Thermistor für 3D-Drucker. Was macht es in einem 3D-Drucker?

Was ist ein 3D-Drucker-Thermistor?

Ein Thermistor ist ein Widerstand, dessen Widerstand sich bei Temperaturänderungen schnell und vorausschauend ändert.

Thermistoren bestehen aus Halbleitern, hauptsächlich Germanium und Silizium, und ihr Widerstandswert hängt von der Größe ihres Temperaturbereichs ab.

Was macht ein Thermistor in einem 3D-Drucker?

Thermistoren werden in 3D-Druckern als Temperatursensoren verwendet. Sie werden an temperatursensiblen Stellen wie dem Heizbett und dem Hotend fixiert. An diesen Stellen überwachen sie die Temperatur und senden die Daten an den Mikrocontroller.

Um die Druckertemperatur zu steuern, verwendet der Mikrocontroller des Druckers die entsprechenden Daten, um die Temperatur des Druckers zu regulieren.

Wenn sie sich erwärmen, wird ihre Widerstandsänderung erkannt und von der Firmware des Druckers mit Kalibrierungsdaten abgeglichen, um die Temperaturänderungen zu berechnen.

Arten von Thermistoren

Es gibt zwei Arten von Thermistoren:

a) Negativer Temperaturkoeffizient (NTC)

Dies ist der am häufigsten verwendete Thermistortyp in 3D-Druckern. Der NTC-Thermistor bietet je nach Temperatur einen variablen Widerstand. Wenn die Temperatur ansteigt, geht der Widerstand von hoch nach niedrig und lässt den Strom durch.

Beim Einschalten bietet der NTC eine zusätzliche Widerstandsreihe, wenn er zum Abschwächen des Einschaltstroms verwendet wird. Der Widerstand fällt bei normalen Temperaturen auf einen vernachlässigbaren Betrag, wenn sich der Thermistor durch einen Strom selbst erwärmt und einen normalen Stromfluss ermöglicht.

b) Positiver Temperaturkoeffizient (PTC)

Der PTC-Thermistor bietet auch einen variablen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur. Wenn die Temperatur ansteigt, steigt der Widerstand von niedrig auf hoch und verhindert den Überstrom.

PTC-Thermistoren werden in bestimmten Szenarien anstelle von NTC-Thermistoren verwendet. Diese sind:bei extremen Temperaturbedingungen, in Geräten mit nahezu Null-Rückstellzeit wie Digitalthermometern (bei Amazon prüfen) , oder in einem System, das häufig Schüsse erfährt.

Warum sind Thermistoren gute Sensoren?

Thermistoren sind für die Verwendung in vielen Anwendungen als Sensoren wegen ihrer hohen Haltbarkeit und Benutzerfreundlichkeit vorteilhaft, da ihr Verhalten ziemlich vorhersagbar ist. Ihr Einsatz in Anwendungen zur Temperaturmessung und -regelung ist hervorragend.

Offensichtlich ist eine Änderung des elektrischen Widerstands eines Thermistors aufgrund einer entsprechenden Temperaturänderung bemerkenswert, unabhängig davon, ob sich die Körpertemperatur des Thermistors aufgrund von Strahlung oder Leitung aus der Umgebung oder aufgrund einer „Selbsterwärmung“ aufgrund von Verlustleistung innerhalb des Thermistors ändert Gerät.

Die Körpertemperatur des Thermistors hängt von der Wärmeleitfähigkeit seiner Umgebung und auch von seiner Temperatur ab, wenn ein Thermistor in einem Stromkreis verwendet wird, in dem die im Gerät verbrauchte Leistung ausreicht, um eine „Selbsterhitzung“ zu verursachen.

Thermistoren sind „selbstbeheizt“ für den Einsatz in Anwendungen wie Luftstromerkennung, Füllstandserkennung oder Wärmeleitfähigkeitsmessungen

Wie wechsle ich den Thermistor an meinem beheizten 3D-Druckerbett?

Die folgenden Schritte können verwendet werden, um den Thermistor und das Heizrohr auszutauschen.

Sie benötigen die folgenden Werkzeuge:

• Ein Thermistor
• Heizrohr
• Eine Schere
• Pinzette
• Mehrzweck-Schraubendreher
• 1,5-mm-Inbusschlüssel
• Kabelbinder (bei Amazon prüfen)

Schritt 1:Entfernen des Lüfters neben der Düse

Stellen Sie zunächst sicher, dass die Düse auf Raumtemperatur abgekühlt ist, um Verletzungen zu vermeiden. Lösen Sie die beiden Seitenabdeckungen mit einem Schraubendreher und lösen Sie dann die beiden Schrauben neben dem Lüfter.

Trennen Sie den Anschluss des Lüfters, indem Sie den Anschluss mit einer Pinzette festhalten, und entfernen Sie dann den Lüfter.

Schritt 2:Thermistor und altes Heizrohr entfernen 

Trennen Sie nun mit der Pinzette die Anschlüsse des alten Heizschlauchs und des Thermistors und schneiden Sie dann den alten Heizschlauch und Thermistor ab.

Verwenden Sie nach dem Schneiden den 1,5-mm-Sechskantschlüssel, um die Schraube im Heizblock zu lösen, und entnehmen Sie das alte Heizrohr und den Thermistor.

Schritt 3:Installieren des Thermistors und des neuen Heizrohrs

Binden Sie das neue Heizrohr und den Thermistor mit einem Kabelbinder zusammen und führen Sie dann das neue Heizrohr und den Thermistor in den Heizblock ein. Ein Teil des Heizrohrs sollte auf der anderen Seite des Heizblocks herausragen.

Stellen Sie sicher, dass sich der Thermistor im Heizblock befindet, ziehen Sie dann die Schraube fest und führen Sie das neue Heizrohr und den Thermistor durch das Modul. Stecken Sie die Stecker in die Ports.

Das Heizrohr und der Thermistor können das heiße Ende nicht erreichen.

Schritt 4:Installieren des Lüfters

Stecken Sie den Lüfterstecker in die Schnittstelle und befestigen Sie ihn dann am Modul.

Schritt 5:Zusammenbau der Teile

Installieren Sie die beiden Seitenabdeckungen.

Schritt 6:Testen des Thermistors

Schließen Sie das Modul an die Steuerung an und schalten Sie dann die Stromversorgung ein. Legen Sie das Druckerfilament ein, kalibrieren Sie das Heizbett und starten Sie einen kurzen Testdruck.

Prüfen Sie, ob beim Drucken Probleme auftreten könnten.

Wie teste ich den Widerstand eines Temperatursensors?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, auf Widerstand zu prüfen. Für diese Diskussion ziehen wir in Betracht, den Widerstand mit einem Multimeter zu prüfen.

Der Widerstand ist kein Wert, den Sie direkt messen können. Um den Widerstand des Thermistors zu ermitteln, müssen Sie den Stromfluss im Thermistor ableiten und dann den daraus resultierenden Widerstand messen.

Der Messwert variiert je nach Temperatur, da es sich um einen Thermistor handelt. Es ist vorzuziehen, den Widerstand bei Raumtemperatur (25 ℃) abzulesen

Schritte zur Überprüfung des Widerstands:

Um die Temperaturbeständigkeit zu überprüfen, benötigen wir; Multimeter und Multimetersonden

Schritt 1 :Entfernen Sie die Glasfaserisolierung vom Kabelpaar, das den Thermistor verbindet.

Schritt 2 :Stellen Sie den Bereich des Multimeters auf den Nennwiderstand des Thermistors ein, z. 100.000.

Schritt 3: Bringen Sie die Multimetersonden an den beiden Drähten an. Das Multimeter sollte den Temperaturwiderstand anzeigen.

Woher weiß ich, ob ein Thermistor defekt ist?

Die meisten 3D-Druck-Thermistoren haben eine Temperaturbeständigkeit von 100k bei Raumtemperatur. Zu den verschiedenen Symptomen eines schlechten Thermistors in einem 3D-Drucker gehören:

• Wenn die Drucktemperatur höher als üblich ist

Druckermaterialien haben normalerweise empfohlene Drucktemperaturen. Wenn der Drucker zum Extrudieren der Materialien eine höhere Temperatur als die Nenntemperatur benötigt, kann der Thermistor defekt sein.

• Thermal Runaway

Ein Thermal Runaway ist eine Situation, in der sich ein 3D-Drucker auf extrem hohe Temperaturen erhitzt und nicht stoppen kann. In diesem Fall kann der Drucker Feuer fangen!

Thermisches Durchgehen kann verschiedene Gründe haben. Die wahrscheinlichste Ursache ist jedoch, dass der Thermistor nicht richtig ausgerichtet ist.

Aufgrund der schlechten Ausrichtung erhöht die Firmware die Hitze kontinuierlich, damit sie das Ziel erreicht.

Um thermisches Durchgehen zu verhindern, müssen Sie einen Schutz vor thermischem Durchgehen in der Firmware des Druckers installieren. Die Firmware allein verhindert das Thermal Runaway nicht. Es versucht nur, die Überhitzung des Druckers in seinen Bahnen zu stoppen.

• Fehler beim Drucken durch den Drucker oder viele Druckfehler aufgrund von Temperaturproblemen
• Anormale Temperaturabweichungen auf dem Druckermonitor

So kalibrieren Sie Ihren 3D-Thermistor

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen 3D-Thermistor zu kalibrieren. Wir werden lernen, wie man mit einem Multimeter kalibriert.

1. Testen des Thermoelements

Testen Sie, ob das Thermoelement des Multimeters genau ist. Kochen Sie eine kleine Menge Wasser und tauchen Sie dann das Thermoelement in das Wasser. Ein Messwert von 100℃ zeigt an, dass das Thermoelement genau ist

2. Identifizieren des Hot End

Öffnen Sie nun die Firmware des Druckers. Überprüfen Sie, um das heiße Ende zu identifizieren. Normalerweise gibt es eine Datei in der Programmdatei des Druckers, die das Hot-End steuert. Das Benutzerhandbuch kann den Speicherort der Datei für Ihren Drucker angeben.

3. Anschließen des Hot End an das Multimeter

Verbinden Sie das Thermoelement des Multimeters mit dem heißen Ende. Ein geeigneter Weg ist, einen Zwischenraum zwischen dem heißen Ende und der Düse zu finden und ihn hineinzustecken.

4. Tabelle kopieren

Öffnen Sie die Temperaturtabelle in der Firmware. Die Tabelle enthält die Werte des Thermistorwiderstands gegenüber der Temperatur. Um aus dem gemessenen Widerstand die Temperatur zu ermitteln, verwendet der Drucker diese Datei. Kopieren Sie nun die Tabelle und löschen Sie dann die Temperaturspalte in der neuen Tabelle.

5. Ausfüllen der Tabelle

Stellen Sie in der alten Tabelle das heiße Ende auf den Temperaturwert ein und messen Sie dann den genauen Temperaturwert auf dem Multimeter. Kopieren Sie die Messwerte in den Widerstandswert in der neuen Tabelle, der mit dem Wert in der alten Tabelle übereinstimmt, und wiederholen Sie dann die Schritte für alle Widerstandswerte.

6. Ersetzen Sie die Tabelle

Löschen Sie die alte Thermistortabelle und ersetzen Sie sie durch die neue, nachdem Sie die gewünschte Temperatur für die Widerstandswerte gefunden haben.

Faktoren, die zu einem Fehler im Temperaturbereich führen können

Trotz aller Datenberechnungen und Berechnungen in Bezug auf Thermistoren weisen Thermistormessungen immer noch ungewöhnlich hohe Fehlermargen von über der akzeptablen 1%-Marge in 3D-Druckern auf. Diese Fehler können auf Folgendes zurückzuführen sein:

Die folgenden Faktoren können solche Fehler verursachen:

1. Scheinbarer Thermistorfehler

Thermistordrähte sind ziemlich zerbrechlich. Sie können beim Düsenwechsel leicht verderben. Der beschädigte Thermistor könnte zu einem extrem niedrigen Temperaturmesswert führen. Dies könnte wiederum katastrophal für den Drucker sein, da die gemeldeten Messwerte nicht der tatsächlichen Temperatur entsprechen. In einigen seltenen Fällen kann es zu einem Brandausbruch kommen.

2. Drift über die Zeit

Thermistoren nutzen sich im Laufe der Zeit ab, da sie ständig hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Die Einwirkung hoher Temperaturen führt zu einem Anstieg des Widerstands, was zu ungewöhnlich niedrigeren Temperaturmesswerten führen kann, was wirklich der Fall ist.

Diese Exposition ist ein zusätzlicher Faktor zu der normalen Zeitabweichung, die in einer Maschine oder einer Komponente einer Maschine aufgrund von Verschlechterung zu erwarten ist.

3. Ungenaue Kalibrierungsdaten

Falsche Kalibrierungsdaten können Fehler in Thermistoren verursachen. Daher ist die Fehlerspanne hier zusätzlich zu Fehlern, die durch Toleranz verursacht werden, viel höher als erwartet.

4. Toleranz

Thermistoren sind relativ konstant in ihrer Leistung, ihre Toleranzen nehmen jedoch mit steigender Temperatur ab.

Die Abweichung für Thermistoren, die in einigen 3D-Drucker-Hot-Ends verwendet werden, ist bei 1 % möglicherweise nicht unbedingt genau. Er kann höher als 2 % sein und beim Drucken sogar noch höher.

5. Motherboard-Schaltung

Einige Komponenten auf der Hauptplatine des Druckers oder ein ungewöhnlich hoher Widerstand in Verbindungskabeln können zu Fehlern beim Ablesen der Thermistortemperatur führen. Diese Vorfälle können sich im Laufe der Zeit ändern und verschieben.

6. Schlechte PID-Abstimmung

Eine schlechte PID-Abstimmung kann dazu führen, dass die Heizbett- oder Heizbetttemperaturen eines Druckers zurückschwingen und in einigen Fällen falsch gemeldet werden.

Kauf eines Thermistors

Der Hauptgrund für den Kauf eines Thermistors ist, wenn der vorhandene defekt ist.

Zweitens könnte man einen neuen kaufen, wenn man seinen Drucker so modifizieren möchte, dass er bei einer höheren Temperatur druckt als dem, für den er normalerweise ausgelegt ist.

Sie sollten auch erwägen, bei einem anerkannten Händler zu kaufen, damit alles, was Sie kaufen, echt ist.

Schlussfolgerung

Ein Thermistor ist eine kleine Komponente in einem 3D-Drucker, spielt aber beim Drucken eine entscheidende Rolle. Der Status des Thermistors sollte nicht übersehen werden, da er alles zum Erliegen bringen könnte.