Є кілька різновидів механізмів, що вирівнюють робочу поверхню 3д принтера:

BL Touch

Індуктивний датчик

Ємнісний датчик

Тензометричний датчик

П'єзоелектричний датчик

Тонкоплівковий FSR датчик

Колгосп

 

BL Touch – найпоширеніший датчик для автокалібрування рівня столу 3д принтера. Оригінальний датчик періодично доопрацьовується та оновлюється, а крім нього можна знайти і дешевші репліки цього датчика від інших виробників. Зазвичай їх називають 3d Touch.

Оригінальний BL Touch збудований на базі датчика ефекту Холла, який реагує на зміни магнітного поля. У щуп, що виходить з корпусу, вбудований магніт, який і взаємодіє з датчиком Холла в процесі автокалібрування. Сам щуп контактує безпосередньо з поверхнею столу, опускаючись нижче сопла при знятті свідчень. Сам процес автокалібрування досить простий. Друкувальна голова принтера з датчиком на борту переміщається від точки до точки по всій поверхні столу. У кожній точці голова принтера опускається до нагрівального столу, а BL Touch робить виміри, після чого голова принтера переміщується до наступної точки. Таким чином, формується сітка висот поверхні столу.

 

Принцип роботи індуктивного датчика полягає у вимірі магнітного поля. Як у цьому полі з'являється металевий предмет, воно змінюється, а датчик це фіксує. Датчик фіксують на голову друкуючого принтера, як і BL Touch. Індуктивні датчики налічують досить великий модельний ряд, вони відрізняються, точністю, масою, дальністю спрацьовування тощо. Є і приклад спеціалізованого датчика під 3D принтер, а саме – Pinda Probe, розроблений під оригінальні принтери Джосефа Пруші.

Ємнісні датчики зовні нагадують індуктивні, і встановлюються аналогічним чином – на голову друкуючого принтера. У них є вагома перевага – ємнісні датчики реагують на значно більший спектр матеріалів у порівнянні з індуктивними сенсорами. Принцип його роботи наступний: Датчик із системою комутації розташований під спеціальним захисним шаром. Два провідні елементи, що знаходяться в безпосередній близькості один до одного, мають здатність накопичувати електричний заряд. Міру цієї можливості і називають електричної ємністю. Вона виникає між провідним шаром заземлення та контактним майданчиком самого датчика. Коли до датчика починає наближатися якийсь предмет, відбувається зміна загальної ємності системи, що датчик фіксує.

 

Приклад ємнісного датчика адаптованого під автокалібрування рівня столу 3д принтера - ємнісний датчик наближення Ezabl Pro.

У комплекті з ним йде невелика плата-мікроконтролер, яка полегшує підключення до плати управління 3D принтера і допомагає підвести живлення до датчика.

Тензометричний датчик
Датчики такого типу реагують на деформацію тензорезистора, перетворюючи енергію деформації на електричний сигнал. І ці датчики також використовуються для автокалібрування рівня столу 3D принтера! Найчастіше тензодатчик фіксується в друкуючого голові принтера, причому, таким чином, щоб зусилля, що виникає при контакті сопла принтера з поверхнею стола, передавалося на нього і фіксувалося. Таким чином, виходить система з контактним датчиком, а роль щупа виконує безпосередньо сопло 3D принтера. Тензодатчики можна розмістити під поверхнею столу 3D принтера. Там вони також будуть фіксувати зусилля при контакті столу та сопла 3D принтера

П'єзоелектричний датчик
Ці датчики є металевою пластиною з двох сторін якої є спеціальне напилення з п'єзокераміки. Якщо до пластини буде прикладена деяка сила, вона перетворюється на електричну напругу, яку якраз датчик і зафіксує. Є й інші різновиди п'єзодатчиків, але для калібрування рівня столу найкраще підійдуть саме такі пластини. Вони мають дуже невелику вартість і в певних умовах фіксують навіть легкі постукування пальцем. Є, звичайно, і недоліки, наприклад, сильне нагрівання і подальше охолодження призводить до погіршення п'єзоелектричних властивостей. Причому при нагріванні датчик стає більш чутливим, а після охолодження чутливість слабшає, зменшуючись нижче початкового значення. З цього випливає необхідність встановлювати датчики в місцях, які не піддаються сильному нагріванню. Закріпити їх у хотенді в зоні нагріву або безпосередньо поруч із нагрівальним елементом столу не вийде - вони досить швидко вийдуть з ладу. Відповідно, їх доведеться сховати подалі від нагріву, проте встановити такий датчик, як і раніше, можна як під стіл, так і в друкуючу голову 3D принтера.

Тонкоплівковий FSR датчик
Ці рецептори зовні нагадують п'єзопластини, але вимірюють трохи інші величини, а саме величину тиску, силу натискання або вагу.

Сенсор складається із двох шарів, які розділені спеціальною прокладкою. Чим сильніше ми на нього тиснемо, тим краще стає контакт між дисками активних елементів та напівпровідником. В результаті опір починає зменшуватись.

Принцип роботи цього варіанта полягає в наступному: під поверхнею друкованого столу 3D принтера розміщується декілька таких датчиків. Як тільки носик сопла екструдера стосується поверхні друкованого столу 3D принтера, він робить тиск, який визначає датчик тиску та формує сигнал. І з п'єзопластинами і з FSR датчиками сопло використовується як щуп. Таким чином, немає необхідності встановлювати будь-яку додаткову конструкцію на голові друкуючого принтера, зберігаючи її початкову масу і габарити. Такі системи автокалібрування будуть менш помітними неозброєним поглядом.

Як можна було здогадатися ще за прикладом з механічним кінцевим вимикачем, з будь-яким з перерахованих вище типів датчиків, і індуктивним і ємнісним і FSR сенсором і так далі, можна спорудити свою унікальну систему калібрування. Той же FSR датчик тиску можна встановити як під поверхню нагрівального столу, так і на голову друкуючого принтера. До індуктивного датчика можна додати металевий щуп і отримати подібність BL Touch. А можна заморочитися ще сильніше, і взяти за основу системи автокалібрування датчик, що реагує на звук. Налаштувати його, щоб він реагував саме на звук дотику сопла хотенду до поверхні нагрівального столу та радіти створенню нового унікального рішення. ну і так далі. Різновидів таких систем можна вигадати досить багато