Le termocoppie funzionano generando passivamente MOLTE piccole tensioni tramite l'effetto Seebeck - di solito poche decine di millivolt. Sono letteralmente solo una coppia di fili realizzati con due diverse leghe speciali, collegati elettricamente insieme all'estremità "calda". Tale giunzione può essere montata all'interno di qualunque tipo di punta o capocorda di attacco sia desiderato.
Il fatto che siano dispositivi molto semplici e passivi li rende estremamente precisi e coerenti tra i TC dello stesso tipo, MOLTO più dei termistori. Qualsiasi termocoppia di tipo K al mondo ti darà la stessa uscita precisa +/- 1-2C o giù di lì. Puoi anche tagliare una termocoppia a metà, torcere nuovamente le estremità dei fili e funzionerà ancora!
Tuttavia, il segnale molto piccolo (millivolt) che generano è abbastanza sensibile al rumore elettrico e al design del circuito. La tensione del segnale deve essere notevolmente amplificata per essere utile. Quindi non ci vuole molto EMR dal riscaldatore o dai cavi passo-passo per interferire con la lettura TC. Un frequente problema con i circuiti TC nelle stampanti 3d è il temuto LOOP DI TERRA - se la punta "calda" è collegata elettricamente al blocco caldo, la tensione e la corrente sui fili del riscaldatore e del motore possono indurre piccole correnti attraverso i fili TC che si avvitano totalmente il segnale del millivolt. L'amplificatore rileva queste tensioni vaganti e scarica la lettura della temperatura. Quindi, ci sono alcune linee guida importanti per mantenere il rumore fuori dai fili TC:
- I fili TC devono essere isolati elettricamente dall'hardware di montaggio (occhiello, pozzetto termometrico, qualunque sia il tuo estrusore). Puoi verificarlo con un multimetro: vuoi una resistenza infinita / fuori portata dai conduttori TC alla punta di montaggio e al blocco caldo. Mentre ci sei, assicurati che i fili della cartuccia del riscaldatore non siano in cortocircuito verso il blocco caldo: non è sicuro e può anche causare problemi con i TC.
- Tieni i due fili TC vicini e non immediatamente paralleli a fonti di rumore come riscaldatori controllati da PWM o cablaggio stepper. Se è necessario far funzionare il TC in un fascio con gli altri fili, TWIST le coppie di cablaggio del riscaldatore / stepper. (Per gli stepper, ruotare ciascuna coppia di bobine con un passo diverso, se possibile. Non è necessario ruotare le coppie di bobine separate tra loro.)
Un altro problema comune con i circuiti TC è la COMPENSAZIONE DELLA GIUNZIONE FREDDA. Una termocoppia non misura la temperatura della punta, ma misura la DIFFERENZA di temperatura tra la punta calda e la giunzione fredda in cui il TC è collegato al cablaggio dell'amplificatore o del rame. L'amplificatore TC ha un termistore integrato che utilizza per aggiungere la temperatura alla giunzione fredda al segnale misurato dalla termocoppia. Ci sono alcune cose che devi fare per assicurarti che la compensazione del giunto freddo funzioni correttamente:
- Dovresti far passare il filo TC dalla punta "calda" all'amplificatore TC. È possibile collegarlo e installare le spine, ma solo con più filo TC di tipo K e spine di termocoppia di tipo K appropriate. Usano lo stesso metallo del filo TC in modo da non generare tensioni di giunzione indesiderate che interferiscono con il segnale TC. Se si collega il filo di rame tra il TC e l'amplificatore, eventuali differenze di temperatura lungo il rame non verranno misurate! Questo è un problema particolarmente grande se si collega al rame all'interno di un contenitore caldo e quindi si esegue il rame su un amplificatore esterno al contenitore.
- L'amplificatore non dovrebbe essere super caldo. Il termistore di bordo è progettato per misurare accuratamente temperature ragionevolmente vicine alla temperatura ambiente, non alle temperature dei blocchi caldi.
- Non dovrebbero esserci grandi gradienti di temperatura vicino all'amplificatore o tra la terminazione del filo TC e il chip dell'amplificatore reale. Posiziona l'amplificatore abbastanza lontano dall'estremità calda e da altre fonti di calore (come i motori passo-passo) in modo che non presenti strani profili di temperatura.
Se fai quanto sopra, il TC emetterà un buon segnale e l'amplificatore lo leggerà correttamente. Ma c'è un altro intoppo. La scheda madre deve sapere come capire l'uscita dell'amplificatore. Le schede di controllo della stampante 3D progettate esclusivamente per i TC, come i Mightyboard, utilizzano solitamente la comunicazione digitale tra l'amplificatore e il chip di controllo principale (MCU). Si tratta di un'alta affidabilità e non richiede alcuna speciale configurazione del firmware - il supporto è attivo. Ma se stai legando un amplificatore TC esterno su una scheda in attesa di termistori, dovrai dire al firmware come leggere il segnale dall'amplificatoreLa tecnica più comune è che l'amplificatore emetta un segnale di tensione lineare all'ingresso normale del termistore (ADC) dell'MCU. Quindi si configura il firmware per utilizzare l'appropriata "tabella termistori" (in realtà una tabella di ricerca della tensione) per quel particolare amplificatore. A seconda della scheda del controller, potrebbe anche essere necessario assicurarsi che i normali resistori pull-up / pull-down del termistore non influiscano sull'uscita dell'amplificatore.
Quindi è necessario assicurarsi:
- Non hai problemi di rumore elettrico
- La compensazione del giunto freddo funziona come previsto
- Il firmware e la scheda controller sono configurati correttamente per l'uscita del chip dell'amplificatore
Se lo fai, un TC dovrebbe fornire una precisione e affidabilità superiori rispetto a un termistore.