Voron ERCF Filament Stress Sensor (Cảm biến lực kéo/nén filament)

Vận hành

Filament Stress Sensor phát hiện filament đang bị Tension (kéo căng) và/hoặc Compression (nén/áp lực) rồi báo tín hiệu tương ứng cho phần mềm Happy Hare và ERCF v2. Sensor xuất ra 2 tín hiệu rời: một cho Compression và một cho Tension. Các tín hiệu này được nối vào board điều khiển BTT MMP ERCF v2 tại chân input dạng endstop (discrete input pin). Nếu filament không bị Tension cũng không bị Compression thì cả hai tín hiệu đều không xuất (OPEN). Phần mềm Happy Hare ERCF V2 dùng 2 tín hiệu này để chỉnh gear ratio giữa Extruder và cụm gear filament của ERCF, sao cho sau khi cân chỉnh ban đầu thì filament được giữ ở trạng thái không bị stress. Nhờ vậy, gear drive của ERCF có thể “gánh” bớt một phần lực cần để đẩy filament vào hot end. Tính năng này chỉ hoạt động khi ECRF Sync đang bật.

Nguyên lý hoạt động

Filament Stress Sensor dùng 2 transistor Hall Effect 3144 để nhận biết có/không có nam châm, và khi nam châm hiện diện thì sẽ bật một tín hiệu ground-sensing. Nam châm nhỏ được gắn trên một shuttle nối với ống PTFE phía upstream. Shuttle được đặt trong housing, và housing này lại nối với ống PTFE phía downstream; đầu còn lại của ống downstream nối vào CW2 Extruder. Shuttle có thể trượt tự do khoảng 10mm bên trong housing. Một Hall Effect sensor đặt ở một đầu hành trình của shuttle, sensor còn lại đặt ở đầu hành trình đối diện. Hai sensor được đặt cách nhau đủ xa để tạo dead band ở giữa, nơi mà không có tín hiệu nào được xuất ra.

Nếu Happy Hare (HH) phát hiện Tension, nó sẽ tăng nhẹ tốc độ ERCF Gear Stepper cho tới khi không còn Tension. Ngược lại, nếu HH phát hiện Compression, nó sẽ giảm tốc ERCF Gear Stepper cho tới khi hết Compression. Thực tế thì sau 1–2 lần điều chỉnh, tốc độ ERCF Gear Stepper và CW2 Extruder Stepper sẽ được sync với nhau và hầu như không cần chỉnh thêm (nếu có thì cũng rất ít).

Filament Stress Sensor được lấy cảm hứng từ Belay Sensor của Annex Engineering; hướng tiếp cận nhìn chung khá tương tự. Tuy nhiên sensor này dùng Hall Effect transistor thay vì micro switch, đo được cả Tension lẫn Compression, và gọn hơn một chút. Thiết kế này bị giới hạn cho các thiết bị Voron ERCF V2 Multi-Media, trong khi của Annex mang tính tổng quát hơn.

Sensor của Annex Engineering ở đây:

https://github.com/Annex-Engineering/Belay

Hướng dẫn lắp ráp:

1. Tải về và in các file .stl. Có kèm luôn model Fusion 360.
2. Ép một M6 collet vào lỗ lớn trên Shuttle.
3. Luồn ống PTFE 4MM OD x 3MM ID vào collet và xuyên qua Shuttle. Ống PTFE nên nhô ra 8MM khỏi đầu Shuttle. Đầu còn lại của ống này sẽ nối vào ECRF Selector ECAS.
4. Lắp Collet Clip để cố định ống PTFE.
5. Nhét nam châm 3x2mm vào lỗ trên Shuttle. Nam châm này sẽ kích hoạt một trong hai transistor khi nó nằm ngay trước transistor tương ứng. Đảm bảo mặt trên của nam châm phẳng (flush) với mặt trên của Shuttle. Đảm bảo mặt trên của nam châm là North Pole. Nếu không chắc, treo nam châm bằng sợi chỉ dài ít nhất 1ft; nam châm sẽ tự canh theo từ trường Trái Đất. Đánh dấu North pole và đảm bảo khi lắp thì mặt đó là mặt lộ ra.
6. Gắn một đầu nối ống PTFE kiểu ECAS vào lỗ tròn ở đầu housing.
7. Đưa Shuttle vào Housing và kiểm tra nó trượt tự do hết hành trình.
8. Bẻ dây của Hall Effect vuông góc càng sát thân transistor càng tốt. Mặt phẳng lớn của transistor phải hướng xuống các khe cắt trên Housing. Dây phải hướng lên và chui vừa các lỗ trên Hall Effect Lid. Hai dây ngoài cùng cần bẻ xòe ra ngoài góc 25° để chừa không gian cho thao tác đấu nối ở các bước sau.
9. Luồn các dây vào các lỗ trên Hall Effect Lid.
10. Nắn thẳng các dây sao cho vuông góc với Hall Effect Lid.
11. Bẻ dây ngoài cùng bên trái của transistor nằm gần đầu Housing sẽ gắn vào ERCF Selector, rồi hàn vào chân tương ứng của transistor phía sau.
12. Tương tự, bẻ dây giữa của transistor phía sau về phía trước và hàn vào dây giữa của transistor phía trước.
13. Chụp Cover lên Hall Effect Lid, luồn 4 dây còn lại qua các lỗ tương ứng trên Cover.
14. Lắp heat set vào thân Housing và vào Plug.
15. Gắn cụm Hall Effect đã làm ở trên vào housing bằng 2 vít M2.5x8.
16. Đi dây 5Vdc, Ground, và Signals vào các cổng điều khiển ERCF còn trống bằng cách hàn dây vào các chân dây lòi ra từ Cover và bấm/đấu đầu còn lại theo manual của BTT MMB. Một bộ dây (5Vdc, GND, & Signal) sẽ đi chung vào một connector. Dây signal còn lại sẽ đi vào connector thứ hai. Connector thứ hai không cần có 5Vdc và GND. Dây được ghi nhãn trên cover (V-5Vdc, G-Ground, T-Tension, C-Compression),
17. Cấu hình các tham số Klipper sau:
    1. mmu_parameters.cfg:
       1. sync_feedback_enable: 1
       2. sync_multiplier_high: 1.05
       3. sync_multipler_low: 0.95
    2. mmu_hardware.cfg:
       1. _sync_feedback_tensionpin: !xxxx
       2. _sync_feedback_compressionpin: !yyyy trong đó xxxx và yyyy là tên port tương ứng với điều kiện tín hiệu. Dấu “!” nghĩa là tín hiệu bị đảo (inverted).
18. Test hoạt động của sensor bằng lệnh _mmu_sensors_:
    1. Đẩy Sensor về phía Selector. _sync_feedback_tension phải hiện TRIGGERED._
    2. _Kéo sensor ra xa Selector: sync_feedback_compression phải hiện TRIGGERED._

BOM

QTY

Item

Description

Source

2

Transistor

Hall Effect

https://www.amazon.com/dp/B09PG3PGH6

1

3x2mm

Magnet

https://www.amazon.com/gp/product/B09SLFSRBP

2

M2.5x8

FHCS

https://www.amazon.com/dp/B0BC8ZRB92

2

M2.5x4.5mm

Heat Sets

https://www.amazon.com/gp/product/B07HKT5W7S

1

ECAS

PTFE Connector

https://www.amazon.com/gp/product/B099NPWSFB

1

M6 Collet

https://www.amazon.com/dp/B0BM49YJM1