Prusa I3 MK3S и история двух датчиков

Когда в 2017 году был выпущен Prusa i3 MK3, он позиционировался как «чертовски умный» благодаря впечатляющему количеству датчиков, встроенных в принтер. Обновление на самом деле было направлено не на улучшение качества печати по сравнению с MK2, а на то, чтобы сделать машину более простой в использовании и более надежной. Имелась система возобновления печати, остановившейся во время отключения электроэнергии, термометр, позволяющий встроенному программному обеспечению компенсировать температурный дрейф в датчике индуктивной платформы, определение частоты вращения всех охлаждающих вентиляторов и усовершенствованные шаговые драйверы Trinamic, которые могли определять, когда Принтер соскользнул или застрял.

Но самым интересным обновлением стал новый датчик накаливания. Используя оптический энкодер, аналогичный тому, что можно найти в мыши, Prusa i3 MK3 могла определять, когда нить была вставлена ​​в экструдер. Это позволяло встроенному программному обеспечению приостанавливать печать, если нить закончилась, — функция, о которой до этого момента никто не слышал на настольных 3D-принтерах потребительского уровня. Более того, оптический энкодер мог также определять, действительно ли нить движется через экструдер.

Теоретически это означало, что MK3 мог обнаружить такие проблемы, как заклинивание экструдера или запутывание на пути нити, которое мешало катушке развернуться. Любой другой потребительский 3D-принтер на рынке просто продолжал бы весело работать, не осознавая, что на самом деле он не экструдирует пластик. Но MK3 сможет увидеть, что нить накала остановилась, и предупредить пользователя. Возможности оптического датчика накаливания представляли собой небольшую революцию в настольной 3D-печати и в сочетании с остальными приборами MK3 обещали практически искоренить горе, связанное с неудачными отпечатками.

Перенесемся в февраль 2019 года и анонс Prusa i3 MK3S. Это относительно незначительное обновление принтера собрало все дополнительные настройки, которые были сделаны во время производства MK3, и не добавило никаких новых функций. Хотя одно было удалено: в MK3S удален датчик оптического энкодера, используемый в MK3, а вместе с ним и способность определять движение нити накала. Пользователям придется решить, стоит ли сохранять возможность обнаружения засоров и запутываний отказываться от всех других улучшений, предлагаемых обновлением.

Но почему? Что произошло за те три года, которые заставили Prusa Research отказаться от того, что обещало стать огромным улучшением удобства использования их флагманского продукта? Ответ – интересный взгляд на то, что даже самые умные инженерные решения не всегда работают должным образом в реальном мире.

Конечно, компания Prusa Research не была первой, кто пытался решить проблему обнаружения застрявшей нити накала. К моменту выпуска MK3 хакеры уже многие годы собирали свои собственные решения, но большинство из них использовали более прямой подход. Самый распространенный способ заключался в том, чтобы просто прижать колесо к катушке или самой нити, вращение которой можно легко обнаружить с помощью поворотного энкодера или датчика Холла.

Но проблема этой идеи в том, что она оказывает дополнительное сопротивление нити, что может привести к изменениям в скорости экструзии, что в конечном итоге повлияет на качество печати. Именно по этой причине пользователи, стремящиеся к идеальной экструзии, разработали различные держатели катушек с низким сопротивлением. Добавление тормоза в систему, даже если оно позволит обнаружить застрявшую нить накала, для многих пользователей не будет полезным.

Прелесть оптического датчика заключалась в том, что он мог «видеть», когда нить движется, фактически не касаясь ее. Опять же, Prusa Research не пришла в голову эта идея. Уже предпринимались попытки визуально осмотреть нить на входе в экструдер, хотя обычно целью было компенсировать различную толщину нити.

Компания Prusa Research разработала недорогой открытый аппаратный датчик, который объединил эти устоявшиеся идеи для создания точного бесконтактного датчика скорости нити. По правде говоря, можно было бы ожидать, что к настоящему времени каждый производитель 3D-принтеров на планете создал бы свой собственный вариант этого маленького датчика и прикрутил его к своим машинам начального уровня.