3D打印涡流调平线圈-小螃蟹扫床线圈

6. 视频介绍见B站, 该线圈我起名为: 小螃蟹扫床线圈;

一. LDC1612芯片报错问题:

这个是用klipper自带的涡流, 不是第三方插件, 目前只能扫床, 没有tap功能, 但是可以用来做Z限位, 温漂是关键, klipper自带涡流驱动, 近期有人已经提交了pull request准备支持tap功能, 嫩不能成为正式功能还未知

1. Unable to obtain 'i2c_read_response' response

发送命令LDC_CALIBRATE_DRIVE_CURRENT chip=eddy_probe 就报这个, 说明芯片虚焊, 或者压根i2c引脚配置的不对

2.  Failed calibration - incomplete sensor data

上机测试时, 发送自动校准命令PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE CHIP=eddy_probe, 发现也能正常校准, 但是最后保存时提示这个问题, 也是芯片虚焊导致的

3. Failed calibration - frequency not increasing each step

发送自动校准命令PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE CHIP=eddy_probe,  前边正常校准, 但是在最后保存配置时提示这个, 说明芯片焊接是没问题的, 是探测到的最前边几个数据有问题, 出现了距离越远频率越高的情况, 可能是热床太重导致距离喷嘴很近时发生了震动所致, 这种需要抬高喷嘴, 避免离热床太近造成震动

4.  Error during homing z: Eddy current sensor error

这个要重点说明, 这个报错主要原因的是ldc1612的振幅错误报告引起的, 因为校准驱动电流是在热床上方20mm处测量得到的驱动电流, ldc1612最佳测量线圈的振幅在1.2V-1.8V之间, 这个最佳驱动电流只在当前高度, 当前温度下适用, 当高度降低到2mm左右时, 驱动电流不再适用, 会引起ldc1612的振幅错误报告, 而klipper中又启用了这个错误报告, 一旦出现振幅错误, ldc1612就报告这个错误,这就是为什么总是报告这个错误, 我们测量的是频率, 不需要振幅必须在这个最佳区间内, 因此直接改动klipper代码. 修改ldc1612的寄存器配置来禁用这个错误报告.

最佳驱动电流受温度, 线圈谐振频率, 传感器安装高度等方面的影响, 在20mm处测量的最佳驱动频率不满足这些情况,  这个错误报告很灵敏, 振幅错误报告分为振幅高错误和振幅低错误, 而驱动电流的设置只能在1-31之间设置, 可调范围有限, 你很有可能安装的高度差那么一点点, 你就永远无法得到最佳驱动电流,不是高了就是低了, 因此就出现了你无论如何调整驱动电流, 始终会报这个错误的问题, 因此必须禁用这个错误报告.

其他错误参考fly文档:  https://mellow.klipper.cn/docs/DebugDoc/faq/eddy/

二. 修改klipper 涡流驱动代码:

1. 进入ssh找到klipper目录

打开 /klipper/klippy/extras/ldc1612.py 文件

 

2.修改LDC1612相关寄存器配置

SETTLETIME = 0.0002  #原来为0.005, 改为0.0002, 确保在线圈断线时, ldc1612有数据返回, 不至于撞机, 否则断线之后, ldc1612无数据返回, klipper迟迟收不到信号而撞机

self.set_reg(REG_ERROR_CONFIG, (0x1c << 11) | 1)  # 修改 REG_ERROR_CONFIG寄存器,原来为0xff, 改为0x1c, 禁用振幅错误报告, 解决传感器报错问题

self.set_reg(REG_CONFIG, 0x001 | (1<<12) | (1<<10) | (1<<9) | (1<<6))  #添加(1<<6) 使用高电流驱动 9:使用外部晶振 6:使用高电流驱动, 使用内部时钟的话就把(1<<9)去掉

 

3.修改完成重启klipper生效

修改完成后保存文件, 然后重启klipper服务(可以在Fluidd页面右上角点重启klipper服务)

三. 关于首次校准涡流时的命令:

1.驱动电流校准命令  LDC_CALIBRATE_DRIVE_CURRENT CHIP=eddy_probe

这个校准驱动电流校准不要在离热床20mm处校准, 而要在喷嘴接近热床的位置校准, 高度2mm左右, 不用很准, 因为已经禁用了振幅错误报告

2.eddy频率高度校准命令 PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE CHIP=eddy_probe

①在校准之前, 先要手动调平热床, 热床不能歪的厉害;

②如果你打算使用这个涡流来做虚拟Z限位, 那么首先要加热热床到80度, 喷嘴温度在150度, 保持喷嘴清洁;

③如果你当前没有没有Z限位, 那么你要先使用这个命令来设置一个当前的Z位置,  SET_KINEMATIC_POSITION Z=填写最大Z高度 , 这样就不用Z归位了

④然后执行 LDC_CALIBRATE_DRIVE_CURRENT CHIP=eddy_probe 命令, 然后klipper进入手动probe的页面, 在页面手动控制Z轴移动到喷嘴跟热床接近的地方

⑤如果用来Z限位那么用A4纸的手感必须到位, 不用来做Z限位, 随便就行了, 差个0.2mm也不要紧;

⑥设置完了之后, klipper会自动获取高度跟频率的对应关系, 最后保存配置就可以了;

四. 关于温漂:

1.在不封箱的条件下, 温漂很低, 通常在0.04mm以下, 也不一定, 不好说

z-offset=1mm, 热床温度从常温到100度, eddy线圈温度从常温到60度, 频率变化率为3Khz, 温漂造成的z偏移为0.02mm左右, 影响并不大, 可以用来Z限位

2.在封箱条件下, 温漂不可接受

z-offset=1mm, 热床温度从常温到108度, eddy线圈温度从常温到80度, 长时间频率漂移可达26Khz, 温漂造成的z偏移为0.2mm左右, 这样的温漂不可接受, 具体漂多少这个需要看机器自身的情况,  温漂主要发生在在eddy温度从65度-80度之间, 封箱下温漂应该与打印机整体结构的温漂有关, 单纯线圈的温漂不会这么大, 如果安装线圈的支架和整个工具头都温漂了, 这就难顶了, 闷的时间越长形变越大;

3. 如何对抗温漂

初始校准时就热床加热到80度, 喷嘴温度150度, 把温差范围缩小下, 在打印前, 热床加热时抬升z, 远离热床避免线圈温度过度增加, 必要时或许可以打开冷却风扇给线圈降下温;

4.做温度校准

如何操作具体看klipper文档, 就是线圈温度每隔3-4度执行下校准, 非常耗时, 因为温漂不仅仅与线圈的温度有关, 如果整个机器都形变了的话, 温度校准也不能解决温漂, 封箱难顶;

从室温温加热到热床108度时的频率漂移图, 该机器封箱, 温漂较大,频率漂移26Khz以上,误差0.2mm, 可能与我的机器打印件多有关

我另外一台机器, 同样加热到108度, 半封箱, 这个机器全温度范围温漂就小了, 频率漂移8Khz以下,温漂影响误差0.05mm左右

五. klipper参考配置文件:

#1.驱动电流校准命令  LDC_CALIBRATE_DRIVE_CURRENT CHIP=eddy_probe

#2.eddy频率高度校准命令 PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE CHIP=eddy_probe

#3.无Z限位第一次使用涡流时使用 PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE_AUTO

 

[probe_eddy_current eddy_probe]

sensor_type: ldc1612

i2c_address: 42

i2c_mcu: toolhead

frequency: 40000000

 i2c_speed: 400000

# i2c_bus: i2c1

i2c_software_scl_pin: toolhead:PB6

i2c_software_sda_pin: toolhead:PB7

reg_drive_current: 25      #驱动电流, 改klippy/extras/ldc1612.py 代码, 把REG_ERROR_CONFIG 改成0x1c, REG_CONFIG 添加 (1<<6), SETTLETIME = 0.0002

x_offset: 0                  #记得设置x偏移

y_offset: 15                #记得设置y偏移

z_offset: 1 .5               #记得设置z偏移, 差不多就行, 1-3mm都行, 已经禁用振幅错误报告了, 不用担心报错

speed: 5                     #探测速度

samples: 3                   #采样次数

sample_retract_dist: 5.0     #采样时喷嘴抬升距离

samples_tolerance: 0.05

samples_tolerance_retries: 3

 

#独立线圈的加速度计配置

[lis2dw]

i2c_address: 25

i2c_mcu: toolhead

# i2c_bus: i2c1

i2c_software_scl_pin: toolhead:PB6

i2c_software_sda_pin: toolhead:PB7

[resonance_tester]

accel_chip: lis2dw

accel_per_hz: 50

probe_points: 100, 100, 20

 

#独立线圈的NTC热敏电阻配置

[temperature_probe eddy_probe]

sensor_type: Generic 3950

sensor_pin: toolhead:T2

horizontal_move_z: 1

 

# 板载AHT20温度传感器配置, 需要升级到最新版的klipper版本才能用

#[temperature_probe eddy_probe]

#horizontal_move_z: 1

# sensor_type: AHT2X

# i2c_mcu: toolhead

# i2c_speed: 400000

# i2c_address: 56

# i2c_software_scl_pin: toolhead:PB6

# i2c_software_sda_pin: toolhead:PB7

# eddy 快速Z调平

[gcode_macro Z_TILT_ADJUST]

rename_existing: _Z_TILT_ADJUST

gcode:

    {% set PROBE_Z_OFFSET = printer.configfile.settings['probe_eddy_current eddy_probe'].z_offset|float %}

    # ========== State Save ==========

    SAVE_GCODE_STATE NAME=STATE_Z_TILT

   

    # ========== Environment Preparation ==========

    BED_MESH_CLEAR # Clear existing bed mesh data

   

    # ========== Main Leveling Process ==========

    # 第一次调平前先慢慢调平, 三点之差在很小范围内再扫床, 避免撞床

    {% if not printer.z_tilt.applied %}

        # Initial coarse adjustment

        _Z_TILT_ADJUST horizontal_move_z=8 retry_tolerance=1

    {% endif %}

   

    # Fine secondary leveling

    _Z_TILT_ADJUST horizontal_move_z={PROBE_Z_OFFSET} retry_tolerance=0.0075 retries=20 METHOD=rapid_scan ADAPTIVE=1

    G0 Z10 F6000                     # Use standard G-code commands instead of HORIZONTAL_MOVE_Z

    # ========== Post-Processing ==========

    G90                                 # Force absolute coordinate mode

    G0 Z10 F6000                        # Raise Z axis to safe height

    M117 Z_tilt Completed               # Display completion status

    #G28                                 # Return to origin

    # ========== State Restore ==========

    RESTORE_GCODE_STATE NAME=STATE_Z_TILT

    M400

# eddy 快速网床

[gcode_macro BED_MESH_CALIBRATE]

rename_existing: _BED_MESH_CALIBRATE

gcode:

    {% set PROBE_Z_OFFSET = printer.configfile.settings['probe_eddy_current eddy_probe'].z_offset|float %}

    _BED_MESH_CALIBRATE horizontal_move_z={PROBE_Z_OFFSET} METHOD=rapid_scan {rawparams}

[gcode_macro PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE_AUTO]

description: 第一次使用涡流时, 校准使用

gcode:

  BED_MESH_CLEAR

  G28 X Y

  G90 # Abs positioning

  G1 X20 Y20 F6000

  {% if 'z' not in printer.toolhead.homed_axes %}

    SET_KINEMATIC_POSITION Z={ printer.toolhead.axis_maximum.z-1 } # Allows the user to work it down until it touches.

  {% endif %}

  PROBE_EDDY_CURRENT_CALIBRATE CHIP=eddy_probe

六. 我的klipper校准的一些频率-高度对应数据, 这个线圈安装高度距离喷嘴1.6mm处测量到的数据:

#*# [probe_eddy_current eddy_probe]

#*# calibrate =

#*#   0.050000:5664466.232,0.090000:5647568.212,0.130000:5631459.747,

#*#   0.170000:5615556.830,0.210000:5600586.992,0.250000:5585590.998,

#*#   0.290000:5571393.383,0.330000:5557380.050,0.370000:5544212.634,

#*#   0.410000:5530978.721,0.450000:5518498.266,0.490000:5506066.275,

#*#   0.530000:5494415.412,0.570000:5482569.510,0.610000:5471407.384,

#*#   0.650000:5460237.569,0.690000:5449775.904,0.730000:5439200.068,

#*#   0.770000:5429253.632,0.810000:5419316.813,0.850000:5409973.289,

#*#   0.890000:5400499.600,0.930000:5391606.712,0.970000:5382694.490,

#*#   1.010000:5374314.266,1.050000:5365819.150,1.090000:5357697.848,

#*#   1.130000:5349716.210,1.170000:5342112.094,1.210000:5334526.032,

#*#   1.250000:5327288.881,1.290000:5320116.180,1.330000:5313218.886,

#*#   1.370000:5306312.336,1.410000:5299713.935,1.450000:5293216.151,

#*#   1.490000:5286953.759,1.530000:5280698.637,1.570000:5274690.443,

#*#   1.610000:5268799.663,1.650000:5263096.405,1.690000:5257456.036,

#*#   1.730000:5252005.607,1.770000:5246640.819,1.810000:5241447.805,

#*#   1.850000:5236285.310,1.890000:5231280.512,1.930000:5226377.901,

#*#   1.970000:5221642.585,2.010000:5216917.879,2.050000:5212375.617,

#*#   2.090000:5207866.765,2.130000:5203567.110,2.170000:5199219.024,

#*#   2.210000:5195085.871,2.250000:5190943.995,2.290000:5187001.353,

#*#   2.330000:5183010.882,2.370000:5179208.449,2.410000:5175405.046,

#*#   2.450000:5171791.589,2.490000:5168095.654,2.530000:5164627.855,

#*#   2.570000:5161140.058,2.610000:5157822.621,2.650000:5154450.703,

#*#   2.690000:5151235.380,2.730000:5147973.543,2.770000:5144945.514,

#*#   2.810000:5141809.291,2.850000:5138849.722,2.890000:5135866.272,

#*#   2.930000:5133052.087,2.970000:5130191.346,3.010000:5127474.534,

#*#   3.050000:5124747.163,3.090000:5122151.878,3.130000:5119536.327,

#*#   3.170000:5117012.918,3.210000:5114505.500,3.250000:5112090.763,

#*#   3.290000:5109662.699,3.330000:5107327.342,3.370000:5105014.831,

#*#   3.410000:5102762.804,3.450000:5100521.177,3.490000:5098353.648,

#*#   3.530000:5096214.892,3.570000:5094147.070,3.610000:5092072.040,

#*#   3.650000:5090054.184,3.690000:5088052.955,3.730000:5086096.847,

#*#   3.770000:5084179.014,3.810000:5082317.976,3.850000:5080490.255,

#*#   3.890000:5078694.385,3.930000:5076897.001,3.970000:5075151.349,

#*#   4.010000:5073426.751,4.050000:5071761.954

#*# reg_drive_current = 25

#*#

#*# [temperature_probe eddy_probe]

#*# calibration_temp = 24.806942

七. 关于线圈设计:

线圈形状不会对使用造成影响, 无论是8边形还是圆形,还是超圆线圈, 影响微乎其微

为此我还开发一个在线工具来设计超圆线圈:  https://demo.chengxg.top/eddy_coil_designer.html

TI官方的线圈设计工具: https://webench.ti.com/wb5/LDC/#/spirals

我设计的LDC1612线圈频率在线实时监控传感器:  https://oshwhub.com/cxg01/3d-printer-weighing-hot-bed-sensor,  也可以用来当做普通的接近开关使用