Verbetering van meneerscreener; Een 80 decibel filament alarm

Ik heb een prototype 3D-printer filament alarm gemaakt dat werkte, maar het proces bracht ook enkele nieuwe problemen en problemen tot het oppervlak dat ik niet had voorgesteld toen ik voor het eerst begon. Vandaag ga ik bovendien in het prototypingsproces duiken om inzicht te krijgen op het creëren voor een goed gespecificeerd probleem. Waar ik mee kwam, is een gemakkelijk te bouwen van de hanger die passief aan het filament hangt en u informeert of iets over die veranderingen is.

Ik begon met de behoefte om te weten wanneer mijn 3D-printer uit de gloeidraad was, zodat ik kon laten vallen wat ik aan het doen was en een nieuwe spoel van gloeidraad-ideaal inzet tegen het einde van de vorige spoel. Door dit binnen vier minuten van het gloeidraad te doen, kan het afdrukken van zeer grote banen ononderbroken doorgaan. Het gemaakt apparaat werd Mister Screamer genoemd.

Het basisconcept

Het idee is dat als een 3D-printer wordt bijgewoond (maar niet onder constant toezicht) en de operator bereid is om filamentrollen te wisselen wanneer dat nodig is, dan is er geen behoefte aan de printer om “slimme” taken uit te voeren, zoals het pauzeren van de afdruk. Zolang er een aangeeft om een ​​alarm te veroorzaken wanneer filament is opgelopen, kan de operator alles doen wat nodig is om de maker die ononderbroken afdrukken, en de printer zelf niet eens hoeft te zijn.

Eerste prototype

Het vorige prototype gebruikte een rollerschakelaar om een ​​zoemer te activeren. Filament werd door het apparaat gevoerd.
Het vorige prototype fysiek voelde filament met een rolschakelaar die een zoemer heeft geactiveerd toen de gloeidraad eruit liep. Het had een succesvolle proefperiode, maar onthulde enkele nieuwe problemen:

Bij het trekken van gloeidraad door het apparaat met de hand was er weinig tegen geen weerstand gevoeld, maar als het eenmaal een rol filament in de printer reed, creëerde het veel meer bindender en wrijving dan verwacht. Afdrukken was succesvol, maar de extruder van de printer moest veel harder werken dan normaal. Ik had gehoopt dat het apparaat een verwaarloosbare belasting zou brengen op het voedingssysteem en filament. Dit was niet het geval.

Wanneer de gloeidraad eruit liep, viel het apparaat op enige afstand van het tafelblad. Dit werd verwacht. Maar de impact sloeg de batterijen bijna los van de wrijving-fit batterijhouder, die niet werd verwacht. Had de batterijen volledig uitgekomen, zou het apparaat zijn primaire taak niet hebben gedaan. Het apparaat moest dropbestendig zijn, maar het ontwerp van het prototype reflecteert dit niet.

Hoewel het vorige prototype de taak was bedoeld om te doen, was het duidelijk dat er problemen waren en er was een ontwerpupdate nodig.

Ontwerpdoelen Samenvatting

De fundamentele vereisten voor meneerscreener zijn niet veel veranderd. De taken van het apparaat zijn:

Als filament aanwezig is, gebeurt er niets.

Als Filament zich opraakt, schreeuw dan uw bedrieglijke hoofd om een ​​nabijgelegen operator te waarschuwen.

Andere elementen van het ontwerp werkte goed genoeg om te bewaren, en blijven meestal ongewijzigd:

Behuizing kan 3D-gedrukte zijn

Op zichzelf staan ​​(geen externe kracht of signalen)

Vereist geen wijzigingen aan de 3D-printer die moet worden gecontroleerd

Elektrisch eenvoudig, en het gebruik van een minimum van eenvoudig te koop

Lange levensduur van de batterij, laag energieverbruik

Makkelijk om uit te schakelen bij het reageren op een alarm

Lessen uit het bouwen en testen Het eerste prototype werden gebruikt om de volgende ontwerpdoelen toe te voegen:

Mag de normale werking van de printer niet verstoren. Idealiter mag de printer het zelfs niet merken.

Apparaat moet robuust en drop-bestendig zijn.

Mogelijkheid om eenvoudig het apparaat toe te voegen aan het filament van een al in uitvoering.

Het nieuwe prototype

Het nieuwe prototype houdt dezelfde basisfunctie, maar met een geheel andere aanpak. Het apparaat is nu gevoelig voor oriëntatie en voelt het eigenlijke filament slechts indirect. Het is gemaakt om te hangen door een kogelketting zoals een hanger.

Terwijl het apparaat hangt, is het stil. Als het valt, klinkt het alarm totdat het wordt geplukt. Therefore in operation it hangs passively from the filament like a pendant or keychain as long as filament feeds into the printer. As soon as the spool of filament has emptied, the device falls to the tabletop and triggers the alarm.

The new system changes technologies. I did away with the roller switch and replaced it with a reed switch. inside the 3D printed enclosure is a void that captures a small disc magnet. The void has been engineered to use a shape that keeps the magnet away from the reed switch when hanging from the ball chain, but lay Mister Screamer on a flat surface and the magnet will clear up near enough the switch to actuate it.

rounded edges make sure it always lays flat after falling.

central M3 bolt secures both halves together.

Illustrated operation. Klik om te vergroten.

While hanging vertically from its chain (either for storage or when hanging from a filament line) the device is completely inert and uses no power. The enclosure is created with flat sides and rounded edges, so that the unit always settles to one side or the other when it falls.Central M3-bout is plastic, dus niet om de magneet niet te verstoren.

Momenteel krijsen als een banshee in deze oriëntatie.

Andere ontwerpnotities

Zodra het filament is opgenomen, valt het apparaat op het tafelblad.
Er zijn een paar andere dingen om te vermelden over het ontwerp:

De kogelketen kan worden geopend en gesloten. Dit geeft aan dat het apparaat rond filament kan worden geïnstalleerd terwijl de printer in gebruik is. U hoeft geen filament te ontladen en deze door het apparaat te verwijderen zoals met de vorige versie.

De kogelketen heeft een ander voordeel: de gladde ballen rollen als kleine lagers op de gloeidraad zelf. Er is geen waarneembaar slijtage of verontreinigingsrisico.

Bedrading van alle onderdelen – vooral beide batterijcontacten – in een enkele zijde van de behuizing gaf geen vliegende draden tussen de twee schelpen. Hierdoor kon ik draden lijmen op zijn plaats, die op zijn beurt veel gemakkelijker assemblage (geen gekneide draden!) En een veel robuuster apparaat in het algemeen aangeeft.

Er is een kleine hoeveelheid hysterese van de aantrekkingskracht van de magneet aan de kettingketting. Het apparaat vereist een kleine “TAP” om uit te schakelen nadat deze is ingeschakeld. Dit was aangenaam, maar onbedoeld en illustreert hoe nauw fysieke ontwerpkeuzes van de werking kunnen beïnvloeden.

Voordat ik het prototype maakt, deed ik een klein bewijs van-concept voor een ander idee: met behulp van een rollende kogelkantelschakelaar naar Sense Orientation en activeer de zoemer. Deze kleine apparaten gebruiken twee metalen ballen in een geval om een ​​elektrische verbinding te sluiten of te openen, afhankelijk van de oriëntatie. Helaas is de gemaakte verbinding klein en dragen ze niet erg goed. De zoemer zendt alleen een zwak, gewurgd geluid met de stroom die direct stroomt door een glooiende kogelschakelaar. Dit probleem kan worden opgelost door het toevoegen van veel meer componenten aan het ontwerp, maar de rollende magneet- en rietschakelaartechniek is in plaats daarvan gekozen.

Videotour

WAARSCHUWING: audio bestaat uit luid piepen

Resultaten

Het nieuwe prototype was een succes, en niet alleen omdat het op de verwachte manier de beoogde baan heeft gedaan. Het was een succesvol proces omdat:

Het bleef het basispremisse valideren: de printer zelf hoeft niet te weten dat het uit filament is, zolang een operator op de hoogte is en de tijd heeft om te handelen.

Het was in staat om goedkoop en snel te worden gemaakt.

Ontwerpveranderingen als gevolg van geleerde lessen van het oorspronkelijke prototype waren met succes geïntegreerd.

Het iteratieve prototypingproces gebruiken

In prototyping meneer Screamer, heb ik het volgende gedaan om de beste resultaten te krijgen van een iteratieve aanpak:

Definieer het probleem en het bereik zorgvuldig. Zorg ervoor dat het probleem dat u denkt, dezelfde is die eigenlijk bestaat. In deel een van dit project dacht ik erachter dat mijn probleem niet echt was dat mijn printer geen filamentmonitor had. Mijn probleem was dat filament onopgemerkt konden lopen, zelfs als ik in dezelfde kamer zat.

Ontwerp iets dat het waargenomen probleem oplost, niet veel meer en niet minder.

Test bepaalde ideeën met een bewijs van-concept voordat ze ze aan een prototype plegen.

Maak het prototype zo snel en goedkoop als u haalbaar kunt.

Test in echte omstandigheden. Het prototype zal waarschijnlijk falen of kort op slechts één manier worden, en verborgen problemen worden op het oppervlak gedwongen. Zorg ervoor dat falen resulteert in iets dat wordt geleerd.

Gebruik wat werd geleerd om het ontwerp te verfijnen.

Mister Screamer V2 voldoet aan alle vereisten, maar leverden nog steeds ontdekkingen op die kunnen worden gebruikt om een ​​volgende versie te verbeteren. De grootste les is geleerd, was dat dit ontwerp zeer afhankelijk is van de lay-out van de 3D-printer die wordt gebruikt.

In mijn specifieke printer (een hefboom3D N2) is de gloeidraadspoel ver weg van het afdrukgebied. Niet alleen is er ruimte voor het apparaat om van een spoel te hangen, er is geen enkel risico van het apparaat dat ergens last van is als het valt. Andere 3D-printers hebben mogelijk fysieke lay-outs die geen meneerscreener toestaan ​​om goed te werken. Als het apparaat in de weg van de printkop bungelt, of in het afdrukgebied kan vallen zodra de gloeidraad eruit is, vraagt ​​dat om problemen.

As it stands, Mister Screamer V2 does its job well enough to be reliably used for real work, even if its scope is focused generally on my own printer and needs. Ever-toenemende verbeteringen kunnen verleidelijk zijn om te achtervolgen, maar het is zelden nodig om te herhalen totdat een optie perfect is. If a problem has been correctly identified and understood, it becomes much much easier to judge when the option is done.

The enclosure design for this version of Mister Screamer is available on GitHub.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *