Améliorer Mister Screamer; Une alarme de filament de 80 décibels
J’ai créé un prototype d’alarme de filament de l’imprimante 3D qui a fonctionné, mais le processus a également apporté de nouveaux problèmes et des problèmes à la surface que je n’avais pas prévu quand j’ai commencé. Aujourd’hui, je vais plonger en outre dans le processus de prototypage pour obtenir une idée de la création d’un problème spécifié. Ce que je suis venu, c’est un pendentif facile à construire avec passivement du filament et vous informe si quelque chose à propos de ces changements.
J’ai commencé avec un besoin de savoir quand mon imprimante 3D était hors de filament, de sorte que je puisse laisser tomber tout ce que je faisais et insérer une nouvelle bobine de filament idéal sur la fin de la bobine précédente. En faisant cela dans les quatre minutes du filament qui court, imprimant de très grands emplois pourraient continuer ininterrompu. L’appareil que j’ai créé a été appelé Mister Screamer.
Le concept de base
L’idée est que si une imprimante 3D est suivie (mais pas sous surveillance constante) et que l’opérateur est prêt à échanger des rouleaux de filament en cas de besoin, il n’est pas nécessaire que l’imprimante ne nécessite aucune tâche “intelligente”, telle que la pause de l’impression. Tant qu’il y ait une indication de déclenchement d’une alarme lorsque le filament est épuisé, l’opérateur peut faire tout ce qui est nécessaire pour maintenir l’impression de fabricant ininterrompu et l’imprimante elle-même n’a même pas besoin de savoir.
Premier prototype
Le prototype précédent a utilisé un commutateur à rouleau pour activer une sonnerie. Le filament a été nourri par l’appareil.
Le prototype précédent Physiquement Sensé filament avec un commutateur à rouleau qui a déclenché une sonnerie lorsque le filament a manqué. Il a eu un essai réussi, mais a révélé de nouveaux problèmes:
Lorsque vous tirez un filament à travers le dispositif à la main, il n’y avait guère à aucune résistance, mais une fois qu’il faisait monter un rouleau de filament dans l’imprimante, elle créait beaucoup plus de liaison et de frottement que prévu. L’impression a réussi, mais l’extrudeuse de l’imprimante devait travailler beaucoup plus fort que d’habitude. J’avais espéré que l’appareil mettrait une souche négligeable sur le système d’alimentation et le filament. Ce n’était pas le cas.
Lorsque le filament a échoué, l’appareil a chuté une certaine distance à la table. Ceci était attendu. Mais l’impact a failli frapper les piles complètement perdus du porte-batterie de friction-ajustement, qui n’était pas attendu. Les piles avaient-elles été complètement éclairées, l’appareil n’aurait pas fait son travail principal. Le dispositif devait être résistant à la goutte, mais le prototype de conception n’a pas reflété cela.
Même si le prototype précédent faisait le travail, il était cessé de faire des problèmes et une mise à jour de conception était nécessaire.
Résumé des objectifs de conception
Les exigences fondamentales pour Mister Screamer n’ont pas beaucoup changé. Les tâches de l’appareil sont:
Si le filament est présent, rien ne se passe.
Si le filament s’éteint, criez votre tête trompeuse pour alerter un opérateur à proximité.
D’autres éléments de la conception ont fonctionné assez bien pour rester et rester principalement inchangés:
Le boîtier peut être imprimé 3D
Autonome (pas de puissance externe ni de signaux)
Ne nécessite aucune modification de l’imprimante 3D à surveiller
Électriquement simple, et utilisant un minimum de pièces faciles à sources
Longue durée de vie de la batterie, faible consommation d’énergie
Facile à éteindre lorsque vous répondez à une alarme
Les leçons de construction et de test Le premier prototype ont été utilisés pour ajouter les objectifs de conception suivants:
Ne doit pas interférer avec le fonctionnement normal de l’imprimante. Idéalement, l’imprimante ne doit même pas le remarquer.
L’appareil doit être robuste et résistant à la chute.
Capacité à ajouter facilement l’appareil au filament d’une impression déjà en cours.
Le nouveau prototype
Le nouveau prototype conserve la même fonction de base, mais avec une approche totalement différente. L’appareil est maintenant sensible à l’orientation et détecte uniquement le filament réel indirectement. Il est créé pour accrocher par une chaîne à balle comme un pendentif.
Pendant que l’appareil se bloque, il est silencieux. S’il tombe, l’alarme sonne jusqu’à ce qu’elle soit ramassée. Par conséquent, en fonctionnement, il se bloque de manière passive à partir du filament comme un pendentif ou un porte-clés tant que le filament se nourrit de l’imprimante. Dès que la bobine de filament est vidée, l’appareil tombe à la table et déclenche l’alarme.
Le nouveau système change de technologies. J’ai éloigné le commutateur à rouleaux et l’ai remplacé par un commutateur à roseau. À l’intérieur du boîtier imprimé 3D est un vide qui capture un petit aimant de disque. Le vide a été conçu pour utiliser une forme qui maintient l’aimant à l’écart du commutateur de roseau lorsqu’il est suspendu à la chaîne de la balle, mais pondez le screamer de monsieur sur une surface plane et l’aimant se glissera assez près de l’interrupteur pour l’activer.
bords arrondis Assurez-vous qu’il pose toujours plat après la chute.
Le boulon M3 central sécurise les deux moitiés ensemble.
Opération illustrée. Cliquez pour agrandir.
Tout en suspendant verticalement de sa chaîne (soit pour le stockage, soit lorsqu’il est suspendu à une ligne de filament), le dispositif est totalement inerte et n’utilise aucun pouvoir. L’enceinte est créée avec des côtés plats et des bords arrondis, de sorte que l’unité s’installe toujours d’un côté ou de l’autre quand elle tombe.Le boulon M3 central est en plastique, de manière à ne pas interférer avec l’aimant.
Actuellement hurlant comme une banshee dans cette orientation.
Autres notes de conception
Une fois le filament épuisé, l’appareil tombera à la table.
Il y a quelques autres choses à mentionner sur la conception:
La chaîne de la balle peut être ouverte et fermée. Cela indique que l’appareil peut être installé autour du filament lorsque l’imprimante est utilisée. Pas besoin de décharger le filament et de l’enfiler via le périphérique comme avec la version précédente.
La chaîne de billes a un autre avantage: les boules lisses roulent comme de petites roulements sur le filament lui-même. Il n’y a pas de risque d’usure ou de contamination perceptible.
Câblage toutes les pièces – en particulier les deux contacts de la batterie – dans un seul côté de l’enceinte indiquent aucun fils volant entre les deux coquilles. Cela m’a permis de coller des fils en place, ce qui indique à son tour un montage plus facile (pas de fils pincé!) Et un dispositif beaucoup plus robuste dans l’ensemble.
Il y a une petite quantité d’hystérésis de l’attraction de l’aimant à la chaîne de liaison de balle. L’appareil nécessite un “tapot” mineur pour éteindre une fois qu’il s’est allumé. C’était agréable mais involontaire et illustre la manière dont les choix de conception étroitement physique peuvent affecter l’opération.
Avant de créer le prototype, j’ai fait une petite épreuve de concept pour une idée différente: à l’aide d’un commutateur d’inclinaison à bille roulante pour détecter l’orientation et activez la sonnerie. Ces petits appareils utilisent deux billes métalliques à l’intérieur d’un boîtier pour fermer ou ouvrir une connexion électrique en fonction de l’orientation. Malheureusement, la connexion faite est petite, et ils ne portent pas très bien le courant. La sonnerie émet seulement un son faible et étranglé avec la puissance qui coule directement à travers un commutateur à bille roulant. Ce problème pourrait être corrigé en ajoutant beaucoup plus de composants à la conception, mais l’aimant roulant et la technique du commutateur de roseaux ont été choisies.
Visite vidéo
AVERTISSEMENT: L’audio est composé de bips forts
Résultats
Le nouveau prototype a été un succès et non seulement parce que cela a fait son emploi prévu à la manière prévue. C’était un processus réussi parce que:
Il a continué de valider la prémisse de base: l’imprimante elle-même n’a pas besoin de savoir qu’il est hors de filament, tant que l’opérateur est notifié et qu’il a le temps d’agir.
Il a pu être créé à moindre coût et rapidement.
Les modifications de conception dues aux enseignements tirés du prototype d’origine ont été intégrés avec succès.
Utilisation du processus de prototypage itératif
Dans le prototypage Mister Screamer, j’ai procédé à ce qui suit pour obtenir les meilleurs résultats d’une approche itérative:
Définissez le problème et la portée soigneusement. Assurez-vous que le problème que vous pensez avoir est le même que celui qui existe réellement. Dans la première partie de ce projet, j’ai compris que mon problème n’était pas vraiment que mon imprimante n’avait pas de moniteur de filament. Mon problème était que le filament pourrait s’épuiser inaperçu même si j’étais dans la même pièce.
Concevez quelque chose qui résout le problème observé, pas beaucoup plus et pas moins.
Testez certaines idées avec une preuve de concept avant de les avoir commis à un prototype.
Rendre le prototype aussi rapidement et à moindre coût que vous le pouvez de manière géré.
Test dans des conditions réelles. Le prototype échouera probablement ou tombera d’au moins une voie, et des problèmes cachés seront forcés à la surface. Assurez-vous que l’échec entraîne quelque chose d’appris.
Utilisez ce qui a été appris pour affiner la conception.
Monsieur Screamer V2 a satisfait à toutes les exigences, mais a toujours cédé des découvertes pouvant être utilisées pour améliorer une version ultérieure. La plus grande leçon apprise était que cette conception dépend fortement de la disposition de l’imprimante 3D utilisée.
Dans mon imprimante particulière (une SUMPER3D N2), la bobine de filament est bien éloignée de la zone d’impression. Non seulement y a-t-il de la place pour que l’appareil est suspendu à une bobine, il n’y a aucun risque de se retrouver quelque part gênant quand il tombe. D’autres imprimantes 3D peuvent avoir des dispositions physiques qui ne permettent pas à Mister Screamer de bien fonctionner. Si l’appareil se déroule de la tête d’impression ou peut tomber dans la zone d’impression une fois que le filament est épuisé, cela demande des problèmes.
Comme il se trouve, Monsieur Screamer V2 fait suffisamment son travail pour être utilisé de manière fiable pour un travail réel, même si sa portée est centrée en général sur ma propre imprimante et mes besoins. Les améliorations toujours croissantes peuvent être tentantes de chasser, mais il est rarement nécessaire pour itérer jusqu’à ce qu’une option soit parfaite. Si un problème a été correctement identifié et compris, il devient beaucoup plus facile de juger lorsque l’option est terminée.
La conception de l’enceinte de cette version de Mister Screamer est disponible sur GitHub.