一种针对3D打印机的电路保护装置的制作方法

本实用新型涉及3d打印领域，特别涉及一种针对3d打印机的电路保护装置。

背景技术：

fdm(fuseddepositionmodeling)工艺熔融沉积制造工艺属于3d打印的一种工艺，使用pla、abs、尼龙等材料，机喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，并将熔化的材料挤出，形成3d打印模型。

当3d打打印头在打印过程中被堵住或者电机被卡时，将会导致材料无法正常挤出。目前基于fdm原理的3d打印机往往在机器上外挂耗材，喷头通过电机的旋转使耗材能够源源不断的送入加热头以备融化后挤出。但在打印过程中会由于种种原因而造成材料无法正常被挤出的情况，其中的原因可能是喷头被杂质堵住、耗材被卡住，或者是挤出电机工作异常等等。这种错误造成的后果是喷头不能挤出材料却仍然在移动，如果不能尽早发现，喷头将会一直做这种无意义的移动直到打印结束。事实上，此时的模型已经打印失败，需要重新开始。所以能够早发现喷头的异常状态是非常重要的。

当喷头移动的坐标超过打印机能够允许的最大范围时，打印机工作异常。目前基于fdm原理的3d打印机通过喷头在xyz轴的移动并在有效坐标内将材料挤出来以完成打印。一般情况下，在打印机xyz的最小坐标处会安装限位器以帮助喷头在打印开始前找到坐标原点，这样喷头移动到xyz任意一个轴的最小处时，限位开关被触发，控制电路可以收到来自限位开关的信号，控制电机停止运动，但对于喷头在xyz轴的最大可到达点，出于节省控制芯片接口资源等目的，一般是通过待打印的模型的数据文件得到，也就是说3d打印机收到的模型数据文件里面的坐标信息并不会超过打印机可工作的最大范围，因此在3d打印机所收到的命令全是正确的前提下，不会出现喷头移动坐标超过最大范围的情况。但实际运行过程中，一旦3d打印机内部出现紊乱或者接收到的模型文件数据有错误，会导致喷头移动量超过打印机所允许的最大范围，造成打打印头移动到最大位置而被卡住，此时电机却依旧在运行。如果不能及时发现这种情况，电机将会因过热而烧坏，有改进的空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供的一种针对3d打印机的电路保护装置，一旦出现较为严重的错误，能够尽快通知用户或者切断电源，以保护打印设备的安全，提高打印设备的性能。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种针对3d打印机的电路保护装置，包括3d打印机、3d打印机耗材卷、用于驱动3d打印机耗材卷的电机，还包括：干簧管传感器模块、磁块、最大限位器、继电器、温度检测模块；其中，所述磁块设置在耗材卷贴近3d打印机外壳的外表面的转盘上；所述干簧管传感器模块被安装在3d打印机的内部；所述最大限位器设置在3d打印机打印时所允许的最大坐标处；所述温度检测模块安装于电机处；所述温度检测模块、所述干簧管传感器模块和最大限位器的输出信号能够传送至继电器的控制端口构成控制回路，所述继电器的开关回路与3d打印机的电源相连。

通过采用上述技术方案，干簧管传感器模块结合磁块，负责检测3d打印机耗材卷是否在转动，如果在固定时间未收到干簧管传感器模块传来的转动信号，则认为耗材没有持续送入打打印头，3d打印机耗材卷无转动继电器切断电源；

另外，如果喷头移动范围超过3d打印机所规定的最大值，最大限位器会被触碰，继电器切断电源以保护电机，提高电机的使用寿命，进而提高3d打印机的使用性能；

在3d打印机工作过程中，电机持续长时间工作，如果3d打印机的内部温度过高，温度检测模块被触发，继电器切断电源以保护电机。

本实用新型进一步设置为：所述干簧管传感器模块位于所述磁块随耗材卷转动时形成的轨迹所对应的3d打印机外壳的内表面上。

通过采用上述技术方案，当磁块转到与干簧管传感器模块同一位置时，干簧管传感器模块内部电路能够检测到磁场存在，所述干簧管传感器模块的内部电路会连通一次，每当3d打印机耗材卷1转动一圈，干簧管传感器模块输出一个脉冲信号，实现对3d打印机耗材卷是否在转动的检测。

本实用新型进一步设置为：还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的控制端连接至干簧管传感器模块。

通过采用上述技术方案，在正常打印过程中，由于耗材被不断送入喷头，所以3d打印机耗材卷会以很慢的速度持续转动；干簧管传感器模块与3d打印机耗材卷隔一层3d打印机外壳，每次当磁块转到与干簧管传感器模块同一位置时，干簧管传感器模块内部电路由于检测到磁场存在，内部电路会连通，这样每当3d打印机耗材卷转动一圈，干簧管传感器模块就能输出一个脉冲信号，进而根据干簧管传感器模块输出的脉冲信号推测喷头是否正常进行材料的挤出操作，若无脉冲输出则可以首先启动蜂鸣器工作，以通知用户尽早进行处理，如果用户仍未采取任何措施，继电器切断电源。

本实用新型进一步设置为：所述温度检测模块包括用于检测温度并输出温度检测信号的热敏电阻、耦接于热敏电阻以接收温度检测信号且内部预设有基准信号的比较器。

通过采用上述技术方案，在工作过程中，当3d打印机内部的温度升高时，热敏电阻的阻值随着温度的升高发生变化，当温度升高到大于一固定值时，在比较器的配合下，触发继电器切断电源以保护电机。

本实用新型进一步设置为：还包括指示灯，所述指示灯的控制端连接至所述温度检测模块。

通过采用上述技术方案，指示灯的设置，便于工作人员根据指示灯的工作状态，及时了解到3d打印机内部的温度情况。

本实用新型进一步设置为：所述指示灯为频闪指示灯。

通过采用上述技术方案，频闪指示灯相较于普通的指示灯指示效果良好，便于引起工作人员的注意。

本实用新型进一步设置为：所述最大限位器包括：x轴方向最大限位器、z轴方向最大限位器、y轴方向最大限位器。

通过采用上述技术方案，对应的打印机允许的最大范围处分别添加x轴方向、y轴方向、z轴方向上的最大限位器，这样当3d打印机工作异常导致电机移动范围过大时，最大限位器会被触发，控制器会切断电源以保护电机。

本实用新型进一步设置为：所述干簧管传感器模块内的比较器型号为lm393，所述干簧管传感器模块包括三个端口，其中一个电源正极，一个电源负极，还有一个开关信号输出端。

通过采用上述技术方案，干簧管传感器模块一个电源正极、一个电源负极、还有一个开关信号输出端，便于工作人员准确接入电路。

本实用新型进一步设置为：所述继电器为光耦隔离一路继电器。

通过采用上述技术方案，光耦隔离一路继电器工作电流小，安全系数高，且反应灵敏；其次，比较常见，一定程度上降低电路保护装置的成本。

本实用新型进一步设置为：所述最大限位器为xss-5gl微动开关。

通过采用上述技术方案，当3d打印机工作异常导致电机移动范围过大时，最大限位器为xss-5gl微动开关被触发，控制器会切断电源以保护电机，为xss-5gl微动开关选用，元器件简单，成本低。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、干簧管传感器模块结合磁块，负责检测3d打印机耗材卷是否在转动，如果在固定时间未收到干簧管传感器模块传来的转动信号，则认为耗材没有持续送入打打印头，3d打印机耗材卷无转动继电器切断电源；

2、如果喷头移动范围超过3d打印机所规定的最大值，最大限位器会被触碰，继电器切断电源以保护电机，提高电机的使用寿命，进而提高3d打印机的使用性能；

3、在3d打印机工作过程中，电机持续长时间工作，如果3d打印机的内部温度过高，温度检测模块被触发，继电器切断电源以保护电机。

附图说明

图1为本实用新型针对3d打印机的电路保护装置系统示意框图；

图2为本实用新型针对3d打印机的电路保护装置的结构示意图一；

图3为本实用新型针对3d打印机的电路保护装置的结构示意图二。

图中：1、3d打印机耗材卷；2、3d打印机外壳；3、3d打印头；4、3d打印平台；5、干簧管传感器模块；6、磁块；7、x轴方向最大限位器；8、z轴方向最大限位器；9、x轴方向最小限位器；10、z轴方向最小限位器；11、y轴方向最小限位器；12、y轴方向最大限位器；13、蜂鸣器；14、频闪指示灯。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图3，本实施例公开的一种针对3d打印机的电路保护装置，包括3d打印机、3d打印机耗材卷1、用于驱动3d打印机耗材卷1的电机，还包括：干簧管传感器模块5、磁块6、最大限位器、继电器、温度检测模块；其中，磁块6设置在3d打印机耗材卷1贴近3d打印机外壳2的外表面的转盘上；干簧管传感器模块5被安装在3d打印机的内部；最大限位器设置在3d打印机打印时所允许的最大坐标处；所述温度检测模块安装于电机处；干簧管传感器模块5与最大限位器的输出信号能够传送至继电器的控制端口构成控制回路，继电器的开关回路与3d打印机的电源相连。

参照图1，还包括蜂鸣器13，蜂鸣器13的控制端连接至干簧管传感器模块5，蜂鸣器13安装于3d打印机外壳2的上端。

在正常打印过程中，由于耗材被不断送入喷头，所以3d打印机耗材卷1会以很慢的速度持续转动。干簧管传感器模块5与3d打印机耗材卷1隔一层3d打印机外壳2，每次当磁块6转到与干簧管传感器模块5同一位置时，干簧管传感器模块5内部电路由于检测到磁场存在，内部电路会连通，这样每当3d打印机耗材卷1转动一圈，干簧管传感器模块5就能输出一个脉冲信号。如果在固定时间未收到干簧管传感器模块5传来的转动信号，则认为耗材没有持续送入打打印头，会通知蜂鸣器13工作，以通知用户尽早进行处理，如果用户仍未采取任何措施，3d打印机耗材卷1无转动时间超过一个固定值时，继电器切断电源。另外，如果喷头移动范围超过3d打印机所规定的最大值，最大限位器会被触碰，继电器切断电源以保护电机。在本实施例中3d打印机耗材卷1无转动时间超过一个固定值中的“固定值”的具体大小可视不同环境、不同人员的要求给予设置。

温度检测模块包括用于检测温度并输出温度检测信号的热敏电阻、耦接于热敏电阻以接收温度检测信号且内部预设有基准信号的比较器。还包括指示灯，指示灯的控制端连接至温度检测模块。指示灯为频闪指示灯14，频闪指示灯14安装于安装于3d打印机外壳2的上端且靠近蜂鸣器13。当3d打印机内部的温度升高时，热敏电阻的阻值随着温度的升高发生变化，当温度升高到大于一固定值时，在比较器的配合下，触发继电器切断电源以保护电机。温度检测模块中的基准值的具体大小，可视不同环境、不同人员的要求给予设置。

参照图2、图3，所述干簧管传感器模块5位于所述磁块6随耗材卷转动时形成的轨迹所对应的3d打印机外壳2的内表面上。当磁块6转到与干簧管传感器模块5同一位置时，干簧管传感器模块5内部电路能够检测到磁场存在，干簧管传感器模块5的内部电路会连通一次，每当3d打印机耗材卷1转动一圈，干簧管传感器模块5输出一个脉冲信号。

参照图3，最大限位器包括：x轴方向最大限位器7、z轴方向最大限位器8、y轴方向最大限位器12。干簧管传感器模块5的为单簧管，干簧管传感器模块5内的比较器型号为lm393，干簧管传感器模块5包括三个端口，其中一个电源正极，一个电源负极，还有一个开关信号输出端。干簧管传感器模块5可为干簧管，采用干簧管常开型，工作电压3.3-5v。继电器为光耦隔离一路继电器。继电器接线时使用常闭接法，继电器吸合时，开关由原来的接通变为断开，3d打印机停止工作。最大限位器为xss-5gl微动开关。最大限位器，需要根据具体的3d打印机找到已经安装好的最小限位器的位置，以确定坐标原点，之后再在对应的打印机允许的最大范围处分别添加x轴方向、y轴方向、z轴方向上的最大限位器，这样当3d打印机工作异常导致电机移动范围过大时，最大限位器会被触发，控制器会切断电源以保护电机。

以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。