Effecteur Magnetic avec sonde plateau intégrée / Magnetic Effector with embeded bed probe by CherHubert

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Principe / Principle : https://youtu.be/iCEmxZ5T0OA
Impression / Print : https://youtu.be/ikwoGAey3fY
Assemblage / Assembly : https://youtu.be/SkY21pOv6xk
New version : https://www.thingiverse.com/thing:3602203
Instructions en Français (English below)
Présentation
Voici mon second effecteur magnétique, entraxe 45mm, avec une sonde de plateau intégrée. Je l'ai conçu de telle sorte que la hotend soit la sonde et qu'elle puisse sonder tous les plateaux, quel qu'en soit la matière ou le revêtement.
Les chariots d'entre-axe 45mm associés à cet effecteur se trouvent ici : https://www.thingiverse.com/thing:2438667
L'effecteur est composé de deux pièces :
Un corps principal auquel sont reliés les bras
Une mâchoire qui tient la hotend.
Le principe est très simple : Ces deux pièces peuvent coulisser l'une par rapport à l'autre uniquement sur l'axe Z. Entre les deux sont disposés des micros-switchs qui permettent de détecter lorsque les deux pièces s'écartent l'une de l'autre. Ainsi, lorsque l'effecteur descend et que la hotend rentre en contact avec le plateau, la mâchoire qui tient la hotend ne descend plus, mais l'effecteur lui continu a descendre. Les deux parties s'écartent, ce qui actionne les boutons poussoirs.
Cette solution a l'avantage d'être très bon marché, très précise, passive et de fonctionner sur n'importe quel support ou revêtement. Au niveau du firmware, il n'y a qu'un décalage en Z à gérer. Il correspond à l'écartement des deux pièces nécessaire pour déclencher la sonde, plus le dégagement de la buse par rapport au plateau (l'épaisseur d'une feuille de papier normalement), soit au total 0,2mm dans mon cas

#define Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0.2 // Z offset: -below +above [the nozzle]

L’assemblage de l'ensemble prend environ une demi-heure.
Conception réalisée avec : Autodesk Fusion 360
Toutes les pièces sont conçues pour être imprimées sans support matériel.
Pièces à imprimer
Le corps principal
La mâchoire en deux parties
Quincaillerie
2 vis M3x12
5 vis M3x20
3 ressorts 3.45 - 4.8 mm 8mm
3 rondelles M3
6 aimants néodyme fraisés D12 d4 e4.75
2 micro switch 6x6x4.3
50cm de fil AWG30
4cm de gaine thermorétractable 1mm
Colle cyanoacrylate (Super Glue)
Matériel
Paire de ciseaux
Fer à souder + fil d'étain
Multimètre
Assemblage de l'effecteur (voir la vidéo d'assemblage)
Nettoyer la pièce et les trous
Vérifier que les logements des aimants et des microswitchs sont exempts de coulures qui pourraient les empêcher de se mettre en place.
Souder les câbles des interrupteurs (branchement en série), il est préférable d’effectuer cette opération avant que les poussoirs ne soient collés, sinon il est difficile de positionner les fils, le fer est attiré par les aimants et sa chaleur fait fondre l’effecteur
Coller les deux interrupteurs
Coller les fils sous l’effecteur
Placer les fils au plus près du col, ils ne devront pas gêner le mouvement de vas et vient de la HotEnd dans l’effecteur
Vérifier au Multimètre le bon fonctionnement des interrupteurs
Coller les six aimants : encoller les trous deux à deux, placez-y les aimants, retourner l’effecteur sur un plan et appuyer pour assurer une bonne adhésion.
Assemblage de la mâchoire (voir la vidéo d'assemblage)
Présentez les deux mâchoires face à face et faire prendre les vis de 5 mm.
Passez la HotEnd dans le trou de l’effecteur
Écartez les mâchoires et passez la HotEnd dans le trou des mâchoires
Alignez le passage de câble des mâchoires et de l’effecteur.
Placez du Scotch bleu sur les deux aimants coté vis afin de ne pas les abîmer avec le tourne vis
Vissez les mâchoires, elles ne se touchent pas et doivent rester parallèles.
Vérifiez que les trois centreurs de l’effecteur sont bien en place dans les trois renfoncements des mâchoires.
Placez les trois tendeurs : rondelle + ressort +vis, et vissez-les jusqu'à ce que le ressort ne bouge plus librement. Inutile de serrer plus.
Faites naviguer les mâchoires pour qu’elles soient bien en place.
Vérifiez que vos ressorts sont toujours légèrement en tension, sinon revissez ceux qui le nécessitent. Il faut essayer d’avoir la même tension de ressort sur les trois tendeurs.
Connectez un multimètre sur les fils des la sonde
Placez le multimètre en détection de continuité (beep quand on touche les deux fils)
Vissez une des deux vis de réglage de butée jusqu’à ce que l’effecteur et la mâchoire s’écartent.
Faites de même avec la seconde vis jusqu’à faire sonner le multimètre
Dévissez doucement une première vis jusqu’à ce que le beep s’arrête
Revissez légèrement cette première vis jusqu’à faire sonner à nouveau le multimètre
Dévissez doucement la seconde vis jusqu’à ce que le beep s’arrête
Revissez légèrement cette seconde vis jusqu’à faire sonner à nouveau le multimètre
Vissez ces deux vis d’un quart de tour supplémentaire
En tenant l’effecteur, appuyez la tête d’impression sur un plan, le beep doit s’arrêter. Relâchez la pression et le beep doit reprendre. La pression à exercer ne doit pas être importante, et le beep doit systématiquement reprendre de manière franche (pas de grésillement ou de bip qui s'arrête et reprend). Si c’est bien le cas, votre sonde est prête ! Si ce n’est pas le cas, vérifiez :
le positionnement des mâchoires par rapport à l’effecteur
la tension des suspensions
le point de bascule de chaque microswitch

Configuration Marlin Firmware 1.1.0-RC6
Cette configuration est celle de ma machine qui est équipée d'une carte Arduino MEGA + RAMPS 1.4, d'un écran + lecteur SD.
Configuration.h

Parce que les micro-contacts sont normalement maintenus en position ferméeconst bool Z_MIN_PROBE_ENDSTOP_INVERTING = false;#define AUTO_BED_LEVELING_FEATURE // Active la fonction de Bed auto leveling#define DEBUG_LEVELING_FEATURE // active le mode debug pour la calibration#define DELTA_PROBABLE_RADIUS (DELTA_PRINTABLE_RADIUS - 10) // Je détermine le rayon de la surface sondée égale au rayon de la surface d’impression moins 10mm#define AUTO_BED_LEVELING_GRID_POINTS 5 //Nombre de points de la grille (doit être supérieur ou égale à 5)
Il n’y a pas de distance a paramétrer entre la buse et le palpeur puisque la buse est le palpeur !#define X_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0 // X offset: -left +right [of the nozzle]#define Y_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0 // Y offset: -front +behind [the nozzle]
j’indique cependant un décalage de hauteur entre le plateau et la buse qui sera égale a la distance parcourue par l’effecteur pour actionner le micro switch + la distance a laquelle je décale la buse pour imprimer la première couche.#define Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0.2 // Z offset: -below +above [the nozzle]#define XY_TRAVEL_SPEED 4000 // vitesse de déplacement de l’effecteur entre chaque sondage, en mm/min.#define Z_RAISE_BEFORE_PROBING 30 // Hauteur en mm de l’effecteur avant de se déplacer vers le premier point de sondage#define Z_RAISE_BETWEEN_PROBINGS 5 // Hauteur en mm de l’effecteur lors des déplacements entre les points de sondages#define Z_RAISE_AFTER_PROBING 30 // Hauteur en mm de l’effecteur après le dernier point de sondage
Il faut désactiver cette fonction lorsqu’on utilise un capteur pour Z_MAX et un autre capteur pour Z_MIN, ce qui est mon cas puisque le micro switch n’est utilisé QUE pour le Z_MIN. Le Z_MAX est donné par les fins de courses de chaque colonne.// #define Z_SAFE_HOMING
Cette fonction doit en revanche être activée #define Z_MIN_PROBE_ENDSTOP``

pins_RAMPS_13.h

Dans Marlin Firmware , la broche 32 est par défaut configurée pour y brancher la sonde de plateau. La borne 18 est quant à elle attribuée au capteur Z_MINI.
Dans la mesure ou je n’utilise pas de Z_MINI, et que la borne 32 est déjà utilisée par l’afficheur LCD, je réattribue la broche 18 au contact du palpeur en intervertissant les valeurs suivantes :
#define Z_MIN_PIN 18 → #define Z_MIN_PIN 32#define Z_MIN_PROBE_PIN 32 → #define Z_MIN_PROBE_PIN 18

Compilez et téléversez le firmware.
Pour vérifier que tout fonctionne, utilisez la commande m119 et vérifiez que l’état de vos fins de courses est correct :
Si l’imprimante est en position HOME, vous devez obtenir ce résultat :
x_max: TRIGGED
y_max: TRIGGED
z_max: TRIGGED
z_probe: open
Si l’imprimante n’est pas en position HOME, vous devez obtenir ce résultat :
x_max: open
y_max: open
z_max: open
z_probe: open
Lorsque vous soulevez votre HotEnd par rapport à l'effecteur, vous devez voir changer l'état de la sonde z :
z_probe: TRIGGED
Autres conseils
Lorsque vous palpez votre plateau, pensez au préalable à faire chauffer votre HotEnd à 170°C environ. En effet, il n'est pas rare qu'un petit bout de filament sorte de la buse. Pour que la mesure soit correcte, il faut qu'il s'écrase lorsque la buse palpe le plateau.
Par précaution, pensez également à désactiver la sonde (M121) une fois l'auto bed leveling terminé, car si la sonde se déclenche pendant une impression, l'imprimante considère que la tête à touché sa position Z limite et stop le travail en cours. Ce problème est apparu sur la version 1.1.0-RC6 de Marlin, peut-être sera-t-il corrigé dans les versions futures...
pour exemple, voici mon script de Start g-code (j'utilise Slic3r) :

M106 S128 ; Allume le ventilateur à 50% de sa puissanceM104 S170 ; Positionne la température cible de l'extruder à 170°G28 ; homeG1 X0 Y0 Z30 F6000 ; Descente de la têteM109 S170 ; attend que la HotEnd atteigne 170 °CG92 E0 ; initialise la position de l'extruderG1 F9000 E-1 ; rétracte 1 mmG92 E0 ; initialise la position de l'extruderG29 v4 ; Bed auto levellingM121 ; désactive la sonde de plateauG1 X0 Y-100 Z30 F6000 ; Positionne la tête sur l'avantM109 S[first_layer_temperature] ; attends que la HotEnd soit à températureG92 E0 ; initialise la position de l'extruderG1 F100 E20 ; extrude 15 mmG92 E0 ; initialise la position de l'extruderG1 F9000 E-2 ; rétracte 2mmG92 E0 ; initialise la position de l'extruderG1 X0 Y0 Z30 F6000 ; Cente HotEnd

Mise à jour du 10/07/2017 :
Ajout d'une variante de l'effecteur pour des magnets de diamètre 10mm
Mise à jour du 04/10/2017 :
Modif plateforme pour un meilleur centrage des microswitchs
Modif mâchoires pour en augmenter la solidité
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English
entre-axe
Presentation
Here is my second magnetic effector, 45mm spacing, with a built-in bed levelling probe. I designed it so that the hotend is the probe, and it can probe all beds, regardless of material or coating.
The carriage with 45mm between-axle associated with the effector can be found here: https: // www. Thingiverse. com / Thing: 2438667
The principle is very simple: The effector is composed of two parts:
A main body to which the arms are connected
A jaw holding the hotend.
Both pieces can slide one relative to each other only along the Z axis. Between them are arranged two micro switches that detect when the two parts move away from each other. Thus, when the effector sinks and the hotend comes into contact with the bed, the jaw holding the hotend no longer get down, but the effector itself continuous go down. Both sides move away, which is detected by the push buttons.
This solution has the advantage of being very cheap, very precise, passive and operating on any support or coating. Concerning the firmware, only the Z offset have to be set. It corresponds to the spacing of the two pieces necessary to trigger the probe, plus release of the nozzle from the bed (normally the thickness of a sheet of paper), 0.2 mm in total in my case.
The assembly takes about half an hour.
Designed with Autodesk Fusion 360
All parts are designed to be printed without material supports
Parts to print
the main body
the jaw in two pieces
Quincaillerie
2 screws M3x12
5 screw M3x20
3 Springs 3. 45 - 4. 8 mm 8mm
3 washers M3
6 magnet neodymium milled D12 d4 e4. 75
2 micro switch 6 x 6 x 4. 3
50cm AWG30 copper wire
4cm heat shrink sleeve 1mm
Cyanoacrylate glue (Super Glue)
Material
Pair of scissors
Soldering iron + tin wire
Multimeter
Assembling the Effector (see the Assembly video)
Clean the part and the holes
Check that housing magnets and micro switches are free from drips that might prevent them from being placed in position.
Weld the micro-switch cables (serial connection), it is preferable to carry out this operation before the pushers are glued, otherwise it is difficult to position the wires, the iron is attracted by the magnets and its heat melts the Effector
Glue the two switches
Glue the wires under the effector
Place the wires closest to the neck, they must not interfere with the translation movement of the HotEnd into the effector
With the multimeter, check for correct operation of the switches
Glue the six magnets: glue the holes two by two, place the magnets in them, turn the effector on a plane and press to ensure a good adhesion.
Assemblage of the jaw (see the Assembly video)
Present both jaws face to face and do take the screws of 5 mm.
Pass HotEnd through the hole of the effector
spread the jaws and pass the HotEnd through the hole of the jaws
Align the passage of cable of the jaws and the Effector.
Place blue tape on the two magnets side screws in order not to damage them with the screw driver
Screw the jaws, they must not touch and must remain parallel.
Check that the three centring of the Effector are in place in the three recesses of the jaws.
Place three turnbuckles: washer + spring + screw, and screw them up until the spring no longer moves freely. Needless to tighten more.
Make navigate the jaws to keep them in place.
Check that your springs are still slightly in tension, if not tighten those who require it. Try to have the same spring tension on the three tensioners.
connect multimeter on the wires probe
put the multimeter in continuity detection (beep when you touch the two wires)
Screw one of the two adjusting screws until the effector and the jaw move away.
Do the same with the second screw until the multimeter beeps.
gently unscrew until the beep stops
Slightly tighten again this first screw until the multimeter sounds again.
gently unscrew the second screw until the beep stops
Screw the second screw slightly again until the multimeter is ringing again
Screw these two screws an extra quarter turn
By holding the effector, press the HotEnd on a plane, the beep should stop. Release pressure and the beep should resume. The back pressure must not be important, and the beep must systematically resume clearly (no sizzle or beep that stops and resumes). If this is the case, your probe is ready! If this is not the case, check
the position of the jaws with respect to the effector
the tension of the suspensions
the tipping point of each micro-switch
Configuration Marlin Firmware 1.1.0-RC6
Cette configuration est celle de ma machine qui est équipée d'une carte Arduino MEGA + RAMPS 1.4, d'un écran + lecteur SD.
Configuration.h

Because the micro-switches is normally held in the closed position by a screwconst bool Z_MIN_PROBE_ENDSTOP_INVERTING = false; // set to true to invert the logic of the endstop.#define AUTO_BED_LEVELING_FEATURE // Delete the comment to enable (remove // at the start of the line)#define DEBUG_LEVELING_FEATURE // Activates debug mode for calibration#define DELTA_PROBEABLE_RADIUS (DELTA_PRINTABLE_RADIUS - 10) // I determine the radius of the probe surface equal to the radius of the print surface minus 10mm#define AUTO_BED_LEVELING_GRID_POINTS 5 // Number of points in the grid (must be greater than or equal to 5)
// There is no distance to be set between nozzle and the probe as the nozzle is the probe!#define X_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0 // X offset: -left +right [of the nozzle]#define Y_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0 // Y offset: -front +behind [the nozzle]
Height offset between the plate and the nozzle will be equal to the distance travelled by the effector to actuate the micro switch + the distance at which I shift the nozzle to print the first layer.#define Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 0.2 // Z offset: -below +above [the nozzle]#define XY_TRAVEL_SPEED 4000 // X and Y axis travel speed between probes, in mm/min.#define Z_RAISE_BEFORE_PROBING 30 // How much the Z axis will be raised before travelling to the first probing point.#define Z_RAISE_BETWEEN_PROBINGS 5 // How much the Z axis will be raised when travelling from between next probing points#define Z_RAISE_AFTER_PROBING 30 // How much the Z axis will be raised after the last probing point.
It is necessary to disable this function when using a sensor for Z_MAX and another sensor for Z_MIN, which is my case since the micro switch is used ONLY for the Z_MIN. The Z_MAX is given by the end of each column.// #define Z_SAFE_HOMING
On the other hand, this function must be activated#define Z_MIN_PROBE_ENDSTOP

pins_RAMPS_13.h

by default in Marlin Firmware, pin 32 is configured to connect the bed auto levelling probe and pin 18 is assigned to the Z_MINI sensor.
Since I do not use Z_MINI, and pin 32 is already used by the LCD, I reassign pin 18 to the bed probe by switching the following values:
#define Z_MIN_PIN 18 → #define Z_MIN_PIN 32#define Z_MIN_PROBE_PIN 32 → #define Z_MIN_PROBE_PIN 18

Compile and upload the firmware.
To verify that everything works, use the m119 command and verify that the status of your limit switches are correct:
If the printer is in the HOME position, you must achieve this result:
X_max: TRIGGED
Y_max: TRIGGED
Z_max: TRIGGED
Z_probe: open
If the printer is not in the HOME position, you must obtain this result:
X_max: open
Y_max: open
Z_max: open
Z_probe: open
When you move your HotEnd away from the effector, you must change the probe status z:
Z_Probe: TRIGGER
More tips
Before you perform an auto bed levelling, think to warm your HotEnd to about 170 ° C. Indeed, it is not uncommon for a small piece of filament to come out of the nozzle. For the measurement to be correct, it must be flattened when the nozzle probe the bed.
As a precaution, disable the probe (M121) once the auto levelling is finished, because if the sensor is triggered during printing, the printer assumes that the nozzle has touched its Z limits position and stops the current job . This problem has appeared on the 1.1.0-RC6 Marlin version, perhaps it will be corrected in the future...
For example, here is my Start g-code script (I use Slic3r):

M106 S128; Turns on the fan at 50% power.M104 S170; Position the target temperature to extrude to 170 °G28; HomeG1 X0 Y0 Z30 F6000; Descent of the headM109 S170; Waits for HotEnd to reach 170 ° CG92 E0; Initialises the position of the extruderG1 F9000 E-1; Retract 1 mmG92 E0; Initialises the position of the extruderG29 v4; Auto Bed levellingM121; Disables the bed probeG1 X0 Y-100 Z30 F6000; Position the head on the frontM109 S [first_layer_temperature]; Waits for HotEnd to be at temperatureG92 E0; Initialises the position of the extruderG1 F100 E20; Extruder 15 mmG92 E0; Initialises the position of the extruderG1 F9000 E-2; Retract 2mmG92 E0; Initialises the position of the extruderG1 X0 Y0 Z30 F6000; Cente HotEnd

Update of 07/10/2017
Add of variant of the effector for magnets of diameter 10mm
Update of 04/10/2017 :
Update plateforme for a best microswitchs positioning
Update jaw to increase strength.