BED LEVELING用の3D Touchを静電容量型近接センサーへ変更

まータイトル通り部品変えただけのお話ではありますが（ぇ

昨今の半導体事情とか見ていて、3Dプリンターのメイン基板とか乗り換えが必要になったら困るのでいろいろ調べたりしていて。
いつものTriangle Labの商品をメーカーページへ見に行ったときに気がつく。

「あれ？3D Touchの商品ページが消えている…？」

そうなんです。
直販側にも表示があったBL Touch互換品の3D Touchのページがいつの間にかないぞと。
（もしかしたら忘れてるだけで最初からないのかもしれないけど←）
AliExpressの直販ショップにはあるので手に入らないわけではないんですが、最近ちょっとこのBL Touch系の更新があんまりないなと言うこともあって、予備用意しておこうかと考えたわけです。

が…まだ完成というか最終調整で手こずってるパーツ集めて組み上げてる「クローンPrusa i3」を見ていてふと思ったのですな。
※Prusa i3のXY軸はリミットスイッチを使わず負荷を検知して0点取る方式、Z軸はP.I.N.D.Aという静電容量近接型センサーと温度センサーが一体になったものが使われています。

「P.I.N.D.A系の近接センサーの方が後々困らないのでは？」と。

静電容量型近接センサーだとベッド側が金属じゃないと反応しない（表面が樹脂ベッドだと検知できない）ので、WHAM BAMみたいなスプリングスチールのビルドプレート必須になってしまいますが、
考えてみればもうそれ以外のビルドタック使わなくなってるので問題ないし、何しろBL Touchのようにプローブ破損交換も考えなくて良い、さらには配線がZ MIN使えば良いだけなので簡単かなと。

というわけで、Φ8mmの静電容量型近接センサーを必要分購入しました。
※できるだけ小型にしたかったのでTriangle Labが扱ってる商品を今回は選んでます。日本製でも5V動作のものなら大丈夫。

静電容量型近接センサー買うときに「ノーマルオープン」と「ノーマルクローズ」の2種類でどっち買えば良いか悩むかと思いますが、Prusa i3に使われている「P.I.N.D.Aはノーマルクローズ」と調べていたら出てきたので「ノーマルクローズ」を購入しています。
（理由はMarlinの設定ファイルでPrusa i3用の記述を参照して確認するためです。逆だとリミットスイッチの設定が逆になる可能性があるので。）

で、届くまでに取り付けブラケットの設計して出力しておき、届いた段階で組み付けました。



PrinterMods.comのXchange使ってますが、ノズル先端とプローブの位置は一致させて設計させてるので、センサーを同じパーツでマウントしてます。
配線は至って簡単、+5Vの線とZ MINへ信号線つなぐだけ。
（Z MINが電源を含む3芯コネクタであればそこにつなげられるようにするだけです）

で、3D Touchじゃなくなるので、Marlinから「BL Touch」用の設定を一度全てコメントアウトし、Z軸リミットスイッチでベッドレベリングを出来るように設定し直します。

具体的には3つ変えるだけかな？

Z Probe Optionsの中の該当項目をアンコメント。
「Z軸リミットスイッチにZ軸最小値検知のプローブ使うよ」てのと「プローブをZ軸のホーム検知に使うよ」と宣言します。


BL Touchのようにピンの出し入れを検知に使わないのでこの項目をアンコメント。


ここは任意かもしれませんが、オートでいろいろ調整する関係で確実性上げるために検知回数を決めます。
※これ、BL Touchでも有効にするとその回数きちんと拾います。
　が、BL Touch系でこれ使うと、スライサーで指定入れてると印刷前の検知時間が極端に延びますｗ
　一回やってみて、第一層の確認してから離れるのにあまりにも長かったんでやめましたが、
　静電容量型近接センサーだと一瞬で終わる感じなので入れておいた方が良いです。

あとはオートベッドレベリングを普通に有効にすればOK。

自分がやってみた感じではこれで静電容量型近接センサーがZ軸リミットスイッチとベッドレベリングで動作しました。
変化としてはZ AXIS Auto Alignment（X軸の昇降で左右の高さを50μm以内に収める機能）で、3D Touchで約35μm、静電容量型近接センサーで約33μmという結果になりました。
3Dプリンタなので厳密に言えばほぼ同じで問題ない範囲なので気にしなくて良いですが、1μmを気にして設計業務していた身からすると「ちょっと変わるね」と感じるところかな？
※生産機械で相手が金属ならこの差で組めないなんて事は当たり前です。
＜2022/12/17補足：その後調整を済ませてから同じアライメントを取りましたところ、約33μm→約26μmまでさらに詰めた調整がなされました。やはり回数やると違いが出てきます。＞


余談ですが、Prusaの「P.I.N.D.A V2」の場合、内部に温度センサーがある関係で配線が増えます。
信号線の片方をメインボード上の開いている温度センサー端子へ接続、Marlinで追加の温度センサーの記述をアンコメントして有効にします。
具体的に何に使うかというと、ベッドに貼り付けている温度センサーと実際の表面温度をそれぞれで測定し、より正確な温度でベッドの状態を把握したりする為に使います。
（あと、最近は「印刷空間の温度」をMarlinで把握して動作させるという使い方もあるので、追加温度計を入れないならそれを仮に利用したり出来るはず。）


とりあえずまだ組んで動かせるようにしただけなので印刷まではしていませんが、この後Z OffsetをMarlinのオート機能使って全てのヘッドで拾ってカスタムメニューに書き込んで終了ですな。

これが出来上がったら、次はカスタムしたATOMの3D Touchを置き換える予定。
ATOMの方もメインボード変更してZ軸のドライバを2つにして独立制御させたいかな。
ベッドレベリング入れてあるんで多少ずれていても補正はしてくれますが、やっぱり作動抵抗はできるだけ減らしたいですしね。


あとは…Prusa i3のダメ潰し…
これもパーツは届いているので組み替えするだけなんですが、割と大がかりなんで気合い入れないと。
※サードパーティで組んだ結果、エクストルーダー部のV6保持が甘くてY軸方向に動いちゃってNG印刷するとかあり得ないので、本家から最新構成用のパーツ買いました（ぇ　割とシャレにならない。

ちなみに調整中に一度印刷してみた感触だと、Prusa i3 MK3がクローンとはいえかなり精度の高い印刷をするのがわかったので、本家ちょっと高いけど最初に使うならトラブル起こしにくいんじゃないかな？と思いました。
エラーの出る困った動き以外のところではめちゃくちゃきれいに積層するんですよ。
※Ender-3でダメ潰しして構成変えること考えると、合計額で多分Prusa i3買えますんで。
　根本的に構造と構成、印刷の基礎を知るならEnder-3で苦労した方が後々良い部分もあります。
　どっち取るかは使い方次第かな？
　（ちなみにクローンパーツ寄せ集めでPrusa i3組むのはおすすめしませんｗ　かなり大変よ（＾＾；）


＜2022/12/17　追記＞
出力するパーツがいくつか予定があるため、急ぎでそれぞれのヘッドの条件を出してMarlin2.1.1にて更新をしました。
結果はすこぶる好調で、PETGでのサポートなしのダクト形状がきれいに出力できました。
細かい動作調整はまだ詰められるところありますが、現状では以前より成功率が上がったので満足です。