Ormerod IR Sensor v1.2, датчик высоты Z вместо 3D (BL) Touch в 3D принтере

[trolls]

Собственно, хочу собрать в этой теме, по возможности, все необходимое по схеме, сборке, настройке и прописке в Марлине сего девайса - Ormerod IR Sensor v1.2
---
Датчик высоты Ormerod IR Sensor v1.2 позволяет получать значения расстояния до уровня стола с точностью 0,01мм независимо от материала покрытия самого стола, стоить карту его кривизны и наклона и учитывать разницу высот при распечатке моделей. При соответствующей настройке и монтаже устанавливается, практически, на все виды плат, заменяет 3D Touch и его более дорогой аналог BL Touch. Выгодно отличается отсутствием движущихся механических частей, сломать его трудно. В последнее время получает бОльшее распространение именно по указанным причинам. Высота срабатывания от поверхности стола до нижней кромки (грани) платы лежит для всех датчиков в пределах 3-3,5 мм с повторяемой точностью срабатывания 0,01 мм.
Изготавливается и продается китайцами, которые скопировали даже авторскую разводку платы, не переделав ее и тупо запустив в производство. Не смотря на то, что они пишут там разные версии 1.3 или выше, прошивка устройства одна и та же, за плату я уже сказал.
Принцип действия - один инфракрасный узконаправленный приемник и два инфракрасных узконаправленных светодиода расположены на плате под углом 45 град. Светодиоды одновременно излучают модулированный инфракрасный сигнал, который, отражаясь от поверхности стола, попадает в фотоприемник. При перемещении платы по оси Z определяется максимум сигнала на входе фотоприемника. И якобы, по тестам и обзорам, обеспечивается повторяемая точность 0,01 мм.
Одно из описаний - "...Дифференциальный датчик высоты IR Sensor V1.2 разработан Дэвидом Крокером для плат управления 3Д принтерами семейства Duet3D. IR Sensor V1.2 обнаруживает высоту поверхности, сравнивая уровни отраженного свет от двух отдельных светодиодов, чтобы они были равными. Два светодиода расположены так, чтобы их отраженный свет попадал в датчик на слегка разных высотах. Это позволяет использовать датчик для большинства каких-либо поверхностей стола 3Д принтера. IR Sensor V1.2 имеет высокую степень иммунитета к солнечному свету, свету ламп накаливания и других фоновых источников ИК. В отличие от емкостных и индуктивных датчиков, IR Sensor V1.2 измеряет высоту до верхней поверхности стекла, а не расстояние до подложки. Красный светодиод указывает, когда головка находятся на или ниже заданной высоты.
Напряжение питания 3,3в - 5в.
Ток потребления: 20мА 5В или 12мА 3,3В
Размер: 24х18х10мм
Вес: 2г
Высота срабатывания каждого экземпляра в пределах 3-3,5 мм. Подключается вместо Z эндстопа, в прошивке настраивается как Z_Probe.
Точность повторного срабатывания, при одних и тех же условиях 0,01мм ..."
На самом деле, иногда не все так радужно. Не стоит использовать в качестве поверхности горячего стола зеркало. У одних работает, у других нет. Скорее всего, зависит от степени "залапанности" и чистоты поверхности самого зеркала. Со стеклом работает. Или, к примеру, кто то намажет ПВА клеем поверхность стола а потом жалуется на то, что сбились настройки высоты. Хотя, ежу понятно что слой клея от карандашика ПВА тоже имеет толщину.
Ссылки по данному девайсу -
Страницы автора -
https://github.com/dc42/OrmerodSensorBoard
https://miscsolutions.wordpress.com/mini-height-sensor-board/
Небольшой обзор на 3DToday.Ru
https://3dtoday.ru/blogs/ozzy-sv/moving-on-ormerod-sensor-board1/
---
Скриншоты - на черной плате это китайский вариант с еще нормальной пайкой, обычно хуже. Платы с другим цветом мои, я просто немного переразвел и окультурил плату, заказал в Китае и собрал несколько десятков. Все отлично работает.

[trolls]

Выкладываю схему и необработанный гугловский перевод текста с авторского сайта. Позже выложу герберы печатной платы моей редакции, которая отличается от китайской только в лучшую сторону.

[Пишу_Видяхи]

Attiny25 хороший микроконтроллер. Думаю тут только одна проблема - в точной юстировке его относительно печатающей головы, механизм нужен с пружинкой и регулировочными винтами. Еще интересно, как он себя покажет на стекле и зеркале, не будет ли сбиваться от внешней засветки светодиодной лентой с ШИМ модуляцией - в принтеры народ бывает и такое ставит, для освещения рабочей зоны.
Я экспериментировал с индуктивным датчиком и пьезо датчиком.
Одно из самых первых видео на канале, прошу не пинать:

Индуктивный глючит на толстом стекле, емкостный не любит не отцентрованные кулеры и резкие ускорения. Из двух датчиков, пьезо датчик понравился больше, но из-за "время от времени" случающихся ложных срабатывания, я от него отказался и поставил обычный оптический перекрываемый шторкой.
Да я потерял возможность строить карту высот и возможность автокалибровки, но я решил эту проблему механически - я привожу ось зет в движение одним шаговым двигателем через кольцевой ремень.
Этот датчик подключается и настраивается аналогично оптическому датчику и с марлином проблем быть не должно.
Посмотреть только, как будут согласовываться уровни 5 вольт и 3,3 вольта.

Вообще наверное соберу такой датчик, на пробу, только плату поменьше сделаю, мне порт программатора не нужен, у меня прищепка есть, контроллер прошивается до пайки, а потом паяется, но до того как появилась прищепка, у меня была просто плата вытравлена с дорожками, обычной канцелярской прищепкой микроконтроллер прижимался к дорожкам, и прошивался.

Прищепка - ссылка реферальская, если купите по ней, то я получу 46 копеек    если кешбек сервисом пользуетесь, то не получу. Просто предупреждаю, а то мало ли помидорами тухлыми кидать начнете. 

[trolls]

Его ставят жестко, чуть ниже 3,5 мм от стола. Потом измеряют расстояние и записывают поправку на высоту.
На стекле все нормально, с зеркалом 50/50, у кого работает, у кого нет.
От внешней засветки не сбивается, в т.ч. от шиммированой.
В смысле согласование уровней? Он работает в диапазоне 3,3 - 5 вольт, на него подается такое питание. 

[Пишу_Видяхи]

Зависит от фьюз на контроллере, если он без индекса V, то на частоте 8 мегагерц от 3,3 вольт может давать сбои, если память не изменяет. Могу ошибаться.

UPD
Да, ошибаюсь, на 8 мегагерц внутреннем генераторе он от 2,7 вольт уже пускается без индекса V, с индексом от 1,8 вольта

А интересная идея, 2 светодиода с разной модуляцией, и фототранзистор, вначале ловит сигнал дальнего светодиода, формирует событие - "напрячься и ждать сигнал от второго", как появляется сигнал с ближнего, так сформировать сигнал сработавшего концевика. Можно и с одним светодиодом сделать, но точность будет прилично страдать. Хотя там может и по разности фаз сделано, в любом случае простое и элегантное решение.

[trolls]

Я поставил на платы дешевую автомобильную серию ATTiny25-15SZ, все отлично работает. Прошивку и фьюзы выложу. Сейчас выкладываю скриншоты платы с двух сторон и гербера.
---
Самые дефицитные детали это SFH 3015 FA и SFH 4045 N. Но их ставить стоит, угол излучения и приема у них порядка 18 градусов, в то время как у выводных порядка 30 град. Следовательно, чем меньше угол излучения/приема, тем выше точность в общем. Народ ставит еще выводные светодиоды и фотоприемник, выковыривая их их оптопар, например, со струйных принтеров. Все с ними работает, но точность чуть меньше по идее. Поэтому в плате я предусмотрел комбинированные контактные площадки под два типа.
---
Там еще есть один нюанс, в котором я особо не разбирался, аналоговый и цифровой режим работы контроллера. При подаче напряжения на плату сенсора через пару секунд он мигает 4 раза, сигнализируя готовность к работе. Это один режим, если есть подтяжка 10ком с выхода к +5в, он мигает при включении 2 раза и работает в другом режиме. Для плат Дует без подтяжки мигает 4 раза,  если микроконтроллер видит  подтяжку сигнала к плюсу, то он включает цифровой режим и мигает 2 раза, это для плат по типу рампса. Место для установки резистора подтяжки 10ком на обратной стороне платы, R10kom*. На китайских платах этого места нет, народ корячит выводной.

[trolls]

Выкладываю прошивку (там внутри все) -
---
В Телеграмм есть украинский канал по 3D печати - https://t.me/ukrainian_3D Задумывался, наверное, как быстрый способ решить какую то проблему и получить консультацию. Там подписчиков сейчас примерно 630 чел. Не один десяток человек отписывался, что юзает данный сенсор.