Calcular PID: Meperiun3D

El objetivo de los ajustes de los parámetros PID es lograr que el de control de temperatura corrija eficazmente y en el mínimo tiempo los efectos de las perturbaciones.

Los valores que se obtienen al calibrar el PID son tres variables para obtener un algoritmo óptimo Kp, Ki y Kd:

• Kp: Se corresponde a la parte proporcional y dice cuanta caña hay que darle para corregir el error. Si el valor es muy alto llegas rápido a la temperatura objetivo, pero te vas a pasar en la «frenada»
• Ki: Es la parte integral, y la idea es reducir la oscilación, cuando llegue a la temperatura objetivo.
• Kd: Es la parte derivativa, y se ajusta para que no te pases del valor objetivo y quemes el plástico.

Firmware Marlin

Para poder ajustar estos parametros debemos de tener debidamente configuradas las siguientes secciones en el firmware de Marlin dentro del fichero configuration.h:

• Additional Features: Eeprom (Gestión memoria)
• Thermal Settings (Tipo de termistor usado en Fusor & Cama)
• PID Settings (Habilitar PID en Fusor)
• PID > Bed Temperature Control (Habilitar PID en cama)

Sino definimos el control por PID en Fusor & Cama, el firmware asume el funcionamiento de control por bang-bang (menos eficiente y preciso).

Vamos a revisar los parametros y como se deberian de configurar, tomando como base la configuración de mi impresora Ender 3.

Additional Features: Eeprom

Para poder interactuar con la memoria de la impresora 3D, debemos de tener activa esta configuración

#define EEPROM_SETTINGS // Habilitamos Eeprom
//#define DISABLE_M503 
#define EEPROM_CHITCHAT // Texto terminal
#define EEPROM_BOOT_SILENT
#if ENABLED(EEPROM_SETTINGS)
 #define EEPROM_AUTO_INIT // Resetea Eeprom si falla
#endif // EEPROM_SETTINGS

Comando G-code	Acción
M500	Guarda configuración Eeprom
M501	Lee configuración Eeprom
M502	Resetea a valores fábrica (definidos Marlin)

Thermal Settings

Como veras tengo configurado el parametro TEMP_SENSOR_0 y TEMP_SENSOR_BED, los parametros cuya parametro es 0 no estan habilitados, en caso de disponer de ellos tendriamos que configurarlo.

#define TEMP_SENSOR_0 5
#define TEMP_SENSOR_1 0
#define TEMP_SENSOR_2 0
#define TEMP_SENSOR_3 0
#define TEMP_SENSOR_4 0
#define TEMP_SENSOR_5 0
#define TEMP_SENSOR_6 0
#define TEMP_SENSOR_7 0
#define TEMP_SENSOR_BED 1
#define TEMP_SENSOR_PROBE 0
#define TEMP_SENSOR_CHAMBER 0

• En TEMP_SENSOR_0 5 tengo definido el tipo de termistor nº 5 para el Fusor, el termistor de origen era el nº1 pero fue sustituido al cambiar el tipo de fusor, en ambos casos equivale a una resistencia de 100k ohm.
• En TEMP_SENSOR_BED 1 tengo definido el tipo de termisor nº1, termistor de origen para la cama.

El listado de posibles termistores es amplio, algunos requieren configuraciones específicas como por ejemplo las PT-100:

* -5 : PT100 / PT1000 with MAX31865 (only for sensors 0-1)
* -3 : thermocouple with MAX31855 (only for sensors 0-1)
* -2 : thermocouple with MAX6675 (only for sensors 0-1)
* -4 : thermocouple with AD8495
* -1 : thermocouple with AD595
* 0 : not used
* 1 : 100k thermistor - best choice for EPCOS 100k (4.7k pullup)
* 331 : (3.3V scaled thermistor 1 table for MEGA)
* 332 : (3.3V scaled thermistor 1 table for DUE)
* 2 : 200k thermistor - ATC Semitec 204GT-2 (4.7k pullup)
* 202 : 200k thermistor - Copymaster 3D
* 3 : Mendel-parts thermistor (4.7k pullup)
* 4 : 10k thermistor !! do not use it for a hotend. It gives bad resolution at high temp. !!
* 5 : 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2/104NT-4-R025H42G (Used in ParCan, J-Head, and E3D) (4.7k pullup)
* 501 : 100K Zonestar (Tronxy X3A) Thermistor
* 502 : 100K Zonestar Thermistor used by hot bed in Zonestar Prusa P802M
* 512 : 100k RPW-Ultra hotend thermistor (4.7k pullup)
* 6 : 100k EPCOS - Not as accurate as table 1 (created using a fluke thermocouple) (4.7k pullup)
* 7 : 100k Honeywell thermistor 135-104LAG-J01 (4.7k pullup)
* 71 : 100k Honeywell thermistor 135-104LAF-J01 (4.7k pullup)
* 8 : 100k 0603 SMD Vishay NTCS0603E3104FXT (4.7k pullup)
* 9 : 100k GE Sensing AL03006-58.2K-97-G1 (4.7k pullup)
* 10 : 100k RS thermistor 198-961 (4.7k pullup)
* 11 : 100k beta 3950 1% thermistor (Used in Keenovo AC silicone mats and most Wanhao i3 machines) (4.7k pullup)
* 12 : 100k 0603 SMD Vishay NTCS0603E3104FXT (4.7k pullup) (calibrated for Makibox hot bed)
* 13 : 100k Hisens 3950 1% up to 300°C for hotend "Simple ONE " & "Hotend "All In ONE"
* 15 : 100k thermistor calibration for JGAurora A5 hotend
* 18 : ATC Semitec 204GT-2 (4.7k pullup) Dagoma.Fr - MKS_Base_DKU001327
* 20 : Pt100 with circuit in the Ultimainboard V2.x with 5v excitation (AVR)
* 21 : Pt100 with circuit in the Ultimainboard V2.x with 3.3v excitation (STM32 \ LPC176x....)
* 22 : 100k (hotend) with 4.7k pullup to 3.3V and 220R to analog input (as in GTM32 Pro vB)
* 23 : 100k (bed) with 4.7k pullup to 3.3v and 220R to analog input (as in GTM32 Pro vB)
* 201 : Pt100 with circuit in Overlord, similar to Ultimainboard V2.x
* 60 : 100k Maker's Tool Works Kapton Bed Thermistor beta=3950
* 61 : 100k Formbot / Vivedino 3950 350C thermistor 4.7k pullup
* 66 : 4.7M High Temperature thermistor from Dyze Design
* 67 : 450C thermistor from SliceEngineering
* 70 : the 100K thermistor found in the bq Hephestos 2
* 75 : 100k Generic Silicon Heat Pad with NTC 100K MGB18-104F39050L32 thermistor
* 99 : 100k thermistor with a 10K pull-up resistor (found on some Wanhao i3 machines)
*
* 1k ohm pullup tables - This is atypical, and requires changing out the 4.7k pullup for 1k.
* (but gives greater accuracy and more stable PID)
* 51 : 100k thermistor - EPCOS (1k pullup)
* 52 : 200k thermistor - ATC Semitec 204GT-2 (1k pullup)
* 55 : 100k thermistor - ATC Semitec 104GT-2 (Used in ParCan & J-Head) (1k pullup)
*
* 1047 : Pt1000 with 4k7 pullup (E3D)
* 1010 : Pt1000 with 1k pullup (non standard)
* 147 : Pt100 with 4k7 pullup
* 110 : Pt100 with 1k pullup (non standard)
*
* 1000 : Custom - Specify parameters in Configuration_adv.h
*
* Use these for Testing or Development purposes. NEVER for production machine.
* 998 : Dummy Table that ALWAYS reads 25°C or the temperature defined below.
* 999 : Dummy Table that ALWAYS reads 100°C or the temperature defined below.

PID Settings

Activamos la configuración #define PIDTEMP para poder usar el control de temperatura por PID en vez de bang-bang:

#define PIDTEMP // Activa control PID
#define BANG_MAX 255
#define PID_MAX BANG_MAX
#define PID_K1 0.95

#if ENABLED(PIDTEMP)
 #define PID_EDIT_MENU // Permite ajuste desde LCD
 #define PID_AUTOTUNE_MENU // Ejecutar desde LCD
 //#define PID_PARAMS_PER_HOTEND // Activar si >1 fusor

 // Creality Ender-3 Mod by Lordpedal
 #define DEFAULT_Kp 22.07
 #define DEFAULT_Ki 1.65
 #define DEFAULT_Kd 73.87

#endif // PIDTEMP

PID > Bed Temperature Control

Activamos la configuración #define PIDTEMPBED para poder usar el control de temperatura por PID en vez de bang-bang:

#define PIDTEMPBED // Activa control PID
//#define BED_LIMIT_SWITCHING
#define MAX_BED_POWER 255

#if ENABLED(PIDTEMPBED)
 //#define MIN_BED_POWER 0
 //#define PID_BED_DEBUG

 // Creality Ender-3 Mod by Lordpedal
 #define DEFAULT_bedKp 70.61
 #define DEFAULT_bedKi 13.35
 #define DEFAULT_bedKd 249.04

#endif // PIDTEMPBED

Tras haber configurado estas opciones mencionadas en Marlin, tendriamos que volver a flashear el firmware en la impresora para poder usarlas y ya podriamos ajustar el control por PID.

Recuerda que tras flashear un firmware siempre debes de hacer un reset a la Eeprom con los G-codes: M502 y M500 (ejecutar en ese orden)

OctoPrint

Vamos a calcularlo desde una Terminal de comandos como pueda ser por ejemplo: OctoPrint, Pronterface, para ello la impresora debe de estar conectada por USB para el envio de Gcodes.

Calcular PID del Hotend (Fusor)

• El G-code encargado de ejecutar esta tarea es M303, vamos a calibrarlo para una impresora que normalmente imprime material PLA, en la terminal lanzamos:

M303 E0 S210 C8

El comando le esta pidiendo a la impresora que el fusor 0, lo caliente y enfríe a una temperatura de 210º durante 8 veces, para poder calcular un PID medio que nos mostrara en la terminal al finalizar:

Clasic PID
Kp: 19.56
Ki: 1.71
Kd: 80.26
PID Autotune finished !

• Los valores obtenidos debemos de configurarlos y asignarlos para que sean efectivos. El G-code encargado de ejecutar esta tarea es M301, con el ejemplo anterior definimos:

M301 P19.56 I1.71 D80.26

• Tras finalizar debemos de memorizar los cambios en Eeprom:

M500

Calcular PID de Cama

• El G-code encargado de ejecutar esta tarea es M303, vamos a calibrarlo para una impresora que normalmente imprime material PLA, en la terminal lanzamos:

M303 E-1 S60 C8

El comando le esta pidiendo a la impresora que la cama, la caliente y enfríe a una temperatura de 60º durante 8 veces, para poder calcular un PID medio que nos mostrara en la terminal al finalizar:

Clasic PID
Kp: 72.63
Ki: 14.19
Kd: 247.56
PID Autotune finished !

• Los valores obtenidos debemos de configurarlos y asignarlos para que sean efectivos. El G-code encargado de ejecutar esta tarea es M304, con el ejemplo anterior definimos:

M304 P72.63 I14.19 D247.56

• Tras finalizar debemos de memorizar los cambios en Eeprom:

M500

Con esto, ya habriamos activado, configurado y regulado el PID de nuestra impresora 3D

Y listo!