打印平台的恒温控制装置、方法及3D打印机

技术领域

本申请涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种打印平台的恒温控制装置、方法及3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

FDM(Fused Deposition Modelin)热熔堆积固化成型法是常见的3D打印技术，是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有微细喷嘴的喷头挤喷出来，沉积在制作板或前一层已固化的材料上，层层堆积成产品的技术。因此打印平台通常需要加热，保障模型打印时，可以牢固粘在打印平台上，避免出现脱落，翘边等现象。打印平台的加热通常功率较大，其安全性，高效性一直备受行业关注。目前市面上的打印机一般使用12-24V直流电加热打印平台，发热平台发热电阻固定因此加热功率恒定。同时因打印平台尺寸较大，所以打印平台在升温阶段时，加热较缓慢。

发明内容

有鉴于此，有必要提出一种打印平台的恒温控制装置，可灵活调整打印平台的加热功率，提升打印效率。

本申请实施例提出一种打印平台的恒温控制装置，包括：

加热平台，用于加热待打印材料；

温度检测模组，电连接于所述加热平台，用于检测所述加热平台的温度；

电压变换模组，电连接于所述加热平台；

控制模组，电连接于所述电压变换模组及所述温度检测模组，用于根据所述加热平台的温度控制所述电压变换模组输出对应的加热电压至所述加热平台。

在至少一个实施方式中，所述控制模组用于将所述加热平台的温度与目标温度进行比较，并在所述加热平台的温度小于所述目标温度时，控制所述电压变换模组提高所述加热电压，以及在所述加热平台的温度小于所述目标温度时，控制所述电压变换模组降低所述加热电压。

在至少一个实施方式中，所述电压变换模组包括：

整流电路，用于对输入的交流电压进行整流；

第一滤波电路，电连接于所述整流电路，用于对所述整流电路的输出电压进行滤波；

电压调压电路，电连接于所述第一滤波电路的输出端，用于调整加热电压；

PWM驱动电路，电连接与所述控制模组与所述电压调压电路，所述控制模组用于输出PWM控制信号至所述PWM驱动电路，所述PWM驱动电路根据所述PWM控制信号控制所述电压调压电路进行电压变换；

降压电路，电连接于所述第一滤波电路及所述控制模组，用于向所述控制模组提供适合的工作电压；

第二滤波电路，电连接于所述电压调压电路与所述加热平台，用于对所述电压调压电路的输出电压进行滤波，以向所述加热平台提供所述加热电压。

在至少一个实施方式中，还包括电压检测模组，电连接于所述加热平台与所述控制模组，用于检测所述加热平台的当前电压并反馈至所述控制模组，所述控制模组还用于根据所述电压检测模组反馈的当前电压，控制所述电压变换模组调节所述加热电压。

在至少一个实施方式中，所述加热平台包括导热层、导电层及位于所述导热层与所述导电层之间的绝缘层。

本申请实施例提出一种3D打印机，包括如上所述的打印平台的恒温控制装置。

本申请实施例提出一种打印平台的恒温控制方法，应用于3D打印机，所述3D打印机包括用于加热待打印材料的加热平台，所述恒温控制方法包括：

设定所述加热平台加热所述待打印材料的目标温度；

检测所述加热平台的当前温度；

比对所述当前温度与所述目标温度，得到比对结果；

根据所述比对结果，调整所述加热平台的加热电压。

在至少一个实施方式中，所述根据所述比对结果，调节所述加热平台的加热电压的步骤，包括：

若所述当前温度高于所述目标温度，将所述加热平台的加热电压降低第一预设电压值；

其中，所述当前温度与所述目标温度差值越大，所述第一预设电压值越大。

在至少一个实施方式中，所述根据所述比对结果，调整所述加热平台的加热电压的步骤，包括：

若所述当前温度低于所述目标温度，将所述加热平台的加热电压提高第二预设电压值；

其中，所述当前温度与所述目标温度差值越大，所述第二预设电压值越大。

在至少一个实施方式中，所述根据所述比对结果，调整所述加热平台的加热电压的步骤，包括：

若所述当前温度与所述目标温度的差值处于预设差值范围，重复将所述加热平台的加热电压降低第三预设电压值或升高第四预设电压值，以使所述加热平台的当前温度等于所述目标温度。

相较于现有技术，本申请的打印平台的恒温控制装置，通过实时调整加热平台的输入电压的方式控制加热平台的加热功率，具有加热效率高、避免频繁开关电源以提高元部件使用寿命的有益效果。

附图说明

图1为本申请一实施例中打印平台的恒温控制装置的功能模块图；

图2为本申请一实施例中恒温控制方法的步骤流程图。

主要元件符号说明

恒温控制装置 100

加热平台 1

温度检测模组 2

电压变换模组 3

整流电路 31

第一滤波电路 32

电压调压电路 33

PWM驱动电路 34

降压电路 35

第二滤波电路 36

控制模组 4

MCU 41

震荡电路 42

电压检测模组 5

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，本申请提供一种打印平台的恒温控制装置100，包括：

加热平台1，用于加热待打印材料；

温度检测模组2，电连接于加热平台1，用于检测加热平台1的温度；

电压变换模组3，电连接于加热平台1；

控制模组4，电连接于电压变换模组3及温度检测模组2，用于根据加热平台1的温度控制电压变换模组3输出对应的加热电压至加热平台1。

加热平台1可以在打印过程中向待打印材料提供一定温度，使材料牢固粘在打印平台的同时避免翘边、脱落的问题。温度检测模组2可选用各类温度传感器，可以实现实时检测加热平台1的当前温度，并将检测结果发送至控制模组4。电压变换模组3用于调节输出至加热平台1的加热电压，进而调节加热平台1的加热功率。控制模组4可以采用各类处理器，如微处理器(Microcontroller Unit，MCU)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)等，可以实现事先设定或存储的指令、自动进行信息处理。比如，控制模组4为MCU 41时，控制模组4还可包括为其提供时钟信号的震荡电路42。控制模组4可以与用户通过键盘、鼠标、触控板等设备进行人机交互。加热平台1还可以包括散热模组，散热模组采用风扇、散热板或半导体制冷装置，用于向待打印材料提供散热功能。

于一实施例中，控制模组4用于将加热平台1的温度与目标温度进行比较，并在加热平台1的温度小于目标温度时，控制电压变换模组3提高加热电压，以及在加热平台1的温度小于目标温度时，控制电压变换模组3降低加热电压。使用时，可以通过控制模组4预设合适的目标温度，再由控制模组4读取温度检测模组2所检测到的加热平台1的当前温度，若当前温度大于目标温度，则可以控制电压变换模组3降低加热电压，若当前温度小于目标温度，则可以控制电压变换模组3升高加热电压，实现将加热平台1的温度调整至目标温度。

于一实施例中，电压变换模组3可以包括：

整流电路31，用于对输入的交流电压进行整流；

第一滤波电路32，电连接于整流电路31，用于对整流电路31的输出电压进行滤波；

电压调压电路33，电连接于第一滤波电路32的输出端，用于调整加热电压；

PWM驱动电路34，电连接与控制模组4与电压调压电路33，控制模组4用于输出PWM控制信号至PWM驱动电路34，PWM驱动电路34根据PWM控制信号控制电压调压电路33进行电压变换；

降压电路35，电连接于第一滤波电路32及控制模组4，用于向控制模组4提供适合的工作电压；

第二滤波电路36，电连接于电压调压电路33与加热平台1，用于对电压调压电路33的输出电压进行滤波，以向加热平台1提供加热电压。

于一实施例中，整流电路31可以为桥式整流器，第一滤波电路32电连接于整流电路31，可用于进行滤波稳压，第一滤波电路32可以包括一个或多个滤波电容。控制模组4向PWM驱动电路34发送具一定脉宽的信号，PWM驱动电路34可以根据脉宽信号的占空比控制电压调压电路33进行电压变换，以输出不同的电压值，实现加热电压的变化。第二滤波电路36可为LC滤波电路，对加热电压进行滤波。

于一实施例中，恒温控制装置100还包括电压检测模组5，电连接于加热平台1与控制模组4，用于检测加热平台1的当前电压并反馈至控制模组4，控制模组4还用于根据电压检测模组5反馈的当前电压，控制电压变换模组3调节加热电压，确保电压变换模组3输出的加热电压稳定可靠。

于一实施例中，加热平台1包括导热层、导电层及位于导热层与导电层之间的绝缘层。比如，加热平台11可以采用3mm厚铝基板，3mm厚铝基板具有很高的平整度。导热层可以采用铝制，铝具有高导热系数，使加热平台11的温度分布更均匀，导电层可以为铜箔层，铜箔层与铝制导热层通过绝缘层隔开，避免铝制导热层通电。由电阻定律可知，金属导体的电阻计算公式

于一实施例中，外部输入100-240V交流电，经由二极管组成的桥式整流器的整流电路31完成全波整流后，变为直流电。直流电经过第一滤波电路32滤掉纹波后，通过DC-DC降压电路35为MCU 41提供电源，另由晶振和负载电容构成的震荡电路42驱动MCU 41开始正常工作。当需对加热平台1加热至目标温度时，MCU 41通过温度检测模组2检测加热平台1的当前温度，若当前温度高于目标温度，则等待加热平台1自然冷却或MCU 41控制风扇等装置对加热平台1进行降温，同时发送具一定脉宽的信号至PWM驱动电路34，PWM驱动电路34根据脉宽信号的占空比，通过控制电压调压电路33降低加热电压，比如从电压U降低至U-ΔU，降低的电压经过第二滤波电路36后变为稳定的直流电，给加热平台1提供加热电压的同时，可以通过电压检测模块向MCU 41反馈加热平台1的当前电压值，MCU 41根据反馈的电压值调整电压调压电路33的输出电压，以保证加热电压输出稳定，此时加热平台1的发热功率为

本申请提供一种3D打印机，包括打印平台的恒温控制装置100。

请参阅图2，本申请提供一种打印平台的恒温控制方法，应用于3D打印机，根据不同的需求，流程图中的步骤顺序可以改变，某些步骤可以省略。打印平台的恒温控制方法具体包括以下步骤：

S11：设定加热平台1加热待打印材料的目标温度；

S12：检测加热平台1的当前温度；

S13：比对当前温度与目标温度，得到比对结果；

S14：根据比对结果，调整加热平台1的加热电压。

在步骤S11中，用户可以根据待打印材料的特性和打印所需要的环境综合考虑设置目标温度。比如，目标温度保证待打印材料在满足成型要求的同时不会出现翘边或脱落。

在步骤S12中，检测加热平台1的当前温度可以由温度检测模组2实现，并将检测结果传输至控制模组4。步骤S13可以由控制模组4执行，比对当前温度和目标温度，得到比对结果，即当前温度高于目标温度、当前温度低于目标温度或当前温度与目标温度的差值处于预设差值范围。在步骤S14中，可以由控制模组4根据比对结果对应调节加热电压。

于一实施例中，若当前温度高于目标温度，控制模组4可以将加热平台1的加热电压降低第一预设电压值；其中，当前温度与目标温度差值越大，第一预设电压值越大。

于一实施例中，若当前温度低于目标温度，控制模组4可以将加热平台1的加热电压提高第二预设电压值；其中，当前温度与目标温度差值越大，第二预设电压值越大。

于一实施例中，若当前温度与目标温度的差值处于预设差值范围，控制模组4可以重复将加热平台1的加热电压降低第三预设电压值或升高第四预设电压值，以使加热平台1的当前温度等于目标温度。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的计算机装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的计算机装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在相同处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在相同单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。计算机装置权利要求中陈述的多个单元或计算机装置也可以由同一个单元或计算机装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。