Модификация Creality Filament Dry Box (часть 1)

Описание

Недорогая коробка для подогрева филамента, Коробка не имеет каких-либо регулировок, кроме времени работы 2, 4 и 8 часов.

Схема нагрева состоит из нагревательного элемента на 220В со встроенным термореле, термореле 220В на корпусе нагревательного блока и турбины 5015 на 12В. Каждое термореле размыкается/замыкается при своих температурах: нагревательный блок 100ºC/60ºC, а на корпусе 60ºC/45ºC. Установленная турбина на 0.2А, кроме потока воздуха создает еще и много шума. Турбина обдувает нижнюю поверхность нагревательного элемента, и нагретый воздух поступает в камеру с филаментом через набор мелких отверстий, защищающих нагревательную камеру от посторонних предметов.

Из-за постоянных срабатываний термореле на корпусе нагревательного блока температура в камере не поднимается выше 40ºC. Т.к. коробочка изначально бралась под переделку, я не расстроился. И пока не дорисовал новый корпус нагревательного блока, решил проверить что можно сделать с минимальными трудозатратами и из подручных материалов.

Модификации

1. Заменить турбину на более тихую, использовал турбину HexMix 5015 DC 12B 4900RPM 0.16A. Вместо штатных винтов для фиксации турбины использовал печатные штыри из TPU. Изначально планировал что они снизят вибрации штатной турбины, не помогло, а вот вентиляторы перекидывать стало удобнее. Да и основной шум у штатной турбины от воздуха. При замене турбины стоит обратить внимание на расположении проводов в колодке турбины, у всех покупных оно оказалось обратным к штатной турбине.
2. Для уменьшения температуры корпуса нагревательного блока наклеить изнутри "экран из фольги". В качестве такого экрана использовал алюминиевую ленту с клеевой основой.
3. Винты, крепящие термореле на корпусе нагревательного блока, входят внутрь этого самого блока и служат мостиками тепла. Для снижения этого влияния установил шайбы из ABS между шляпкой винта ухом крепления термореле. 
4. Снять термореле с корпуса нагревательного блока, оставив его лежать рядом.
5. Убрать из схемы термореле с корпуса нагревательного блока. После тестов вернул его, но переложил ближе к плате управления, результаты как с полностью убранным термореле.

Тесты

Измерять температуру планировал в 3х точках:

1. Объем, а по факту на передней стенке рабочей камеры, куда был врезан индикатор температуры/влажности.
2. Выдув с нагревательного блока (перед выдувными отверстиями) устанавливалась термопара с мультиметра.
3. Пол рабочей камеры. К сожалению используемый датчик DHT22 отключался при температуре 42ºC, и эти замеры пришлось выкинуть. После тестирования измерил температуру пола другим датчиком (DS18B20), и для последней модификации в течение 4х часов эта температура поднимается до 62ºC.

Тесты проводились при комнатной температуре 24.5ºC.

Без модификаций

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 40ºC до 83ºC.

• в течение 10 минут достигает максимум 35.7ºC
• в течение 20 минут достигает максимум 38.8ºC
• в течение 30 минут достигает максимум 39.2ºC, при срабатывании термореле температура падает до 37.7ºC

В дальнейшем температура колеблется между 37.7ºC и 39.2ºC

"Тихая" турбина

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 38ºC до 86ºC

Температура объема:

• в течение 10 минут достигает 33.1ºC
• в течение 20 минут достигает 35.8ºC
• в течение 30 минут достигает 37.3ºC, при срабатывании термореле температура падает до 35.9ºC
• в течение 40 минут достигает 37.5ºC, при срабатывании термореле температура падает до 36.2ºC

В дальнейшем температура колеблется между 36.2ºC и 37.5ºC

"Тихая" турбина + экран

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 38ºC до 93ºC

• в течение 10 минут достигает 33.8ºC
• в течение 20 минут достигает 37.3ºC, при срабатывании термореле температура падает до 36.1ºC
• в течение 30 минут достигает 38.2ºC, при срабатывании термореле температура падает до 36.6ºC
• в течение 40 минут достигает 38.4ºC, при срабатывании термореле температура падает до 36.6ºC

В дальнейшем температура колеблется между 36.6ºC и 38.4ºC

"Тихая" турбина + экран + изоляторы

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 60ºC до 90ºC (в большинстве случаев срабатывает только реле на нагревательном элементе) , иногда срабатывает термореле на корпусе нагревательного блока и тогда температура на выходе снижается до 40ºC.

Температура объема:

• в течение 10 минут достигает 36.1ºC
• в течение 20 минут достигает 38.8ºC, при срабатывании термореле на корпусе нагревательного блока температура падает до 36.7ºC
• в течение 30 минут достигает 39.1ºC, при срабатывании термореле на корпусе нагревательного блока температура падает до 36.7ºC

В этой конфигурации особо ярко становится виден вклад термореле на корпусе нагревательного блока. Оно срабатывает 1 раз в каждом 10-минутном периоде и отключает нагревательный блок на 6 минут, что и приводит к значительному падению температуры в рабочей камере.

Штатная турбина + экран + изоляторы

Было принято решение увеличить поток воздуха через нагревательный блок, для чего вернул штатную турбину.

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 40ºC до 112ºC, термореле корпуса срабатывает практически одновременно с термореле нагревателя.

Температура объема:

• в течение 10 минут достигает 35.7ºC
• в течение 20 минут достигает 38.4ºC, при срабатывании термореле температура падает до 36.9ºC
• в течение 30 минут достигает 39.2ºC, при срабатывании термореле температура падает до 37.2ºC

Разница в максимальной температуре между штатной и "тихой" турбиной практически исчезла, но более мощный поток воздуха позволяет быстрее охлаждать корпус нагревательного блока, восстанавливая термореле, и разброс температур становится меньше. Но не стоят эти 0.5 градуса полученного шума.

"Тихая" турбина + экран + датчик снят с корпуса

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 65ºC до 94ºC, при срабатывании термореле корпуса падает ниже 40ºC.

Температура объема:

• через 10 минут 37.5ºC
• через 15 минут 39.9ºC
• через 23 минут 37.7ºC
• через 30 минут 41.7ºC
• через 39 минут 37.8ºC
• через 49 минут 41.8ºC
• через 58 минут 37.8ºC
• через 67 минут 42.0ºC
• через 77 минут 37.7ºC

В итоге температура объема колеблется между 37.7ºC и 42.0ºC. Большой разброс температур связан с длительным восстановлением снятого с корпуса термореле. Реле размыкается через 7-8 минут нагрева, а восстановление занимает около 11 минут.

"Тихая" турбина + экран + датчик удален

Температура воздуха на выходе нагревательного блока колеблется в диапазоне от 65ºC до 94ºC.

Температура объема:

• через 10 минут достигает 37.6ºC
• через 15 минут достигает 42.4ºC
• через 20 минут достигает 43.2ºC
• через 25 минут достигает 44.7ºC
• через 30 минут достигает 45.4ºC
• через 60 минут достигает 46.0ºC
• через 120 минут достигает 48.0ºC
• через 240 минут достигает 49.0ºC

Температура пола рабочей камеры в течение 4х часов не превышает 62ºC.

Подплавлений и деформаций на деталях сушилки не обнаружено.

Вывод

Это хороший набор для создания сушилки для филамента, в комплекте есть стильный корпус, направляющие с подшипниками и нагревательный элемент.

Впереди замена управляющей платы, а пока я сохранил последний вариант, только вернул корпусное реле, перенеся его ближе к плате управления. Это позволит контролировать температуру в районе управляющие платы, но при это сохранило все температурные характеристики из последнего варианта, т.е. за 4 часа это реле ни разу не срабатывает.