Своими руками: Сушилка на 6 катушек филамента, с программным управлением.
Здравствуйте, уважаемые коллеги, выношу на ваш суд конструкцию сушилки филамента, собранную своими руками из чего БГ послал.
В статье рассматривается конструкция корпуса, нагревателя, устройство и прошивка блока управления, а также основные преимущества конструкции перед уже существующими.
Кто лучше воспринимает видео – вот видеоролик, кто лучше воспринимает текст – добро пожаловать под кат.
Общее описание:
Сушилка состоит из четырёх основных частей:
- Корпуса сушилки, исполненного в виде пенала из ЛДСП и оргалита, со штангами из мебельной трубы D25 мм;
- Модифицированного тепловентилятора с керамическим нагревателем марки Polaris;
- Блока управления нагревом на базе Arduino nano;
- Автомобильного фильтра ВАЗ 2110.
Принцип действия:
Катушки с пластиком располагаются на штангах внутри корпуса сушилки, кнопкой «Температура» задается необходимая температура сушки, после чего кнопкой «Старт\Стоп» запускается процесс сушки, в дальнейшем контролируемый блоком управления.
Окончание сушки и охлаждение до безопасной температуры происходит при повторном нажатии кнопки «Старт\Стоп», с подачей звукового сигнала о завершении охлаждения.
Во время процесса сушки, воздух, прогоняемый тепловентилятором, проходит через следующие процессы:
- Холодный воздух очищается от присутствующей в воздухе пыли фильтром;
- Очищенный холодный воздух нагревается в тепловентиляторе, увеличиваясь в объеме и снижая собственную относительную влажность;
- Очищенный, нагретый, сухой воздух подается на сушку катушек, эффективно вытягивая из пластика содержащуюся в нём влагу, увеличивая собственную влажность и теряя температуру;
- Охлажденный и влажный воздух выбрасывается из зоны сушки во внешнюю среду.
Именно такой процесс сушки обеспечивает её повышенную эффективность, в сравнении с духовым шкафом, аэрогрилем, нагревом при помощи стола 3D принтера или инфракрасных нагревателей, поскольку тепловентилятор одновременно и сушит воздух, и прогоняет большие его объемы.
Это похоже на принцип действия сушилки для овощей, но качественно превосходит его эффект, за счет повышенной мощности и равномерного распределения потока сухого воздуха вдоль намотки нити.
Всевозможные духовые шкафы и аэрогрили для сушки пластика подходят слабо, в силу их ориентированности на термическую обработку материала, а не на сушку потоком воздуха, как таковую.
Воздушный фильтр в конструкции не является обязательным элементом, но желателен, поскольку движение сухого воздуха способствует увеличению статического заряда пластика, и прилипанию к нему содержащейся в воздухе пыли.
Комплектация сушилки:
Корпус:
- боковые стенки, 1150*320, ЛДСП 16 мм - 2 шт.
- лицевая дверка, 1150*332, ЛДСП 16 мм - 1 шт.
- задняя стенка, 1150*332, оргалит - 1 шт.
- полки, ЛДСП, 300*300, ЛДСП 16 мм - 3 шт.
- петли мебельные - 2 шт.
- труба мебельная, D25 мм, длина 297 - 2 шт.
- держатель трубы 25 мм - 4 шт.
- тепловентилятор бытовой - 1 шт.
- фильтр воздушный автомобильный ВАЗ 2110 - 1 шт.
- саморезы и евровинты - по необходимости.
блок управления:
- arduino nano v3 - 1 шт.
- термистор 10 кОм - 1 шт.
- датчик температуры и влажности DHT11 - 1 шт.
- двойное управляемое реле, совместимое с arduino – 1 шт.
- дисплей LCD 1602 с модулем I2C - 1 шт.
- тактовые кнопки - 2 шт.
- резистор 10 кОм - 3 шт.
- пьезодинамик - 1 шт.
- провода, пайка и прочее - по необходимости.
Подробное описание:
Элементы корпуса пилятся из ЛДСП по приведенным размерам, с учетом габаритов использованного тепловентилятора, и корректируются по необходимости.
Размеры приведены для сушилки на шесть килограммовых катушек, их можно изменить под меньшую емкость.
В нижней и средней полках вырезаются отверстия под фильтр и тепловентилятор, в верхней сверлятся отверстия для выброса влажного воздуха, их диаметр составляет 10 мм.
Полки и крепления штанг, крепления можно взять магазинные или распечатать из прилагаемой модели, крепятся в корпусе по приведенной схеме, при помощи петель навешивается дверка сушилки, зашивается задняя стенка.
Отверстия под проводку выполняются по необходимости.
Устанавливается модифицированный тепловентилятор, блок управления и фильтр, проводится прокладка необходимых проводов, в зону сушки выводится термистор и датчик влажности.
Модификация тепловентилятора:
В моем случае был использован тепловентилятор Polaris PCHD 1715, на 1.5 кВт с керамическим блоком нагрева, поэтому прикладываю его схему, но, можно использовать любой аналогичный.
Сразу напоминаю – все работы с модификацией тепловентилятора должны осуществляться строго по правилам безопасности, иначе возможен пожар или удар током, если не уверены в своих силах – доверьте эту работу специалистам.
Вот схема немодифицированного тепловентилятора:
Поворотный переключатель отвечает за работу в двух режимах - режим 1 (полное включение нагревателя) и режим 2 (частичное включение нагревателя).
Цепь с питанием контрольной лампы, вентилятора и термореле постоянно задействована при любом выбранном режиме.
Для описанных в статье целей достаточно режима частичного нагрева, это позволит уменьшить потребление электричества и сделать поддержание температуры более плавным.
Модифицируем тепловентилятор, заменив ручной переключатель на двухканальное реле
по следующей схеме:
Данная схема позволяет раздельно контролировать вентилятор и нагреватель, а также обесточить нагреватель любым каналом реле в случае внештатной ситуации. Безопасность превыше всего.
Блок управления:
Ниже приведена схема блока управления:
В ней нет ничего сложного, а за счёт подключения дисплея через I2C нет необходимости в распайке дополнительных поводов.
Тактовые кнопки защищены от ложного срабатывания подтягиванием вывода на землю через резисторы, термистор на 10 кОм работает в паре с резистором, питание всей схемы осуществляется импульсным блоком зарядки от старого самсунга( 5V, 450 mA), параллельно подключенным ко всем потребителям тока.
Для самой arduino задействован контакт 5V.
Управление установками нагревателя осуществляется кнопками, с отображением текущей информации датчиков на дисплее, и передачей их через встроенный COM порт на подключенный компьютер.
Не привожу конкретного исполнения блока и его корпуса, поскольку каждый вправе самостоятельно определять метод изготовления блока под собственные требования.
Прошивка блока управления:
Прошивка находится в прилагаемом файле, использует библиотеки math.h, DHT.h, Wire.h, LiquidCrystal_I2C.h и содержит 12 методов, описание которых приводится ниже:
setup() - инициализирует датчики, включает дисплей, инициализирует контакты микросхемы, устанавливает безопасную температуру, выключает все реле, оповещает пользователя о работе.
readConditions() – считывает температуру с термистора, считывает температуру с датчика DHT11, считывает влажность с датчика DHT11.
startStop() -обрабатывает нажатие кнопки Старт\Стоп, включает нагрев или запускает процедуру охлаждения.
coolDown() -отключает нагрев, ждет пока температура опустится до безопасной, контролируя возможный перегрев выключает вентилятор, информирует пользователя мелодией.
raiseTemperatura() - обрабатывает нажатие кнопки установки температуры, обновляет дисплей.
emergencyStopControl() -проверяет наличие превышения температуры на термисторе, отключает нагрев и питание вентилятора при превышении температуры на 15 град., включает звук сирены, выводит сообщение AVARIA!!! на дисплей.
nagrevControl() -отключает нагрев при превышении заданной температуры, включает нагрев при падении температуры ниже пяти градусов от заданной.
display() -отображает на экране дисплея все текущие показатели, дублирует показатели сообщением на COM порт.
zvuk(int toneZv, int time) -воспроизводит звук, с заданной частотой и временем воспроизведения.
coolDownFinishMelody() -воспроизводит мелодию завершения охлаждения
alarmSound() – воспроизводит мелодию аварии по перегреву
loop() -основной цикл программы, раз в секунду проверяет температуру, наличие перегрева, осуществляет контроль нагрева, обновляет показания на дисплее. Постоянно отслеживает нажатие кнопок.
Порог включения аварийного режима равен заданной температуре + 15 градусов.
Диапазон задаваемой температуры равен 30-70 градусов, с шагом в 10 градусов.
Нижняя граница включения нагрева равна -5 градусов от заданной температуры.
Верхняя граница отключения нагрева равна заданной температуре нагрева.
Температура автоматического отключения вентилятора в режиме охлаждения равна 30 градусов.
Некоторые замечания по прошивке и известные баги:
Прошивка написана без использования прерываний для обработки кнопок, и без использования различных таймеров. Но с использованием метода millis(), поскольку хотелось использовать принцип параллельного исполнения в системе реального времени, и вообще - я художник, я так вижу. =)
В прошивке использована блокировка управления в режиме охлаждения.
Также имеется известный баг с включением защиты по перегреву в момент возврата потерянного питания предварительно нагретой свыше 45 градусов системы. Это происходит потому, что при начальной инициализации контроллера безопасная температура выставляется в 30 градусов. Для отключения защиты необходимо отключить питание сушилки, дождаться её охлаждения и включить снова.
Расположение сушилки над батарей отопления в зимний период резко сокращает затраты на нагрев воздуха и повышает эффективность, но охлаждение до безопасной температуры затрудняется из-за нагрева воздуха батарей. В этом случае отключение сушилки производится путем отключения её от сети.
Предупреждение:
Надежно закрепите термистор в камере, чтобы он всегда отображал актуальную температуру воздуха, иначе он не сможет регулировать нагрев и будет способствовать перегреву, что вполне вероятно приведет к излишнему нагреву пластика, и, возможно, к пожару.
Не надейтесь на встроенную защиту тепловентилятора.
Не оставляйте сушилку без присмотра!
Датчик DHT11 опционален и вообще ни на что не влияет, его можно исключить из схемы.
Как и в любой деятельности, связанной с 3D печатью – запаситесь огнетушителем, у нас они есть. =)
Заключение:
Данная сушилка используется уже более года, отлично сушит пластик, силикагель, и «закаляет» фотополимерные детальки.
Сушка остается эффективной даже при повышении влажности в помещении до 60 процентов и понижении температуры до 13 градусов.
Емкость сушилки, рассчитанная на шесть килограммовых катушек пластика, позволяет за один рабочий день просушить 12 катушек, что заметно экономит время. Стандартное время сушки - 4 часа, возможно требуется и меньшее время, конкретный период взят с потолка и вероятно избыточен.
А на этом у меня всё, конструктивную критику жду в комментариях и желаю всем хорошей печати.
Благодарности:
Данная статья и видео-ролик созданы при поддержке моих зрителей на ютубе, спасибо вам за проявленный интерес, вы лучшие!
P.S. Да, я заметил опечатку в названии датчика DHT11, но переделывать всю графику и видео было уже поздно, так что оставим как есть.
Еще больше интересных статей
Особенности "Шнековой" FGF печати. Часть 2.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
В этой публикации показываются про...
3RF модификации Sprite Extruder
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Ссылка для 3D-мо...
Настраиваем прошивку Marlin и заливаем её в 3D принтер
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Комментарии и вопросы
Люди очнитесь, сушилка для пла...
а шнековые экструдеры с выходн...
Имеете ввиду торец базы? Дейс...
Добрый день. Кто пользуется сл...
Здравствуйте Попытаюсь ма...
добрый день, столкнулся с тако...