iDryer Unit - система сушки пластика для 3D-принтеров на базе Klipper¶

Релиз проекта¶

Этот проект представляет собой модульную систему управления сушкой пластика для 3D-принтеров, которая поддерживает до четырех сушильных блоков с индивидуальными настройками температуры и влажности. Система позволяет задавать температуру до 90°C и поддерживает режим хранения при минимальной влажности для предотвращения повторного набора влаги филаментом.

Кроме того, iDryer Unit поддерживает подключение к Telegram-боту для уведомлений о статусе сушки, завершении процессов и событий, таких как перегрев или окончание цикла. Для визуальной индикации можно использовать адресные светодиоды: отдельный выход на плате MCU позволяет подключить ленту и настроить её для отображения различных состояний (например, активный режим сушки, завершение цикла или ошибки). Система может использовать функционал Klipper для отображения данных о температуре, влажности, остатке времени сушки, а также автоматического логирования событий и интеграции с макросами. Поддерживаются сложные пользовательские профили и расширенные сценарии, такие как запуск по расписанию, настройка уведомлений по критическим событиям и активация дополнительных функций подсветки, например, смена цветов при переходе из одного режима в другой.

Особенности проекта¶

Режимы работы: сушка и хранение.: Возможность сушки пластика при температуре до 90°C и поддержание оптимальной температуры и влажности для хранения пластика.
Модульная структура::
iDryer Unit MCU — основной блок с микроконтроллером (MCU), управляющий всей системой.
iDryer Unit EXT — модули расширения без микроконтроллера, подключаемые к основному блоку. Можно подключить до трех таких блоков для увеличения емкости системы.
Интеграция с Klipper: отображение всех параметров сушки в интерфейсе Klipper.
Подключение Telegram-бота: получение уведомлений о текущем состоянии и завершении процесса.
Визуальная индикация: использование адресных светодиодов для отображения режимов работы.
Печатаемый корпус: доступен в вариантах для одной катушки и для двух катушек. Подходит для катушек шириной до 85 мм и диаметром до 200 мм. Корпус можно напечатать на 3D-принтере из ABS или другого подходящего пластика.
Гибкость системы: поддержка до 4 сушильных блоков с индивидуальными настройками. Каждая сушилка может обслуживать одну или две катушки пластика одновременно.
Подключение дополнительных модулей: Дополнительные сушилки подключаются к управляющей с помощью патчкордов через RJ45 разъёмы для надёжной связи.
Централизованная архитектура: Одна сушилка оснащена MCU и выступает в роли управляющего блока, остальные сушилки подключаются к ней и управляются через периферию. Также возможна настройка iDryer как отдельного экземпляра Klipper для работы с отдельной системой управления или как второго MCU, подключенного к основной плате принтера на один экземпляр Klipper.
Безопасность: встроенный термостат KSD9700 на 130°C и алгоритмы безопасности Klipper.
Эффективность сушки: За счет использования датчика влажности и системы проветривания камеры, которая управляется сервоприводом заслонки по расписанию, достигаются оптимальные результаты сушки пластика в кратчайшие сроки.

Преимущества использования¶

Улучшенное качество печати: Сухой пластик обеспечивает стабильную экструзию и высокое качество печати.
Экономия времени: возможность одновременно сушить до нескольких катуш
Эффективность: Одновременная сушка нескольких катушек экономит время и повышает производительность.
Гибкость: Система может быть расширена или настроена под конкретные нужды.
Визуализация: светодиоды обеспечивают быструю оценку состояния устройства.
Безопасность: Аппаратные и программные средства обеспечивают безопасную работу системы.

Технические детали¶

iDryer Unit MCU: основной блок управления с микроконтроллером.
iDryer Unit EXT: модуль расширения без MCU.
MCU: Используется для управления основной сушилкой и координации работы дополнительных модулей. По умолчанию подключается U1, остальные устройства (U2, U3, U4) можно подключить по необходимости для расширения системы. Возможна настройка iDryer как отдельного экземпляра Klipper для работы с отдельной системой управления (например, на Raspberry Pi, с двумя экземплярами Klipper: один для принтера, другой для сушилки) или как второго MCU, подключенного к основной плате принтера на один экземпляр Klipper.
Термостат KSD9700: Биметаллический термостат на 130°C обеспечивает защиту в аварийной ситуации и отключает нагреватель.
Температурный режим: Сушка проводится при температуре до 90°C, что подходит для большинства видов пластика.
Интерфейсы подключения: RJ45 разъёмы используются для соединения между сушилками, что упрощает монтаж и обеспечивает надёжное соединение.
Выход для светодиодной ленты: позволяет подключить адресные светодиоды для визуальной индикации.

Режимы работы¶

1. Режим сушки (DRYING)

Настройка температуры и времени сушки.
Автоматический переход в режим хранения по завершении цикла.

2. Режим хранения (STORAGE)

Поддержание температуры и минимальной влажности.
Включение нагревателя и вентилятора при превышении заданных параметров.

Установка и настройка¶

Сборка оборудования: Соберите основную сушилку с MCU и необходимые дополнительные модули.
Подключение: Соедините дополнительные модули с управляющей сушилкой с помощью патчкордов через RJ45 разъёмы. По умолчанию подключается U1, а дополнительные модули (U2, U3, U4) можно подключить, добавив соответствующие конфигурационные файлы.
Настройка Klipper: Интегрируйте систему сушки в конфигурацию Klipper.
Тестирование: Проверьте работу системы и убедитесь в корректности отображения данных в интерфейсе Klipper.

Требования¶

3D-принтер с установленной прошивкой актуальной Klipper.
плата iDryer с MCU для основной сушилки.
Термостат KSD9700 на 130°C для каждой сушилки.
RJ45 патчкорды и разъёмы для подключения дополнительных модулей к основной сушилке.
Дополнительные платы управления iDryer Unit по количеству подключаемых сушилок.

Конфигурация iDryer для Klipper¶

Этот репозиторий содержит конфигурационные файлы для сушилки пластика iDryer, основанной на прошивке Klipper и плате управления iDryer Unit с микроконтроллером RP2040. Конфигурация предназначена для автоматизации процесса сушки пластика для 3D-принтеров, включая контроль температуры и влажности.

Оглавление¶

Требования
Подготовка
Установка прошивки на iDryer Unit
Конфигурация Klipper
Подключение MCU iDryer
Настройка нагревателя
Настройка вентилятора
Настройка датчиков температуры и влажности
Макросы G-кода
Использование
Модели для 3д печати
Примечания

Требования¶

Аппаратное обеспечение:
Плата управления iDryer Unit с микроконтроллером RP2040
Терморезистор NTC 100K для контроля температуры (или любой другой датчик, поддерживаемый прошивкой Klipper)
Нагревательный элемент (оптимально 220В, 100Вт)
Вентилятор для циркуляции воздуха в сушилке
Датчик температуры и влажности (например, SHT3X, но может быть любой другой, поддерживаемый Klipper)
Дополнительная плата
Программное обеспечение:
Klipper (последняя версия)
Настроенный 3D-принтер с прошивкой Klipper

Подготовка¶

Сборка аппаратной части:
Подключите нагревательный элемент и вентилятор к плате iDryer Unit.
Установите терморезистор и датчик SHT3X (или любой другой поддерживаемый датчик температуры/влажности) в сушилке и подключите их к соответствующим пинам на плате.
Установка необходимых файлов:
Скопируйте файлы rp2040_pin_aliases.cfg, iDryer.cfg и другие конфигурационные файлы в директорию конфигурации Klipper.

Установка прошивки на iDryer Unit¶

Установка Katapult¶

Success

установка Katapult

1. Подготовка прошивки:¶

Если прошивка для RP2040 ещё не установлена:

В меню конфигурации прошивки Klipper:
Войдите в меню конфигурации, используя команду в терминале.

cd klipper
make menuconfig

Выберите архитектуру RP2040.
Остальные параметры оставьте по умолчанию.

2. Сборка прошивки:¶

Выполните сборку прошивки:

make

3. Установка прошивки на iDryer Unit:¶

Подключите плату iDryer Unit к компьютеру в режиме программирования (удерживая кнопку BOOT при подключении).

эта секция может отличаться в зависимости от архитектуры и OS хоста
Смонтируйте устройство и загрузите прошивку:

sudo mount /dev/sda1 /mnt
sudo cp out/klipper.uf2 /mnt
sudo umount /mnt

Конфигурация Klipper¶

1. Включение конфигурации iDryer:¶

В файл printer.cfg необходимо добавить строку для включения конфигурационного файла iDryer.cfg:

[include iDryer.cfg]

Подключение MCU iDryer¶

Найдите серийный порт вашего микроконтроллера:

ls /dev/serial/by-id/*

и укажите его в конфигурационном файле

[mcu]
serial: /dev/serial/by-id/usb-Klipper_rp2040_DE63581213745233-if00

По умолчанию подключен U1, однако вы можете подключить дополнительные модули, такие как U2, U3, U4, добавив соответствующие конфигурационные файлы:

[include U1.cfg]
[include U2.cfg]
[include U3.cfg]
[include U4.cfg]

Таким образом, система может быть расширена для управления несколькими сушилками. iDryer может быть настроен как отдельный экземпляр Klipper, установленный на Raspberry Pi, для независимой работы или как второй MCU, подключённый к основной плате принтера и использующий один экземпляр Klipper:

[mcu iDryer]
serial: /dev/serial/by-id/usb-Klipper_rp2040_DE63581213745233-if00

Настройка нагревателя¶

[heater_generic iDryer_U1_Heater]
heater_pin: H_U1
# if your iDryer is used as a second MCU use
# heater_pin: iDryer:H_U1
# and change everywhere!
max_power: 1
sensor_type: NTC 100K MGB18-104F39050L32 #Generic 3950
sensor_pin: T_U1
control: pid
pwm_cycle_time: 0.3
min_temp: 0
max_temp: 120
pid_Kp=32.923
pid_Ki=5.628
pid_Kd=48.150

Настройка вентилятора¶

[heater_fan Fan_U1]
fan_speed: 1
pin: FAN_U1
heater: iDryer_U1_Heater
heater_temp: 55

Настройка датчиков температуры и влажности¶

Вы можете использовать любой датчик температуры и влажности, поддерживаемый Klipper. В примере используется датчик SHT3X, подключённый через интерфейс I2C. Датчики для сушилок U1 и U2 подключены к одной шине I2C, а датчики для сушилок U3 и U4 подключены к другой шине I2C. Адреса датчиков на каждой шине должны отличаться:

[temperature_sensor iDryer_U1_Air]
sensor_type: SHT3X
i2c_address: 68
i2c_software_sda_pin: gpio20 #second HW version - green PCB | i2c_software_sda_pin: gpio18 #first HW version - red PCB
i2c_software_scl_pin: gpio21 #second HW version - green PCB | # i2c_software_scl_pin: gpio19 #first HW version - red PCB

Примечание: Если вы используете другой датчик температуры или влажности, проверьте документацию Klipper для соответствующей конфигурации.

Макросы G-кода¶

Для управления процессом сушки с возможностью установки температуры для разных материалов, используйте следующие макросы:

[gcode_macro OFF_U1]
gcode:
    UPDATE_DELAYED_GCODE ID=_UPDATE_U1 DURATION=0
    UPDATE_DELAYED_GCODE ID=_TOGGLE_SERVO_U1 DURATION=0
    SET_HEATER_TEMPERATURE HEATER=iDryer_U1_Heater TARGET=0


[gcode_macro PLA_U1]
variable_unit_temp: 55
variable_unit_duration: 180
gcode:
    DRY_U1 UNIT_TEMPERATURE={unit_temp} HUMIDITY=10 TIME={unit_duration}


[gcode_macro PETG_U1]
variable_unit_temp: 65
variable_unit_duration: 240
gcode:
    DRY_U1 UNIT_TEMPERATURE={unit_temp} HUMIDITY=10 TIME={unit_duration}


[gcode_macro TPU_U1]
variable_unit_temp: 60
variable_unit_duration: 300
gcode:
    DRY_U1 UNIT_TEMPERATURE={unit_temp} HUMIDITY=10 TIME={unit_duration}


[gcode_macro ABS_U1]
variable_unit_temp: 80
variable_unit_duration: 240
gcode:
    DRY_U1 UNIT_TEMPERATURE={unit_temp} HUMIDITY=10 TIME={unit_duration}


[gcode_macro PA_U1]
variable_unit_temp: 90
variable_unit_duration: 240
gcode:
    DRY_U1 UNIT_TEMPERATURE={unit_temp} HUMIDITY=10 TIME={unit_duration}

Макрос для обновления данных:¶

[delayed_gcode _UPDATE_U1]
gcode:
    {% set unit_data = printer['gcode_macro DRY_U1'] %}
    {% set temperature = unit_data.temp %}
    {% set delta_high =  unit_data.delta_high %}

    # { action_respond_info("Unit_1 T: %s H: %.2f%%" %(temperature, printer["sht3x iDryer_U1_Air"].humidity))}

    {% if printer['temperature_sensor iDryer_U1_Air'].temperature|int > temperature|int %}
        {% set target_temp = 0|int %}
    {% elif printer['temperature_sensor iDryer_U1_Air'].temperature|int == temperature|int %}
        {% set target_temp = printer['temperature_sensor iDryer_U1_Air'].temperature|int %}
    {% elif printer['temperature_sensor iDryer_U1_Air'].temperature|int < temperature|int %}
        {% set target_temp = temperature - printer['temperature_sensor iDryer_U1_Air'].temperature + temperature + delta_high%}
        {% if target_temp > temperature + delta_high %} 
            {% set target_temp = temperature|int + delta_high|int %}
        {% endif %}
    {% endif %}

    SET_HEATER_TEMPERATURE HEATER=iDryer_U1_Heater TARGET={target_temp|int}
    UPDATE_DELAYED_GCODE ID=_UPDATE_U1 DURATION=1

Макросы для установки температуры:¶

Для ABS-пластика:

ABS_U1

Для нейлона:

PA_U1

Для поликарбоната:

PC_U1

Использование¶

Установка температуры для сушки:

DRY_UNIT1 UNIT_TEMPERATURE=60

Остановка нагрева:

iDryer_OFF  ; Отключить нагрев сушилки

Модели для печати¶

🛠️ Файлы для печати

База MCU

База EXT

Верхняя крышка

Задняя крышка отсека электроники EXT

Задняя крышка отсека электроники MCU

Левая крышка отсека электроники

Правая крышка отсека электроники

Защелка

Пол

Корпус заслонки низ

Корпус заслонки верх

Логотип

Опора

Duo

Задняя крышка отсека электроники Duo

База MCU Duo

Лоток для силикона Duo

Верхняя крышка Duo

Параметры печати корпуса:¶

материал ABS, ABS-CF, ABS-GF, PP
ширина линии 0.6 - 0.8 (необходимо проверить чтобы при печати сформировались четкие камеры)
количество периметров 1
заполнение 10-15%
шаблон заполнения прямолинейный
радиус закрытия пробелов(зазоров) 0.02

Все детали корпуса печатаются без поддержек

Файлы конфигурации¶

📁 Файлы конфигурации

printer | iDryer | alias | U1 | U2 | U3 | U4 |

Обратная связь¶

Если у вас есть вопросы или предложения по улучшению системы, пожалуйста, создайте issue в этом репозитории или свяжитесь напрямую.

Или посетите группу в телеграм

Примечания¶

Убедитесь в правильности подключения датчиков температуры и влажности (например, SHT3X или другого).
Для оптимального контроля температуры может потребоваться калибровка PID.
Следите за показаниями температуры и влажности с помощью макросов для более точной настройки условий сушки.
Проект находится в стадии разработки.

Внимание: Использование нагревательных элементов и управление температурой связано с риском возгорания и повреждения оборудования. Всегда следуйте рекомендациям производителя и соблюдайте меры предосторожности и электробезопасности. Не оставляйте включенные электрические устройства без присмотра.

Вариант из подручных материалов¶

Вы можете собрать плату являвшуюся прототипом iDryer Unit самостоятельно и с минимальным бюджетом, это прототип и к нему нужно именно так и относиться

Проект на Easyeda

Плата принтера¶

Тоже отличный вариант для реализации которого потребуется старая плата принтера в качестве MCU и твердотельные реле для управления нагрузкой 110-220V