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Firmware Autónomo iHeater

iHeater é uma solução compacta e acessível para impressoras 3D sem câmara térmica ativa ou com capacidade limitada de conexão na placa-mãe. É particularmente útil para modelos com placas proprietárias, onde não há conectores livres para ventoinha, aquecedor ou termistor. O iHeater resolve este problema de forma simples e universal.

Pode funcionar de forma independente com o seu próprio firmware como dispositivo separado ou sob controlo do Klipper com conexão à impressora por USB

iHeater

Sobre o firmware

iHeater é um firmware para um dispositivo autónomo de controlo de temperatura da câmara de uma impressora 3D.

Finalidade

O dispositivo fornece aquecimento e mantém uma temperatura estável dentro da câmara da impressora 3D, que é crítico para impressão de ABS, ASA e outros plásticos dependentes da temperatura com elevada contração e baixa adesão entre camadas.

Alimentação

A placa iHeater não possui fonte de alimentação própria. Para usá-la no modo Standalone, alimente a placa com 5 V.

Verifique se a placa está alimentada.

Sem alimentação, os LEDs permanecem apagados e o aquecimento não é iniciado. Verifique a alimentação antes de procurar a causa no firmware ou nas configurações.

Opções de alimentação:

  • Cabo USB. Ligue o USB a um adaptador de energia ou a qualquer outra fonte de 5 V. Um host (impressora, Klipper) não é necessário.
  • Fonte externa de 5 V. Ligue a fonte ao conector de alimentação separado da placa; a posição do conector depende da revisão da placa. Use esta opção quando ela facilitar a montagem, por exemplo ao alimentar a placa a partir da fonte da impressora.
  • Módulo de alimentação de 5 V na placa (opção experimental). O módulo é soldado diretamente na placa e a alimenta a partir da fonte escolhida. Esta opção não faz parte do conjunto básico e foi testada com menos rigor do que as demais.

Nunca ligue várias fontes de alimentação ao mesmo tempo.

Ligar USB, fonte externa e módulo de alimentação ao mesmo tempo causa conflito entre as fontes e falhas de funcionamento, e pode danificar o equipamento.

A indicação por LED mostra que a placa está alimentada.

Como configurar o firmware

Ficheiro config.h

Este ficheiro define os parâmetros de funcionamento do dispositivo: O ficheiro está localizado na pasta Core/Inc/config.h

Parâmetro Finalidade
SELECTED_THERMISTOR_TYPE Seleção do tipo de termistor (0-5, ver abaixo)
MODE_TEMP_0-MODE_TEMP_7 Temperaturas para cada modo. Pode definir qualquer valor, incluindo decimais, por exemplo MODE_TEMP_4 67.5
MAX_TEMP, MIN_TEMP Intervalo de temperatura admissível do aquecedor
MAX_AIR_TEMP, MIN_AIR_TEMP Intervalo de temperatura do ar
HEATER_MIN_PWM PWM mínimo no qual o sistema começará a verificar a resposta do aquecedor
HEATER_RESPONSE_TIMEOUT_MS Tempo de espera para o aumento de temperatura do aquecedor (predefinido: 5 seg)
AIR_TARGET_TIMEOUT_MS Tempo máximo para atingir a temperatura alvo do ar (predefinido: 10 min)
TIMER_CLOCK, PWM_FREQUENCY, PWM_STEPS Configuração da frequência e qualidade do PWM

Termistores

Selecionados em SELECTED_THERMISTOR_TYPE. Suportados:

ID Tipo Comentário
0 ATC Semitec 104GT-2 Padrão da E3D
1 ATC Semitec 104NT-4-R025H42G Análogo do 104GT
2 EPCOS 100K B57560G104F Popular
3 Generic 3950 Predefinido, amplamente utilizado
4 SliceEngineering 450 Suporte para temperaturas elevadas
5 TDK NTCG104LH104JT1 Médico, preciso

Modos de temperatura e LEDs

O modo é definido pelo valor de temperatura e é apresentado em forma binária através de três LEDs:

Ao ativar o modo, os LEDs piscam; ao atingir o modo, iluminam-se continuamente

Mode Temperature LED3 LED2 LED1
MODE_TEMP_0 0.0°C LED OFF LED OFF LED OFF
MODE_TEMP_1 55.0°C LED OFF LED OFF LED 1Hz
MODE_TEMP_2 60.0°C LED OFF LED 1Hz LED OFF
MODE_TEMP_3 65.0°C LED OFF LED 1Hz LED 1Hz
MODE_TEMP_4 70.0°C LED 1Hz LED OFF LED OFF
MODE_TEMP_5 75.0°C LED 1Hz LED OFF LED 1Hz
MODE_TEMP_6 80.0°C LED 1Hz LED 1Hz LED OFF
MODE_TEMP_7 85.0°C LED 1Hz LED 1Hz LED 1Hz

Ativação e desativação automáticas r1.1

Macros 

#define TRIGGER_ON_TEMP  45.0f
#define TRIGGER_OFF_TEMP 80.0f
#define TRIGGER_MODE MODE_2

Controlam a temperatura de ativação e desativação do aquecedor, bem como o modo ao ativar.

Suponha que o termistor do gatilho está localizado perto do aquecedor da mesa. Com as configurações atuais, o aquecimento da câmara ativará quando a temperatura da mesa atingir 45 e desativará quando a temperatura da mesa cair abaixo de 80, estes parâmetros são aceitáveis para a maioria dos plásticos que requerem câmara térmica ativa e não causam conflitos lógicos durante o funcionamento.

Também pode selecionar o modo que será ativado quando o gatilho for disparado. Por exemplo, agora é selecionado TRIGGER_MODE MODE_2, o que significa que o modo MODE_TEMP_2 será ativado - temperatura na câmara 60.0°C

A montagem iheater_rev1_1_pulse é projetada para funcionar em conjunto com o módulo iHeater-link no ESP. O módulo recebe comandos da impressora, portal ou aplicação móvel e transmite a definição de temperatura da câmara para o iHeater através de uma linha GPIO. O firmware iHeater não depende do lado da impressora e não conhece o transporte - recebe apenas um número: a temperatura do ar desejada na câmara em °C.

Conexão

  1. Grave o iHeater com a montagem iheater_rev1_1_pulse (ver secção "Como gravar").
  2. Ligue o fio de sinal do iHeater-link ao conector TH2 da placa iHeater (pino PB1).
  3. A ligação à terra GND comum entre ESP e iHeater é obrigatória - utilize um fio de terra separado.
  4. Deixe o termistor do aquecedor no seu conector padrão TH0. O termistor do ar em TH1. Funcionam como em qualquer outra montagem.
  5. O conector do gatilho não é utilizado nesta montagem (a sua linha é ocupada pela entrada digital).

Nunca ligue ou desligue o fio de sinal com alimentação fornecida.

Comandos recebidos

Código de iHeater-link Significado
0 Desativar aquecimento
10 Desativar aquecimento (código de desativação acordado)
45..90 Ativar aquecimento, definição de ar em °C igual ao código
outros valores Ignorados, estado anterior mantido

O mínimo 45 °C é definido em config.h pela macro PULSE_MIN_TARGET. O máximo é limitado por MAX_AIR_TEMP (predefinido: 90 °C).

Indicação LED

Estado LED1 LED2 LED3
Aguardando primeiro pacote após inicialização LED a correr LED1 → LED2 → LED3 com passo de 1000 ms
Ligação OK, aquecimento desativado iluminado continuamente (heartbeat "ligação ativa") apagado piscada curta ~80 ms em cada pacote recebido
Ligação OK, aquecimento ativado LED a correr LED1 → LED2 → LED3 com passo de 200 ms
Ligação perdida (mais de 5 s sem pacote após primeira conexão) "Farol": os três LEDs piscam em simultâneo durante ~100 ms a cada 2 s. Aquecedor desativado, ventilador ativado.

Os erros normais (sobreaquecimento, termistor desligado, aquecedor não responde) funcionam da mesma forma que nas montagens analógicas - ver secção "Como lidar com erros".

Comportamento em caso de perda de ligação

O firmware desliga o aquecimento quando os comandos do iHeater-link deixam de chegar e retoma o funcionamento quando voltam a chegar.

Após ligar, o firmware aguarda o primeiro pacote e mostra uma luz corrida lenta (passo de 1000 ms). O aquecedor está desativado. A espera não tem limite de tempo: enquanto a ligação nunca tiver sido estabelecida, a ausência de pacotes não é considerada perda de ligação.

Após receber o primeiro pacote, aplica-se a regra: se não chegarem pacotes durante mais de 5 segundos, a ligação é considerada perdida. Durante estes 5 segundos, o iHeater continua a funcionar segundo o último comando.

Em caso de perda de ligação:

  1. O aquecedor é desativado.
  2. O ventilador é ativado e funciona até a ligação ser restabelecida.
  3. Os LEDs mostram o "farol": os três LEDs piscam durante ~100 ms a cada 2 s.

Nenhum erro é guardado na flash, o controlador não reinicia e não é necessário premir o botão MODE. Quando os pacotes voltam a chegar, o iHeater executa o comando recebido: com um valor-alvo 45..90 retoma o aquecimento; com 0 ou 10 permanece desativado.

Botão MODE

Na montagem pulse, o botão MODE não muda de modo e não inicia a calibração. A sua única função é limpar o erro guardado ao iniciar o dispositivo. Todos os comandos de aquecimento vêm apenas do iHeater-link.

Como gravar

Descarregar

Descarregue o firmware da página de lançamentos

Utilizar firmware pronto

O firmware é pré-configurado com modos de temperatura de MODE_TEMP_0 a MODE_TEMP_7, conforme descrito acima, e é destinado a funcionar com um termistor do tipo Generic 3950 (tipo 3 conforme a lista em config.h).

Utilizar modo DFU (USB)

  1. Instale o jumper BOOT0
  2. Ligue o USB, o dispositivo será reconhecido como DFU 3.1 Carregue o firmware usando STM32CubeProgrammer:

3.1.1 Especifique o caminho para o ficheiro .bin do firmware (por exemplo: Firmware/iHeater_v1.2.3.bin) 3.1.2 Defina o endereço de carga: 0x08000000

3.1.3 Clique em "Start Programming"

ou

3.2 Carregue o firmware através da linha de comandos: ```bash dfu-util -a 0 -s 0x08000000 -D Firmware/iHeater_vX.Y.Z.bin 4. Remova o jumper e reinicie a alimentação

  1. Mantenha o botão BOOT pressionado
  2. Ligue o USB, o dispositivo será reconhecido como DFU

  3. Carregue o firmware usando STM32CubeProgrammer:

    3.1.1 Especifique o caminho para o ficheiro .bin do firmware (por exemplo: Firmware/iHeater_v1.2.3.bin)

    3.1.2 Defina o endereço de carga: 0x08000000

    3.1.3 Clique em "Start Programming"

    ou

    3.2 Carregue o firmware através da linha de comandos: 

    dfu-util -a 0 -s 0x08000000 -D Firmware/iHeater_vX.Y.Z.bin

  4. Reinicie a alimentação

Como usar

Antes de usar, verifique se a placa está alimentada — consulte a seção "Alimentação".

  • Pressão curta do botão MODE - alterna entre modos (0-7)
  • Pressão longa (2+ seg) - redefine o modo para 0 (OFF)
  • LEDs exibem o modo atual conforme a tabela acima
  • Piscada de LEDs - modo ativo mas temperatura ainda não atingida
  • Iluminação contínua - temperatura alvo atingida

Diferenças entre revisões

a revisão r1.1 tem uma porta de gatilho para ativação e desativação automática do aquecimento da câmara. Ao ligar um termistor à porta de gatilho, o aquecimento ativará e desativará de acordo com as temperaturas especificadas em config.h, por predefinição 45 e 80 para ativação e desativação do aquecimento.

  • Pressão curta do botão MODE - alterna entre modos (0-7)
  • Pressão longa (2+ seg) - redefine o modo para 0 (OFF)
  • LEDs exibem o modo atual conforme a tabela acima
  • Piscada de LEDs - modo ativo mas temperatura ainda não atingida
  • Iluminação contínua - temperatura alvo atingida

Como lidar com erros

O dispositivo reinicia automaticamente e apresenta o código de erro através dos LEDs, com o ventilador ativado.

Código Descrição LED3 LED2 LED1
0x01 Ar não atingiu o alvo no tempo LED OFF LED OFF LED 10Hz
0x02 Aquecedor não responde LED OFF LED 10Hz LED OFF
0x03 Encerramento manual (não utilizado) LED OFF LED 10Hz LED 10Hz
0x04 Termistor de ar desligado LED 10Hz LED OFF LED OFF
0x05 Termistor do aquecedor desligado LED 10Hz LED OFF LED 10Hz
0x06 Sobreaquecimento do aquecedor LED 10Hz LED 10Hz LED OFF
0x07 Sobreaquecimento do ar LED 10Hz LED 10Hz LED 10Hz
0x08 Ligação perdida com iHeater-link (montagem pulse v0.5.0; a partir da v0.5.1 já não é guardado) 0.25 Hz 0.25 Hz 0.25 Hz
0xFF Erro desconhecido LED ON LED ON LED ON

Limpeza de erros

Mantenha o botão MODE pressionado durante o arranque até os LEDs mudarem de indicação. O erro será apagado da flash e o dispositivo continuará funcionando normalmente.

Ajuste fino

Caso haja confirmação de que as leituras do termistor diferem da temperatura real, pode utilizar a função de ajuste fino para isso, é necessário medir a resistência dos resistores correspondentes e escrever os seus valores em vez dos valores predefinidos

Resistência real dos resistores de pull-up
#define PULLUP_TH0 4700.0f
#define PULLUP_TH1 4700.0f
#define PULLUP_TH2 4700.0f

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