Prévention incendie imprimante 3D : Système de sécurité à capteur intelligent

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Capteur de poussière Sharp GP2Y1010AU0F	1
Arduino Nano R3	1
Relais 2 canaux	1
Fil électrique	1
Buzzer 5V	1
Ventilateur 25 mm	1
Bouton poussoir 6 mm	1

Outils et machines nécessaires

• Imprimante 3D (générique)
• Fer à souder (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• Autodesk Fusion 360

À propos de ce projet

Inspiration

Il y a un mois, mon imprimante 3D a subi un court-circuit en plein impression. Deux fils dénudés se sont touchés, créant un courant dangereux qui a brûlé l'isolation PVC. Heureusement, j'étais présent et ai vu la fumée à temps pour couper l'alimentation avant tout dégât majeur.

C'était un signal d'alarme : faire tourner une imprimante 3D sans surveillance est risqué. Ce projet vise à détecter, alerter et limiter les dégâts d'un incendie électrique, pour redonner sérénité aux propriétaires d'imprimantes 3D prudents.

Fonctionnement

Le système « 3D Printer Safety » détecte les dangers via le capteur de poussière Sharp GP2Y1010AU0F qui mesure les particules en suspension dans l'air et transmet les données à l'Arduino Nano. Ce dernier, cerveau du système, analyse les données et déclenche la réponse : si des niveaux anormaux de particules sont détectés, le gadget coupe l'alimentation de l'imprimante 3D et déclenche une alarme sonore. L'alimentation de l'imprimante est contrôlée par un relais, l'alarme par un buzzer 5V.

Construction

Rassemblez le matériel listé. J'utilise un buzzer différent de celui listé (ce que j'avais sous la main). Je recommande une plaque de prototypage pré-tracée (perfboard) comme celle liée dans la liste.

Deux schémas sont fournis en bas de page :

• Schéma compact : connexions optimisées pour minimiser l'espace, indispensable pour l'enceinte imprimée 3D.
• Schéma étendu : présentation claire pour prototypage sur breadboard ou si l'espace n'est pas contraint.

Câblez selon le schéma. La majeure partie de la perfboard restera inutilisée et sera découpée ensuite. Le capteur de poussière est étiqueté GP2Y1010AUOF, le ventilateur « fan ». Le capteur est livré avec un condensateur et une résistance à placer selon le schéma.

Utilisez assez de fil pour loger l'électronique dans l'enceinte. Vérifiez la polarité du condensateur (bande claire). Assurez-vous que les pistes de la perfboard sont orientées comme sur la photo.

Téléversez maintenant le code sur l'Arduino Nano. Connectez la carte au PC et téléversez le code GitHub (lien en bas) via l'IDE Arduino (bon port COM).

Enceinte imprimée 3D

Les fichiers STL de l'enceinte sont en bas de guide. Impression paramètres normaux, supports optionnels, en deux pièces.

Découpez la perfboard près des composants (marge d'une rangée/colonne). La découpe de perfboard est délicate ; suivez la technique de cette vidéo.

Placez le relais et l'Arduino dans l'enceinte comme montré. Fixez avec stylo 3D ou colle chaude.

Insérez le ventilateur 20 mm dans son emplacement sur le pilier supérieur. Glissez le capteur de particules dans l'autre pilier (ajustement serré, sans colle). Collez le bouton et le buzzer dans leurs trous respectifs.

Le couvercle se clipse dans les deux sens et scelle fils et perfboard à l'intérieur.

Connexion à l'imprimante 3D

1. Coupez et retirez une portion de la gaine externe du câble d'alimentation de l'imprimante, sans abîmer les fils internes.
2. Coupez le fil de phase (généralement noir) et dégagez 1,5 cm aux deux extrémités.
3. Connectez ces fils aux bornes K1 ou K2 du relais : un fil sur la borne centrale (commun), l'autre sur la borne « normalement ouvert » (marquée « |__ » et non « \__| »). Ainsi, si le dispositif de sécurité est endommagé par le feu, l'alimentation de l'imprimante ne sera pas rétablie.

Montez le dispositif de façon que la fumée montante atteigne l'ouverture du ventilateur. Ne le placez pas sous l'électronique de l'imprimante.

Le relais possède une seconde voie pour couper un autre appareil ou une multiprise en cas de détection de fumée.

Réflexions finales

Ce fut un plaisir de construire ce projet et d'aider d'autres à retrouver l'esprit tranquille. J'espère qu'il préviendra les dégâts excessifs causés par les défaillances électroniques de plus en plus fréquentes.

Le dispositif émet une alarme forte et coupe l'alimentation quand de la fumée est détectée. L'alarme sonne pendant une durée définie dans le code Arduino. Le bouton réinitialise l'Arduino, mais relance l'alarme si le danger persiste.

Le second relais peut servir à couper des équipements voisins en suivant la même procédure.

Avertissement : N'utilisez pas de fer à souder près de l'imprimante si elle tourne avec ce dispositif : il pourrait couper l'alimentation et rater l'impression.

Avertissement : Ce dispositif n'est pas garanti pour arrêter un incendie d'imprimante 3D ou une catastrophe. Faire tourner un appareil électronique de niveau hobby implique d'en assumer les risques. Ce dispositif ne fait que réduire le risque et les dégâts d'un événement catastrophique.

Questions, commentaires, préoccupations : commentez ou message privé. Si ce tutoriel vous a plu, suivez-moi pour voir mes prochaines créations !

Code

Code Arduino

Copiez dans l'IDE Arduino et téléversez sur l'Arduino Nano :
https://github.com/miles-nash/Printer-Safety/blob/master/arduino

Pièces personnalisées et boîtiers

Fichiers d'enceinte

Impression 3D paramètres normaux pour loger l'électronique. Fichier CAO sur thingiverse.com

Schémas

Ne réalisez pas ce circuit aussi grand si vous voulez utiliser l'enceinte 3D imprimée. Ce schéma sert uniquement de référence pour étendre le circuit ou construire le projet dans une autre enceinte.