ESP32-S3 Filament & SilicaGel Dryer UI

English documentation is available in README_EN.md. Diese README ist die deutsche Hauptfassung.

Management Summary

Note

Große Teile der Dokumentation basieren auf aktuellen Source-Code Ständen, Analysen und Reverse-Engineering. Die Dokumentation wurde primär von ChatGPT zusammengefasst und ausgearbeitet.

Technische Grundlage (Kurzüberblick):

• UI/Host: ESP32‑S3, 480×480 Touchdisplay, LVGL 9.4.x
• Client/Powerboard: ESP32‑WROOM steuert Aktuatoren (Heater, Fans, Motor, Lamp) und liefert Telemetrie
• Kommunikation: UART/TTL (Serial2), ASCII‑Protokoll mit CRLF (Host ↔ Client)
• Temperaturmessung: externer K‑Type Sensor über MAX31856 (zusätzliche Genauigkeit/Plausibilität)

Der ESP32-S3 Filament & Silicat Dryer ist ein spezialisiertes Steuer- und Bedienkonzept für einen kombinierten Filament- und Silicagel-Trockner im Umfeld des FDM-3D-Drucks.

Beim FDM-3D-Druck stellt Feuchtigkeit im Filament eine der größten Qualitätsrisiken dar. Unterschiedliche Materialien wie PLA, PETG, ABS, ASA oder technische Kunststoffe reagieren sehr unterschiedlich auf Feuchtigkeit und benötigen jeweils eigene Trocknungstemperaturen und Trocknungszeiten.

Zusätzlich wird Filament häufig zusammen mit Silicagel gelagert, das Feuchtigkeit aufnimmt. Dieses Silicagel muss regelmäßig regeneriert werden, was eine Trocknung bei hohen Temperaturen (typischerweise über 100 °C) über definierte Zeitspannen erfordert.

Der hier beschriebene Filament-Silicat-Dryer verfolgt deshalb einen All-in-One-Ansatz:

• gleichzeitige Trocknung von bis zu zwei Filamentrollen
• Regeneration von Silicagel in einem rotierenden Korb
• Nutzung robuster, vorhandener Hardware eines Mini-Backofens
• vollständiger Ersatz der ursprünglichen Anzeige- und Steuerlogik

Die bestehende Hersteller-Hardware wurde analysiert und reverse-engineered. Das Powerboard inklusive Ansteuerung von Heizung, Lüftern, Motor und Sensorik wurde unverändert weiterverwendet. Die ursprüngliche Benutzeroberfläche (7-Segment-Anzeige, LEDs, einfache Tasterlogik) wurde vollständig entfernt und durch dieses Projekt ersetzt.

Das Ergebnis ist ein sicheres, transparentes und erweiterbares System, das sowohl für den täglichen Betrieb als auch für Wartung, Service und Weiterentwicklung geeignet ist.

Aktueller Release-Stand

• Version: 0.7.2
• Fokus:
  • konfigurierbarer Parameterscreen auf dem HOST
  • NVM-persistente Fast-Shortcut- und Heater-Curve-Parameter
  • Display-Timeout mit einstellbarem Dimmfaktor und Wake-on-Touch-Schutz

Sprache / Language

• Deutsche Hauptfassung: README.md
• Englische Fassung: README_EN.md

Warning

USB darf nicht angeschlossen werden, während das Gerät am 230-V-Netz betrieben wird.
Durch netzseitige Bezüge des PowerBoards können beim Anstecken von USB gefährliche Potentialunterschiede entstehen, die ESP32 oder PC beschädigen.
USB nur bei gezogenem Netzstecker, mit USB-Isolator oder über Trenntrafo verwenden.

Grundgerät - EMPHSISM AFTO-1505D

Heißluftfritteuse 14L Airfryer Mini Backofen, Emphsism Heissluftfritteuse XXL Minibackofen 1800W

Link: https://www.amazon.de/Heißluftfritteuse-Emphsism-Heissluftfritteuse-Minibackofen-Zubehörteile/dp/B0D5QQ4SW4

B-Ware kaufen !

Die Geräte gibt es aber als B-Ware (ich habe mir ein solches Gerät gekauft). Kosten ca. 60€. Fehler in meinem Gerät (der Drehencoder funktionierte nicht - allerdings nur ein mechanischer Fehler :-) )

Screenshots (Platzhalter)

Main-Screen

Filament-Config

Hardware-Debug

Diesen Screen nur mit "Vorsicht" nutzen !

Parameterscreen

• Der bisher ungenutzte LOG-Screen wurde durch Parameter ersetzt.
• Der Screen ist vertikal scrollbar und verwaltet hostseitige Grundparameter.
• Aktuell konfigurierbar:
  • Filament-Shortcuts fuer die vier Fast-Buttons aus screen_main
  • Heater-Curve-Parameter fuer die Presets 45C, 60C, 80C, 100C
  • Display timeout mit Dimmfaktor (%) und Dimm-Timeout (min)
• SAVE und RESET schreiben die Werte in das HOST-NVM und fuehren danach einen Reboot aus.
• Der erste Touch nach einem gedimmten Display hellt nur auf und loest absichtlich keine Funktion aus.

Dokumentation

• Dokumentationsindex: doc/README.md
• Softwarearchitektur: doc/02_software_architecture/README.md
• User Guide: doc/03_user_guide/README.md

Installation

Warning

!!!!! NIE USB verwenden, wenn Netzstecker eingesteckt ist !!!!!!!

Installationsanweisung

Systemarchitektur – Überblick

Zentrales Prinzip: Oven Runtime State als Single Source of Truth

Komponenten-Diagramm

flowchart LR

  subgraph UX["UX Controller (ESP32 S3)"]
    S3["ESP32 S3 MCU"]
    TFT["480x480 Touch Display"]
    TOUCH["Touch Controller"]
    IO["GPIO Outputs"]
  end

  subgraph CLIENT["IO Controller (ESP32 WROOM)"]
    WROOM["ESP32 WROOM MCU"]
    UART2["UART TTL Interface"]
    OUT["Output Mask"]
    IN["Status Inputs"]
  end

  subgraph PWR["Powerboard (Reverse Engineered)"]
    PB["Powerboard Logic"]
    REL["Relays and Power Drivers"]
    SNS["Door and Safety Signals"]
  end

  subgraph SENS["External Temperature Sensor"]
    TC["K Type Thermocouple"]
    AMP["MAX31856 Interface"]
  end

  %% Connections
  S3 -->|"SPI or RGB"| TFT
  S3 -->|"I2C or SPI"| TOUCH

  S3 <-->|"UART TTL"| UART2
  UART2 <-->|"Serial Link"| WROOM

  WROOM -->|"Control Lines"| OUT
  OUT --> PB
  PB --> REL

  PB -->|"Status Bits"| IN
  IN --> WROOM

  TC -->|"Thermocouple"| AMP
  AMP -->|"SPI"| S3

  %% Notes
  NOTE1["UI never drives power directly"]
  NOTE2["Powerboard is authoritative source"]

  NOTE1 -.-> S3
  NOTE2 -.-> PB

Loading

Entwicklungsphasen

Hinweis:
T1 (Display-/Touch‑Bring‑up) und
T2 (erster LVGL‑Architektur‑Ansatz) waren bewusst frühe Grundlagenphasen.
Die wesentlichen, produktionsnahen Implementierungen starten ab
T3 und sind entsprechend ab dort detailliert dokumentiert.

Siehe Dokumente unter /docs:

• Entwicklungsphase T3 - Architektur / UX
• Entwicklungsphase T4 - screen_main
• Entwicklungsphase T5 - oven-logic
• Entwicklungsphase T6 - host/client Kommunikation (architektur/test)
• Entwicklungsphase T7 - host/client UX Integration
• Entwicklungsphase T8 - screen_dbg_hw

⚠️ Sicherheitshinweis: USB-Verbindung im laufenden Betrieb

Hintergrund

Das PowerBoard schaltet netzbetriebene Verbraucher (230 V AC) über TRIAC-basierte Leistungsstufen. Obwohl der Niedervoltbereich (5 V / 3,3 V) funktional getrennt ist, bestehen elektrische Bezüge zum Netzbereich, z. B. über TRIAC-Gate-Schaltungen, Schutzdioden (PD-Netzwerke) und EMV-Strukturen.

Der ESP32 wird direkt vom PowerBoard versorgt und ist daher Teil dieser elektrischen Domäne.

Risiko beim Anschluss von USB

Beim Anschluss eines USB-Kabels wird die USB-Masse des PCs/Laptops direkt mit der Masse des ESP32 verbunden. Ist das Gerät gleichzeitig mit dem 230-V-Netz verbunden, kann dies zu folgenden Problemen führen:

• ungewollten Potentialunterschieden zwischen PC und Gerät,
• Beschädigung des ESP32, des PowerBoards oder des USB-Ports am PC,
• im ungünstigen Fall zu gefährlichen Fehlerströmen durch EMV-Kopplungen oder Transienten.

Auch wenn keine direkte Gleichspannungsverbindung zu Phase (L) oder Neutralleiter (N) messbar ist, können kapazitive Kopplungen und kurzzeitige Überspannungen auftreten.

Verbindliche Regel

USB darf nicht angeschlossen werden, während das Gerät am 230-V-Netz betrieben wird.

Erlaubte Nutzung

Eine USB-Verbindung ist nur unter einer der folgenden Bedingungen zulässig:

• Das Gerät ist vollständig vom Netz getrennt (Netzstecker gezogen), oder
• es wird ein USB-Isolator verwendet, oder
• das Gerät wird über eine galvanisch getrennte Versorgung betrieben (z. B. Trenntrafo).

Empfehlung

• Firmware-Updates und Debugging nur im spannungslosen Zustand durchführen.
• Für Debugging im Betrieb ausschließlich galvanisch isolierte Werkzeuge verwenden.
• Der ESP32 ist als interne Gerätelektronik zu betrachten und nicht als USB-sichere Entwicklungsplattform.

Die Nichtbeachtung dieser Hinweise kann zu Hardware-Schäden führen.