Рулонные автоматические жалюзи для окон с электроприводом

Рулонные автоматические жалюзи для окон с электроприводом

Так случилось, что я всерьез увлекся автоматизацией своего дома, и последней идеей, захватившей меня, были автоматические рулонные жалюзи. Поскольку покупать такие в магазине очень дорого, я решил сделать их своими руками.

Цели, которые я поставил перед собой:

1. Управление жалюзи с электроприводом через вай-фай.
2. Управление по протоколу MQTT.
3. Кнопочное управление.
4. Использование недорогих общедоступных и напечатанных на 3Д-принтере деталей.

Шаг 1: Список необходимых компонентов

• Модуль NodeMCU 1.0 (он же V2)
• Шилд электродвигателя
• Шаговый электродвигатель 28BYJ-48
• Микро-выключатели с тремя выводами (если вы собираетесь использовать корпус, напечатанный на 3Д-принтере, вам нужны будут выключатели именно такого размера).
• Установочные винты под шестигранник М3х8.
• Кабель микро-USB для питания и программирования и любое зарядное устройство с USB-штекером.
• 3Д-принтер (или контора, которая оказывает услуги трехмерной печати).
• Резьбовые вставки из латуни рифленые M3x5x4.
• Светонепроницаемая рулонная штора.
• Провода-перемычки и паяльное оборудование.

Шаг 2: Подключение двигателя и шилда

• Соедините двигатель и шилд так, как показано на фото; запомните цвета проводов.
• Припаяйте провода к контактам выключателя, как показано на фото. Если есть возможность, соедините белый, красный и черный провода так же, как на фото.
• Соедините провода кнопки с выводами контроллера так же, как на фото.

Шаг 3: Настройка MQTT брокера

MQTT – легкий протокол, работающий по принципу издатель-подписчик, используемый для создания решений «Интернета вещей». Устройства обмениваются между собой сообщениями, этим потоком управляет брокер. Можно использовать локальный (например, Mosquitto) или облачный брокер.

Выбор того или другого зависит от ваших нужд – если вы хотите соединяться с сервером из любой точки мира, вам нужен облачный сервер, если вы хотите, чтобы ваши вещи оставались в вашей домашней сети, вам нужно использовать локальный сервер.

Настройка облачного сервера:

1. Зарегистрируйтесь на сайте cloudmqtt.com
2. Создайте инстанцию брокера
3. Кликните по кнопке instance info и оставьте вкладку открытой
4. Для тестового использования установите MQTT.fx
5. Добавьте профиль на MQTT.fx с учетными данными вашего облачного MQTT брокера
6. Установите соединение. Если работает, значит у вас получилось создать работающее соединение с облачным брокером.

Шаг 4: Программа

Микроконтроллер ESP8266, на основе которого создана плата NodeMCU, — однокристальный компьютер, с модулем вай-фай и возможностью подключения других плат. Контроллер можно программировать разными способами, но наиболее популярными являются программирование в Arduino IDE и с помощью интерпретатора Lua. Мне удобней было использовать Lua из-за встроенной файловой системы.

Прошивка

Даже если ваш NodeMCU уже шел с прошивкой Lua, я бы советовал переустановить ее, используя последнюю версию Lua.

1. Соберите нужный вам вариант прошивки здесь, укажите следующие модули: file, GPIO, MQTT, net, node, PWM, timer, WiFi, SSL (опционально)
2. На электронную почту должно прийти письмо со ссылкой на файл с прошивкой, перейдите по ссылке и скачайте файл.
3. Скачайте Flash tool

С помощью Flash tool прошейте плату:

• запустите программу
• нажмите на кнопку для соединения с NodeMCU
• выберите последовательный порт
• выберите файл в программе
• нажмите Flash

Установите код для рулонной шторы

1. Загрузите код
2. Загрузите ESPlorer IDE
3. Откройте ESPlorer
4. Выберите последовательный порт
5. Установите соединение
6. Откройте все файлы lua
7. Редактируйте настройки .lua и установите настройки вай-фай и протокола MQTT
8. Загрузите в ESP все lua файлы
9. Перезагрузите устройство

Шаг 5: Тестовый прогон

Пришло время проверить все соединения и программу.

• Откройте esplorer и установите соединение.
• Выполните следующие команды (на фото). Двиготель должен сделать 1000 шагов (повернуться на четверть оборота).

Шаг 6: Печать деталей на 3Д-принтере

Дизайн деталей выполнен в Fusion 360. Загрузите файл и печатайте детали.

Шаг 7: Сборка блока управления

Выполните следующие действия (показаны на видео):

1. Нагрейте паяльник до примерно 200°С.
2. Мягко надавливая жалом паяльника, вставьте резьбовые латунные гайки в углы пластикового корпуса.
3. Уберите рычажок с выключателя.
4. Нажатиями туда-сюда/внутрь-наружу разработайте пластиковую крышечку кнопку.
5. Нажатием установите выключатель на место.
6. Также нажатием установите шилд двигателя на место.
7. Установите на место двигатель.
8. Привинтите пластиковые детали друг к другу.

Важная информация по питанию: я установил, что для небольшого оконного проема или для короткого расстояния прокрутки хватит 5-тивольтового блока питания с USB разъемом. Если у вас большие окна и опускать штору нужно на большое расстояние, вам нужно установить внешний источник питания (максимально 9В). Источник питания подключите к шилду двигателя. Не забудьте отсоединить UDB если собираетесь что-то делать с вашей конструкцией.

Шаг 8: Установка рулонной шторы

Замените ту половину крепления шторы, где находится роликовый механизм, на собранное вами крепление с двигателем.

Шаг 9: Калибровка

Так как все оконные проемы разной высоты, вам нужно откалибровать ваш гаджет.

1. Нажмите кнопку и удерживайте ее не меньше 2 сек.
2. Электро жалюзи начнут двигаться вниз.
3. Когда штора опустится до нужного уровня, снова нажмите на кнопку (короткое нажатие).
4. Когда штора поднимется до нужной высоты, еще раз коротко нажмите на кнопку.
5. Готово.

Шаг 10: Управление через протокол MQTT

1. Загрузите MQTT.fx с сайта.
2. Запустите эту программу.
3. Создайте профиль к брокеру, который вы создали ранее.
4. Установите соединение.

Подпишитесь на сообщения с топиком из файла конфигурации config.lua, например «/house/masterbedroom/#», без кавычек. Если на канале вашего брокера больше ничего нет, вы можете подписаться на что угодно, например, «#».

Каждые две минуты вы должны получать от вашего блока управления шторой сообщения такта состояния. Для управления механизмом отправьте сообщение с топиком, подходящим config.lua, например «/house/masterbedroom/rollerblind/0/set»

Конечно, вполне очевидно, что эта настройка не так уж необходима для ежедневного использования, но она поможет вам выявить и убрать все возможные ошибки. Для управления вашими устройствами через MQTT-протокол достаточно просто загрузить контрольную панель на ваш телефон. Если вы хотите автоматизировать свою домашнюю среду, лучше использовать для этого специализированное программное обеспечение для интеграции MQTT- протоколов.

Шаг 11: Интеграция с Openhab (опционально)

Я дам вам пример своего технического исполнения автоматизации домашней среды. Если вы уже используете решения Openhab для автоматизации или только собираетесь ими заняться, то для интеграции блока управления рулонной шторой вам нужно сделать следующее:

1. Установите и настройте openhab в соответствии с инструкцией с официального сайта.
2. Установите MQTT плагин (биндинг).
3. Настройте плагин под ваш брокер (локальный или облачный).
4. Добавьте блок управления шторой в свою номенклатуру и в файл структуры сервера. Пример ниже.

Добавление в номенклатуру:

Добавление в структуру сервера:

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Как сделать электропривод для карниза

Технология умного дома затрагивает и управление шторами. Карниз с электроприводом – оборудование, позволяющее управлять естественным светом, не вставая с дивана. Но не обязательно тратить деньги и покупать дорогую технику, можно сделать его самостоятельно. Все компоненты продаются в радиомагазинах, поэтому получится сильно сэкономить.

Принцип работы

При рассмотрении штор с электроприводом, можно заметить простую технологию, легко повторяемую дома.

Конструкция представляет собой привод, который крепится к жесткому алюминиевому профилю. Он требуется, чтобы создать опору для всей конструкции. Внутри располагается прочная стальная струна, которая соединяется с передвижной кареткой.

Электропривод подключен к каретке с помощью тросика. Начиная двигаться, трос передвигается и тем самым меняет расположение каретки. Одновременно на струне располагается и электроштора, которая также перемещается.

На некоторых моделях магазинных карнизов установлен таймер. Он позволяет задавать конкретное время открытия или закрытия штор на постоянной основе или периодически. В домашнем электрическом приводе для штор его также можно установить. Датчики и таймеры продаются отдельно и программируются с помощью любых сред.

Датчики освещения можно найти в китайских интернет-моллах или радиомагазинах. Это индикатор, который определяет уровень освещения в помещении и в соответствии с заданной программой определяет положение занавески.

Процесс сборки и монтажа

Электрический карниз для штор работает благодаря приводу, который осуществляет перемещение полотна по заданным координатам. Для этого требуется выполнить следующие инструкции.

Раздвижной электрокарниз собирается по следующей инструкции:

1. Перед сборкой нужно найти все детали, а также убедиться, что все крепежные элементы присутствуют.
2. Для установки потребуется алюминиевая опора. Лучше всего подойдет алюминиевый «П» образный профиль. Это доступный элемент, который может быть использован в системе автоматического карниза. В продаже есть профили разных параметров, подойдет 2х3 или имеющие подобные размеры.
3. Слева встраивается привод. Лучше использовать готовый привод от автомобильного стеклоподъемника. Он дешев, продается в любом автомагазине, имеет малые размеры и подключается от 12 вольт, то есть можно использовать обычный блок питания.
4. Справа монтируется каретка с колесиками.
5. Между кареткой и приводным блоком натягивается трос. Можно воспользоваться обычной стальной бельевой веревкой или купить тросик в строительном магазине.

Ниже представлена схема сборки силовой части. Важно заметить, что для ее компоновки лучше использовать печатную или макетную плату. Для этого нужны навыки пайки и элементарное понимание работы электротехники.

На схеме ниже представлен также датчик определения освещения в помещении, в качестве которого подойдет фоторезистор. Он должен располагаться так, чтобы постоянно смотреть на улицу. Ему не должны препятствовать отливы, шторы, козырьки и прочие помехи.

Для управления используется обычный пульт. Он уже есть в готовых блоках управления, поэтому самостоятельно собирать его не нужно.

Лучше всего использовать радиопульт, который может работать из любой комнаты.

Подключить жалюзи можно двумя способами:

1. Аккумуляторы. Удобством этого питания выступает отсутствие проводов. Но периодически аккумуляторы садятся и постоянный нагрев от солнца приведет к постепенной потере емкости.
2. БП. Блок создаст постоянное напряжение без перебоев, но придется прятать провод и тянуть его к розетке.

Электропривод своими руками для жалюзи и ролл-штор

Если нет возможности использовать покупной двигатель для штор с электроприводом, возможно доработать уже существующие. Система моторчика — это электромагнитная комбинация двух катушек. Внутри них, при подаче электричества, создается электромагнитное поле, которое и вращает вал. Что делать в этой ситуации?

Сделать электрокарниз для римских штор можно на основе моторчика их электроотвертки и битодержателя, который продается отдельно в магазине.

Потребуется сделать несколько доработок:

1. Снять корпус. Чтобы добиться компактности, достаточно просто разобрать корпус, там будет небольшая система из ротора и статера. Их требуется вытащить.
2. Извлечь батареи. Элементы питания представляют собой несколько соединенных последовательно аккумуляторов. На место плюса и минуса припаиваются удлинители-провода.

Можно пойти дальше и изготовить электрошторы на собственном двигателе. Потребуется:

1. Тонкий провод для намотки катушки (нужен специальный лакированный проводник);
2. Ферритовый сердечник (Требуется в идеальной конструкции. Можно использовать любые другие немагнитные сердечники).
3. Магнит.
4. Провод.

В качестве сердечника можно использовать тубу шприца. На нее наматываются витками провод. Точных требований нет — чем больше, тем лучше. Чтобы установить вал, понадобится изготовить металлическую трубку и зафиксировать ее на опоре.

Подавая ток от изготовленной катушки, вал начнет крутиться. Полученный электрошторы нужно запитать от аккумулятора 18650 или внешнего БП.

Советы для домашних умельцев

Электрокарнизы для штор можно сделать самому, если требуется сэкономить. Но лучше придерживаться нескольких дополнительных правил.

1. Двигатель должен быть реверсивным. То есть, привод должен иметь возможность обратного кручения. Нельзя использовать дешевые моторчики от игрушек, так как они могут вращаться только в одну сторону. Подойдут микромоторы для бормашинок, имеющие реверсивный ход.
2. Дешевые моторчики лучше не использовать. Чем дешевле двигатель, тем ниже его качество. Это приведет к постоянному биению вала. Если изготавливается электрокарниз для римских штор, драпировка должна быть образована правильным образом. Поэтому биение вала недопустимо.
3. Внутренняя изоляция. Мотор и плата могут иметь оголенные контакты, которые замкнутся о алюминиевую опору. Для этого можно использовать изоленту, жидкий компаунд или краску.
4. Макетная плата. Небольшая печатная плата с прорезями и местами под пайку. Соединение между компонентами осуществляется с помощью проводов. Это лучше, чем навесной монтаж, так как снижает вероятность короткого замыкания.

Подробнее о сборке электрокарниза в видео.

Электро жалюзи своими руками

Евросамоделки — только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

• Главная
• Каталог самоделки
• Дизайнерские идеи
• Видео самоделки
• Книги и журналы
• Форум
• Обратная связь

• Лучшие самоделки
• Самоделки для дачи
• Самодельные приспособления
• Автосамоделки, для гаража
• Электронные самоделки
• Самоделки для дома и быта
• Альтернативная энергетика
• Мебель своими руками
• Строительство и ремонт
• Самоделки для рыбалки
• Поделки и рукоделие
• Самоделки из материала
• Самоделки для компьютера
• Самодельные супергаджеты
• Другие самоделки
• Материалы партнеров

Автоматические шторы своими руками

В этой статье я расскажу о конструкции автоматического привода штор, установленного у меня на балконе. Там у нас растут цветы, которым вреден прямой солнечный свет. Кроме того, летом, если окна балкона закрыты, при прямом солнечном свете воздух на балконе быстро перегревается. Однако когда прямого света нет, шторы желательно открыть — тень тоже не способствует росту цветов. Поэтому, для поддержания на балконе приемлемой освещенности, я автоматизировал работу штор.

Механика

Шторы изначально уже были на балконе. Их две, обе подвешены на металлическом тросике, протянутом под потолком от одной стены балкона до другой. Понятно, что передвигать нужно сразу обе шторы, при этом из-за трения штор об тросик (он достаточно шершавый) требуемая сила должна быть достаточно велика. Кроме того, иногда на пути шторы могут встречаться препятствия, например, приоткрытое окно балкона, что еще больше увеличивает требования к силе.
Таким образом, привод должен быть достаточно мощным и надежным — на балконе часто бывает повышенная влажность, возможна достаточно большая разница температур зимой и летом. Поэтому основой привода я сделал автомобильный привод стеклоподъемника. Он обладает достаточной мощностью, способен выдавать большой крутящий момент (в него встроен червячный редуктор) и очень надежен.

Схема механической части привода показана ниже:

Подробнее о конструкции. На вале привода стеклоподъемника (слева на схеме) закрепляется пластиковый ролик с проточкой, на который намотан виток веревки. Привод закрепляется на одной из стен балкона. На противоположной стене крепится такой же ролик, через который также пробрасывается веревка.
После этого веревка натягивается, так что трения веревки на ролике привода хватает для перемещения штор. Противоположные концы каждой шторы крепятся к веревке так, чтобы при вращении мотора штора раздвигалась или сдвигалась.

Для проверки работы привода я сделал его уменьшенную модель. Привод стеклоподъемника и независимый ролик закрепил на доске, натянул между ними веревку, после чего можно было проверять работу электроники и измерять силу, развиваемую приводом.

Фотография самого привода на макете:

Как видно из фотографии, к приводу стеклоподъемника прикреплена достаточно крупная тонкая пластина (я использовал текстолит). К ней крепится металлический уголок с двумя отверстиями, через которые пропущена веревка. Он нужен для того, чтобы виток веревки на ролике не путался, для этого отверстия в уголке сделаны на разной высоте относительно пластины.
Правее уголка — концевые выключатели, нужные для остановки штор к крайних положениях. Для того, чтобы обозначить эти положения, на веревку надеваются две пластиковые трубочки (на фотографии рядом с нижним выключателем видна только одна из них). Трубочки располагаются так, что при достижении шторой крайнего положения одна их них нажимает на выключатель, при этом для надежного нажатия рядом с каждым из выключателей крепится металлическая пластинка, которая прижимает трубочку к выключателю.
Три металлические стойки, прикрепленные к пластине, нужны для крепления крышки привода.
Оба ролика для веревки сделаны из колес для мебели. Используя дрель и напильник, в каждом из них нужно проточить канавку, в канавке ролика привода должны укладываться два витка веревки. Ролик привода крепится на валу за счет натяжения, при этом отверстие в нем пришлось расточить до квадратного, так как вал привода квадратный.
Привод крепится к стене балкона при помощи подходящих мебельных уголков (один из них виден на фотографии слева). В приводе стеклоподъемника достаточно крепежных отверстий, так что проблем с креплением не возникает.

Вид привода, уже прикрепленного к стене и закрытого крышкой:

Для того, чтобы натягивать веревку, используется специальный винт с гайкой, к которому крепятся концы веревки:

Также к нему прикреплен конец одной из штор.

Электроника

Вся электроника у меня разбита на две части — силовую и управляющую. Главная задача силовой части — обеспечение питания двигателя привода. Привод стеклоподъемника может потреблять очень большой ток. Для уменьшения этого тока я уменьшил напряжение питания привода до 5 вольт, но даже при этом максимальный ток, потребляемый двигателем, может доходить до 3А. Чтобы обеспечить такой ток, я использовал блок питания от принтера, способный выдавать напряжение около 30В и ток до 0.7А, а так же DC-DC преобразователь до 5В. За счет понижения напряжения DC-DC вполне способен выдать нужный ток.
Управление питанием двигателя производится при помощи мощного реле, предназначенного для изменения полярности сигнала, и MOSFET, управляющего подачей напряжения на двигатель. Благодаря использованию MOSFET можно регулировать скорость вращения двигателя, но в данный момент эта возможность не используется.
Также на силовой части установлены стабилизаторы, предназначенные для питания управляющей электроники и цепь контроля питания двигателя. Стабилизаторы питаются от более низковольтной цепи блока питания, напряжение там не превышает 12В.

Схема силовой части

Управляющая электроника представлена микроконтроллером STM8S. Контроллер выполняет достаточно много функций — измерение освещенности, принятие решения о запуске привода, контроль за положением штор по концевым выключателем, управление питанием привода, управление приводом в ручном режиме — по командам пульта ДУ. Кроме того, к контроллеру подключен радиомодуль на NRF24L01 и шина 1-Wire, по которой подключены три датчика температуры. При помощи радиомодуля можно управлять приводом и считывать значения температуры в разных точках балкона и на улице, однако в данный момент второй радиомодуль подключен только к макетной плате, так что далее этот функционал я рассматривать не буду.

Используемый блок питания от принтера имеет вход для перевода его в состояние Stand-by. Его я тоже использую, благодаря чему уменьшается потребление энергии конструкцией. В программе учитывается, что блок питания переходит в рабочий режим с определенной задержкой, а после 30 секунд бездействия привода блок питания опять переходит в режим Stand-by.

Индикация работы привода — при помощи трехцветного светодиода (используются только синий и красный диоды). Синий загорается при подаче напряжения на двигатель, красный начинает периодически мигать при наличии ошибок в работе привода. Число вспышек позволяет определить номер ошибки.
Для звуковой сигнализации некоторых событий (например, при подаче команды на закрытие уже закрытых штор) используется сам двигатель привода. На него подается ШИМ сигнал с маленьким коэффициентом заполнения, в результате чего двигатель достаточно громко пищит.

Схема управляющей части

В качестве датчика освещенности используется фоторезистор, прикрепленный присоской к окну. Так как присоска может отпасть от окна, рядом с фоторезистором расположена маленькая кнопка. Пока присоска держится на окне, кнопка прижата к окну. Если присоска отпадет, автоматическая работа привода прекращается и начинает мигать красный диод. Если датчик не подключен к разъему, то это тоже обнаруживается контроллером.
Вид датчика освещенности:

Так как освещенность датчика может резко изменяться — из-за различных вспышек на улице, переменной облачности, то данные от датчика приходится фильтровать. У меня реализован следующий алгоритм обработки: данные от датчика оцифровываются с частотой 10Гц, и записываются в массив. Раз в секунду значение этого массива усредняется (в первую очередь это нужно для фильтрации шумов и вспышек). Далее полученные значения добавляются в другой массив размерностью 600 элементов, после достижения конца массива запись начинается с его начала. Также каждую секунду производится анализ этого массива — контроллер подсчитывает, какой процент элементов массива меньше определенного порога (с ростом освещенности напряжение на выходе фотодатчика падает). Если значения более 66% элементов меньше заданного порога — то считается, что освещенность достаточно велика, и шторы можно закрывать. Таким образом проводится фильтрация периодических изменений освещенности. При этом на частоту работы привода тоже наложено ограничение — в автоматическом режиме мотор включается не чаще раза в десять минут.

Как я упоминал выше, имеется возможность управлять шторами с пульта ДУ. При помощи пульта можно полностью открыть и закрыть шторы, частично открыть их, запустить привод по мгновенному значению освещенности.При управлении с пульта ограничений на частоту работы привода нет.
Также есть возможность программно перезагрузить контроллер.
При передвижении штор контроллер следит за состоянием концевых выключателей. Если после начала движения соответствующий выключатель не сработает в течении 20 секунд, работа мотора прекращается. Чтобы продолжить работу привода после устранения неисправности, как раз и нужно перезагрузить контроллер.

Вся электроника установлена в стандартный пластмассовый корпус:

Один из выключателей нужен для перевода электроники в автоматический режим работы, второй позволяет полностью отключить питание мотора.
При помощи гнезд Jack 3.5мм к устройству подключаются датчик освещенности, TSOP для приема данных от пульта, и внешние термодатчики.
Белым колпачком закрыт светодиод — так его видно под любым углом.

Вид собранного и установленного на свое место блока электроники:

Видео работы привода (управление с пульта):

Автоматические рулонные DIY шторы v2.0

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Этот проект был задуман два года назад, в мае 2018 года, ровно в тот момент, когда я купил свой 3D принтер. Немного ранее я стал интересоваться «Умным» домом. От идеи до первого «запуска» прошёл ровно год, за это время я перечитал тонну статей в интернете. Первый «запуск» произошёл в июне 2019 года.

Первая версия привода была на базе шагового двигателя 28BYJ-48 и драйвера ULN2003 ESP8266 (прошивка от wifi-iot), для рулонной шоры Blackout, купеной в «Леруа Мерлен». Длина 2.0 м, вес 2,5 кг. Штора была куплена в 2014 году и ежедневно поднималась и опускалась «врукопашную». Выбор пал на готовый вариант с Thingiverse, в том числе, из-за наличия прошивки, а также опубликованных автором исходников модели.

Мощности привода оказалось недостаточно. Поскольку штора расположена на застеклённой, но не отапливаемой лоджии, то во время дождей она впитывала в себя влагу и её и так не малый вес значительно возрастал. Как вариант увеличения мощности, было протестировано:

• для 28BYJ-48-5V, поднятие напряжения до 7,5 вольт;
• для 28BYJ-48-12V, поднятие напряжения до 19 вольт.

В обоих случаях был значительный нагрев двигателя, но и был прирост мощности на 20%-30%. По итогу, всё через пару недель было демонтировано и штора вернулась к заводским параметрам.

• если штора была размотана, то приводу не хватало мощности на её поднятие;
• если штора была поднята, то под собственным весом она сама постепенно опускалась, т.е. просто «падала».

Поняв, что необходимо увеличить мощность, из имеющихся комплектующих была собрана следующая версия, но уже на Nema-17. Также была попытка «изобразить» редуктор, который, по задумке, должен был удерживать штору в поднятом состоянии.

Переход на Nema-17 потребовал новый контроллер управления шаговым двигателем на драйвере A4988. Также в момент проектирования контроллера были протестированы драйверы DRV8825 и TMC2208. Два последних тише, но и дороже, поэтому остановился на A4988.

За время проектирования было множество экспериментов и, как следствие, многие компоненты выпустили волшебный сизый дым на котором они работают, тут только некоторая их часть.

Версий контроллеров управления шаговым двигателем также было множество, были как на «готовых» платах для A4988 с Aliexpress, так и на полностью самодельных макетных платах.

Поскольку пришло понимание, что без редуктора штора будет постоянно «падать», решил использовать Nema-17 с редуктором 27:1, хотя, возможно, хватило бы и редуктора 5:1.

Поскольку я уже получил полностью работоспособную штору на балконе, мне захотелось повторить опыт, но уже со шторой Blackout на Кухне. Длина 1.2 м, вес 1,4 кг. Поскольку Nema-17 я уже освоил, решил добавить в копилку 28BYJ-48 и ESP-01S.

После переделки 28BYJ-48 в биполярный, он заиграл новыми красками, а именно, значительно прибавился крутящий момент, примерно на 40%-50%, естественно, помогло поднятие напряжения:

• для 28BYJ-48-5V, до 12 вольт;
• для 28BYJ-48-12V, до 24 вольт.

Схема контроллера

Вариаций на тему было очень много, но, по итогу, остановился на одном, который в дальнейшем просто масштабировал, от управления с одной платы одним двигателем и до четырёх. Поскольку на схемах все компоненты подписаны, думаю нет необходимости их отдельно перечислять.

Отдельно хотелось бы обратить внимание на вопрос питания Nema-17, не вдаваясь в технические дебри. Напряжение 12 вольт — это минимум, намного правильнее использовать напряжение 24 вольта, т.к. мы получаем дополнительный прирост мощности и оборотов двигателя.

Программное обеспечение (прошивка)

Постоянные поиски достойной прошивки привели меня на статью уважаемого Андрея Попова (andreypopov), за что ему огромное спасибо. Благодаря его статье мне конечно удалось избежать некоторых ошибок, но и своих я наделал предостаточно.

В скетче управление двигателем 28BYJ-48, а мне требовалось управление двигателем NEMA-17. Поэтому скетч пришлось немного доработать. После чего я счастливо жил 4 месяца.

Далее поиски прошивки привели меня на гитхаб Tasmota, где в тот момент сделали первую версию поддержки драйверов A4988. В чате Discord поддержки я выложил схему моего контроллера для A4988 и несколько фотографий, схему далее добавили в первую статью.

И всё закрутилось, мне предложили принять участие, в качестве «тестировщика», в новом варианте поддержки для A4988. По прошествии двух месяцев мной была написана часть новой статьи и нарисованы несколько схем для применения драйвера A4988 (с кратким описанием для каждого).

В итоговом варианте я использую прошивку от Tasmota, и переходить с неё не планирую. Всё, что мне нужно от прошивки — это стабильность и управление по MQTT.

Поскольку мне уже наскучило делать всё на макетных платах, то не долго думая принял решение сделать полноценную плату контроллера. На Easyeda были созданы и заказаны три разновидности платы привода.

Получив заказанные платы, я принялся за уже привычную по ночам работу — паять в тишине.

Первый рабочий контроллер на полноценной плате, на котором ставились множественные эксперименты.

Вдоволь наигравшись, плотно засел за Fusion 360, дабы окончательно решить вопрос со шторой на балконе.

Ну и войдя во вкус, решил доделать привод на кухне. Дабы не изобретать велосипед, взял за основу готовый проект.

И уже используя полученный опыт, начал делать автоматизацию для двух «карнизных» штор в комнате. Что, собственно, в настоящее время и продолжаю. Осталось спроектировать корпус для платы, и натянуть второй ремень.

Производители готовых комплектов приводов, как например DOOYA или XIAOMI, делают конечно хорошие вещи, но как мне кажется, это немного дороговато. Да и сделать самому намного приятнее, и ещё при этом сэкономив немного.

Ну поскольку, за время экспериментов, шторы мне несколько раз сильно «пожевало» — захотелось минимальной защиты.

Вариант 3.0 (в мечтах)

Изначально мне очень хотелось получать обратную связь от шагового двигателя, т.е. сделать свой серво-шаговый двигатель. Ну и естественно, я начал его делать. Использовал магнитный датчик положения AS5600, и мне даже удалось получить от него данные с помощью прошивки от wifi-iot, а также взяв из описания стороннего проекта готовый скетч.

Но, как обычно, споткнулся о программное обеспечение (ну не программист я, а клавиатуру в лесу нашёл), и не найдя готовой прошивки, отложил проект до лучших времён.

Итоги

Фактически за один год я получил огромный опыт в 3D проектировании и создании своих плат, а также подтянул навыки пайки.

Поскольку проект изначально планировался как не коммерческий, друзьям я иногда делаю автоматизацию штор, что называется по себестоимости комплектующих, т.е. абсолютно без прибыли для себя.

Все 3D модели, если кто-то захочет их повторить, вместе с исходниками в формате Fusion 360, мной выложены на Thingiverse, найти их там можно просто набрав в поиске мой ник.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Dinamit3 › Блог › Автоматические рулонные шторы своими руками

Всем добрый день.

Имеется проблема, а именно плотная застройка, то есть дома расположены очень близко друг к другу. И в темное время суток без плотных штор с включенным светом чувствуешь себя как в аквариуме. Для живущих противоположного дома ты становишься участником реалити шоу.

Но при этом же когда в квартире ночью выключен свет, уличное освещение выступает в роли ночника, и без проблем по квартире можно ходить не используя дополнительных источников света. А когда есть маленькие дети то это очень удобно. Поэтому ночью все шторы открываются.
Вот и приходится постоянно дергать эти шторы туда сюда, что уже изрядно надоело.
Изначально была мысль купить какой то готовый вариант но увидев цену на все это дело я понял что не так уж и сильно мне надоело их постоянно открывать и закрывать.

Даже у друзей из под небесной не оказалось приемлемого варианта по цене.

Ну если нельзя купить, то будем делать сами. И здесь есть еще одна проблема, практически во всех вариантах самостоятельного изготовления привода штор, которые нам предлагает интернет нам нужен 3D принтер. Для изготовления нового крепления штор.

3Д принтер штука хорошая но у меня его нет, поэтому буду изобретать крепление сам.
Для привода понадобится механизм крепления для рулонных штор. Такой механизм идет в комплекте с недорогими шторами или продается отдельно.

В качестве привода использовал популярный шаговый двигатель на 5 вольт 28BYJ-48. Я не буду текстом описывать процесс сбора данного крепления кому интересно в конце статьи будет видео где подробно все показана. Вот что у меня в итоге получилось.

Так как у меня окно состоит из двух створок мне понадобится 2 привода.
С механической частью все. Теперь перейдем к электрической. Из за того что использую шаговый двигатель, просто так его подключить не получится. Для его подключения нужен драйвер и устройство которое будет подавать определенную комбинацию импульсов на его обмотки.
В качестве этого устройства будет выступать ArduinoNANO. Как видно для теста было собрано два варианта управляющей электроники на макетной плате.

Так же по мимо привода и платы управления понадобятся датчики которые будут отслеживать положение шторы. В моем случае будет использоваться только один датчик который будет отслеживать верхнее положение шторы.
Я проверил пару вариантов.
Первый это концевой выключатель, который приклеивается к креплению и включается немного выдвинутой рейкой. Такой вариант я использовал во время тестирования.

Второй это в качестве датчика использовать датчик холла и магнит. Именно этот вариант в итоге я использовал.

Сам датчик можно просто закрепить на окне, но я решил сделать для него корпус. В качестве корпуса я использовал колпачок от кнопки. Все внутренности из него выковыриваются, напаиваются провода на датчик холла. И далее я просто его вклеил в колпачек с помощью все того же суперклея с отвердителем.
Сам магнит закрепил в нижней планке шторы, так как у меня были круглые магниты то я использовал их но для такой цели лучше подойдут прямоугольные магниты. Так как при подъеме шторы ее может намотать неровно и магнит может увести немного в сторону и с круглым магнитом датчик может не сработать. Но у меня пока таких проблем не было.
Далее для полной автоматизации еще нужны датчики освещенности. В качестве такого датчика использовал фоторезистор, надежно и дешево.

Для датчика так же сделал корпус и опять же использовал колпачок от кнопки с прозрачной крышкой. И так же вклеил все это с помощью суперклея. Необходимо 2 таких датчика.
Теперь все это дело можно собирать.
В качестве корпуса для начинки использовал небольшую клемную коробку.

Так как схема получилась довольно таки сложная то развел печатную плату именно под этот корпус.

Что мы имеем на плате. АрдуиноНано в качестве мозга, 2 драйвера для управления шаговыми двигателями, микросхемы можно взять из плат которые идут в комплекте или приобрести отдельно. Кнопки для выбора режима работы и ручного управления, светодиоды которые показывают в каком режиме сейчас работает блок и разъемы для подключения всех датчиков и приводов.
Еще из за того что штатные провода привода очень короткие то их необходимо удлинить а еще лучше заменить. Для подключение приводов и датчиков я использовал шлейф.

Здесь есть один момент так как шлейф получается очень длинный а сечение у него очень маленькое то и на приводы необходимо подавать не 5 вольт а 6,5-7. Я запитал все от зарядного от мобильника повысив напряжение с помощью DC-DC преобразователя.

Вот такой установочный комплект в итоге получается 2 концевых датчика холла, 2 датчика освещения, 2 привода, плата управления и дисплей, дисплей использовал только для настройки.
Перед установкой все подключаю и проверяю как все работает.
После подачи питания включается калибровка системы, при калибровки шторки поднимаются до упора в верх. При подъеме шторы в верхнее положение срабатывает датчик холла и процесс подъема останавливается. Когда сработают 2 датчика калибровка окончена. И контроллер переходит в рабочий режим.
Так как это шаговые двигатели, условно говоря мы знаем в каждый момент времени на сколько опущена штора. В моем случае 0 это штора полностью поднята а 60 тысячь шагов штора полностью опущена. Поэтому в нижнем положении не нужны концевые датчики мы отсчитали нужное количество шагов и все. И даже больше концевые датчики которые использовались для калибровки в рабочем режиме не используются. И при подъеме шторы в верхнее положение число шагов уменьшается пока не достигнет нуля, это и будет означать что штора поднялась в верхнее положение.
Принцип работы довольно таки прост. Если на улице стало темно и значение освещенности опустилось ниже заданного порога или разность между уличным и комнатным освещением стала выше заданного порога то шторы закрываются. Ну и наоборот если на улице стало светло шторы открываются.
По мимо автоматического режима есть 3 ручных. Первый режим управление 2 шторами одновременно и два режима управление левой и правой шторой по отдельности.
Переключение между режимами выполняется с помощью удержания центральной кнопки. Так же выбранный режим индицируется с помощью светодиодов. При автоматическом режиме светодиоды не светятся, а при ручном светится в зависимости от выбранной шторы.

После установки все выглядит таким образом.