Wifi шторы своими руками

Умные шторы своими руками

Однажды, после тяжелого рабочего дня, я пришел домой и понял, что хочу отдохнуть, а не ходить и закрывать шторы. Хочется увидеть их закрытыми вечером и открытыми утром, при этом не выделывать танцы перед окном. Погуглив разные решения, было принято решение сделать все самому.

По многочисленным просьбам, выкладываю все свои наработки по переделке обычных рулонных штор в автоматизированные с удаленным управлением. Осторожно, много фотографий!

Для начала про рулонные шторы:

• Плюсы: рулонные шторы визуально расширяют пространство, красивые и недорогие. Очень простой монтаж. Можно каждым окном управлять отдельно. Высвобождается место на подоконнике.
• Сложности: вручную открывать 5 окон уже занимает долго времени. Открыть полностью угловое окно мешает сам механизм (пример: механизм вверху балконной двери упирается в стену и не дает открыть проход полностью). Из-за этого необходимо вешать шторы с наружной стороны окна. Цена даже на китайские моторизированные шторы начинаются от 2000 рублей, умножаем на 5 и уже сразу же думаем, как сделать все подручными средствами.

Необходимо добавить к обычным рулонным шторам из строительного магазина удаленное управление и подключить к умному дому на openSource платформе Home Assistant. И еще необходимо сохранить обычное управление за веревочку.

Если все автоматизировать, то скорость не играет роли, поэтому можно применять двигатели с редуктором. Коллекторные двигатели дешевые, но не самая надежная вещь для ежедневного применения. Сервомашинки тоже имеют коллекторные двигатели и плюс не стабильные при постоянном вращении. Отличным вариантом выглядят шаговые двигатели. Бесшумные, можно контролировать положение, стоят копейки. В итоге, комплект из 5 двигателей 28BYJ-48 с драйвером ULN2003 обошелся мне в 10$

Про двигатель 28BYJ-48:

Подробно о нем можно почитать здесь.

Были вопросы о мощности этого двигателя. Опасения что он будет слабым, не оправдались. Вернее так — если использовать полношаговый режим, то двигатель очень хилый, если использовать полушаговый, то вал уже голыми руками не остановить. Кому будет мало мощности, в интернете много статей как приподнять напряжение, превратить его в биполярный и прочие улучшения.

Так как у нас осталось ручное управление, и мы не хотим впустую гонять двигатель, то необходимы датчики положения штор. Минимум необходим один датчик на одном конце, но лучше два. Можно использовать любой концевой, оптический и т.д., но я лично выбрал герконовый, т.к. приклеить неодимовый магнитик с другой стороны очень просто и работать должен стабильно и долговечно. Сами герконы я выбрал для эстетики уже в корпусе. Плюс предусмотрел настройку по расстоянию от вала. По высоте можно регулировать проставками.

Про конструкцию крепления:

Задача была спроектировать корпус максимально простой для изготовления на 3д принтере с минимальными доработками. Моделировал в Fusion 360. Комплектное крепление цепляется за верх окна, но такую конструкцию на FDM принтере будет трудно сделать с нужными требованиями по прочности, поэтому была придумана конструкция с одним винтом для регулировки.

Итого получилось три детали для 3д-печати. Ссылка для скачивания 3д-моделей.
thingiverse
Основная часть для двигателя, платы управления на ULM2003, креплением герконов, двигателей, лески для стабилизации штор, и регулировочного винта.

Крышка для закрытия всего этого безобразия. Зажим или по-другому крюк.

Сама конструкция штор содержит несколько пружин, которые работают как тормоз если тянуть за шторы(пружина затягивается) или отпускает если крутить за веревку.

При сборке надо сделать одну доработочку: кусачками сломать ободок, который прикрывает веревку, т.к. теперь у нас есть свой неподвижный ободок, который не дает выпасть веревочке.

Управлять шаговым двигателем будет NodeMCU на ESP8266. Он выбран из-за дешевизны, наличия резервного канала wi-fi и на нем достаточно легко написать нужные скрипты. Если нужно больше чем две шторы или дополнительные датчики, то ножек микроконтроллера уже не хватит, можно посмотреть в сторону ESP32. (на фото esp32 не приведена, т.к. она в распределительной коробке)

Среда разработки может быть любая. ESP32 может программироваться через Arduino IDE. Но я для себя выбрал Visual Studio Code из-за скорости, модульности и бесплатности. В этой среде можно разрабатывать почти под любые платформы (не только железо). Можно даже подключить IAR ARM.(но это уже совсем другая тема)

Подключиться по Wi-fi
Подключиться к MQTT брокеру
Подписаться на топик
Управлять скоростью двух моторов
Следить за состоянием концевых датчиков
Отправлять брокеру текущие шаги

Исходники можно взять отсюда.(осторожно это самый первый быдлокод для пробы штор). В коде надо указать свой логин и пароль от wi-fi. А также параметры MQTT-брокера.

Заливаем программу и пробуем отправить первые данные через MQTTBox. Все работает! Как добавить шторы в систему home-assistant я напишу отдельную статью, если будет интересно всем.

Небольшое видео как это делалось:

Плюс выступление на какой стадии находится у меня умный дом.

Всем пожелаю расслабиться дома!
UPD: Ссылка на скачивание файлов для печати на 3д-принтере

Источник

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

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:

Dimmer masterbedr_blind1 «Rullgardin 1» < mqtt author-profile">

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

Источник