Автоматическая шторка с Arduino: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Время проекта!: Автоматический открыватель / доводчик занавесок.

Я видел еще несколько проектов по закрытию и открытию (автоматически) штор, я определенно хотел построить один сейчас.

Большинство других конструкций, которые я видел, были построены с использованием лески. Я не хотел использовать леску, потому что леска всегда в какой-то момент порвется?

Для этой автоматической шторки я использовал зубчатый ремень ГРМ (с металлическим усилением, очень прочный) и колесо шкива ГРМ (20 зубьев), которые также используются в некоторых 3D-принтерах.

Цель заключалась в том, чтобы шторы открывались и закрывались автоматически, когда становится светло или темно, и, конечно же, с ручным управлением. Я тоже рассматривал таймер с RTC, но пока он работает нормально, без RTC.

(для коллекции фото и фильмов я создал общий альбом:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Также посмотрите краткое руководство и это видео с конечным результатом:

закрыть-открыть-шторы-2

Шаг 1. Необходимые материалы и инструменты

Шаг 1:

Собираем все необходимое. Это могло отличаться в других ситуациях.

Материалы, которые я использовал:

Компоненты

«Механический»:

Ремень ГРМ для 3D-принтеров: 3 или 6 метров, в зависимости от размера вашего окна / занавески.

(пример: если ваша штора должна закрывать 1,5 метра, вам понадобится пояс 3 метра)

(Заказал на AliExpress: ширина ремня GT2 6 мм. 3D-принтер RepRap 10 м.)

Шкив с 20 зубьями

(Заказал это на AliExpress: Шкив ГРМ GT2, 20 зубов, алюминий, отверстие 5 мм, подходит для ремня GT2, ширина 6 мм, RepRap 3D-принтер Prusa i3)

Гладкое (без зубцов) осевое колесо (или второе колесо свободного качения)

Дерево 20х10х1,8 см

Дерево 2x2x6 см

Алюминиевые планки с отверстием для скольжения (иногда они используются для выравнивания рамок на стене, у меня они где-то валялись)

Некоторые 5-миллиметровые гайки и болты

Некоторые 3-миллиметровые гайки и болты

Несколько шурупов и дюбелей для крепления к стене

Алюминиевая тарелка 0,2х2х30см, отрежьте 4 полоски от 2х1,5 см

Электротехника:

Arduino Uno R3

Источник питания 12В 2А (в зависимости от используемого двигателя)

Двигатель с редуктором (от 60 до 120 об / мин)

Драйвер двигателя L298n

Печатная плата малая 3x2,5 см

3 светодиода

3 резистора 220 или 330 Ом (токоограничивающие резисторы для светодиодов)

LDR

1 резистор 330 Ом (аналоговый делитель с LDR)

4 резистора 10К (подтягивающие резисторы для переключателей)

Некоторые заголовки для небольшой печатной платы

Провода (провода Dupont / Arduino), папа-папа - папа-мама

Корпус (115x90x55)

Переключатель с тремя положениями вкл. / Выкл. / Вкл.

2x (малых) герконовых реле с магнитами

Термоусадочная трубка / проволока

Используемые инструменты:

Припой / припой

Дрель

Пила

Отвертки

Горячий клей

Плоскогубцы

Инструмент для зачистки проводов

Ножницы

Терпение

Шаг 2: шаги создания модулей

Шаг 2:

Во-первых, я планировал сделать все как можно более модульным: установка двигателя, установка второй оси, Arduino, контроллер двигателя, интерфейс разъема, корпус.

Я начал с создания моторамы и разъема (для подключения мотора, герконов и LDR к контроллеру через разъем RJ45) на обработанном куске дерева.

Все немного зависит от того, какой у вас двигатель / используемый, но главное в том, что ремень, приводимый в движение шкивом, находится очень близко к направляющим занавеса (примерно на 1–1,5 см рядом с ним).

У меня валялась пара моторов с шестеренками, которые я давно спас от профессионального кофевара. Они были 24 вольта с редуктором, который снижает частоту вращения двигателя примерно до 120 об / мин при напряжении 24 вольта. Здесь я использую двигатель на 12 В, поэтому скорость вращения редуктора составляет около 60. Я использовал 12 В, потому что Arduino питается также от источника питания, который у меня был для этого проекта, и для уменьшения макс. мощность разъема (подробнее об этом ниже).

Присоедините зубчатый шкив к оси двигателя / шестерни. Ось шестерни составляла 6 мм, шкив колеса 5 мм. поэтому мне нужно было просверлить отверстие под шкив колеса на 6 мм.

Затем создал крепление для этого мотора, вырезав дерево, чтобы мотор и шестерня хорошо вписались в него, чтобы можно было установить геркон рядом с ним и прикрепить его к стене с помощью двух дюбелей и винтов.

Затем я использовал разъем RJ45 (розетка) для подключения всех проводов от двигателя, двух герконов и LDR. Восемь проводов (4 пары) сетевого кабеля достаточно для работы.

Двигатель потребляет всего от 0,1 до 0,3 А (при 12 В, от 1,2 до 4 Вт) (в зависимости от нагрузки, которую он получает от завесы). Один провод в сетевом кабеле (по крайней мере, в тех, которые у меня есть) может легко выдержать 10 Вт. Фактически, стандарт PoE составляет 15 Вт на пару, но тогда вам также понадобится хороший сертифицированный кабель PoE.

А используемая длина кабеля всего около 2 метров. Это было моей главной заботой: сможет ли проводка двигателя выдерживать необходимую мощность. Пока нет проблем, нет нагрева соединений или проводов, и я встроил программную безопасность: двигатель может и будет работать только в течение максимального заданного / заданного времени (от 30 до 50 секунд, также опять же в зависимости от того, как долго потребуется, чтобы закрыть или открыть занавеску). Вам нужно настроить это в соответствии с вашей ситуацией.

Если это время работы превышено, двигатель остановится и больше не будет управляться контроллером двигателя. Причина превышения времени выполнения должна быть исследована и решена перед сбросом Arduino / контроллера (просто отключите / подключите кабель питания для сброса).

Идеальным вариантом будет прямой сетевой кабель «один к одному», но большинство кабелей Ethernet (если не все) будут иметь перекрученный разъем, поэтому цветные провода, которые вы используете на одном конце, не будут одинаковыми на другом конце, если вы знаешь что я имею ввиду. Вы должны точно отслеживать, как вы все подключаете.

Две пары, которые я мог использовать как есть, оранжевая и коричневая пары были одинаковыми на обоих концах, но синяя и зеленая пара на одном конце стали смесью двух на другом конце. Нет проблем, если вы знаете, какая комбинация цветов подключена к чему на другом конце.

Шаг 3: Создание второй оси

Это простой шаг: посмотрите картинки. Создайте небольшую оснастку для второй оси, по которой будет двигаться ремень, я использовал алюминиевую полосу с отверстием для скольжения, что позволяет легко и легко установить правильное натяжение ремня. Прикрепите его к поручню на другом конце шторы / окна. Смотри фото.

Таким образом, с помощью небольшого деревянного бруска, алюминиевой полосы со скользящей полосой, 5-миллиметрового болта и 2 гаек соедините ту штуку, которая изображена на фотографии, и просверлите отверстия для крепления к стене с помощью дюбелей и шурупов рядом с рейкой на правом конце занавески..

Шаг 4: Пояс

Ремень:

Это действительно нужно делать точно. Поскольку я использовал регулируемые оси и герконы, я создал некоторые поля, но длина ремня должна быть достаточно точной, а расположение магнитов и зажимов - еще больше.

Я купил этот ремень с AliExpress, 10-метровый усиленный зубчатый ремень ГРМ (для шкива с 20 зубьями (также с / через AliExpress)), стоил всего 7,60 евро.

В конце концов, я израсходовал все 10 метров, один на занавеску шириной 3 метра (так что мне понадобилось около 6 метров этого пояса), а другой на меньшее окно, занавеску шириной 1,7 метра, так что было использовано еще 3,4 метра.

Чтобы получить точную длину ремня, вам необходимо установить моторную установку и установку второй оси в желаемых местах на стене. Оберните ремень с достаточным натяжением вокруг колес и обрежьте ремень.

В 4 алюминиевых полосах размером 0,2x1,5x2 см просверлите отверстия диаметром 3 мм. Зажмите две полосы друг на друга и просверлите три отверстия (так, чтобы отверстия были хорошо совмещены, чтобы потом вставить болты). Два отверстия по краям / концам и одно где-то посередине, но убедитесь, что ремень может перемещаться между двумя отверстиями. Он предназначен для прикрепления одного набора полосок к ремню для одного конца шторы, а две другие алюминиевые полосы используются для соединения / зажима двух концов ремня вместе с помощью небольшого отрезка ремня длиной 1,5 см (см фото).

Таким образом, это соединение служит двум целям: соединяет концы ремня, образуя петлю, и действует как одно из двух креплений штор. Плотно затяните гайки на этом зажиме, чтобы ремень был достаточно прочным, чтобы тянуть и толкать штору. Усилие не так уж и много, максимум 2-3 кг (разве что не так ?!).

Другой зажим пока затягивать не следует, так как положение этого зажима нужно будет отрегулировать для другой шторки позже.

Когда ремень закончен, оберните его вокруг шкива и осевого колеса и плотно натяните ремень с помощью регулируемой оси / алюминиевой полосы на одном конце.

Пока не прикрепляйте шторы к зажимам, вам нужно все проверить и правильно отрегулировать, прежде чем вы сможете прикрепить шторы.

Таким образом, зажим, который не является «петлевым» соединением, должен оставаться «подвижным».

Шаг 5: Arduino, контроллер двигателя и интерфейсная плата

Arduino, контроллер мотора и интерфейсная плата.

Для модульности я использовал небольшую интерфейсную плату (PCB) для создания необходимых заголовков и резисторов для подтягивания и для делителя LDR, а затем подключил с помощью разъемов-розеток все провода разъема RJ45 и ручного переключателя.

В конце концов, интерфейсная плата, возможно, является слабым местом в целом и, возможно, была ненужной, а прямые соединения, возможно, лучше и проще.

Расположение контактов на Arduino следующее:

// размещение выводов:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - серийная печать

// 2 - светодиод зеленый

// 3 - светодиод красный

// 4, 5 - драйвер двигателя L298n

// 6, 7 - БЕСПЛАТНО

// 8 - Верхний геркон - закрыть (d)

// 9 - герконовый нижний - разомкнуто (ред)

// 10 - Ручной переключатель разомкнут

// 11 - Ручное включение переключателя

// 12 - БЕСПЛАТНО

// 13 - мигает живой светодиод (внешний желтый)

Подключите все провода к интерфейсной плате через провода Arduino (папа-мама) в соответствии с расположением контактов выше.

Припаяйте 3 светодиода с анодом (длинная ножка) + резистор к контактам 2, 3 и 13 Arduino, а катоды - к земле.

Я использовал:

Контакт 2 к зеленому, для индикации открытия шторки. (левая шторка слева при виде спереди)

Контакт 3 - красный, для индикации закрытия шторы. (левая шторка справа при виде спереди)

Пин 13 на желтый для мигания живым (тем не менее, я больше не использовал это, так как мигание светодиода в темноте может раздражать, но его нужно использовать? С другой стороны, я запрограммировал светодиод, чтобы он не использовался по-настоящему, использование темной или светлой индикации для мигания только в течение дня тоже легко возможно).

Фактически, все это программирование шло вместе с созданием этого контроллера. Идея красного и зеленого светодиода пришла позже, и использование желтого / a стало менее / неважным.

Шаг 6: Собираем все вместе

Построил корпус. Корпус, который снаружи CASE115x90x55MM, внутри был немного меньше (107x85x52, Просверлите 5-миллиметровые отверстия для светодиодов, 6-миллиметровое отверстие для переключателя, 6-миллиметровое отверстие для соединительного провода / сетевого кабеля, а также отверстия для разъема питания Arduino и USB-разъема (что легко для программирования / обновления Arduino).

Также припаяйте два провода от разъема питания Arduino к контроллеру мотора. Arduino получает питание через этот внешний разъем питания, как и контроллер двигателя.

Поместите Arduino, контроллер двигателя и печатную плату в корпус и подключите все провода (светодиоды с резисторами 220 Ом, переключатель с подтягивающими резисторами, а также проведите кабель Ethernet через отверстие к печатной плате и подключите к разъемам.

Прикрепите моторную установку к стене с левой стороны окна, колесо второй оси с правой стороны окна, наденьте ремень на колеса шкива, подключите кабель Ethernet к разъему RJ45 на моторной установке, включите питание сначала Arduino только с USB.

Загрузите программу / прошивку "curtain-2.ino" и проверьте значения светодиодов и герконов, а также ручное переключение через выход последовательного монитора Arduino IDE. Особое внимание при первых тестах, в зависимости от того, как вы подключили двигатель к контроллеру двигателя, двигатель должен вращаться против часовой стрелки для закрытия завесы и по часовой стрелке для открытия. Если это неверно, вы можете либо пересечь провода на контроллере мотора или на печатной плате, либо перепрограммировать функции «motor_open ()» и «motor_close ()», чтобы они действовали в обратном порядке. по часовой стрелке).

Магниты герконов должны быть размещены в правильных стратегических местах. Когда зажим для занавески справа находится в правильном месте (таким образом, также далеко справа, когда занавеска открыта), тогда зажим для левой шторки находится далеко слева (занавеска открыта), а магнит нижний геркон должен быть очень близко слева от зажима для левой шторки (см. также видео и фотографии).

В этом случае магнит для верхнего язычкового переключателя должен находиться на верхней части ремня посередине окна (опять же, когда штора открыта). Фото и видео дадут понять.

Верхний магнит будет двигаться влево (к мотору) при закрытии занавеса и должен активировать герконовый переключатель, когда занавески встречаются в середине (закрытое положение). Если герконовый переключатель срабатывает слишком поздно, вы есть (большая) проблема. Мотор попытается сдвинуть шторы вместе, но они уже натянуты, поэтому ремень остановится или соскользнет, или мотор заглохнет, потянув за собой большой ток. Таким образом, настройка очень важна, и, конечно же, это касается и позиции закрытия. Но в любом случае настройка этого не потребовала много времени и усилий, правда.. Приклеивание / приклеивание магнитов вверху и внизу ремня должно быть точным, с возможностью скольжения язычковых переключателей на моторизованной установке у вас есть поля, чтобы настроить его правильно: посмотрите этот фильм для финального теста

Первый фильм в этом общем альбоме - это испытание пояса и переключателей чтения:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Вы можете использовать ручное переключение, чтобы проверить это.

Прикрывая / открывая LDR, вы можете имитировать темноту и свет.

Когда зажимы на ремне останавливаются в нужных местах, вы можете прикрепить шторы к зажимам и наслаждаться автоматическим закрытием и открытием ваших штор:-)