Автоматические рулонные DIY шторы v2.0

TrDA
Идет загрузка
Загрузка
14.08.2020
4675
34
печатает на Flyingbear P905X Large
Применение

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.

29

О проекте

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.

Вариант 1.0

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.

Причины просты:

  • 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".

Вариант 1.2

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.

Вариант 1.3

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.

Вариант 1.4 

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.

Вариант 2.0

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.

Вариант 2.1

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.

29
Комментарии к статье

Комментарии

14.08.2020 в 23:01
1

Молодчина! заморочился, так заморочился. Главное дойти до конца :)

14.08.2020 в 23:28
0

Ну да, есть немного )

15.08.2020 в 06:01
1

Интересные вещи. Сам о таком думал.

Особенно вот это интересует.

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.

Что показывает опыт, хватает ли мощности шагового мотора чтобы двигать шторы, пропусков шагов нет?

Изначально мне очень хотелось получать обратную связь от шагового двигателя, т.е. сделать свой серво-шаговый двигатель. 

А не пробовали взять уже готовый двигатель с системой контроля пропуска шагов? У MKS такой видел.

15.08.2020 в 13:55
0

Что показывает опыт, хватает ли мощности шагового мотора чтобы двигать шторы, пропусков шагов нет?

Мощности хватает с лихвой, пропусков нет - но тут смотря, у кого какие шторы, но всегда можно поставить редуктор.

А не пробовали взять уже готовый двигатель с системой контроля пропуска шагов? У MKS такой видел.

Нет, не пробовал. Видимо пока не дорос )))

15.08.2020 в 11:49
0

А почему шаговый мотор, а не простой? Мне кажется проще будет. 

15.08.2020 в 13:58
0

А почему шаговый мотор, а не простой? Мне кажется проще будет.

Проще, как раз с шаговым, он точнее и "концевики" можно использовать программные, и ещё несколько десятков отличий.

Хотя, тут всё на вкус и цвет - всё от задач и навыков зависит.

15.08.2020 в 21:02
1

Видимо вы не умеете их готовить. Точность в занавесках это конечно хорошо, но мне кажется несколько избыточно. Программный стоп делается по таймингам.

15.08.2020 в 21:29
0

Видимо вы не умеете их готовить.

Ну вам явно виднее, и это весомый аргумент.

Точность в занавесках это конечно хорошо, но мне кажется несколько избыточно.

Жаль что, вам это кажется, но вам виднее опять-же.

Программный стоп делается по таймингам.

Логично, абсолютно согласен. И тип "движетеля" тут не при чём.

18.08.2020 в 16:59
0

Программный стоп делается по таймингам.

А что значит по таймингам? Типа штора тянется определенное время? А если надо не полностью открыть?

20.08.2020 в 01:18
0

Значит тянете часть времени пропорционально )

20.08.2020 в 04:46
0

А как определяются крайние точки? Например если электричество пропало а штора была закрыта наполовину - как система узнает текущее положение?

20.08.2020 в 12:56
1

Если электричество пропадет, вы и с шаговиком текущее положение не узнаете ) тут только до концевика в позицию "хоум" поднимать ИМХО

Upd: увидел ответ автора, что прошивка обеспечивает сохранение в ПЗУ текущего положения в любой момент времени

15.08.2020 в 14:20
2

А почему для первых версия не был использован червячный редуктор? Он как раз обладает эффектом самоторможения.

15.08.2020 в 14:35
0

А почему для первых версия не был использован червячный редуктор? Он как раз обладает эффектом самоторможения.

Во первых, он угловой и с низким КПД (эффект самоторможения) , а планировалось последующее автономное питание. Из готового покупного ничего не подошло, да и потребности в угловом редукторе в тот момент не было.

15.08.2020 в 15:00
2

Отличный проект ! Плюсану

Но слишком громоздко нему туда ставить. Я бы ограничился маленьким дигателем совсем маленьким (около 3 см в диаметре с редуктором) 

Ну это так. мысли в слух. 

ADD: чтоб не быть голословным, как пример:

https://aliexpress.ru/item/32466523590.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.264d33edD7fsun&_ga=2.33608289.1571264684.1597492915-756903718.1578767773

15.08.2020 в 16:56
0

Возможно, вы и правы. Но, в моём случае, проект стал развиваться в другом направлении )))

16.08.2020 в 09:54
0

в схеме с двумя моторами - проще дир и степ объединить, выбор по енабле делать (экономия портов и код проще) - вместе работать не будут, но думаю и не надо --- схема почти как моя, только для управления атмегу85 использовал в своем проекте.

по обратной связи легко использовать микрик в нуле и от него считать шаги.

16.08.2020 в 18:46
0

в схеме с двумя моторами - проще дир и степ объединить, выбор по енабле делать (экономия портов и код проще) - вместе работать не будут, но думаю и не надо --- схема почти как моя, только для управления атмегу85 использовал в своем проекте.

Мне пины экономить не нужно (нет такой задачи), да и второй контроллер мне тоже не нужен, ну и код я использую чужой. А что у вас за проект - можно чуть подробнее?

по обратной связи легко использовать микрик в нуле и от него считать шаги.

А если штора наполовину закрыта? Её вначале нужно запарковать в ноль, потом вернуть в исходное и только потом можно - полностью закрыть/открыть, и так каждый раз?

20.08.2020 в 04:49
0

А если штора наполовину закрыта? Её вначале нужно запарковать в ноль, потом вернуть в исходное и только потом можно - полностью закрыть/открыть, и так каждый раз?

А у Вас как это реализовано? Можно по-подробнее логику работы?

20.08.2020 в 12:11
0

1. Логика работы привода реализована в прошивке от Tasmota, прошивку как и логику писал не я. 

2. В каждый момент времени прошивка "знает" положение привода, и сохраняет это положение в энергонезависимой памяти.

3. А если положение всегда известно, то и концевики не нужны (и парковка в ноль),  и неожиданное отключение света не страшно.

4. На случай аварии мной добавлен INA219, и если ток превышает предельное значение - привод останавливается.

5. Шаги считаются в прошивке, от последней известной позиции, например при перезагрузке.


Всё крайне просто, и многими пользователями Tasmota уже 6-7 месяцев используется.

21.08.2020 в 14:54
0

А можно ссылку где почитать про эту прошивку? Может ссылку на страницу проекта. Ну в обще все что есть полезного по этой теме.

21.08.2020 в 20:38
1

А можно ссылку где почитать про эту прошивку? 

Конечно можно. Например в статье была ссылка:

"По прошествии двух месяцев мной была написана часть новой статьи и нарисованы несколько схем для применения драйвера A4988 (с кратким описанием для каждого)."


Но мне не составит труда, для вас её продублировать:

https://tasmota.github.io/docs/Blinds-and-Shutters/#using-stepper-motors


Может ссылку на страницу проекта.

Какого проекта ?

Ну в обще все что есть полезного по этой теме.

Ну в обще - всё полезное есть в Google. Или вы предлагаете мне скопировать сюда весь Гугл и Яндекс?

22.08.2020 в 14:20
0

Какого проекта ?

Ссылка, которую Вы дали - это и есть страница проекта.

Спасибо.

22.08.2020 в 21:15
0

Ссылка, которую Вы дали - это и есть страница проекта.
Спасибо.

Пользуйтесь на здоровье, для того и было написано/нарисовано/опубликовано.

Пожалуйста.

18.08.2020 в 11:19
0

Ну все понятно, но зачем ремень? Почему, к примеру, не трос?

18.08.2020 в 11:32
0

Да, что угодно можно использовать - тут дело вкуса. А ремень, у меня просто уже был.

18.08.2020 в 12:55
1

На мой взгляд нужно делать всю конструкцию вертикальной,чтобы выглядело более эстетично(как у xiaomi,somfy и т.д), на рынке много алюминиевых профилей которые можно использовать в качестве корпуса.

В идеале конечно прикрутить все это дело к гардинным шинам, и пустить ремень внутри.

Кстати даже в somfy используются ремни, так ты выбор вполне оправдан.

19.08.2020 в 19:21
0

На мой взгляд нужно делать всю конструкцию вертикальной,чтобы выглядело более эстетично

Ну тут дело вкуса. У меня окончательный дизайн ещё в голове не сформировался.

18.08.2020 в 15:14
1

Норм! Пару недель назад как раз закончил печатать часть механизма рулонной шторы, но для ручного привода. Может когда-нибудь сделаю с моторчиком, запасной валяется.

19.08.2020 в 12:27
0

Для гардинных штор думаю лучше расположение ШД между самой гардиной и стенкой и с той стороны, куда собирается штора, тогда механизм будет практически не заметен. Это легко реализовать добавлением в конструкцию дополнительного обводного ролика, который будет поворачивать ремень на 90 градусов.

19.08.2020 в 19:29
0

Для гардинных штор думаю лучше расположение ШД между самой гардиной и стенкой и с той стороны, куда собирается штора, тогда механизм будет практически не заметен. 

Ну вариантов реализаций множество. В целом поддерживаю, идея зрелая и вполне жизнеспособная.

Это легко реализовать добавлением в конструкцию дополнительного обводного ролика, который будет поворачивать ремень на 90 градусов.

Мне нужно минимальное количество компонентов и максимальная простота/надёжность/повторяемость. Да и дизайн ещё не конечный.

19.08.2020 в 19:51
0

А что-то я уже давно не видел от вас новых проектов ... или я что-то пропустил?

Про часы на лампах было очень даже!

20.08.2020 в 11:29
1

Все времени нет, может на выходных что то соображу.

24.09.2020 в 08:50
0

(ну не программист я, а клавиатуру в лесу нашёл) --- xa xa xa валяюсь под столом ха ха ха..... Я так же подобрал в лесу 1 к 1му ))))))) супер статья! Будет ли продолжение? интересуют карнизные шторы. 

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Отключение питания командой М300

Как мы делали из 3D-принтера фрезерный станок ! Фрезеруем фанеру, МДФ, акрил, текстолит

Бомжэкструдер собранный из мусора

Laser tolerance 2

Качок

Датчик измерения угла натяжения 3D нити