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.



    Немного про задачи:

    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.



    Выбор моторов:

    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.

    Про датчики:

    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.



    Управление:

    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)



    Программная часть:

    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)

    Задача программы простая:

    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

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 66

      +21
      Метки:
      умный дом
      умныйдом
      ардуино
      ESP32
      ESP8266
      Curtains
      homeassisatant
      home assistant
      home-assistant
      fusion360
      VSCode
      Visual Studio Code
      Умные шторы
      умныешторы
      шторы
      жалюзи
      умные жалюзи
      смарт дом
      автоматизация
      MQTT
      wi-fi
      arduino
      своими руками
      DIY
      DoItYourself
      ЕСП32
      Моторы
      NodeMCU
      28BYJ-48
      3д-печать
      3д-принтер

      3д модель
      3дмодель
      3д-модель
      3д принтер
      3дпринтер
      автоматика
      автоматизация дома


      Заходит как-то SEOшник в бар, ресторан, купить алкогольные напитки, клубы, лучшие бары в Москве, заказать банкет в ресторане…
        +1
        Согласен, немного удалил.
        +4
        Лучше оформите страничку где я могу проплатить paypal-м, и заказать готовый комплект.

        Мне кажется бизнес пойдет хороший. Потому что готовые решения на рынке стоят каких нечеловеческих денег
          +1
          так же очень много думал пока учился про умные шторы — это та ниша, которая почти не охвачена, а была бы востребована.
          даю бесплатно иди — функцию:
          1. прикрывать шторы, при повышении температуры (что бы днём, когда вас нет, не перегревать комнату, когда светит солнце в окно)
          2. утром по таймеру приоткрывать шторы, что бы создать в нужный момент эффект рассвета =)
          удачи!
          ps: основная проблема почему не каждый может сделать сам (в том числе и я) — нет доступа к 3Д принтеру, что бы печатать шестерни ) и хочется для дома делать аккуратно)
            0
            По п. 2) нужна синхронизация с будильником, а то будильник поставил на попозже, а умный дом раз и устраивает рассвет по расписанию…
              0
              по wifi =) есть очень простые микросхемы esp8266
                0
                Я не очень понял, при чём тут есп, меня волнует, что мой будильник из оболочки от Сони не умеет ни с кем дружить…
                Нужно же, чтобы кто-нибудь написал красивые часы под пару платформ, которые умеют отправлять свои состояния HomeAssistant-у.
            +1
            в более-менее крупных городах полно объявлений, присылаешь модель, тебе печатают, цены адекватные. Я так себе штуцер нестандартный для дренажа кофе-машины «сделал» за 4 часа, больше эскиз согласовывали)
              0
              в каждом крупном городе есть мастерская, куда можно придти и напечатать на принтере самому или прислать модель, напечатают и вышлют.
                0
                А есть какие-то проверенные в дефолтсити или по старинке проще из Китая заказать печать?
            0
            т.е. в ручном режиме, еще и редуктор проворачивать придется? Не очень хорошо.
              0
              Смысл работы в том, чтобы при ручном управлении мотор всегда оставался на месте. Но при движении мотора, веревка тоже крутится
              0
              А куда проводочки девали? Можно фото результата.

                0
                Если рамы пластиковые то в них можно и убрать.
                +20
                хм… сразу вспомнил детство и когда мне пришла аналогичная идея) Я делал себе в комнате похожий агрегат, только у меня не было ни рулонных штор, ни фотоэлемента, ни знаний об электронике. Посему поделка выглядела как будто ее делали орки из вахи, но зато работала. Я использовал мотор от игрушки, шестеренки из распотрошенного будильника и систему тросов, которые прикрутил к самому карнизу (занавески были самые обычные) Чтоб это контролировать и запитывать я использовал выломанный блок батареек от останков детской машин, концевой датчик из длинного треугольника из жести от консервных банок и блок управления, собранный из катушек и кусков жести. А в качестве таймера взял обычный советский будильник заводной, снял переднее стекло и минутную стрелку а к часовой подсоединил разлохмаченный провод-щетку. Каждый день в 8 утра, когда надо было вставать в школу — система срабатывала и открывала мне штору. Занавеска ехала до концевого датчика и переключала электромагнитный выключатель, разрывая контакт. Еще через 12 часов стрелка снова касалась фольги на циферблате и мотор включал реверс. Когда занавеска достигала второго датчика — она вырубала мотор шло ожидание утра. Сложностей было весьма много — если кто помнит были такие желтые карнизы — с прорезью, в них ездили зажимы для штор. Пришлось вырезать деревянный блоки из старых детских кубиков и одеть их на карниз, а потом уже к ним крепить все элементы конструкции — по условиям родителей — конструкция не должна была необратимо затрагивать карниз, стены и прочие элементы интерьера. Чертовы зажимы в карнизе периодически застревали, пока я не смазал их солидолом, но даже так — нужно было неслабое усилие, чтоб открыть занавеску — пришлось использовать аж двойную червячную передачу, изготовленную из шестеренок от другого будильника и шурупов, отчего занавеска открывалась почти 10 минут. Еще много сложностей было с переключателем в том возрасте я понятия не имел как все это рассчитывать, поэтому делал как умел. Сам магнитный переключатель выглядел как Т-образная хреновина где в концах верхней перекладины были магнитные катушки а к нижней отходил обычный гвоздь. Все это было горизонтально, а по центру верхней перекладины был выступ, так что гвоздь занимал одно положение и чтоб его переключить, надо было подать сигнал на противоположный электромагнит, тогда он перескакивал через выступ и переключал питание мотора. Сам концевой датчик стоял не на карнизе — у меня просто не было столько провода, те что я повыдергивал из старого радиоприемника все были короткие. Поэтому просто вывел нитку с грузом, который опускался и поднимался вслед за движением занавесок, сам грузик и замыкал верхние или нижние контакты. Логику работы всей системы я сейчас и не вспомню, но тогда я точно помню что ломал над ней голову пару недель, но тогда я нифига не знал о логике вообще и всяких элементах И, ИЛИ и тд. Вся эта штука проработала исправно 2 недели, после чего батарейки умерли и я ее разобрал. Было мне тогда между 9 и 11 лет и было очень весело ковырятся в этой фигне пытаясь добиться нужного результата)
                  +1

                  А у меня детстве в комнате были три окна и шторки разъезжались в разные стороны, я соединил все шторки одной закольцованной верёвкой, соединив шторы так, чтобы при движении верёвки в одну сторону, всё шторки открывались. У меня было много роликов алюминиевых с помощью которых удалось опустить верёвку вниз для того чтобы внизу её тянуть и двигать сразу все шторы. После примерно года использования такого ручного механизма прикрутил электродвижок мощный на 220В и концевики и тумблером можно было быстро открывать шторки, проработала система лет десять, пока ремонт не сделали.

                    0
                    Точно! У нас в новой школе на новом микрорайоне все классы были укомплектованы электроприводом для штор.
                    Но ими так и не пользовались — в классе шторы на окнах всегда были открыты.
                    Впрочем, в актовом зале на сцене как раз и пользовались.
                  –6
                  С виду очень ничего даже, хотя все равно есть подозрения. По моему, лучше покупать что-то типа Control Lutron Serena Shades and lights. Потому что есть уверенность что apple гарантирует хотя бы среднее качество продаваемых товаров.
                    +2
                    >apple гарантирует

                    с каких пор интересно
                      +1
                      У apple нет косяков? Есть, конечно. Может быть не встречается брак? Встречается. Или может компания не замечена в намеренном устаревании своих устройств? Так что же тогда за гарантия?
                      Покупая в сторе любой продукт можно быть уверенным что блютуз в телефоне будет работать как положено, приложение для умного дома и через год, и через два будет обновлено.

                      Приведу пример: год назад я купил кондиционер от lg с wifi. Для него есть приложение thinq через которое им можно удаленно управлять. Приложение открывается около 20 секунд на iphone 8+. После следует загрузка продуктов (еще 5 секунд). Потом подключение к кондиционеру от 5 до 10 секунд. Все это при подключении и домашнему wifi, т.е. скорость интернета не влияет. Для кондиционера можно выставлять время включения. Догадались уже? Оно не работает. Все в приложении работает через загрузку после каждого действия. Сказать что кондиционер или приложение не работают я не могу. Другое дело как они работают. К сожалению, у apple нет аксессуаров-кондиционеров и сравнить не с чем, зато есть другие аксессуары.

                      Комнатный измеритель температуры и влажности.
                      Приложение для Eve Room Sensor
                      image
                      Измерение происходит без всяких подключений к серверам компании, с моментальным открытием приложения и измерением параметров за 5-10 секунд.

                      Все выше — мое мнение. Apple не является лучшей компанией на свете, они просто не продают вещи с плохим качеством.
                      0
                      Ага. С нереальной ценой фиг пойми за что, полным отсутствием интеграции куда-либо кроме их системы и почти наверняка не поставляется в Россию.
                        0
                        Цены завышены, это рынок. Вот пример создания камеры для home kit на основе Raspberry pi. Не знаю, поставляются ли в Россию продукты, но в мире много других стран.
                      0
                      К сожалению, без примера «тут я нажал кнопку, а тут я потянул за веревку» не понятно предназначение (а также донор) пружинок.
                        0

                        Как боретесь с перекосом полотна?
                        У меня после 4х лет шторы по краям уже бахромой пошли из за закусывания полотна под механизм веревки.
                        Постоянно приходится придерживать рукой создавая натяжение полотна и контроллируя равномерность намотки. ;(

                          0
                          Штора строго горизонтально висит?
                          Было такое у одной шторы, размотал на полу, отклеил полотно от трубы, приклеил полотно более ровно, полотно было на двухстороннем скотче и без проблем приклеилось обратно.
                            +1
                            Есть же направляющие для рулонных штор? В виде натянутых тросов и кольца прикреплённого к шторе.
                            0
                            Хорошо! с 3Д принтером творить легче, чем без него.
                            А управление по Wi-Fi — зачем так сложно? радиоканал-брелок не подходит или необходимо совсем удалённое управление, с улицы что ли?
                              0

                              Только для одних штор это было бы идеально, но у меня большая система и через центральный сервер можно реализовать разные сценарии.

                              0
                              Три года назад задавался подобным вопросом. Сделать подобное не хватало времени, купить готовое решение — не хватало денег (40к на 6 штор). За 20ку бы без проблем купил.
                                0
                                Хм… а я делал похожую вещь, только управлял пультом с одной кнопкой, движок крутил жалюзи на балконе. Всё без микроконтроллеров, простая логика, датчики на оптоэлементах, и флажок на самих жалюзи в виде полоски жести. Пришлось купить только комплект для дистанционного управления — приемник на 433 МГц и передатчик с одной кнопкой. Остальное — из всякого хлама. В итоге обычная коробочка вышла, корпус от БП монитора, и провод питания в квартиру заходил с балкона. Движок — от какого-то принтера, не шаговый, но достаточно мощный. Конструкция жалюзи никак не менялась, вместо штатной ручки вставлялась трубка, второй конец которой насажен на ось движка.

                                Была мысль рулонные шторы купить — но вид с ними как-то не очень, нет уюта что ли…
                                  0
                                  Получилось, что кроме ручного управления теперь можно управлять жалюзи задавая программу в Home Assistant и со смартфона? Стало удобнее, но надо будет что-то настраивать на каждом смартфоне с которого захочется управлять жалюзи. И, возможно, не у всех членов семьи могут быть смартфоны. Было бы здорово добавить управление по радиоканалу используя известный протокол. Тогда можно было бы управлять при помощи радиопульта. Некоторые протоколы описаны и для управления можно использовать выпускаемые радиопульты. Как пример такого протокола: smarttone.ru/blog/reverse-engineering-remote-control-unit-ac316d-akko
                                    0
                                    А если кто-то не хочет глубоко реверсинжинирить, можно взять гейт и кнопки от Xiaomi, они отлично с HomeAssistant дружат…
                                      0

                                      Так и есть! Уже всё едет ко мне)

                                        0

                                        У Xiaomi есть готовый моторный блок для штор (обычных), который дружит с Home Assistant

                                          0
                                          Там для другого типа штор и дороговато на каждую створку такую вешать. Хотя наверное можно запараллелить от одного такого мотора ещё несколько.
                                      0
                                      Может кто-нибудь подскажет насчет надежности шаговых двигателей 28BYJ-48, используемых в статье? Пластикове шестерни редуктора сабжа как-то не внушают доверия. Способны ли они, скажем, прорабоать год под теми нагрузками, которые подразумевает их использование в статье. У кого-нибудь есть опыть долговременнго испльзования этих движков в каких-то поделках?
                                        +1

                                        Изначально эти двигатели стоят в кондиционерах на движение лопаток для изменения направления воздуха. И ни разу не видел, что они ломались

                                        0
                                        Помню в школьные годы сделал откр/закр штор при помощи моторчика с редуктором РД-09. Работало исправно много лет.
                                          0
                                          Поленился в свое время внедряться непосредственно в конструкцию привода шторы. Привод делал прямо на штатную «цепочку» через распечатанную по аналогии с оригинальной шестерню. Ощутимый минус такого решения — весь механизм находится на виду.
                                            0
                                            Хотелось бы видоса крупным планом «как это работает».
                                              0
                                              Получается, ось двигателя стала той ранее неподвижной осью, на которую был ранее насажен вал со шторой? И вокруг вала двигателя крутится вал со шторой и барабаном цепи?

                                              Какая получилась поверхность пластика? какая была обработка после печати?
                                              Немного останавливает в печати корпуса только унылая поверхность, а глянец от ацетона не особо хочется.
                                                0
                                                совсем не раскрыта тема питания всей этой конструкции…
                                                в сугубо моём случае всяческую автоматизацию дома на корню режет жена, когда видит хоть один лишний проводок. а при ремонте же невозможно предусмотреть всё (особо в части электропитания)…
                                                  0
                                                  А как питание подведено?
                                                    0
                                                    А зачем герконы на крайние положения, если используется шаговый двигатель? Можно же выставить — 20 оборотов по часовой — шторы закрыты, 20 против часовой — открыты.
                                                      0
                                                      Мотор имеет свойство пропускать шаги. Даже если не пропускать, то при ручном управлении уже неизвестно что где
                                                      0
                                                      Напишите ширину Ваших штор, пожалуйста. Мне кажется шторы полтора метра шириной такой движок не потянет… Какой ближайший по цене, но большей мощности, есть движок?
                                                        0
                                                        60 см максимум. Думаю 1.5 метра этот двигатель потянет если его немного доработать
                                                        0
                                                        Я тоже как то начинал делать автоматизированные рулонные шторы, но не довёл проект до конца. Делал на сервоприводе, который в свою очередь пришлось модифицировать под работу на 360 градусов вместо 180. Весь проект состоял из ESP-07, фоторезистора, и пары датчиков Холла, и кнопки для ручного запуска.
                                                          –3
                                                          ну все таки… ведь столько мороки… аж зубы ломит.
                                                          может проще денёг заработать?
                                                            +1
                                                            А фотографию или видео конечного результата можно увидеть? А то получается текст есть, а конечный результат реализации на окне не показан! Интересует так-же реализация соединения плат драйверов шаговых двигателей и ESP32 и то место куда эта ESP32 была установлена.
                                                            Что значит
                                                            Задача программы простая:

                                                            Подписаться на топик
                                                            ?
                                                              0
                                                              Почему нельзя оставить ссылку именно на скачивание 3д моделей т.е. без регистрации и смс?
                                                              0
                                                              Вы меня конечно извините но есть такая чудесная микросхема как TPIC6595 — дает 8 ног с защитными диодами и током до 1 ампера и при этом их можно вешать паровозиком сколь угодно много при этом ног процессора она занимает всего 3. и никаких проблем. но если с этой микросхемой у вас проблемы — тогда есть ещё более дешевый вариант — 74HC595 — принцип аналогичен предыдущей только ножки слабее и push-pull а у предыдущей — открытый колектор(сток/drain)
                                                                +5
                                                                На всякий случай оставлю здесь свои наработки по умным шторам:
                                                                github.com/Evil-Spirit/EvilShutter
                                                                Возможно, кому-то будет полезно. Отличительные особенности — механика без 3д печати (за копейки, если поискать) — детали покупаются в любом строительном супермаркете. Простая сборка. Контроллер на arduino pro mini с часами. Концевики — датчики холла. Привод — китайские дешевые моторы с редукторами.
                                                                Скриншоты искать здесь github.com/Evil-Spirit/EvilShutter/tree/master/images
                                                                  0
                                                                  Извиняюсь за нубский вопрос, но в чем схему открыть? В ней прописано какие детали использовались? Я просто не шарю в «железе», но есть желание поразбираться, а по картинкам мало что понятно…
                                                                    0
                                                                    судя по расширению — Sprint Layout 6
                                                                  0
                                                                  Да, живого видео, как это работает, действительно не хватает.
                                                                    0
                                                                    А кто насколько сей движок разгонял? А то он совсем неторопливо вертится. У меня получилось до 150 Гц поднять частоту (если брать любой из 4-х выходов). Если выше, затыкается и не вертит.
                                                                      0
                                                                      Да, этот мотор совсем не быстрый… Но мощный (реально руками можно и не удержать).
                                                                      +1
                                                                      Чёрт, а я, выходит, зря переживал, что мои шторы слишком медленные?
                                                                        0
                                                                        Я помню, как в недалёком прошлом у нас на работе не было доводчика двери и она всё время при выходе из кабинете была открыта. Но ничего, мы сделали доводчик двери из пары жестких дисков и веревки. Один из них являлся грузом, а другой блоком через который веревка проходила. Очень долго это схема работала пока хозяйственная служба не сжалилась и установила этот типовой доводчик а наш колхоз сняла. Колхоз существовал год и не ломался, а доводчик один раз меняли :)

                                                                        Даже думали производство наладить, но никто нам не разрешил продавать доводчики, где использовались детали от неработающих жестких дисков :)

                                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                        Самое читаемое