自動(dòng)百葉窗開(kāi)源分享

描述

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該項(xiàng)目由3部分組成：

• 電機(jī)：接收命令并移動(dòng)百葉窗的部分

• 遙控器：控制電機(jī)的小遙控器

• Web 界面：運(yùn)行 Web 界面的 ESP32，可用于從網(wǎng)絡(luò)中的任何瀏覽器控制電機(jī)

自動(dòng)卷簾電機(jī)

可以使用 NRF24L01 模塊無(wú)線控制的自動(dòng)窗簾。由小型遠(yuǎn)程、Web 界面或 RESTful API 控制。圍繞 Arduino pro mini 和便宜的步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建。

如何使用它

該組件用繩子代替了卷簾的側(cè)面。這意味著它們不能再手動(dòng)降低或升高。您需要將電線連接到每個(gè)窗口，以提供所需的 9V。

百葉窗由遙控器或網(wǎng)絡(luò)界面或兩者控制。有關(guān)如何控制和校準(zhǔn)百葉窗的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱下面的相關(guān)項(xiàng)目。

支撐卷簾

軸的內(nèi)徑為 18 毫米。您可能需要修改 3D 打印文件以適應(yīng)您的模型。為了便于修改，我包含了 STEP 文件。

限制和已知問(wèn)題：

• 對(duì)于某些人來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)可能會(huì)很慢。放下百葉窗大約需要 50 秒，抬起百葉窗大約需要 90 秒。使用更大的步進(jìn)電機(jī)（例如 3D 打印機(jī)中使用的步進(jìn)電機(jī)）可以顯著提高速度，但需要更大的電源。

• 當(dāng)百葉窗不移動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)不通電。這意味著可以手動(dòng)拉動(dòng)百葉窗，需要重新校準(zhǔn)。

• 沒(méi)有編碼器，因此如果電機(jī)卡住、錯(cuò)過(guò)步驟或手動(dòng)旋轉(zhuǎn)百葉窗，則需要重新校準(zhǔn)。也沒(méi)有終點(diǎn)站。

制作你自己的

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，您需要一臺(tái) 3D 打印機(jī)、耐心、良好的焊接技能以及一些 Arduino 和 Platform IO 經(jīng)驗(yàn)。

材料：

• Arduino Pro 迷你 3v3

• 28BYJ-48 5V步進(jìn)電機(jī)

• 0805 1uf貼片電容

• 100uF（或更高）25V SMD D型電解電容

• 470uf 6V SMD尺寸C鉭或D型電解電容器

• NRF24L01+貼片模塊

• A4988 或 DRV8825 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊

• 9V供電（推薦0.5A乘以卷簾數(shù)量）

• 電源連接器（通常為 DC2.5/5.5）（可選）

• 連接電源線

• 一對(duì) XH 2.54mm 2 針連接器（可選）

• 文件夾中的 3D 打印零件。3d print1x 電機(jī)適配器和 1x 安裝（或安裝鏡像）

• 印刷電路板

• 2x M2x5 螺絲

• 2x M3x6 螺絲

• 2 個(gè) M3 螺母

您可以在文件夾中找到原理圖和 PCB 。schematic它包含一個(gè) EasyEDA 項(xiàng)目和 Gerber 文件。

腳步：

• 首先將 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)從單極轉(zhuǎn)換為雙極。這是通過(guò)小心移除藍(lán)色塑料片并切割中央跡線來(lái)完成的。

• 焊接 Arduino Pro Mini 的排針并剪掉多余的引腳長(zhǎng)度。僅限針頭，否則您無(wú)法執(zhí)行下一步。

• 焊接 A4988 或 DRV8825 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊并剪掉多余的引腳長(zhǎng)度。

• 將 Arduino Pro Mini 焊接到排針并剪掉多余的引腳長(zhǎng)度。

• 將其余組件焊接到 PCB 上。對(duì) NRF24L01 模塊使用雙面膠帶，以確保它不會(huì)接觸附近的引腳。

• 使用 M3x6 螺釘和 M3 螺母將步進(jìn)電機(jī)固定到 3D 打印部件

• 使用 M2x5 螺釘將 PCB 固定到 3D 打印部件。您可以選擇最適合您的方向和側(cè)面。

• 將步進(jìn)電機(jī)焊接到 PCB 上，如下所示：2B - 橙色，2A - 粉紅色，1A - 藍(lán)色，1B - 黃色。如果電機(jī)朝右，則將藍(lán)線和黃線反轉(zhuǎn)；或者，您可以通過(guò)更改來(lái)更改電機(jī)STEPPER_REVERSE方向Constants.h

• 在 Platform IO 中打開(kāi)這個(gè)項(xiàng)目。

• 打開(kāi)Constants.h和改變ROOM_NUMBER和BLIND_NUMBER。這對(duì)必須對(duì)每個(gè)百葉窗都是獨(dú)一無(wú)二的。一個(gè)遙控器只能控制一個(gè)房間的百葉窗。值不能為 0。

• 編譯并上傳項(xiàng)目。您將需要一個(gè) USB 串行適配器。

• 檢查一切并執(zhí)行第一次測(cè)試。您將需要遙控器或 Web 界面

• 使用 3D 打印電機(jī)適配器連接實(shí)際的卷簾。使用原始夾子或螺釘將其小心地安裝到您的窗戶上。

• 使用側(cè)面的螺絲調(diào)整電機(jī)的高度，使百葉窗完全水平。

• 從電源布線并焊接或使用 XH 2.54mm 連接器連接。

注意：部分圖片略有不同，因?yàn)槲覍?duì)PCB和3D打印部件進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)。

自動(dòng)卷簾小遙控器

一個(gè) 30x50x20mm 的小型遙控器，帶有 5 個(gè)按鈕和一個(gè) OLED 屏幕。圍繞 Arduino pro mini 構(gòu)建。

它的電池壽命為幾個(gè)月。

如何使用它

遙控器用于控制 自動(dòng)卷簾電機(jī)。

遙控器將在 15 秒后進(jìn)入深度睡眠。按任意按鈕將其喚醒。

首先，您需要將遙控器連接到您的百葉窗。為此，按住最后一個(gè)按鈕 1 秒鐘進(jìn)入菜單。選擇房間號(hào)（根據(jù)ROOM_NUMBER您定義的）。導(dǎo)航到“發(fā)現(xiàn)”選項(xiàng)。確保遙控器靠近百葉窗，然后按確定。遙控器將掃描附近的百葉窗并記住具有相同房間號(hào)的百葉窗。

接下來(lái)，您將需要校準(zhǔn)百葉窗，以便他們知道最大和最小位置是什么。這可能有點(diǎn)乏味，但應(yīng)小心完成，因?yàn)椴徽_進(jìn)行校準(zhǔn)會(huì)損壞百葉窗。轉(zhuǎn)到菜單并選擇“校準(zhǔn)”。使用按鈕 3 和 4 上下移動(dòng)百葉窗。當(dāng)百葉窗處于頂部位置時(shí)，按下按鈕 1 將其保存。當(dāng)百葉窗處于底部位置時(shí)，按下按鈕 2 保存。按下按鈕 5 移動(dòng)到下一個(gè)窗口并重復(fù)，直到所有窗口都被校準(zhǔn)。現(xiàn)在一切都設(shè)置好了，你可以使用百葉窗了。

在主屏幕上，您可以選擇要更改的窗口、要更改的百分比，然后使用最后一個(gè)按鈕確認(rèn)更改。如果命令發(fā)送成功，將顯示 X 或 ?。

要保存預(yù)設(shè)，請(qǐng)將百葉窗移動(dòng)到所需位置，進(jìn)入菜單，導(dǎo)航到“保存預(yù)設(shè)”，選擇要保存的預(yù)設(shè)編號(hào)并按確定。要加載預(yù)設(shè)，請(qǐng)?jiān)谥髌聊簧习醋∠鄳?yīng)的按鈕（按住第一個(gè)按鈕以加載預(yù)設(shè) 1 等）。

限制和已知問(wèn)題：

• NRF24L01 的范圍在放在一個(gè)箱子里并被一只手覆蓋時(shí)非常令人失望。可靠范圍一般限于一個(gè)房間。

• 遙控器會(huì)記住最后發(fā)送到百葉窗的位置，并且不會(huì)輪詢狀態(tài)。這意味著當(dāng)百葉窗被移動(dòng)（使用其他遙控器、Web 界面或 RESTful API）時(shí)，屏幕上顯示的百分比可能會(huì)過(guò)時(shí)。

制作你自己的

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，您需要一臺(tái) 3D 打印機(jī)、耐心、良好的焊接技能以及一些使用 Arduino 和 Platform IO 的經(jīng)驗(yàn)。

由于我試圖使其便宜、簡(jiǎn)單、緊湊并使用簡(jiǎn)單的模塊，因此需要仔細(xì)組裝。

材料：

• Arduino Pro 迷你 3v3

• 0805 5.1k貼片電阻

• 2x 0805 1uf 貼片電容

• 2x 0805 4.7uf 貼片電容

• 5x 3x4x2mm 按鈕

• NRF24L01+貼片模塊

• 1206 1k貼片電阻

• 1206 4k7貼片電阻

• HT7333 SOT-89 LDO穩(wěn)壓器

• OLED 0.91" 128X32 模組

• TP4056電池充電+保護(hù)模塊

• 601148 3.7V 380mAh 鋰聚合物電池。尺寸為 6x11x48mm。示例鏈接

• 文件夾中的 3D 打印零件。3d print5 個(gè)按鈕，其余 1 個(gè)。

• 印刷電路板

• 2x M2x5 螺絲

PCB 需要 0.8 毫米厚（或類似厚度）。

您可以在文件夾中找到原理圖和 PCB 。schematic它包含一個(gè) EasyEDA 項(xiàng)目和 Gerber 文件。

腳步：

• 在 TP4056 充電模塊上，將 R3 替換為 5.1k 電阻。這將設(shè)置充電電流為 235mA。

• 移除連接到 LED 的 R1 和 R2。這將是連接向 Arduino 報(bào)告充電狀態(tài)的電線所必需的。

• 從 Arduino 中移除調(diào)節(jié)器和 LED。這是低功率電池操作所必需的

• 拆下開(kāi)關(guān)。

• 在 Platform IO 中打開(kāi)這個(gè)項(xiàng)目，編譯并上傳。您將需要一個(gè) USB 串行適配器。組裝后將很難訪問(wèn)編程引腳。或者，您可以焊接一個(gè)小型編程連接器。

• 將排針焊接到 arduino。確保您擁有正確數(shù)量的引腳。確保引腳朝向有組件的一側(cè)。由于設(shè)計(jì)緊湊，插腳不能從底部突出超過(guò) 1mm。如有必要，從另一側(cè)焊接。

• 將 SMD 元件焊接到 PCB 上。請(qǐng)注意，開(kāi)關(guān)彼此非常接近。對(duì) NRF24L01 模塊使用雙面膠帶，以確保它不會(huì)接觸附近的引腳。

• 將 Arduino 倒置焊接到 PCB 上。小心對(duì)齊Arduino和PCB，使兩塊板平行，板之間的距離為6.5mm（包括板厚）

• 焊接 OLED 模塊。間距非常緊湊，所以我添加了一些絕緣材料以確保這些組件不會(huì)接觸。添加一個(gè)墊片，使屏幕安全并與電路板平行。

• 將一對(duì)電線焊接到板上的電源引腳上，并在兩塊板之間布線

• 將 2 根小電線焊接到 Arduino 的 A0 和 A1 引腳。它們將用于讀取 TP4056 充電模塊的充電狀態(tài)。

• 從 OLED 上取下保護(hù)膜，小心地將電路板放入外殼內(nèi)。使用 M2x6 螺釘固定電路板。

• 將 TP4056 充電模塊粘貼到“內(nèi)部部件”3D 打印部件上。

• 將 3D 打印部件粘貼到 Arduino 板上。確保它正確對(duì)齊

• 將電源線焊接到充電模塊的輸出端。

• 將充電狀態(tài)線焊接到充電模塊。A0 連接到來(lái)自 IC 的 R2 焊盤(pán)，A1 連接到來(lái)自 IC 的 R1 焊盤(pán)。

• 安裝并焊接電池。

• 測(cè)試它是否有效。

• 合上蓋子，必要時(shí)粘上蓋子，粘上 3D 打印按鈕。

自動(dòng)卷簾網(wǎng)絡(luò)界面

一個(gè)小型 NRF24L01 到 Wifi 網(wǎng)關(guān)。它運(yùn)行一個(gè) Web 服務(wù)器，該服務(wù)器提供一個(gè)響應(yīng)式 Web 界面，允許您控制百葉窗并創(chuàng)建時(shí)間表。它還有一個(gè) RESTful API，您可以使用它來(lái)控制大多數(shù)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的百葉窗。

圍繞 ESP32 構(gòu)建。

該服務(wù)器是獨(dú)立的，不需要任何與云 IoT 服務(wù)的連接。如果您想連接到 Blynk App 之類的東西，您需要自己實(shí)現(xiàn)該連接。僅需要 Internet 連接來(lái)定期與公共 NTP 服務(wù)器同步時(shí)間。

它會(huì)自動(dòng)處理時(shí)間、時(shí)區(qū)和夏令時(shí)，只需選擇您的時(shí)區(qū)。

如何使用它

它由連接到微型 USB 端口的 5V 供電，但可以由 3.5V 和 12V 之間的任何電壓供電。

首先，您需要設(shè)置 WiFi 憑據(jù)。將網(wǎng)關(guān)連接到電源后，稍等片刻，然后按下 BOOT 按鈕 (GPIO0)。這將使網(wǎng)關(guān)進(jìn)入配置模式。它將創(chuàng)建一個(gè)名為“百葉窗 WIFI 配置門(mén)戶”的 AP。連接到它后，強(qiáng)制門(mén)戶應(yīng)該會(huì)直接將您帶到配置頁(yè)面，如果沒(méi)有，請(qǐng)導(dǎo)航到 192.168.4.1。選擇掃描的接入點(diǎn)之一，輸入密碼，單擊保存。成功連接后，網(wǎng)關(guān)將重新啟動(dòng)并啟動(dòng) Web 服務(wù)器。

轉(zhuǎn)到本地網(wǎng)絡(luò)中的任何瀏覽器并轉(zhuǎn)到windowblinds.local（不幸的是，在 Android 上，您需要手動(dòng)輸入路由器分配的 IP）。轉(zhuǎn)到“設(shè)備”選項(xiàng)卡并選擇“掃描設(shè)備”。最后轉(zhuǎn)到設(shè)置頁(yè)面并選擇您的時(shí)區(qū)。

如果您還沒(méi)有這樣做，您將需要校準(zhǔn)百葉窗，以便他們知道最大和最小位置是什么。這可能有點(diǎn)乏味，但應(yīng)小心完成，因?yàn)椴徽_進(jìn)行校準(zhǔn)會(huì)損壞百葉窗。轉(zhuǎn)到“設(shè)備”選項(xiàng)卡并選擇“校準(zhǔn)”。按住“上移”或“下移”可移動(dòng)百葉窗。當(dāng)百葉窗處于正確位置時(shí)，按“將當(dāng)前位置設(shè)置為頂部/底部”。現(xiàn)在一切都設(shè)置好了，你可以使用百葉窗了。

RESTful API

網(wǎng)關(guān)的所有方面都可以通過(guò) RESTful API 進(jìn)行控制，但對(duì)于家庭自動(dòng)化，您應(yīng)該只關(guān)心這兩個(gè) GET 端點(diǎn)：

windowblinds.local/setBlinds?roomId=&blindNumber=&targetPercent=&speed=

• roomId并blindNumber選擇所需的百葉窗

• targetPercent設(shè)置移動(dòng)到 (0 - 100) 的百分比

• speed（可選）設(shè)置移動(dòng)速度，以最大速度的百分比 (1 - 100)

它返回一個(gè)帶有“消息”字段的 json，該字段可以是

• ok- 命令成功

• nrf_send_fail- 已發(fā)送無(wú)線電命令，但未收到來(lái)自百葉窗的無(wú)線電確認(rèn)。該命令可能未執(zhí)行。百葉窗離線或超出范圍。

• bad_params- 一些參數(shù)超出范圍

• missing_params- 缺少必需的參數(shù)

windowblinds.local/getStatus?refreshPositions=

• refreshPositions（可選的）。如果true，網(wǎng)關(guān)將首先輪詢所有百葉窗以檢查它們當(dāng)前的目標(biāo)位置，否則它將簡(jiǎn)單地返回最后一個(gè)已知位置。如果您有其他網(wǎng)關(guān)或遙控器控制百葉窗，這將非常有用。

• 它返回一個(gè) json，其中包含有關(guān)百葉窗、時(shí)間表等的所有信息。

對(duì)于其余端點(diǎn)，請(qǐng)查閱源代碼。

限制和已知問(wèn)題：

• NRF24L01 的范圍非常令人失望，因此在控制多個(gè)房間的百葉窗時(shí)，需要很好地定位以獲得可靠的接收。或者，每個(gè)房間或區(qū)域都可以有自己的網(wǎng)關(guān)。

• Android 手機(jī)仍然不支持 mDNS，因此需要通過(guò)手動(dòng)查找并鍵入服務(wù)器的本地 IP 來(lái)訪問(wèn) Web 界面。

• 請(qǐng)記住，物聯(lián)網(wǎng)中的 S 代表安全性。該項(xiàng)目旨在僅在本地網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。如果您希望遠(yuǎn)程連接到它，您需要自己保護(hù)和限制訪問(wèn)連接。

制作你自己的

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，您將需要良好的焊接技能和一些使用 Arduino、ESP32 和 Platform IO 的經(jīng)驗(yàn)。

材料：

• ESP32-WROOM-32 裸模塊

• 0805 1uf貼片電容

• 2x 0805 4.7uf 貼片電容

• 470uf 6V SMD尺寸C鉭電容

• NRF24L01+貼片模塊

• 1206 10k貼片電阻

• 2x 6x3.6x2.5mm 按鈕

• HT7333 SOT-89 LDO穩(wěn)壓器

• Micro USB SMD 連接器類似這樣的東西（可選）

• 文件夾中的 3D 打印案例3d print（可選）

• 印刷電路板

如果要使用 3D 打印的外殼，PCB 的厚度應(yīng)該在 0.8mm 左右。

您可以在文件夾中找到原理圖和 PCB 。schematic它包含一個(gè) EasyEDA 項(xiàng)目和 Gerber 文件。

腳步：

• 將元件焊接到 PCB 上。請(qǐng)注意，microusb 連接器可能難以正確焊接。或者，您可以焊接電線并提供 3.5V 和 12V 之間的任何電壓。

• 將電線焊接到 TX、RX、GND 和 3V3 焊盤(pán)，并將它們連接到您的 USB 串行適配器。

• 按住 RESET 和 BOOT 將 ESP32 置于上傳模式，然后釋放 RESET，然后釋放 BOOT。

• 在 Platform IO 中打開(kāi)這個(gè)項(xiàng)目。

• 在 Platform IO selectBuild Filesystem Image中，然后Upload Filesystem Image

• 最后通過(guò)選擇上傳代碼Upload。

• 測(cè)試它是否有效。

• 將電路板放入 3D 打印外殼中（可選）。

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