Привод окна своими руками
Обновлено: 16.05.2024
Умное окно: автоматизация проветривания комнаты, интеграция в Home Assistant
Для меня всегда особенно интересно знакомиться с разработками энтузиастов умного дома. И тема этого обзора — будет как раз про такое устройство. Мы с вами рассмотрим актуатор — то есть исполнительный механизм, который физически воздействует на управляемый объект, где в качестве такого объекта выступает окно, с возможностью установки в режим проветривания.
Контакты авторов проекта, по состоянию на дату обзора
Как купить: написать в директ @um_okno в инстаграм или написать на почту.
Содержание
О проекте
Герой обзора — это детище молодого стартапа Умное окно, в нем используются как фабричные изделия — платы управления, двигатель, так и DIY — корпус, тяги и конечно прошивка. На сегодняшний день это уже полностью готовое к использованию решение, но при этом авторы не останавливаются на достигнутом, продолжая постоянно совершенствовать продукт.
Поставка
Поставка осуществляется во все страны, куда возможно в принципе доставить Почтой России. Например с доставкой в Киев никаких проблем не возникло.
Все тщательно упаковано, и доехало в полной целости и сохранности. Хочу отметить что даже процесс упаковки дорабатывается, в ближайшем времени, я имею в виду от даты этого обзора, все элементы системы будут упаковываться в специально вырезанные для них лазером ниши в пенопласте.
Мне на тест попал полный комплект системы умное окно. Сразу хочу сказать что на данном этапе существует только версия с стационарным питанием, то есть необходима проводка кабеля питания.
Под словом полный — я подразумевал то, что в него входит внешний датчик температуры и влажности, который позволяет использовать систему в автономном режиме, без привязок к внешним системам управления.
Датчик выполнен в виде обычной вилки для евророзетки, он шлет данные о температуре и влажности на актуатор. Но если планируется использовать умное окно в связке например с Home Assistant — то необходимости в этом сенсоре нет.
Тяга состоит из двух, соединенных между собой частей — это тот самый рычаг который и управляет открытием и закрытием окна.
Как и корпус двигателя, эта часть выполнена методом 3D печати и хотя это не фабричное производство, качество изготовления не уступает заводскому.
В комплекте имеется и разъем для подключения к блоку питания и весь необходимый крепеж даже с запасом. Дополнительно на плечи пользователя ложится только кабель и его проводка по окну.
Блок питания — рассчитанный на выходное напряжение 12 Вольт и ток до 1 А, так же имеется в комплекте.
Актуатор
Это основная часть устройства. Внутри распечатанного на 3D принтере корпуса белого цвета, находится двигатель и вся логическая часть. Сбоку находятся две кнопки ручного управления.
С другой стороны находится вал двигателя и вывод кабеля питания. В этом обзоре я не буду касаться вопроса проводки питания по окну, так как там есть несколько вариантов решения — например внутри полой рамы окна. Я планирую, как будет свободное время — попробовать аккуратно проложить узкий короб по краю окна.
Что касается установки привода — тут тоже есть выбор. На задней крышке уже есть отверстия, которые позволят установить его вместо штатной ручки, но это приведет к невозможности ручного открытия. Оптимально ставить его в верхней части окна — тут кстати будет нужно меньшее усилие для открытия.
Я закрепил на двусторонний монтажный скотч, который, по крайней мере пока, отлично справляется с своей задачей. Можно использовать и саморезы и клей — кому как больше нравится.
При подключении питания — обязательно соблюдайте полярность, сквозь корпус устройства виден сигнальный светодиод.
В зависимости от того, в каком состоянии находится привод, или какая операция сейчас выполняется — меняется и его цвет.
Ручное управление и шум двигателя — ссылка на фрагмент видео обзора
Подключение
После подачи питания, привод переходит в режим точки доступа. Сеть так и называется privod и далее идет уникальный код устройства. Пароль для подключения к сети — 12345678. После подключения необходимо перейти на страницу авторизации.
На ней — нужно указать название и пароль своей домашней wi-fi сети. Есть два режима подключения — с указанием фиксированного IP адреса и с автоматической выдачей IP адреса роутером.
Далее привод перезагрузится и подключится к домашней сети. Если выбран режим DHCP — смотрим какой адрес присвоен роутером, устройство имеет название которое состоит из слова ESP и кода устройства.
Перейдя по этому адресу — попадаем на страницу управления приводом. Тут указано состояние окна — открыто или закрыто, либо процент открытия, установка автоматического режима проветривания, желаемая температура, включение режима проветривания на заданное время и ручное открытие и закрытие.
Устройство имеет довольно много настроек. Кроме названия и сетевого имени — можно регулировать скорость двигателя, фактический % открытия и закрытия окна, % усилия — чем ниже, тем меньше изнашивается двигатель, время включения авторежима, яркость светодиода и тут же находится код устройства.
В расширенных настройках есть возможность указать параметры подключения к внешнему MQTT серверу — все уже догадались как привод будет интегрироваться с home assistant? Еще ниже есть возможность настройки коэффициентов PID-контроллера — это параметры определяющие работу авторежима — чувствительность на изменения, скорость реагирования, амплитуда движений окна.
На момент тестирования, для home assistant — устройство необходимо вручную прописывать в конфиге, но идет работа над понятным для discovery режима формата
Внешний сенсор
Подключим внешний сенсор температуры и влажности. Методика такая — же, ищем появившуюся сеть с словом sensor и подключаемся к ней используя пароль 12345678. Далее переходим на страницу авторизации.
Тут указываем параметры для подключения к домашнему wi-fi, указываем свой или автоматическую выдачу адреса роутером.
Для перевода в режим настроек, сенсор необходимо дважды включить и выключить из сети — методика описана в инструкции, кстати возможно что это будет тоже доработано и реализовано в виде кнопки.
Для сенсора нужна только одна настройка — это уникальный код привода, который берется из его настроек. После перезагрузки, сенсор раз в две минуты будет слать на него измеренные параметры температуры и влажности.
Внешний сенсор включенный в одну из розеток удлинителя Orico.
После этого, под целевой температурой, будут отображаться данные полученные с датчика. Логика привода, в авторежиме, будет самостоятельно регулировать положение окна в зависимости от этих параметров и настроек PID коэффициентов. Но, в случае использования привода совместно с home assistant или другой системой умного дома, наличие этого сенсора не обязательно.
Настройка
После установки на окно — нужно вручную найти крайние положения. Это зависит от окна и места установки. В моем случае максимальное открытие достигалось на 90%. Это значение я и указал в поле Открыто.
И закрытие — при положении в 15% — это значение я указал в поле закрыто. Теперь при команде открытие и закрытие, актуатор будет останавливаться на этих значениях — 15 и 90%.
Работу актуатора в установленном положении — ссылка на фрагмент видео обзора
Home Assistant
На момент выхода обзора, для добавления актуатора в систему Home Assistant необходимо прописать его вручную по шаблону который копируется из подсказки в его настройках. Но еще раз уточню — уже сейчас ведется работа, направленная на то, чтобы устройство обнаруживалось интеграцией MQTT автоматически.
Здесь нужно продублировать те же значения минимума и максимума, которые мы определили и установили в веб интерфейсе привода.
Соответственно этих положений и будет достигать привод при открытии и закрытии окна. Вручную можно выбрать и любое из промежуточных значений открытия.
Автоматизации
Вариантов автоматизаций тут можно придумать множество, связав с любыми сенсорами, трекерами, условиями и прочими объектами Home Assistant. В качестве примера приведу простую автоматизацию завязанную на показания датчика CO2.
В случае если показания CO2 превысят значение в 900 ппм, температура за окном будет ниже 5 градусов Цельсия, а окно закрытым.
Приводу будет отдана команда на неполное открытие — до положения в 40%. Что-то то вроде зимнего проветривания.
На практике, в моем случае, это выглядит так.
Следующее в автоматизации условие аналогично первому, но при температуре за окном — выше 5 градусов Цельсия.
В этом случае окно будет открыто полностью.
И последнее в этой автоматизации условие, будет отрабатываться, если значение CO2 станет ниже 600 ppм, тогда, при условии что окно в этот момент открыто
Приводу будет отдана команда на закрытие. Еще раз повторюсь — это лишь простой пример, на практике эта автоматизация будет намного сложнее, я хочу учитывать больше параметров, в частности не закрывать окно если на улице не холодно, связать этот кейс с автоматизацией по увлажнению и отоплению. Думаю что через какое-то время сделаю отдельный урок по этой теме.
Видео версия обзора
Вывод
Актуатор позволяет автоматизировать очень важный кейс — проветривание помещения и на сегодняшний день, фабричных аналогов, не считая пары вариантов цепных приводов, я не встречал. Конечно все можно решить и при помощи установки системы приточной вентиляции, но она, в отличии от рассматриваемого решения — не всегда имеет техническую возможность для установки, да и по цене — существенно дороже.
От себя хочу пожелать стартапу Умное окно — дальнейшего успешного развития их продукта!
DIY беспроводной электропривод для окна со штатным запиранием на рукоятку
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.
Статья относится к принтерам:
Доброго времени суток!
C появлением 3д принтеров появились огромные возможности в разработке самодельных устройств. В данной статье я хочу рассказать о своем изобретении - «умном открывателе пластикового окна», а если по-научному, то «беспроводном электроприводе ПВХ окна», который можно собрать самостоятельно дома при наличии 3д принтера и 2-х свободных дней. Вы можете посмотреть видео-обзор этого устройства, если Вам лень читать эту статью:Это уже вторая версия данного устройства. У первой версии есть очень подробное видео с обзором и инструкцией по сборке - тоже рекомендую к просмотру, если решите делать 2-ую версию.
Первый вариант более простой, и я считаю он то же имеет право на жизнь в теплицах или на даче, а вот для квартиры или дома он всё-таки не очень подходит. Поэтому, по просьбе желающих, я разработал вторую версию и добавил ряд преимуществ.
I. Характеристики и преимущества
1) Штатный механизм закрытия и плотность закрытия.
Первая версия прижимала окно с усилием до 8 кг. Пообщавшись с профессиональными «оконщиками», мне объяснили, что даже усилия в 30 кг будет не достаточно, чтобы окно не «дуло» зимой. Особенно это актуально в случае со старыми окнами, когда резиновый уплотнитель уже стал жестким. Дело в том, что усилие должно приходить не в одну точку, а распределяться равномерно по периметру окна. Поэтому, не нужно изобретать велосипед, ведь штатная запирающая фурнитура отлично с этим справляется.
Новая версия как раз устанавливается вместо штатной ручки и может поворачивать ее с усилием до 4 кг на рычаге 11 см в зависимости от типа и кол-ва двигателей, которые вы поставите. Кстати, 11 см - это средняя длина (рычаг) стандартной рукоятки, так что можете померить усилие ручными весами у себя дома.
Т.к. новые окна закрываются легко, а старые - с большим усилием, даже усилия в 4 кг может не хватить, поэтому придется усилить червячную передачу. Но мне кажется, если у вас окно туго закрывается, то в 1-ую очередь его нужно отрегулировать и смазать, а только потом делать привод еще мощнее.
Таблица с возможными комбинациями приводов представлена ниже.
Как видите, я уже провел краш-тесты и выявил максимальные возможные усилия и слабые места для того, чтобы вы могли заранее проверить совместимость с вашим окном.
Я себе сделал версию с 3-мя - 6-вольтовыми двигателями, и настроил крутящий момент рукоятки около 3 кг на 11см, что для моего окошка достаточно.
Усиливать ось основного привода я не стал, так как не планирую колоть орехи между рамой и окном, в результате чего может быть вызвано максимальные усилие, разрушающее ось) Но в крайнем случае, распечатаю новую ось).
В общем, использование штатного запирания дало сразу ряд мелких преимуществ:
- Тягу основного привода теперь можно уменьшить, при этом увеличив скорость закрытия. В моем случае, окно открывается/закрывается на 14 см за 45 сек.
- Прищемить палец даже ребенку теперь не получится, так как окно начнёт плотно прижиматься только после того, как зазор полностью прикроется.
- Сверлить створку для установки теперь не нужно, т.к. привод ставится на место штатной рукоятки, на те же винты.
- Открыть окно злоумышленникам снаружи становится сложнее, ведь теперь оно заперто штатной системой.
2) Компактный и аккуратный механизм.
В первой версии многим показалась убогим торчащая из рамы шпилька. Конечно, ее можно было сделать короче, но для кого-то даже 10 см-ая шпилька показалось опасной. Может быть действительно, стоя у окна и любуюсь видами, если неаккуратно чихнуть, то шпилька из леруа мерлен может сыграть роковую роль. Поэтому я прислушался к критике и сделал компактный рычажный механизм как в классическом доводчике дверей.
Да, механизм стал сложнее, но увеличилась скорость открывания в 1,5 раза по сравнению с первой версией и эстетически привод стал выглядеть лучше.
3) Упрощенный монтаж.
Теперь монтаж данного устройства на окно можно сделать за 3 минуты.
1. Выкручивается штатная рукоятка, квадратный штырек при этом остаться в окне и на ее место прикручивается корпус устройства, штырек входит в привод;
2. На саморезы к раме окна крепится ответная часть и регулируется по длине;
3. Защелкиваем крышку на корпусе привода, включаем устройство и подключаем к телефону.
Но ложка дегтя в том, что сборка самого устройства стала сложнее. Больше деталей и проводов, которые нужно предварительно распечатать, собрать и спаять соответственно. Лично у меня ушли на это целые выходные (2 дн.).
4) Съемный аккумулятор.
Теперь у устройства есть аккуратный переносной аккумулятор, емкость которого вы выбираете сами. В аккумуляторный блок можно установить до 3 литио-ионных батареек 18650, благодаря чему устройство может работать от 2 до 3 месяцев без подзарядки. Еще съемный аккумулятор можно использовать как повербанк (переносную зарядку) для телефона.
Еще приятная новость, что потребление тока на столько мало, что одна солнечная панель размерами 11х7 см обеспечит непрерывную работу устройства!* (при условии попадании на нее солнечных лучей в среднем не менее 3 часов в день) .
5) Защита аккумулятора.
В первой версии есть один недостаток, а именно отсутствие физической защита аккумулятора от переразряда. Я реализовал его на программном уровне, но как показывает практика, если долго игнорировать предупреждение о разряженной батареи, она все же может разрядиться ниже 2.5 вольт, что крайне нежелательно для литио-ионных аккумуляторов. В новой версии устанавливается контроллер заряда-разряда аккумуляторов, который устраняет этот недостаток.
6) Быстрый демонтаж.
Теперь для того, чтобы открыть окно на распашку, не понадобится брать в руку отвертку. Достаточно отвернуть барашек и снять рычаг, если конечно окно не заперто.
7) Регулировка силы/скорости закрытия.
В самый последний момент я всё-таки решил гальванически разъединить силовое питание от логического. Цена вопроса еще один DC-DC преобразователь (30 руб.), а в результате при помощи мелкой отвёртки можно менять напряжение подаваемое на двигатели и таким образом добиться нужного крутящего момента/скорости вращения/громкости работы.
Главное имейте в виду, что напряжение на данном модуле можно поднять до 28 вольт, а при напряжении выше 12 вольт у вас уже сгорит драйвер двигателя! Так что будьте аккуратны.
II. Программа и принцип работы
Программу я унаследовал от первой версии и особо ничего нового в нее не добавил. Процесс запирания я реализовал следующим образом, от 10 до 100 процентов окно открывается/закрывается основным приводом, остальные от 0 до 10 процентов окно запирается/отпирается на рукоятку.
На второй закладке в Blynk сделал режим тестирования, при помощи которой можно в режиме реального времени крутить моторчики и проверять работу концевых выключателей, только не забудьте предварительно выключить эко режим на первой закладке (должна гореть кнопка only ON).
Т.к. у меня за управлением окна отвечает домашняя метеостанция, то она будет стараться лишний раз не запирать окно на рукоятку, что бы не насиловать штатный механизм и не тратить заряд батареи. Запирание будет происходить только по моей просьбе к Алисе «закрыть окно полностью», например, когда я ухожу из дома, либо если температура в комнате будет ниже положенной по причине сквозняка из-за неплотно запертого окна.
Конечно, если вы владеете программированием, то можете сделать свой алгоритм так, как вашей душе угодно.
Касаемо принципа работы, оба привода используют червячную передачу.
Я очень люблю данный вид передачи, т.к. они в компактном корпусе дают очень высокое передаточные числа, а главное, очень легко печатаются на 3д принтере! Главное, когда будете печатать червяк, толщину слоя и скорость ставьте меньше, обдув на максимум. Есть и другие плюсы данных редукторов, но об этом вам может рассказать гугл, если интересно:
Еще я поменял концевые выключатели с кнопок на датчики холла. Очень советую их использовать в паре, т.к. просто меняя полярность магнита вы можете определить положения механизмов. У меня в шестеренках проделаны пазы под магнит, которые можно отрегулировать под свои размеры и углы поворота окна и рукоятки.
На самом деле, деталей получилось не так уж много, а именно 30 шт, и по картинкам выше их можно собрать без проблем. Все детали я распечатал из белого (полупрозрачного) PLA пластика, но не потому, что так рекомендую, а просто за неимением другого.
Что касается электроники, то ниже представлена наглядная схема подключения:
Лично я спаял все на половинке макетной платы, разводить печатную плату пока не стал.
Паять все это даже мне показалось скучным занятием, поэтому печатаная плата здесь будет очень актуальна, тем более у Wemos D1 mini нахватает стандартных пинов и приходится паять напрямую к ESP8266-12 модулю.
Теперь давайте традиционно поговорим о себестоимости механизма. Просмотреть полную таблицу со всеми материалами, необходимыми для изготовления, а также с ссылками на интернет-магазины, вы можете по ссылке.
В силу того, что версии исполнения данного устройства разные, то начальная цена материалов у меня получилась приблизительно от 1100 руб., а максимальная комплектация обойдётся до 1540 руб.Данные цены актуальны на 01.06.2020 при курсе $ 68 руб. Как обычно, я не считают людские трудозатраты, т.к. на проектирование данного устройство и написание данной статьи у меня ушло около 150 часов. А вот моим читателям с готовыми моделями и инструкцией, наверное, придется повозиться часов 10 с данным проектом.
Статья получилась очень большая, но все равно раскрыть все не получилось: Например как связать Blynk и Яндекс Алису; Как автоматизировать открытие окна в зависимости от температуры и уровня углекислого газа и работы кондиционера.
Может быть, когда-нибудь я найду в себе силы и время, чтобы еще оптимизировать и улучить данный механизм и довести его до коммерческого выпуска, благо мыслей на это счет очень много, но все будет зависеть от активности моих читателей. Ну а если будет много вопросов по сборке, то я выпущу еще одну подробную видео инструкцию.
Данной статьей я хотел показать, что даже сидя у себя дома, не имея приборостроительного или радиотехнического образования, Вы уже можете конструировать подобные механизмы и делиться своими результатами с другими людьми. Поэтому, при проектировании я старался использовать самые дешевые и распространённые материалы и большинство узлов сделал пластиковыми, чтобы любой желающий мог их распечатать у себя дома или на ближайшей 3д ферме. Надеюсь данной статьей у меня получилось замотивировать кого-нибудь сделать что-то подобное и приобрести личный 3-д притер. Удачи!
Электроприводы рулонных штор с WiFi своими руками.
В этом обзоре я поведаю о том, как изготовил электроприводы для обычных рулонных штор. В конструкции использовалось Sonoff RF реле и двигатели с Алиэкспресс. Если интересно — прошу под кат.
Опережая события, покажу, что получилось.
С чего все начиналось.
Немного историиЕще с детства я мечтал об электрических шторах. Как было бы хорошо плавно и естественно просыпаться под утренние лучи солнца! Тогда еще у меня были обычные шторы. Электропривод для них был вполне реализуем, об этом я узнал в Сети. Интернет тогда только начал проникать в наши дома. Но единственной преградой были карнизы для штор. Они были металлическими и крючки в них немного застревали. Требовалась замена карнизов, а на это я тогда не был готов.
Прошло много времени…
Я переехал и начал снимать бюджетную квартиру. Там на окнах были горизонтальные жалюзи. На них-то я впервые и установил электроприводы. Это было замечательно! Утром ко времени подъема жалюзи открывались, комната освещалась утренними лучами солнца и мы просыпались легко и непринужденно.
Реализованы приводы были довольно своеобразно: из DVD плееров с разборки я достал моторы с редукторами, удалил лишнее и установил в два небольших пластиковых корпуса. Эти моторы были установлены на нижних частях двух окон и вращали трости жалюзи. Требовалось четыре оборота трости для открытия или закрытия. Для управления я собрал небольшой контроллер. Он представлял собой ATmega8 с дисплеем. Имелось два «будильника» на открытие и закрытие, а количество оборотов трости задавались задержкой «delay_ms». В добавок можно было вручную открыть или закрыть жалюзи, имелись автоматический и ручной режимы.
Единственным минусом как раз было управление при помощи задержки, а не счетом количества оборотов. Была разная нагрузка на двигатели при закрытии и открытии, т.е. жалюзи быстрее закрывались, чем открывались и через неделю-две систему приходилось подстраивать.
Планирование.
Прошло еще несколько лет.
Я снова переехал, в этот раз уже в свою квартиру. Познав все прелести электро окон я не хотел от них отказываться и еще на этапе ремонта проложил гофру под кабель. Какие приводы будут установлены, я еще не знал.
На Алиэкспресс есть моторы для рулонных штор. Для моей комнаты понадобилось бы три мотора и пульт. Да и шторы просто так не купить — нужно собирать самому. Все это выливалось в кругленькую сумму. Позвонил в фирму, которая продает моторы для штор и сами шторы с электроприводом — цена огорчила еще больше.
Выход остался один — снова сделать все собственными руками.
Без штор жить не комфортно и были куплены рулонные шторы оффлайн. Жизнь продолжалась, а тем временем в голове жужжали мысли и формировался план действий…
В итоге было принято решение к имеющимся рулонным шторам добавить моторы с редукторами, установить концевики, чтобы все было красиво и автоматично, и организовать управление при помощи Sonoff реле. Используя такое реле удалось получить такие функции как удаленное управление по WiFi и при помощи пультов на 433МГц, гибкие настройки дня и времени открытия/закрытия и др. К тому же это все стоит недорого, не нужно писать и отлаживать программу, травить плату. Берем на вооружение!
Во время написания статьи я обнаружил, что на Али есть и приводы цепи штор — и тут китайцы нас спасают. Можно было просто купить…
Подготовка и доработка комплектующих.
Итак, приступим. Для начала, перед покупкой двигателей, я попытался измерить требуемое усилие на открытие. Радиус колеса шторы примерно 1 см и измерив какая масса, приложенная к цепи, будет поднимать штору, получим приблизительное значение требуемого крутящего момента двигателя. Я использовал пластиковую бутылку, наполненную водой. Оказалось, что требовалось около 1,5-2 кг*см для смещения шторы, а это довольно много. Разобрав механизм фиксации я обнаружил, что штора фиксируется и не падает благодаря пружине.
В моем случае их было две. Одну я удалил, и вал смазал маслом. После сборки «измерения» показали, что уже с одним литром воды (1кг*см) штора приходила в движение и сама не падала. Отлично…
Дальше нужен двигатель.
Результатом поисков по Алиэкспресс стали двигатели с редуктором. Можно выбрать требуемый крутящий момент, напряжение и скорость вращения. Я остановился на двигателе 12В, 30 об/мин, 4кг*см. Забегая вперед скажу, что с этим двигателем при напряжении 10В окна открываются за 37 секунд.
Для двигателей нужны корпуса. Самыми компактными подходящими нашлись корпуса Gainta. У них большой выбор пластиковых и алюминиевых корпусов.
После примерки двигателя оказалось, что корпус нужно дорабатывать. Бормашиной и фрезерным станком корпуса были немного доработаны.
И самое интересное — как это все прикрутить к шариковой цепи? Для решения этой задачи я приобрел рем. комплект для таких же штор.
Из этого комплекта нам понадобится деталь, отмеченная стрелкой. Её нужно будет превратить в колесо с резьбой М6. На этой детали удаляем все лишнее, вклеиваем две гайки М6 на эпоксидную смолу, все накручиваем на резьбу и клеим на эпоксидку. Сразу скажу, что гайки не обычные, а резьбовые вставки М6-М8*1,5. Таких в продаже нет, они были честно спионерены позаимствованы на работе. Поэтому придется импровизировать, если осмелитесь повторить сие безумие. К сожалению, фотографий процесса переделки не сохранилось. Тут прошу меня извинить.
Имеем двигатели с редукторами и колесами для шариковой цепи в корпусах.
Собираем все в систему.
Пришло время паять. Ниже приведена упрощенная схема подключения.
Двигатель управляется драйвером для коллекторных моторов A4950 (PDF) от Allegro.
(Будьте осторожны! Микросхема драйвера чувствительна к статическому электричеству. Во время сборки умерло несколько микросхем.)
Управление на плату драйвера приходит от Sonoff реле через концевые выключатели в виде герконов, установленных внутри штапиков окон. В самом Sonoff реле нужно заменить реле :) на другое с напряжением 5В и группой переключающих контактов. Напряжение 5В для управления берем с источника питания Sonoff реле (электролитический конденсатор с низким напряжением).
Двигатели питаются от отдельного импульсного блока питания.
На самом деле я реализовал все немного сложнее: для питания двигателей я дополнительно использовал понижающие преобразователи, т.к. в зависимости от длины провода скорость вращения двигателей может быть разной, да и скорость вращения можно регулировать. Но это не столь важно.
Корпуса двигателей оказались довольно компактными, что вызвало небольшие трудности с установкой понижающих преобразователей и драйверов. Но все благополучно уместилось.
Так выглядит двигатель с питанием и управлением.
Чтобы ограничить движение шторы, внутрь штапиков были установлены герконы, а на шторы — магниты. Вся проводка уложена в кабель каналы.
На очереди блок управления. Внутри пластикового корпуса уместились блок питания, Sonoff реле и плата задержки, о которой я расскажу чуть позже.
Так блок управления подключается к окнам. Он аккурат расположился под тумбочкой и такая конструкция никак не мешает.
В стене проложена гофра, протянут кабель по которому идет питание и управление. На каждое из трех окон приходит питание 19В, и два управления через герконы.
Запуск и наладка.
Во время сборки я по отдельности проверял работу каждого узла и постепенно собирал все воедино.
Напряжение было снижено до 10В с целью уменьшения шума. Как оказалось, китайские моторы, втроем, неплохо так жужжат, плюс ко всему рамы окон резонируют.
Так же важно, чтобы герконы надежно срабатывали, иначе штора упрется и цепь будет проскальзывать на колесе двигателя. Вся надежность системы упирается в герконы.
Все заработало, вроде как ничего сложного… Если бы не одно «но»! Если ветерок колышет штору, может возникнуть ситуация, когда магнит отодвинется от геркона и т.к. управление подается постоянно, штора начнет двигаться куда не нужно. Таких случаев было достаточно и я решил добавить в систему задержку на отключение управления. Таким образом, через 40 секунд после появления управляющего сигнала контроллер отключает управление на драйверы двигателей. И даже, если штора не остановилась по концевику — остановится по таймеру. К слову, остановки в любом положении не предусмотрено — только открыто или закрыто. Это меня устраивает.
Опыт эксплуатации и резюме.
Результатом моих домомучений стала возможность открывать/закрывать шторы простым нажатием на кнопку настенного пульта ДУ или через приложение eWeLink со смартфона, автоматически открывать и закрывать шторы по времени и по дню недели, удаленно управлять через Интернет. И это, я вам скажу, очень удобно.
К плюсам еще стоит отнести возможность ручного управления. Если система отказала или отключили электричество, можно снять цепи с двигателей и крутить все вручную. Да и сами шторы поменять — не проблема. При использовании шаговых двигателей на оси вала, зачастую, механизм необратимо переделывается и возможность ручного управления ставится под вопрос.
Шум двигателей немного раздражает, но я его слышу только утром, и зачастую сквозь сон. Вечером шторы закрываются, когда меня еще нет дома или я нахожусь в другой комнате.
Так же интересен сам опыт использования Sonoff реле не как устройства коммутации нагрузки, а в качестве управляющего устройства. Можно использовать таймеры, расписание, удаленное управление труднодоступными механизмами и пр.
Интересно, как бы получилось реализовать такое управление при помощи реле от Xiaomi. Гибкие настройки сценариев, интеграция в систему умного дома выглядят многообещающе.
А какие нестандартные варианты использования Sonoff реле знаете вы?
Благодарен, что дочитали до конца. Я не писатель, больше технарь. Старался…
Update.
Немного раздражал шум двигателей. Решил добавить резиновые прокладки между двигателями и рамами окон. Под саморезы подложил резиновые шайбы. Шум уменьшился, рамы больше не излучают звук. Жужжат только моторы.
Поменял магниты на узкие и длинные. Их приклеил горизонтально, немного с выступом за пределы шторы. Концевики стали срабатывать надежнее.
Автоматика для окон: комплектующие и принцип работы
Современные окна кроме основной функциональной нагрузки сегодня являются и архитектурным элементом, позволяющим преображать типовые помещения. Однако оригинальный дизайн и большие габариты панорамных и портальных систем, а также элементов фасадного и мансардного остекления зачастую усложняют эксплуатацию. Кроме того, современный ритм жизни предполагает все большее распространение автоматизации жилища для повышения уровня комфорта и экономии времени. Для поддержания оптимального микроклимата и удобства управления оконными створками в труднодоступных зонах используется оконная автоматика, как в качестве автономной системы, так и в качестве элемента «умного дома». Со специалистом компании ТБМ рассмотрим основные элементы систем оконной автоматики и специфику их применения.
Содержание
Как организовать управление створками в труднодоступных местах
Далеко не во всех квартирах и домах организованы принудительные системы вентиляции с рекуперацией воздуха, в большинстве случаев воздухообмен осуществляется за счет вентиляционных клапанов в оконных блоках и проветривания. Но в ситуации с окнами, расположенными в труднодоступных местах: в мансардной крыше, на потолке в оранжерее или зимнем саду, под потолком в бассейне, подойти и открыть створку затруднительно. Одно из решений – ручное управление окном посредством специального аксессуара, который можно приобрести у производителя окон. Телескопический стержень идет в комплекте с адаптером, фиксируемым непосредственно к створке. Но даже телескопическая ручка не всегда «панацея», а погода может испортиться неожиданно, когда закрыть створку просто некому. Да и стоимость аксессуаров прилично прибавит к бюджету окна, но не избавит от необходимости личного контроля.
Второй вариант, тоже требующий финансовых вложений, но в дальнейшем не требующий временных затрат – автоматическое управление створками.
Оконная автоматика предназначена для открывания конструкций, которые человек не может открыть вручную – это фрамуги, зенитные фонари, люки и т.п., находящиеся, например, на большой высоте. Для их функционирования могут использоваться кнопки или блоки радиоуправления с пультами.
При интеграции в «умный дом» даже пультом или кнопкой пользоваться не придется, плюс, появится возможность удаленного мониторинга и управления. Один из участников нашего портала автоматизировал свою двухуровневую квартиру самостоятельно, собрав систему умного дома из различных комплектующих, и разработав собственное программное обеспечение. Мансардные окна он автоматизировал следующим образом.
- Удаленное открытие/закрытие и получение текущего положения в интерфейсе системы;
- Автоматическое закрытие при дожде;
- Автоматическое закрытие при постановке квартиры на охрану.
В зависимости от поставленных задач, системы оконной автоматики комплектуются различными устройствами. Если для управления створкой в труднодоступных местах достаточно привода и пульта (выключателя), то для поддержания заданных температурно-влажностных параметров и автоматического закрытия при ухудшении погодных условий, потребуется расширенный набор.
Для автоматического регулирования (без участия человека), помимо основных компонентов (блок управления, приводы, кнопки), используется погодная станция с уличными датчиками дождя/ветра и солнечной активности, а так же терморегулятор, устанавливаемый внутри помещения.
Электроприводы для автоматического открывания окон
Базовым элементом, «сердцем» оконной автоматики является электропривод – устройство, монтируемое на оконный блок, откос или несущий каркас, обеспечивающее открытие и закрытие створки. Принцип действия электропривода заключается в выталкивании створки подвижным элементом при открывании и притягивании ее обратно при закрытии. Приводы различаются по мощности, габаритам и конструктиву и подразделяются на несколько видов:
- цепные;
- штоковые (шпиндельные);
- реечные;
- рычажные.
Цепные оконные электроприводы – компактные и экономичные устройства с рабочим ходом от 90 до 500 мм. Цепь, намотанная на барабан, при распускании механизма выпрямляется, становится жесткой и выполняет функцию штока, выталкивающего створку. Закрытие створки происходит посредством наматывания цепи на барабан. Цепные электроприводы совместимы с большинством оконных конструкций и характеризуются высокой скоростью работы. Ограничением могут стать большие габариты и вес створки.
Штоковые оконные электроприводы – принцип работы штока аналогичен винтовому домкрату, шток с крупной резьбой по мере вращения двигателя выкручивается (открытие створки) и закручивается (закрытие створки). От цепного устройства шпиндельное отличается большим диапазоном открытия – от 180 до 600 мм, и большим выталкивающим усилием, что позволяет управлять крупногабаритными, массивными створками. К минусам конструкции относятся большие габариты, особенно у моделей с длинным штоком.
Реечные оконные электроприводы – вместо штока с резьбой в этой конструкции за двигательную функцию отвечает шестерня и зубчатый рычаг. Диапазон открытия у реечного привода самый большой и составляет от 350 до 1500 мм, но он же и самый медленный и чем габаритнее створка, тем медленнее она открывается и закрывается. Что не очень удобно, когда нужно быстрое реагирование на случай шквального ветра или ливня. Штоковыми приводами оборудуют преимущественно тяжелые люки, вмонтированные в крышу, оранжерейные и тепличные окна.
Рычажные оконные электроприводы – рычажные приводы ножничного типа характеризуются эргономичностью и удобством применения. Открытие и закрытие створки происходит посредством зубчато-винтовой (червячной) передачи, через подвижную каретку связанной с качающимся рычагом, а за движение створки отвечают рычаги, напоминающие ножницы. У рычажного привода самый маленький рабочий диапазон, всего до 150 мм, но для проветривания или дымоудаления этого вполне достаточно. Рычажные приводы более востребованы для установки на фрамугах, из-за чего их принято называть фрамужными.
В частной сфере наиболее востребованы цепные электроприводы для оконных блоков стандартных габаритов, расположенных в труднодоступных местах. А для автоматизации больших и массивных панорамных створок, а также элементов остекления крыш в зимних садах и оранжереях, используют реечные электроприводы.
Бесперебойная работа и управление
Как и любое другое энергозависимое оборудование, электроприводы на случай перебоев нуждаются в резервном питании, но и без него система не «встанет».
Для управления автоматикой при отключении электричества следует предусмотреть резервное питание, которое может поддерживать все оборудование или только оконную автоматику в частности. Если резервное питание не предусмотрено, то простая система крепления на приводе цепь/кронштейн позволит открыть или прикрыть окно вручную. А для интеграции оконной автоматики в систему умного дома следует обратиться к специалистам, которые подключат приводы, и вы сможете наслаждаться комфортной обстановкой.
Управление электроприводом может осуществляться тремя способами:
- через интерфейс системы «умный дом» или удаленно, через соответствующее приложение в смартфоне (компьютере, планшете);
- с дистанционного пульта (в тандеме с блоком управления);
- с выключателя.
Самый доступный, но не самый удобный вариант – управление с выключателя, посредством переключения кнопки в нужное положение. Наличие блока и пульта, а также встраивание в общую систему управления домом, позволяют полностью автоматизировать работу окон для поддержания оптимального микроклимата в помещениях любых типов. И резкое ухудшение погодных условий, как водится, неожиданное даже для синоптиков, не станет поводом бежать закрывать створку.
Вывод
Автоматика для окон – одно решение нескольких проблем:
- регулировка микроклимата в доме, зимнем саду, оранжерее (автоматическое проветривание, датчик дождя и ветра);
- автоматическое открывание окон в труднодоступных местах – бассейны, мансарды, подвалы, кухонная мебель, расположенная напротив окна.
При этом возможно обеспечение бесперебойности работы даже при отключенном электричестве.
Производители предлагают большой выбор комплектующих для оконных конструкций различных параметров, можно подобрать оптимальную по соотношению функционала и стоимости систему. А первоначальные вложения окупятся экономией не только сил, но и самого дорогого ресурса – времени.
Управляющую автоматику ставят не только на окна, но и на дверные порталы. Масса информации о разнообразных системах управления «умный дом» – в профильной ветке на форуме. В видео – как сделать жалюзи с электроприводом своими руками.
Читайте также: