Рольшторы с электроприводом своими руками. Автоматические шторы своими руками. Особенности автоматических штор и их виды

Кореш как то подогнал мне кучу моторов от принтеров, моторы были шаговые, и я решил купить распространенный драйвер для шаговиков, который умные люди подружили с ардуино

По приезду драйвера я пофиксил его косяк

сопля между ног

Далее думал, куда этот модуль пустить, чтоб пользу приносил, и радость. Додумался до дистанционного управления жалюзи на окне. У вертикальных жалюзи есть шнурок, при протягивании которого они смещаются в крайние положения, а у меня имеется китайский кондиционер, на котором одна кнопка пульта не задействована. Эту кнопку я и использовал для управления.
Лень - двигатель прогресса, как известно. Вооружившись электролобзиком, напильником, такой-то матерью, я принялся пилить свое поделие. Использовал родную монтажную пластину от двигателя, шестерню от него же. В шестерню прекрасно вошла после доработки напильником пластиковая водопроводная труба, получился отличный барабан для шнура.

Схема на макетке отрабатывала исправно, с механикой же пришлось попотеть.
Сначала я хотел, чтобы шнур жалюзи обвивал барабан тремя витками, и он, вращаясь, открывал-закрывал жалюзи. Шнур не хотел вести себя так, как я того желал, а собирался в кучу у краев барабана в крайних положениях, и захлестывался, не давая остаткам размотаться, и клиня механизм.
Потом я сделал разделенный барабан, и дело пошло лучше. Намного. Вот тест изготовленной платы, и новой механики

Затем прикрепил на стену деревяшку, и к ней на саморезах приделал механизм и электронику, и намотал шнур жалюзи. Корпус делать не стал, во первых лишняя морока, а во вторых я бы его не видел все равно, так как жалюзи постоянно закрыты, я не использую поворот ламелей (или лент?) вообще, просто отодвигаю их, когда надо.

При подаче сигнала на закрытие или открытие одна часть катушки наматывает шнур, а со второй он разматывается, жалюзи при этом движется в нужном направлении. Чтобы ограничить ход жалюзи я использовал концевик от старого дисковода

Концевик сдвоенный, с двумя нажимными штырьками двумя парами контактов. При надавливании на штырьки соединяются соответствующие пары контактов.
На шнур нацепил ограничители, которые при подходе к крайнему положению давят на механизм концевика, ардуино при этом выключает модуль мотора, и он останавливается. Мотор выключается убиранием +5 В от модуля L298, так как при простой остановке обмотки мотора находятся под напряжением, и он жрет около ампера, греется. Для выключения пустил +5 к модулю через транзистор, которым управляет нога ардуино. Полную схему можно посмотреть . Основной управляющий орган - пульт от кондиционера, на котором, как сказано выше, не задействована одна кнопка, по видимому в некоторых моделях она включает подсветку, на дисплейчике пульта появляется символ лампочки, повторное нажатие кнопки убирает ее. Пульт поочередно выдает две разные команды, Их принимает управляющая схема с помощью ик-приемника, и открывает/закрывает жалюзи. Так же решил добавить управление кнопками. Были мысли реализовать управление от степени освещения, но я не нашел причин делать это, мне это не было нужно.

Пробный запуск, и сразу фейл.

Произошло это из-за недостаточного натяжения шнура на второй части катушки.
Исправил, все ок

Кнопки и ик-приемник решил сунуть в отдельный аккуратный корпус и приляпать на стену/ Для этого была куплена розетка rj45, которую я немного доработал

розетка до вмешательства

Плата с ик-приемником и кнопками

Готово

Соединяется этот блок с основным устройством через витую пару, я использовал штатный разъем в розетке для его подключения, обжал с одной стороны кабеля коннектор rj45

Клей высох, всё собрано, и прекрасно работает. Доволен собой, но все таки легче было купить жалюзи с заводским электроприводом.
Все исходники, если кому интересно,

Чтобы интерьер частного дома приобрел привлекательный вид, высокую функциональность и практичность, оконные проемы в нем нужно декорировать с применением новых технологий. Жить в таком пространстве комфортно и уютно. Далее в этой статье всё о выборе шторы с электроприводом: виды и принцип работы.

Инновации в дизайне окон

Сегодня для дизайна окон частных жилищ применяется множество уникальных технологий, в том числе раздвижные или рулонные шторы с электроприводом. Такие умные механизмы, сочетающие в себе инновационные технологии и передовые дизайнерские достижения для декора окон, представлены на следующем фото.

По своей сути, это не просто текстильное изделие для украшения внутреннего убранства дома, а передовое оборудование с пультом, с помощью которого можно наполнить дом комфортом и красотой.

Такие механизмы с электроприводом были изобретены совсем недавно. Они устроены таким образом, что процесс задерживания или открытия занавесок происходит автоматически. И непосредственного участия человека в нем не требуется.

Иными словами, шторы с электроприводом и дистанционным управлением — это не только удобно, но иногда даже жизненно необходимо. К примеру, если в доме присутствует много живых растений, а сам хозяин подолгу отсутствует. Автоматическое открытие рулонных штор позволит обеспечить цветам в вазонах актуальный уровень природного освещения. А само помещение при этом наполняется здоровым микроклиматом и атмосферой уюта.

Достоинства и недостатки занавесок с электроприводом

Карниз с электроприводом для штор непременно придется по душе тем потребителям, которые проявляют заботу о комфорте своей жизни. Основными достоинствами подобных конструкций называют следующие свойства:

высокая надежность, долговечность;
отменная практичность и функциональность. Подобные конструкции являются частью технологии «умных домов», где интерьер оснащается высокотехнологичным оборудованием;

комфортная эксплуатация и легкое дистанционное управление. Человек может задать актуальные параметры, система сама откроет или закроет шторы в нужное время;
разнообразие форм. Занавеси с электроприводом, помимо прямолинейной формы, могут иметь изогнутую форму, что позволяет создавать действительно необычные и новаторские интерьеры. Их дизайн весьма разнообразен (плиссе, рулонные, римские шторы, классические занавеси и тому подобное), что позволяет декораторам создавать оригинальные интерьере в обычных городских квартирах и загородных коттеджах;

легкий монтаж своими руками на окно любого размера и формы. Римские шторки с электроприводом вполне могут монтироваться самостоятельно, без помощи квалифицированного специалиста;
бесшумное функционирование. При открытии штор такого характера не возникает излишнего шума, мешающего сну или отдыху человека;
высокая эстетика. Можно применить множество цветовых решений, фактур, рисунков, что позволяет человеку преобразить свое жилище, добавив в него атмосферу уюта, тепла.

Римские шторы с электроприводом также имеют и некоторые недостатки. Минусами подобных конструкций считается необходимость в тщательных замерах окна перед их монтажом. Ошибка в полсантиметра может стать преградой к легкой установке изделия.

Особенности управления автоматической занавесью

Рулонные шторы на окна с электроприводом являются сложными механизмами с дистанционным управлением и возможностью выставления своими руками разных программ функционирования.

В действие рулонные шторы можно привести дистанционно с помощью пульта, а можно запрограммировать систему на автоматическую работу. За функциональность изделия отвечает присутствующий в его конструкции мотор, который и приводит в действие механизм опускания или поднятия рулонных штор.

Дистанционное управление автоматизированными карнизами для раздвижных занавесок не вызывает особых трудностей у пользователя. Они оснащены инфракрасным или радио-пультом. Помимо этого, механизмом можно управлять вручную нажатием на переключатель.

Так как в конструкции автоматизированных римских штор присутствует датчик освещения, электрический карниз можно запрограммировать на закрытие окошек в чрезмерно солнечные дни или в конкретное время суток.

На следующем видео подробно рассказано о том, как осуществляется монтаж своими руками и последующее дистанционное управление раздвижными шторами на электроприводе.

Особенности выбора рулонных занавесей с электроприводом

На что обратить внимание при выборе рулонных занавесей на автоматизированном карнизе знает не каждый потребитель. Это инновационные системы, и опыта в их выборе у многих наших соотечественников нет. Поэтому далее мы расскажем про особенности выбора таких конструкций для оконных проемов:

Мощность электропривода. Автоматизированные карнизы позволяют вешать на них практически любой по весу и дизайну текстиль: плиссе, римские шторы и тому подобное. Но отметим, что для конструкций с маломощным электроприводом лучше подобрать легкий по весу текстиль. Иными словами, перед покупкой таких конструкций на электроприводе человек должен определить, какой текстиль будет украшать автоматизированный карниз. Для громоздких вариантов стоит выбрать мощный мотор, для легкой занавески – более доступный по стоимости маломощный электропривод;
Уровень функциональность. Как уже писалось выше, карниз на электроприводе может управляться ручным методом и дистанционно, может оснащаться датчиками света, температуры, уровня влажности и тому подобное. И чем выше возможностей у конструкции, тем более функциональной и, в тоже время, дорогой она будет;

Чрезмерно дешевые модели подобного оборудования для дома должны насторожить. Хорошие агрегаты не могут стоить копеек, поэтому от их приобретения лучше сразу отказаться, дабы потом не столкнуться с частыми поломками и необходимости ремонта мотора агрегатов.

Сегодня автоматизация умного дома затрагивает практически все бытовые процессы. Это касается и управления карнизами, которое отлично сочетается с системой мультирум. Электропривод для карниза – главный элемент автоматизации штор, позволяющий на расстоянии управлять уровнем естественного освещения в доме. Главный плюс такой системы в том, что ее можно изготовить самостоятельно. Что для этого потребуется, как это сделать?

Принцип работы электрокарниза

Рассматриваемые системы отличаются достаточно простым устройством и принципом работы. Комплектация представлена электроприводом и алюминиевым профилем, который выполняет роль опорной конструкции для штор. Внутри профиля располагается прочный стальной трос, соединенный с подвижной кареткой. Электромотор двигает каретку, за которой следует трос. На тросе располагаются крепления, к которым подвешиваются шторы.

Некоторые модели оборудованы встроенным таймером. Он позволяет заранее задавать сценарии, по которым система будет в автоматизированном режиме регулировать уровень естественной освещенности внутри комнат. Более продвинутые решения имеют встроенные датчики освещения. Они работают в автоматическом режиме, изменяя положение занавесок в зависимости от того, насколько светло или темно в данный момент на улице.

Виды карнизов по конструкции

Шторы для умного дома с электроприводом классифицируются по конструкционным особенностям на три вида:

Раздвижные. Наиболее часто встречающийся вид. Такие конструкции осуществляют передвижение штор в горизонтальной плоскости по обе стороны от окна. Эти системы предпочтительны в случаях, когда надо автоматизировать управление тяжелыми шторами, так как рассчитаны они на весьма большие нагрузки.

Подъемные. Такие системы предназначаются для вертикального передвижения штор снизу-вверх. Они могут не только скручивать полотно в рулон, но и передвигать его на заданный пользователем уровень.

Панельные. Это достаточно редкий тип системы, которая заточена под работу со шторами-панелями. Прежде всего к ним относятся японские полотна. Электроприводы для работы с панелями обладают комбинированным управлением – автоматическое и механическое. Они более дорогие, чем иные виды.

Для домашнего использования на широких и высоких окнах лучше выбирать раздвижные системы. Если окна узкие и высокие, или просто небольшие, целесообразнее обратить внимание на варианты подъемного типа.

Разновидности по управлению

Управление электрическими карнизами может выполняться по одной или сразу нескольким доступным схемам:

Стационарный контроль. Наиболее простой способ регулировки положения полотен, подвешенных на электрокарниз. В этом случае на стене монтируется небольшая панель, на которой расположены кнопки или сенсорный экран с простым интерфейсом. Он содержит несколько переключателей, изменяющих направление движения полотна. Функция программирования в большинстве таких пультов отсутствует.

Дистанционный контроль. Более современный, удобный и универсальный способ контроля. Регулировка положения полотна осуществляется с пульта дистанционной связи. Также в эту категорию можно отнести автоматический контроль на основании показаний датчиков освещения и других раздражителей. Такие системы удобны для домашнего использования – не нужно монтировать панель в каждой комнате дома.

Контроль через умный дом. Многие готовые решения поддерживают сопряжение с умным домом. Это открывает возможность по заданию многочисленных сценариев, а также по контролю положения штор на больших расстояниях. Управлять карнизом в этом случае можно с мобильных устройств, а также через Интернет с персонального компьютера или ноутбука. Пожалуй, это самый гибкий способ управления.

Многие современные решения поддерживают и дистанционное управления, и подключение к умному дому.

Преимущества и недостатки систем

Карнизы с электрическим двигателем – отличная современная альтернатива классическим карнизам, которые не так удобны в использовании. Рассматриваемая технология пользуется популярностью из-за множества плюсов:

Универсальность. Можно подогнать систему под любой стиль интерьера – дома, в офисе, театре и т.д.

Эстетичность. Сегодня доступно множество дизайнерских решений электрокарнизов на любой вкус.

Удобство. Изменение положения штор – дело пары секунд. Если есть пульт, даже не нужно вставать.

Комфорт. Даже ребенок справится с передвижением тяжелых штор – достаточно нажать нужную кнопку.

Минимум шума. Электропривод не издает никаких звуков, полотна передвигаются максимально плавно.

Недостатков у рассматриваемых систем всего два. Первый – достаточно высокая стоимость готовых решений. Второй недостаток – сложный ремонт, который понадобится в случае выхода системы из строя. Особенно дорого выходит восстановление или замена электрического привода, а также модуля беспроводного управления.

Самостоятельное изготовление системы

Прежде, чем сделать жалюзи с электроприводом для дома своими руками, нужно определиться с мощностью мотора. Сделать это просто. Если масса ваших штор не больше 50 кг, достаточно мощности мотора в 75 Вт. Если полотна тяжелее, лучше подобрать мотор на 100 Вт. Чем больше мощность, тем быстрее раздвигается полотно.

Лучший выбор для самостоятельного изготовления электропривода – электрический мотор стеклоподъемника, который можно найти в двери автомобиля. Такой мотор идеален, так как характер его работы такой же, как и у готовых приводов – это возвратно-поступательное движение. Также для того, чтобы изготовить жалюзи с электроприводом своими руками, потребуется карниз и трос с креплениями для используемого вами полотна.

Процесс сборки и монтажа

Вам необходимо собрать систему в соответствии со схемой механической части привода, приведенной ниже:

Слева устанавливается привод стеклоподъемника, а справа – подвижный блок с колесом. Трос, на который подвешиваются шторы, натягивается между блоком и колесиком электропривода. Схема силовой части для питания электрического двигателя собирается по указанной ниже схеме. Для этого нужны навыки пайки.

После сборки силовой части можно перейти к изготовлению силовой части. Ее схема представлена на схеме:

Можно заметить, что в схему входит датчик освещения, роль которого берет на себя фоторезистор. Его нужно прикрепить на окно таким образом, чтобы он смотрел на улицу. Управление системы осуществляется при помощи пульта дистанционного управления. Возможен автоматический и ручной контроль работы привода.

Готовые системы электрокарнизов

Если самостоятельное изготовление электропривода для домашних штор – это не для вас, вы можете купить уже готовое к использованию решение. Сегодня в продаже можно найти большой выбор автоматизированных схем:

Astra ME. Такой вариант получил широкое распространение в отелях, частных апартаментах и офисах, а также в местах, где шторы подвешены на большой высоте. Движение штор осуществляется со скоростью до 12 метров в минуту, потребление мощности – 65 Ватт. Управлять устройством можно по радиоканалу. Есть возможность подключения оборудования к системе автоматизации умного дома, что очень удобно.

Somfy. Электроприводы от этого бренда имеют массу удобных функций и сценариев. Они поддерживают плавное и равномерное движение штор. Привод при работе не издает шум, при этом выглядит весьма стильно, как и элементы управления. Можно подключить устройство к системе умного дома, после чего появится возможность регулировки уровня естественного освещения на большом расстоянии от жилья.

Среди систем управления электрокарнизами большой популярностью пользуются радиомодули Herzborg, NOVO. На первый пульт можно одновременно подключить до 99 двигателей, работает он на частоте 868 МГц. На второй можно настроить работу до 15 моторов сразу, управление осуществляется с использованием частоты 433 МГц.

Вывод

Сделать автоматические шторы на окна своими руками не так просто, и для этого потребуются определенные навыки пайки и сборки электронных устройств. Если для вас это слишком сложная задача, или вы не хотите тратить на это время, рассмотрите готовые решения. Хоть это и выйдет дороже, вы сэкономите массу времени.

В этой статье я расскажу о конструкции автоматического привода штор, установленного у меня на балконе. Там у нас растут цветы, которым вреден прямой солнечный свет. Кроме того, летом, если окна балкона закрыты, при прямом солнечном свете воздух на балконе быстро перегревается. Однако когда прямого света нет, шторы желательно открыть — тень тоже не способствует росту цветов. Поэтому, для поддержания на балконе приемлемой освещенности, я автоматизировал работу штор.

Механика

Шторы изначально уже были на балконе. Их две, обе подвешены на металлическом тросике, протянутом под потолком от одной стены балкона до другой. Понятно, что передвигать нужно сразу обе шторы, при этом из-за трения штор об тросик (он достаточно шершавый) требуемая сила должна быть достаточно велика. Кроме того, иногда на пути шторы могут встречаться препятствия, например, приоткрытое окно балкона, что еще больше увеличивает требования к силе.
Таким образом, привод должен быть достаточно мощным и надежным — на балконе часто бывает повышенная влажность, возможна достаточно большая разница температур зимой и летом. Поэтому основой привода я сделал автомобильный привод стеклоподъемника. Он обладает достаточной мощностью, способен выдавать большой крутящий момент (в него встроен червячный редуктор) и очень надежен.

Схема механической части привода показана ниже:

Подробнее о конструкции. На вале привода стеклоподъемника (слева на схеме) закрепляется пластиковый ролик с проточкой, на который намотан виток веревки. Привод закрепляется на одной из стен балкона. На противоположной стене крепится такой же ролик, через который также пробрасывается веревка.
После этого веревка натягивается, так что трения веревки на ролике привода хватает для перемещения штор. Противоположные концы каждой шторы крепятся к веревке так, чтобы при вращении мотора штора раздвигалась или сдвигалась.

Для проверки работы привода я сделал его уменьшенную модель. Привод стеклоподъемника и независимый ролик закрепил на доске, натянул между ними веревку, после чего можно было проверять работу электроники и измерять силу, развиваемую приводом.

Фотография самого привода на макете:

Как видно из фотографии, к приводу стеклоподъемника прикреплена достаточно крупная тонкая пластина (я использовал текстолит). К ней крепится металлический уголок с двумя отверстиями, через которые пропущена веревка. Он нужен для того, чтобы виток веревки на ролике не путался, для этого отверстия в уголке сделаны на разной высоте относительно пластины.
Правее уголка — концевые выключатели, нужные для остановки штор к крайних положениях. Для того, чтобы обозначить эти положения, на веревку надеваются две пластиковые трубочки (на фотографии рядом с нижним выключателем видна только одна из них). Трубочки располагаются так, что при достижении шторой крайнего положения одна их них нажимает на выключатель, при этом для надежного нажатия рядом с каждым из выключателей крепится металлическая пластинка, которая прижимает трубочку к выключателю.
Три металлические стойки, прикрепленные к пластине, нужны для крепления крышки привода.
Оба ролика для веревки сделаны из колес для мебели. Используя дрель и напильник, в каждом из них нужно проточить канавку, в канавке ролика привода должны укладываться два витка веревки. Ролик привода крепится на валу за счет натяжения, при этом отверстие в нем пришлось расточить до квадратного, так как вал привода квадратный.
Привод крепится к стене балкона при помощи подходящих мебельных уголков (один из них виден на фотографии слева). В приводе стеклоподъемника достаточно крепежных отверстий, так что проблем с креплением не возникает.

Вид привода, уже прикрепленного к стене и закрытого крышкой:

Для того, чтобы натягивать веревку, используется специальный винт с гайкой, к которому крепятся концы веревки:

Также к нему прикреплен конец одной из штор.

Электроника

Вся электроника у меня разбита на две части — силовую и управляющую. Главная задача силовой части — обеспечение питания двигателя привода. Привод стеклоподъемника может потреблять очень большой ток. Для уменьшения этого тока я уменьшил напряжение питания привода до 5 вольт, но даже при этом максимальный ток, потребляемый двигателем, может доходить до 3А. Чтобы обеспечить такой ток, я использовал блок питания от принтера, способный выдавать напряжение около 30В и ток до 0.7А, а так же DC-DC преобразователь до 5В. За счет понижения напряжения DC-DC вполне способен выдать нужный ток.
Управление питанием двигателя производится при помощи мощного реле, предназначенного для изменения полярности сигнала, и MOSFET, управляющего подачей напряжения на двигатель. Благодаря использованию MOSFET можно регулировать скорость вращения двигателя, но в данный момент эта возможность не используется.
Также на силовой части установлены стабилизаторы, предназначенные для питания управляющей электроники и цепь контроля питания двигателя. Стабилизаторы питаются от более низковольтной цепи блока питания, напряжение там не превышает 12В.

Схема силовой части

Управляющая электроника представлена микроконтроллером STM8S. Контроллер выполняет достаточно много функций — измерение освещенности, принятие решения о запуске привода, контроль за положением штор по концевым выключателем, управление питанием привода, управление приводом в ручном режиме — по командам пульта ДУ. Кроме того, к контроллеру подключен радиомодуль на NRF24L01 и шина 1-Wire, по которой подключены три датчика температуры. При помощи радиомодуля можно управлять приводом и считывать значения температуры в разных точках балкона и на улице, однако в данный момент второй радиомодуль подключен только к макетной плате, так что далее этот функционал я рассматривать не буду.

Используемый блок питания от принтера имеет вход для перевода его в состояние Stand-by. Его я тоже использую, благодаря чему уменьшается потребление энергии конструкцией. В программе учитывается, что блок питания переходит в рабочий режим с определенной задержкой, а после 30 секунд бездействия привода блок питания опять переходит в режим Stand-by.

Индикация работы привода — при помощи трехцветного светодиода (используются только синий и красный диоды). Синий загорается при подаче напряжения на двигатель, красный начинает периодически мигать при наличии ошибок в работе привода. Число вспышек позволяет определить номер ошибки.
Для звуковой сигнализации некоторых событий (например, при подаче команды на закрытие уже закрытых штор) используется сам двигатель привода. На него подается ШИМ сигнал с маленьким коэффициентом заполнения, в результате чего двигатель достаточно громко пищит.

Схема управляющей части

В качестве датчика освещенности используется фоторезистор, прикрепленный присоской к окну. Так как присоска может отпасть от окна, рядом с фоторезистором расположена маленькая кнопка. Пока присоска держится на окне, кнопка прижата к окну. Если присоска отпадет, автоматическая работа привода прекращается и начинает мигать красный диод. Если датчик не подключен к разъему, то это тоже обнаруживается контроллером.
Вид датчика освещенности:

Так как освещенность датчика может резко изменяться — из-за различных вспышек на улице, переменной облачности, то данные от датчика приходится фильтровать. У меня реализован следующий алгоритм обработки: данные от датчика оцифровываются с частотой 10Гц, и записываются в массив. Раз в секунду значение этого массива усредняется (в первую очередь это нужно для фильтрации шумов и вспышек). Далее полученные значения добавляются в другой массив размерностью 600 элементов, после достижения конца массива запись начинается с его начала. Также каждую секунду производится анализ этого массива — контроллер подсчитывает, какой процент элементов массива меньше определенного порога (с ростом освещенности напряжение на выходе фотодатчика падает). Если значения более 66% элементов меньше заданного порога — то считается, что освещенность достаточно велика, и шторы можно закрывать. Таким образом проводится фильтрация периодических изменений освещенности. При этом на частоту работы привода тоже наложено ограничение — в автоматическом режиме мотор включается не чаще раза в десять минут.

Как я упоминал выше, имеется возможность управлять шторами с пульта ДУ. При помощи пульта можно полностью открыть и закрыть шторы, частично открыть их, запустить привод по мгновенному значению освещенности.При управлении с пульта ограничений на частоту работы привода нет.
Также есть возможность программно перезагрузить контроллер.
При передвижении штор контроллер следит за состоянием концевых выключателей. Если после начала движения соответствующий выключатель не сработает в течении 20 секунд, работа мотора прекращается. Чтобы продолжить работу привода после устранения неисправности, как раз и нужно перезагрузить контроллер.

Вся электроника установлена в стандартный пластмассовый корпус:

Один из выключателей нужен для перевода электроники в автоматический режим работы, второй позволяет полностью отключить питание мотора.
При помощи гнезд Jack 3.5мм к устройству подключаются датчик освещенности, TSOP для приема данных от пульта, и внешние термодатчики.
Белым колпачком закрыт светодиод — так его видно под любым углом.

Вид собранного и установленного на свое место блока электроники:

Видео работы привода (управление с пульта):

В этой статье я расскажу о конструкции автоматического привода штор, установленного у меня на балконе. Там у нас растут цветы, которым вреден прямой солнечный свет. Кроме того, летом, если окна балкона закрыты, при прямом солнечном свете воздух на балконе быстро перегревается. Однако когда прямого света нет, шторы желательно открыть - тень тоже не способствует росту цветов. Поэтому, для поддержания на балконе приемлемой освещенности, я автоматизировал работу штор.

Механика

Шторы изначально уже были на балконе. Их две, обе подвешены на металлическом тросике, протянутом под потолком от одной стены балкона до другой. Понятно, что передвигать нужно сразу обе шторы, при этом из-за трения штор об тросик (он достаточно шершавый) требуемая сила должна быть достаточно велика. Кроме того, иногда на пути шторы могут встречаться препятствия, например, приоткрытое окно балкона, что еще больше увеличивает требования к силе.
Таким образом, привод должен быть достаточно мощным и надежным - на балконе часто бывает повышенная влажность, возможна достаточно большая разница температур зимой и летом. Поэтому основой привода я сделал автомобильный привод стеклоподъемника. Он обладает достаточной мощностью, способен выдавать большой крутящий момент (в него встроен червячный редуктор) и очень надежен.

Схема механической части привода показана ниже:

Подробнее о конструкции. На вале привода стеклоподъемника (слева на схеме) закрепляется пластиковый ролик с проточкой, на который намотан виток веревки. Привод закрепляется на одной из стен балкона. На противоположной стене крепится такой же ролик, через который также пробрасывается веревка.
После этого веревка натягивается, так что трения веревки на ролике привода хватает для перемещения штор. Противоположные концы каждой шторы крепятся к веревке так, чтобы при вращении мотора штора раздвигалась или сдвигалась.

Фотография самого привода на макете:

Как видно из фотографии, к приводу стеклоподъемника прикреплена достаточно крупная тонкая пластина (я использовал текстолит). К ней крепится металлический уголок с двумя отверстиями, через которые пропущена веревка. Он нужен для того, чтобы виток веревки на ролике не путался, для этого отверстия в уголке сделаны на разной высоте относительно пластины.
Правее уголка - концевые выключатели, нужные для остановки штор к крайних положениях. Для того, чтобы обозначить эти положения, на веревку надеваются две пластиковые трубочки (на фотографии рядом с нижним выключателем видна только одна из них). Трубочки располагаются так, что при достижении шторой крайнего положения одна их них нажимает на выключатель, при этом для надежного нажатия рядом с каждым из выключателей крепится металлическая пластинка, которая прижимает трубочку к выключателю.
Три металлические стойки, прикрепленные к пластине, нужны для крепления крышки привода.
Оба ролика для веревки сделаны из колес для мебели. Используя дрель и напильник, в каждом из них нужно проточить канавку, в канавке ролика привода должны укладываться два витка веревки. Ролик привода крепится на валу за счет натяжения, при этом отверстие в нем пришлось расточить до квадратного, так как вал привода квадратный.
Привод крепится к стене балкона при помощи подходящих мебельных уголков (один из них виден на фотографии слева). В приводе стеклоподъемника достаточно крепежных отверстий, так что проблем с креплением не возникает.

Вид привода, уже прикрепленного к стене и закрытого крышкой:

Для того, чтобы натягивать веревку, используется специальный винт с гайкой, к которому крепятся концы веревки:

Также к нему прикреплен конец одной из штор.

Электроника

Вся электроника у меня разбита на две части - силовую и управляющую. Главная задача силовой части - обеспечение питания двигателя привода. Привод стеклоподъемника может потреблять очень большой ток. Для уменьшения этого тока я уменьшил напряжение питания привода до 5 вольт, но даже при этом максимальный ток, потребляемый двигателем, может доходить до 3А. Чтобы обеспечить такой ток, я использовал блок питания от принтера, способный выдавать напряжение около 30В и ток до 0.7А, а так же DC-DC преобразователь до 5В. За счет понижения напряжения DC-DC вполне способен выдать нужный ток.
Управление питанием двигателя производится при помощи мощного реле, предназначенного для изменения полярности сигнала, и MOSFET, управляющего подачей напряжения на двигатель. Благодаря использованию MOSFET можно регулировать скорость вращения двигателя, но в данный момент эта возможность не используется.
Также на силовой части установлены стабилизаторы, предназначенные для питания управляющей электроники и цепь контроля питания двигателя. Стабилизаторы питаются от более низковольтной цепи блока питания, напряжение там не превышает 12В.

Управляющая электроника представлена микроконтроллером STM8S. Контроллер выполняет достаточно много функций - измерение освещенности, принятие решения о запуске привода, контроль за положением штор по концевым выключателем, управление питанием привода, управление приводом в ручном режиме - по командам пульта ДУ. Кроме того, к контроллеру подключен радиомодуль на NRF24L01 и шина 1-Wire, по которой подключены три датчика температуры. При помощи радиомодуля можно управлять приводом и считывать значения температуры в разных точках балкона и на улице, однако в данный момент второй радиомодуль подключен только к макетной плате, так что далее этот функционал я рассматривать не буду.

Индикация работы привода - при помощи трехцветного светодиода (используются только синий и красный диоды). Синий загорается при подаче напряжения на двигатель, красный начинает периодически мигать при наличии ошибок в работе привода. Число вспышек позволяет определить номер ошибки.
Для звуковой сигнализации некоторых событий (например, при подаче команды на закрытие уже закрытых штор) используется сам двигатель привода. На него подается ШИМ сигнал с маленьким коэффициентом заполнения, в результате чего двигатель достаточно громко пищит.

Так как освещенность датчика может резко изменяться - из-за различных вспышек на улице, переменной облачности, то данные от датчика приходится фильтровать. У меня реализован следующий алгоритм обработки: данные от датчика оцифровываются с частотой 10Гц, и записываются в массив. Раз в секунду значение этого массива усредняется (в первую очередь это нужно для фильтрации шумов и вспышек). Далее полученные значения добавляются в другой массив размерностью 600 элементов, после достижения конца массива запись начинается с его начала. Также каждую секунду производится анализ этого массива - контроллер подсчитывает, какой процент элементов массива меньше определенного порога (с ростом освещенности напряжение на выходе фотодатчика падает). Если значения более 66% элементов меньше заданного порога - то считается, что освещенность достаточно велика, и шторы можно закрывать. Таким образом проводится фильтрация периодических изменений освещенности. При этом на частоту работы привода тоже наложено ограничение - в автоматическом режиме мотор включается не чаще раза в десять минут.

Вся электроника установлена в стандартный пластмассовый корпус:

Один из выключателей нужен для перевода электроники в автоматический режим работы, второй позволяет полностью отключить питание мотора.
При помощи гнезд Jack 3.5мм к устройству подключаются датчик освещенности, TSOP для приема данных от пульта, и внешние термодатчики.
Белым колпачком закрыт светодиод - так его видно под любым углом.

Вид собранного и установленного на свое место блока электроники:

Видео работы привода (управление с пульта):