Home assistant шторы своими руками

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.

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.

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.

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)

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

Источник

«Умная штора» своими руками

Намедни я озаботился, а чтобы такого мне еще автоматизировать в своем доме? Поразмыслив, решил, что неплохо бы обзавестись «умными шторами» для окна в гостиной — телевизор находится прямо напротив окна, и дневной свет создает неприятный отблеск на экране. Тут, конечно, некоторые могут заметить, что «нефиг днем телевизор смотреть, пахать надо!», но мы отметём эти реплики, как неорганизованные😊

Сначала я решил установить высокотехнологичное решение — поляризующуюся «умную» плёнку, о которой читал много лет назад. Но, погуглив чуток, убедился, что «фиг вам, изба индейца» — плёнка такая есть в продаже, и даже от многих производителей, но вот стоимость на площадь моего окна будет выше $800 ☹ Даже крохотные engineering samples, размером с лист бумаги, они пытаются продать по ценам от $75 и выше.

«Ну, ладно», подумал я, поищу «штору с мотором» на Amazon-е. Поискал. Тут возмутилась моя «жаба»: после «кастомизации», «умная» моторизированная штора обошлась бы мне минимум в $262 + налог на продажу! А «делов-то» там?!

Нечего делать, пришлось самому «наардуинить». Понятное дело, гуглением находится множество подобных проектов, но плох тот DIY-щик, который будет тупо следовать чьим-то рецептам (да, и я не понимаю, зачем я, зная это, пишу-таки эту статью 😊 )

Исходный код проекта находится вот тут; там же есть BOM (bill of materials) со ссылками на Amazon-овские продукты. Искренне надеюсь, что у русских читателей будет более широкий и дешевый выбор компонентов (самыми дорогими оказались, собственно, сама шторка, и geared stepper motor).

Схематика проекта весьма проста, поэтому я даже не стал «заморачиваться» рисованием. Достаточно обеспечить питание 12V через драйвер A4988 (также не забудьте запитать A4988 через 5V или 3.3V через ESP32), и подключить пины «direction» и «step». Хорошее руководство по этому мотору и драйверу находится вот тут.

Пара слов о драйверах A4988: да, они дешевы, но «горят», как спички (я «спалил» парочку в процессе экспериментов). Греются, кстати, тоже «будь здоров». Я таки заставил такой драйвер стабильно работать с моим решением, но есть и более надежные (хотя и более дорогие) варианты.

Да, Nema 17 geared stepper motor — вторая по дороговизне часть проекта. Изначально я пробовал с более дешевым степпером, без шестеренок, но у него не хватало «силёнок», чтобы смотать штору (48» x 72»). Можно, конечно, попробовать удачи с более дешевыми DC high torque motors, но там возникнет другая проблема, обычно эти моторы высокооборотные.

Управление шторой я решил сделать многовариантным (моя жена очень не любит командовать гуглу, и предпочитает обычный IR remote). Поэтому я добавил к своему решению и IR receiver, запрограммировав неиспользуемые кнопки с IR пульта телевизора (ну, и еще с парочки тестовых пультов).

Помимо этого, через встроенный веб сервер, предлагается элегантная страничка для удаленного управления. Кстати, эта страничка может быть добавлена в вашем смартфоне, как апплет на экране. Мой друг, профессиональный промышленный дизайнер, заметил, что у него нет практически никаких претензий к дизайну — хоть прямо сейчас в производство 😊

Интеграцию с Google Home изначально я сделал через Adafruit IO + IFTTT, но shit happened, и в один «прекрасный» момент мои IFTTT апплеты отказались работать, притом поддержка IFTTT совершенно не смогла помочь (у них какие-то «непонятки» с гуглом, не принимают их всерьез и не пытаются разрешить давно существующую проблему). Пришлось искать замену, и, к счастью, такая быстро нашлась! Рекомендую вниманию всех DIY-щиков — Sinric Pro. Эти ребята предлагают бесплатную поддержку 3-х «умных гаджетов» (да и платная весьма недорога), отвечают моментально на гитхабе, приятны и отзывчивы в диалоге. Более того, интеграция через Sinric Pro куда более «правильная», чем, нежели, через Adafruit IO+IFTTT — вместо workaroundа пользовательских скриптов, Sinric Pro предлагают реальную интеграцию в виде «нативных смарт-устройств», поддерживаемых Google Home/Alexa etc. Настоятельно рекомендую!

Пара слов о «физической» реализации: в качестве вала был использован обточенный напильником (ну, куда уж без него!) стальной гвоздь, правда, пришлось докупить shaft coupler (так как токарным станком за $1.5K я пока не обзавелся, вот и приходится докупать мелочевку за $6 😊). Этот вал был укреплен во вращающемся «коннекторе» шторы с помощью эпоксидного клея — получилось вполне надёжно.

Вот так выглядит мотор; я подумывал закрыть его чехлом из разрезанной белой ПХВ трубы, но потом решил оставить как есть, потому, что он полностью скрыт шторой.

А вот так выглядит мой контроллер — «макетка» с напаянными ESP32, voltage converter и драйвером A4988. Кстати, с этим драйвером приключилась «история»: припаянный к макетке, он отказывался работать, но «навесным» монтажом работал безукоризненно. После пары попыток, я просто подвесил его «в воздухе», укрепив термоклеем.

А вот, собственно, видео моей «smart blind» in action:

«Нативные» команды, понимаемые Google Home mini speaker: «close/open the blinds», «close/open the shades». К этим командам я добавил «close/open window», а также «let there be light/darkness», на что мой друг заметил: «Ты играешь с огнём» 😊

Да, забыл добавить еще несколько вещей:

усилие, прилагаемое к «штанге» шторы креплениями, я экспериментально подобрал так, что штора остается без движения даже в полностью развернутом положении, когда питание снято с мотора, но самим мотором проворачивается достаточно легко.

энергопотребление всей системы (мотор всегда запитан) составляет 0.04 KWH, что, хотя и не бесплатно, но достаточно дешево. Замерял вот таким прибором.

шлейф от контроллера к мотору я «замаскировал» белой изолентой: получилось очень аккуратно, и практически незаметно на фоне белого пластика окна.

я переделал все esp32 прошивки своих гаджетов на обновление через OTA (благо оно «бесплатное» и «безглючное») — теперь можно апдейтить дивайсы прямо из домашнего офиса.

Вот, собственно, и все. Если будут какие-то вопросы, то я с удовольствием на них отвечу.

Enjoy!

P.S. Sorry за «смайлики» в тексте; я знаю, что на «хабре», по непонятной причине, почему-то ненавидят смайлики, но я не знаю, как можно иным путем добавить в текст эмоции (особенно, если ты — не писатель, а простой юзер). Так, что прошу прощения у публики!

Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Источник

Zigbee-мотор для управления шторами Aqara B1: работа в Mi Home, Aqara Home, Homekit, Home Assistant

По многочисленным запросам, я решил заняться исследованием такого сегмента умного дома — как управляемые шторы. И в этот обзор будет посвящен мотору для штор — Aqara B1. Который предназначен для работы в системах управления умным домом Mi Home, Aqara Home, кроме этого он поддерживается Apple Home Kit и Home Assistant.

Содержание

Где купить ?

• Мотор Aqara B1 — цена на момент публикации $132,04
• Карниз для Aqara A1 / B1 — цена на момент публикации от $58,99
• Разъем для Aqara Tuya — цена на момент публикации от $7,99
• Шлюз Aqara — цена на момент публикации от $35,09

Параметры

• Модель — Aqara B1 ZNCLDJ12LM
• Интерфейс — Zigbee
• Мощность — 28 Ватт
• Питание — аккумулятор, 3300 мАч, либо от сети
• Длина кабеля блока питания — 1,5 м
• Класс защиты — IP40
• Максимальная нагрузка штор — 50 кг
• Скорость движения — 12 см/с
• Вес — 1,5 кг
• Размер — 349.5 х 49.5 х 49.5 мм

Поставка

Поставляется привод в плотной картонной коробке, в экосистемном стиле — с фотографией устройства на верхней крышке. Справа — коричневый треугольный логотип краудфандинга Youpin.

Упаковка сделана очень качественно — внутри находится пенопластовый блок, в отделениях которого все содержимое и находится. За пересылку можно не беспокоится.

Вот все что идет в комплекте — мотор который соединяется с специальным карнизом, аккумулятор для него и блок питания.

Двигатель, он слева, имеет два варианта для подключения питания — и стационарное, от комплектного блока и от аккумулятора — он справа.

Аккумулятор, емкостью в 3030 мАч, имеет номинальное напряжение в 14.8 В, то есть он способен отдать 44.8 Ватт/часа энергии. По заявлению производителя этого должно хватать на полгода.

Блок питания на 18 В, максимальный ток — 1,6 А. Он служит и для зарядки комплектного аккумулятора и может напрямую питать двигатель.

Кстати приехал аккумулятор практически полностью заряженным. Для индикации уровня заряда служит четырех сегментный светодиодный индикатор.

Для проверки уровня заряда, нужно нажать на кнопку под индикатором. Для соединения — аккумулятор нужно поворотом зафиксировать на нижней части двигателя.

Проверить его очень просто — нажатие на кнопку на двигателе, запускает его работу.

Карниз

Специальный карниз — обязательное условие для использования двигателя. Моей основной целью было создание тестового стенда, поэтому я заказал небольшой — 2х метровый карниз, к которому добавили дополнительные разъемы.

С упаковкой тут тоже все в порядке, карниз был разделен на две равные части, хорошо обмотан противоударной пленкой.

Кроме дополнительных разъемов под двигатели, в комплекте были 4 планки для крепления на потолок и шурупы.

Эти разъемы предназначены для подключения двигателя Aqara первой версии с стационарным питанием, двигателей Doya и Tuya. Герой обзора — Aqara B1, имеет квадратную форму разъема, но при этом без проблем может устанавливаться и в эти.

А этот разъем — специально под B1 — он тоже квадратный. Карниз предназначен для установки одного двигателя, поэтому с другой стороны у него заглушка.

Движущиеся элементы — это специальный металлические шкивы, к которым крепятся шторы. Внутри карнизов находится специальный армированный зубчатый ремень.

Внутренние края штор крепятся к неподвижным металлическим кольцам возле разъема для двигателя и заглушки.

Вот наглядное сравнение разъемов для штор. Специализированный под Aqara B1 — имеет меньшую площадь и форму квадрата, тем не менее все крепления совпадают, что дает возможность использовать героя обзора и там и там.

Сняв верхнюю крышку с разъема для двигателя, можно посмотреть как осуществляется движение штор. Зубцы ремня плотно соединяются с пластиковой шестеренкой, которую вращает двигатель. Ремень перемещается внутри карниза двигая шкивы.

Ремень хоть и закольцован но он не цельный. В каждой из частей карниза — свой отдельный ремень. На его окончаниях установлены такие пластиковые заглушки — которые во первых могут тянуть шкивы, а во вторых могут выполнять роль стопоров.

Для соединения частей карниза между собой, служит дополнительная металлическая планка, которая зажимается винтами. Ее надо выдвинуть наполовину длины с одной из частей, после этого задвинуть в другую часть карниза и закрепить винтами, которые упираясь в стенку металлического профиля, надежно соединяют их между собой.

Для установки на потолок — используются комплектные крепления. Они закрепляются при помощи металлических лепестков, достаточно просто повернуть.

В этом обзоре будет рассмотрен классический вариант — движущиеся друг к другу половинки штор, которые сходятся посередине карниза.

Для установки в карниз нужно совместить разъем и двигатель, чтобы вал попал в разъем шестеренки, круговые зажимы — в отверстия вокруг него и два металлических штырька совпали с своими отверстиями на разъеме.

Вот двигатель в установленном виде. Белый рычажок управляет круговыми зажимами двигателя, чтобы его снять с карниза — рычажок нужно сдвинуть в сторону.

Крепление рассчитано на то, чтобы удерживать двигатель на весу. Это его нормальное рабочее положение.

Как я уже сказал — основная задача этого карниза — тестовый стенд, стационарно крепить к потолку я его, по крайней мере пока, не планирую. Поэтому я соорудил такой вот испытательный полигон, при помощи двух фото стоек.

Уже после того как был отснят материал к этому обзору, я опять занялся карнизом. Так выглядит разобранная пластиковая заглушка на конце ремня. Она не ломается, ее можно аккуратно разобрать и собрать.

А разбирать ее нужно, если есть необходимость заменить разъем на карнизе. Так как сквозь него, через шестерню, ремень с заглушкой продеть нельзя.

А это движущийся шкив. Его пластиковая основа, имеет специальные отверстия, в которые устанавливаются заглушки ремня. И таким образом движение ремня приводит к движению шкива.

Шкив можно соединить и с одной и с двумя заглушками — в зависимости от того, как будут открываться и закрываться шторы.

Вот вариант управления одной шторой — которая будет двигаться с одного на другой край. Один из шкивов снимается. На ремни ставятся заглушки только с одного конца и они соединяются с шкивом. Второй конец каждого ремня остается вообще без заглушек — чтобы не мешать шкиву перемещаться по всей длине карниза.

Mihome — Mi Gateway 3

В этом обзоре я постараюсь максимально охватить способы управления этим мотором, но общим для всех них является необходимость в zigbee координаторе. Начну с wi-fi / bluetooth / zigbee шлюза xiaomi третьей версии и системы mihome.

Напомню — в mihome я использую регион Китай. В плагине шлюза переходим в меню дочерних устройств, нажимаем добавить и выбираем контроллер штор Aqara, на картинке изображена первая, проводная версия, но это не важно, режим добавления на шлюзе общий для всех устройств. Для перевода мотора в режим сопряжения на 5 сек. зажимаем кнопку на нем.

Останется выбрать локацию для устройства, указать имя для него и иконка плагина появится в общем списке устройств

Главное окно плагина, предназначено для управления шторами и максимально понятно. На картинке отображается текущее положение штор, под ним ползунок позволяющий выставить их положение и еще ниже три кнопки — открыть, закрыть и пауза.

Аналогично выглядит и плагин mihome для IOS. Еще хочу отметить, несмотря на то что шлюз проброшен в Home Kit и нормально пробрасывает другие подключенные к нему устройства — штор там у меня почему-то не появилось. Возможно просто временный глюк.

Тестирование работы автоматизированных штор — в видео версии обзора (сложно динамику в фото показать)

Перейдем к меню настроек. Тут можно изменить вид анимации штор в плагине — на тот случай если у вас только одна штора. Ручной режим — когда достаточно немного сдвинуть штору руками, после чего двигатель откроет или закроет ее.

Здесь же находится меню калибровки мотора — которую нужно сделать первый раз. Калибровка удаляет все данные о позиции, после чего штора полностью открывается — до упора, пока шкив не упрется в препятствие, эта позиция сохраняется и штора закрывается опять до упора — сохраняется вторая позиция. Это и есть ход шторы от 0 до 100%, после калибровки можно передвигать штору в любое место.

Остальные настройки — стандартные. Имя и расположение устройства, часовой пояс. В журнале сохраняются все срабатывания мотора и положение штор.

А автоматизациях двигатель может быть триггером, тут доступно оно событие — низкий уровень заряда аккумулятора. И конечно же действием — их доступно шесть. Это открытие, закрытие, остановка движения, плавное управление — для триггера поворот кубика и установка в промежуточное положение.

Aqara Home — Aqara Hub

Следующим рассмотрим систему управления Aqara Home — она во многом идентична mihome, но больше ориентирована на использование в тандеме с Apple Home Kit. Для подключения будем использовать круглый шлюз Aqara.

Заходим в меню добавления новых устройств, находим контроллер Aqara B1, нажимаем на него и далее выбираем к какому шлюзу подключить в моем случае тут только один вариант.

Зажимаем кнопку на 5 секунд, пока на загорится синий диод, и ждем пока шлюз не найдет и не подключит двигатель.

Внешний вид плагина отличается от mihome — тот мне больше нравится кстати. Тут на всю ширину окна — ползунок положения штор.

Оно может быть любое — от полностью открытого или закрытого, до любого промежуточного.

Основные настройки тут те-же что и в mihome — за исключением анимации открытия штор, что практического значение не имеет. Кстати при переключении между системами — калибровка мотора не слетает, крайние положения он запоминает.

Возможности в автоматизациях не отличаются от mihome — один триггер и шесть действий, включая плавную регулировку поворотом кубика.

Home Kit

Через шлюз Aqara, добавленный в Home Kit, туда же перебросился и двигатель управления шторами. Тут никаких глюков не замечено.

Здесь точно так же можно при помощи ползунка управлять шторами и ставить их в любое положение.

Как работает голосовое управление — Привет Сири открой (закрой) шторы, Привет Сири открой шторы наполовину — смотрите в видео версии обзора. Так же там показано ручноеуправление — штору нужно дернуть в нужном направлении и двигатель сделает остальное сам.

Home Assistant

Для добавления в Home Assistant можно использовать несколько методов. Например уже рассмотренный Хiaomi gateway 3 через одноименную автоматизацию. После добавления к нему шлюза, он появится и в Home Assistant

Устройство состоит из двух сущностей, первая должна показывать уровень заряда, обычно это значение обновляется через какое-то время. Вторая — управляет двигателем. В таком режиме штора работает одновременно в mi home и home assistant.

Сущность для управления относится к домену cover — и имеет такие сервисы как открыть, закрыть, остановить, переключить и другие. Уровень заряда — это стандартный сенсор.

Zigbee2mqtt

Устройство штатно поддерживается и в интеграции zigbee2mqtt. Добавление — стандартным способом, включаем join и зажимаем на 5 секунд кнопку на моторе.

Через некоторое время устройство появится в общем списке. Производитель и модель определяются корректно.

Мотор работает как конечное устройство, роутером zigbee он не является. Для него доступны следующие опции — открыть, закрыть, остановить и позиция, для желаемого уровня открытия.

На вкладке состояния — можно двигать ползунок position сдвигая шторы в нужное положение. Я не смог выяснить как его можно точно откалибровать через z2m, у меня сохранилась калибровка сделанная в mihome.

Через эту интеграцию в Home Assistant сначала пробросилась только одна сущность — cover.

Но, спустя некоторое время, появились сенсоры уровня заряда и качества сигнала.

Итого в этой интеграции в home assistant доступны три сущности для мотора Aqara B1 — два сенсора и cover

SLS gateway

Поддерживается устройство и при использовании в качестве zigbee координатора — SLS шлюза. Процесс добавления стандартный.

Кстати в SLS отображается корректная картинка именно аккумуляторной версии устройства.

Здесь, аналогично z2m, есть уровень качества сигнала, батарейка появится после первого же обновления состояния, параметр позиции шторы и бинарное состояние running — отображающее работает ли мотор штор.

А вот в Home Assistant тут все пробрасываются в виде сенсоров, сущности cover — которая и управляет шторами нет. Это не критично, так как все, что нам нужно для создание такой сущности — у нас есть.

Делаем cover вручную на платформе mqtt — по примеру показанному для этого контроллера на официальном сайте zigbee2mqtt, ссылаясь на топик position.

Видео версия обзора

Источник