Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT

Gieno1000 27 Kwi 2020 20:21 1749 12
  • Witam serdecznie,

    Chciałbym przedstawić mój projekt rolet okiennych. Z racji większej ilości wolnego czasu postanowiłem zautomatyzować istniejące rolety. Założenie podstawowe: nie ryjemy po ścianie oraz integracja z istniejącym systemem automatyki domowej. Przejrzałem zapasy układów, i jako główny procesor padło na ESP12-F, zasilanie li-ion 18650 a także sterowanie silnikiem l9110S. W układzie dodałem też mosfet(wiem że za duży ale taki miałem w szpargałach) żeby odciąć układ sterowania silnikiem od masy w celu oszczędności energii. Układ w ramach oszczędności energii nie ma przetwornic. Pierwsze próby pokazały że aby uzyskać sensowne czasy działania na baterii musimy usypiać układ. Bez usypiania układ na jednym ładowaniu baterii 3000mah działa ok 20h z usypianiem około 200h. Jako napęd użyłem silnika z przekładnią typu N20. Jako czujniki krańcowe użyłem kontaktronów rurkowych 1.8x10mm na obu końcach a magnes na rolecie. Do istniejących rolet zaprojektowałem w Fusion 360 oba końcowe elementy mocowań rolet oraz przeniesienie napędu na rurę, na której nawinięty jest materiał. Całość łożyskowana na obu końcach. Po wydrukowaniu części mechanicznych pierwsze testy potwierdziły poprawność konstrukcji mechanicznej. układ po przełożeniach ma 25rpm na wałku co daje czasy zasłaniania około 15s i odsłaniania 25s. Zazwyczaj płytki elektroniczne sam wytrawiam jednak tym razem postawiłem na usługę produkcji płytki. Szybki projekt i 3 tygodnie później miałem już gotowe płytki u siebie. Dodałem jeszcze pomiar napięcia na baterii aby monitorować jej naładowanie.
    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    schemat

    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    pudełko elektronik

    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    mocowania rolety

    Zasada działania:
    Układ po powrocie z uśpienia lub włączeniu zasilania łączy się z siecią Wi-Fi następnie z brokerem MQTT i sprawdza odpowiedni topik czy pojawił się rozkaz otwarcia lub zamknięcia. Jeżeli nie ma żadnego rozkazu następuje pomiar napięcia baterii a następnie wysłanie wyniku na odpowiedni topik oraz uśpieniu układu na 1 min. W przypadku gdy wiadomość o odpowiedniej treści jest na danym topiku do nasłuchu załączany jest mosfet układu sterowania silnikiem oraz odpowiednio wysterowanie silnikiem. Gdy pojawi się sygnał z krańcówki układ wyłącza silnik i odpowiednio odsyła na topik sterowania odpowiedź o poprawnym wykonaniu operacji. Gdy minie czas a sygnał z krańcówki nie przyjdzie przerywany jest proces zmykania/otwierania i na topik sterownia wysyłana jest odpowiedź o błędzie. Gdy napięcie przekroczy 4V układ przełącza się w tryb działania bez usypiania.

    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    niestety elementy SMD do dziś nie dotarły :)

    Wrażenia z użytkowania:
    Po pierwszym tygodniu użytkowania dodałem ogniwo słoneczne wraz z układem BMS co na chwilę obecną spowodowało iż układ działa bez wymiany akumulatora 30 dni i napięcie jest na poziomie 4V.
    Opóźnienie (maks 1 min) związane z usypianiem układu nie jest uciążliwe zwłaszcza że zasłanianie mam powiązane z zachodem słońca a odsłanianie z czasem.
    Trzeba pilnować aby kwiatki lub inne przedmioty na parapecie nie blokowały zasłaniania.
    Układ nie należy do cichych ale dla domowników to nie przeszkadza.

    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    przebieg napięcia z ostatnich 10 dni. piki to fałszywe odczyty przy programowaniu
    Automatyczne wewnętrzne rolety okienne MQTT
    przebieg 24h, przy niepełnym słońcu wzrost napięcia na akumulatorze o 50mV przy pełnym słońcu 3-4h wzrost ok 100 mV

    Pomysły i usprawnienia:
    W części szyby niewidocznej od wewnątrz można zamontować ogniwa słoneczne dość duże jak na potrzeby tego układu co przy odpowiedniej kombinacji akumulatora i ogniwa słonecznego daje możliwość pracy bez usypiania. W moim przypadku bezpośrednie słońce mam około 3-4h dziennie co przy ogniwie słonecznym 2 panele 110x60mm i 5V 160mA każdy, daje energię na 48h działania (z usypianiem).
    Zmiana układu sterowania z dwóch czujników krańcowych na jeden czujnik krańcowy i jeden liczący ilość obrotów daje możliwość sterowania zasłonięciem w %.

    Kosztorys:
    wydruki elementów plastikowych 1 zł komplet
    łożyska 1 zł
    ESP 5zł
    pozostałe elementy elektroniczne 2zł
    PCB 3 zł/szt
    taśma i złącza IDC 16 3zł
    kontaktrony i magnesy 2zł
    Li-ion 18650 3000mah 15 zł
    slinik z przekładnią 6 zł
    ogniwo słoneczne 6pln/szt
    suma ok 60 zł/roleta

    Fajne! Ranking DIY
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
    O autorze
    Gieno1000
    Poziom 7  
    Offline 
    Gieno1000 napisał 12 postów o ocenie 39, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Poznań. Jest z nami od 2015 roku.
  • #2
    Yazu
    Poziom 10  
    Cytat:
    Trzeba pilnować aby kwiatki lub inne przedmioty na parapecie nie blokowały zasłaniania.

    A gdyby tak wykożystać sonar, do określenia czy zmieniła się odległość do parapetu?
  • #3
    Gieno1000
    Poziom 7  
    Yazu napisał:
    A gdyby tak wykożystać sonar, do określenia czy zmieniła się odległość do parapetu?


    nie bardzo widzę możliwość mocowania czegokolwiek aktywnego na ruchomej części rolety, jedynie można zmontować czujnik w dolnej części okna, tak aby sprawdzać poruszanie się dolnej belki rolety. Warte przetestowania bo nie wiadomo jak będzie z wykrywaniem wąskiej dolnej belki rolety
  • #6
    khoam
    Poziom 38  
    Niestety napięcie zasilania ESP o wartości ponad 3.6V skróci czas życia samego ESP. To samo dotyczy podania zbyt wysokiego napięcia bezpośrednio na piny ESP bez rezystorów.
  • #9
    Yazu
    Poziom 10  
    Cytat:
    jedynie można zmontować czujnik w dolnej części okna

    Właściwie myślałem o górnej części okna.
    Wystarczy sprawdzić, czy zmieniła się odległość do parapetu.
  • #10
    lolek456
    Poziom 8  
    Przy zasilaniu akumulatorowym lepiej sprawdza się ATmega32 + Mysensors i brama Mysensors <-> MQTT. Samą bramę można zrobić wykorzystując ESP lub raspberrypi. Do komunikacji dla mysensors można wykorzystać NR24L01. Zapotrzebowanie na prąd podczas komunikacji i w trybie czuwania jest wielokrotnie mniejsze. Można wybudzać częściej. Układ po wybudzeniu jest od razu gotowy do komunikacji.
  • #11
    Gieno1000
    Poziom 7  
    Na początku brałem pod uwagę komunikację RF bo mój system obsługuje i 433MHz i 2.4 GHz ale stanąłem na tym że roleta musiałaby ciągle nasłuchiwać czekając na rozkaz co już jest duże wyzwanie energetyczne. Usypianie i RF powoduje że rozkazy trzeba gdzieś przechowywać. MQTT nadaje się świetnie do tego celu ale znowu wymaga kolejnego Gateway pomiędzy RF i MQTT. Po testach okazało się że Układ z ESP energetycznie (z usypianiem) jest OK i dużo mniej skomplikowany. Poza tym leżało ich kilka w szufladzie więc wygrał z innymi rozwiązaniami.
  • #12
    khoam
    Poziom 38  
    Gieno1000 napisał:
    o rozpiętości napięcia od 2.5 do 3.6

    Dla ESP w sam raz.

    Jak masz ochotę, to może zapoznać się z kilkoma poradami dotyczącymi ograniczania prądu zasilania ESP, szczególnie w trybie uśpienia:
    https://github.com/z2amiller/sensorboard/blob/master/PowerSaving.md