스마트 블라인드

이 프로젝트 정보

안녕하세요!

이 프로젝트는 내 원래(그리고 첫 번째) 프로젝트인 자동화된 태양열 발전 수평 블라인드에 대한 개선 사항을 제시합니다. 게시된 원래 디자인은 당시의 요구 사항을 충족했습니다. 거의 4개월 동안 제대로 작동했지만 일부 설계 결함이 명백해졌습니다.

요약하자면 블라인드의 목적은 조명 수준에 따라 열고 닫고 빛을 받아들이거나 프라이버시를 위해 닫는 것입니다. 또한 블라인드는 완전히 임의적인 지정인 "너무 뜨거워지면" 닫아야 합니다.

이 프로젝트를 다른 곳에서 가져왔는데 여기의 하드웨어/도구 섹션에는 내가 원하는 옵션이 없었기 때문에 깔끔한 Hackster.io 형식 대신 항목별 목록을 있는 그대로 처리해야 합니다. 죄송합니다.

새로운 디자인은 다음을 수행합니다.

이러한 디자인 요구 사항의 이유는 그들이 디자인된 창은 집 정문 위의 2층 창이기 때문입니다. 이 창은 남쪽(실제로는 SSE)을 향하고 있습니다. 즉, 블라인드가 열려 있는 겨울에는 많은 햇빛(및 잠재적인 따뜻함)이 있지만 여름에는 너무 많은 열이 발생할 가능성이 있습니다.

언급한 바와 같이 블라인드는 약 4개월 동안 완벽하게 작동했습니다(1월 설치, 6월경에 다시 내려옴). 발견된 결함은 다음과 같습니다.

이제 시작하겠습니다!

1단계:부품 목록

이 프로젝트에 Arduino를 사용하기로 결정했습니다. 내가 아는 바로 그것이다. 당신에게 맞는 다른 마이크로 컨트롤러를 사용할 수 있습니다. 내가 SparkFun에서 많이 구매한다는 것을 알 수 있습니다. 오전에 주문하고 오후에 직접 찾으러 갈 수 있다는 점이 큰 장점입니다.

다른 링크는 banggood.com에서 가져온 것입니다. 저렴한 구성 요소와 다양한 전자 부품이 있습니다. 부품을 구입하기 위해 최대 한 달 이상을 기다리는 것이 편하다면 저렴하게 구입할 수 있습니다. 그리고 taydaelectronics.com에서. 한 번에 여러 개를 살 수 있다면 가격이 매우 좋습니다. 배송은 상당히 합리적입니다. 따라서 내 목록에 표시되는 부품 중 일부는 최소 주문량에 도달하기 위해 실제로 5, 10 또는 20개 항목을 주문했습니다. 누가 알겠어요, 아마도 제가 이것들 중 몇 개를 만들 것입니다.

2단계:도구

유용한 아이템:

3단계:프로젝트 프로토타입

확인. 이제 모든 구성 요소와 작업 영역이 확보되었으므로 모든 구성 요소를 통합하고 어떤 일이 발생하는지 확인할 차례입니다.

원래 프로젝트에서 내가 한 첫 번째 일은 2개의 AA 배터리를 5V DC-DC 부스터에 연결하고 5V의 출력을 얻었는지 확인하는 것이었습니다. 이번에는 실제 배터리인 리튬 충전식 3.6V 배터리만 사용하여 동일한 작업을 수행했습니다. 완전히 충전되면 4.1-4.2V입니다. 내 멀티 미터에 따르면 부스터에서 5.04V가 나옵니다. 충분하다.

내가 취한 다음 단계는 납땜 없는 브레드보드에 모든 구성 요소를 배치하여 이를 제어하는 ​​코드를 작성하고 전류 및 전압을 측정하는 것이었습니다.

프로토타입을 만드는 동안에는 태양광 패널과 리튬 충전 모듈을 연결할 필요가 없습니다. 전체 어셈블리에 대한 지침이 여기에 있습니다. 이 시점부터 모든 측정을 위해 충전 모듈을 제외한 모든 구성 요소가 제자리에 있습니다.

13-16단계에서 트랜지스터를 추가하기 전에 다음 순서가 발생했습니다.

여기 무슨 일이야!? 단순히 서보를 연결하여 시스템에 14mA의 유휴 전류를 추가했습니다. 이 문제를 어떻게 해결할 수 있습니까? 우리의 좋은 친구 트랜지스터. 내 원래 Arduino 키트 구매에는 일부 NPN 트랜지스터가 포함되어 있습니다. 그것들에 대해 약간 읽은 후(SparkFun 덕분에!), 나는 로우 사이드 스위치 구성을 시도하기로 결정했습니다. 그러나 이것은 작동하지 않았습니다. 나는 *여전히* 내가 예상했던 것보다 훨씬 더 큰 유휴 전류를 가지고 있었다. 나는 Emitter, Base 및 Collector 핀에서 전압을 측정했으며 Base 핀에 전압이 없을 것으로 예상했는데 전압이 없음을 발견했습니다. 서보의 내부 회로가 모터 위치를 제어하는 ​​데 사용되는 PWM 핀을 통해 접지 경로를 찾는 것 외에는 무슨 일이 일어나고 있는지 100% 확신할 수 없습니다. 누구든지 아이디어가 있으면 귀를 기울이겠습니다.

하이 사이드 스위치 구성에서 PNP 트랜지스터를 사용해 보겠습니다.

성공! 이제 서보가 움직이지 않을 때 서보가 부착되지 않은 것처럼 보입니다. 따라서 13-16단계에서 트랜지스터를 사용합니다.

4단계:프로그래밍

물론 배치한 후 테스트하려면 Pro Mini를 프로그래밍해야 합니다. 당신이 먼저 그것을 테스트 할거야, 그렇지? SparkFun TTL-USB 케이블을 사용하려고 했지만 작동하지 않았습니다. 케이블이 잘못된 것은 아닐까? 그래서 없이도 가능한지 알아보기로 했습니다.

이 사이트에만 Arduino Uno를 사용하여 Arduino Pro Mini를 프로그래밍하기 위한 몇 가지 지침이 있습니다. 아주 간단합니다. 저에게 가장 무서운 부분은 Uno에서 IC를 제거하는 것이었습니다(Uno를 Pro Mini로 프로그래밍할 수 없기 때문에 이 작업을 수행해야 함).

나는 두 세트의 전선을 만들어 브레드 보드에 연결했습니다. 점퍼 와이어의 두 끝을 함께 테이프로 붙여서 일단 핀을 개별적으로 연결할 필요가 없었습니다. 나는 이것을 두 번 해야 한다면 자동화하거나 더 간단하게 만들 수 있다고 말하는 유형의 사람입니다.

이제 Arduino IDE에 들어갈 때 "Arduino Pro 또는 Pro Mini"를 선택하면 보드를 직접 프로그래밍할 수 있습니다. 원하는 변경 사항을 찾으면 블라인드에서 전체 어셈블리를 제거하지 않고 다시 프로그래밍할 수도 있습니다.

다음은 이 프로젝트에 사용한 SmartBlinds 스케치입니다. 꽤 잘 문서화되어 있다고 생각하지만 질문이 있으면 언제든지 질문하십시오. EEPROM Logging 클래스도 필요하며 내 github의 라이브러리에서 사용할 수 있습니다.

또한 브레드보드 보기와 프로젝트 도식 보기 모두에 대한 시도를 추가했습니다. 그런데 Fritzing이 계속 방해해서 보기 좋지 않을 수 있습니다.

5단계:조립 시작

이제 시스템에 대한 일부 데이터가 있으므로 조립을 시작하겠습니다.

이번에 추가한 것은 JST 커넥터를 사용하고 솔리드 코어 와이어를 납땜하여 약간의 추가 범위를 제공하는 것입니다. 기본적으로 매우 짧습니다. 커넥터를 사용하면 배터리와 나머지 회로 사이에 쉽게 침입할 수 있는 추가 이점이 있습니다.

내 첫 번째 프로젝트에서 서보 모터가 항상 14mA를 소비한다는 것을 발견하지 못했기 때문에 이 중요한 측정에 실패했음에 유의하십시오.

이것은 또한 솔리드 코어 와이어를 태양 전지판에 납땜하기에 좋은 시기입니다. 일년 내내 태양 범위를 최대화하지만 시각적 영향을 최소화하기 위해 태양 전지판을 창의 적절한 위치에 배치하기 위해 JST 커넥터에 약 2피트의 전선을 추가했습니다. PCB에 납땜하기 위해 짧은(er) 커넥터를 유지하십시오. 이것은 블라인드 탑 레일에 들어가는 부품의 크기를 최소화합니다. 또한 솔리드 코어 와이어를 사용하여 PCB에 납땜하는 것이 꼰 와이어를 구멍에 납땜하는 것보다 (저에게는) 더 잘 작동하는 것 같습니다. 마일리지는 다양합니다.

블라인드에 필요한 크기로 PCB를 자릅니다. 제가 구매한 보드는 구멍이 3줄정도 너무 커서 이만큼 잘라냈습니다. 나는 가능한 한 작고 깔끔하게 회로를 배치하려고 노력했다. 필요한 크기로 와이어를 미리 자르고 모서리 등을 통과하도록 약간 구부린 다음 PCB 구멍에 아래로(또는 위로) 넣습니다. 서보 커넥터 핀의 높이를 염두에 두고 커넥터가 블라인드 내에서 서보 작동을 방해하지 않는지 확인하십시오.

또한 표시등 LED로 이어지는 DC-DC 부스터의 에칭된 선을 긁었습니다. 항상 약 1mA를 절약합니다. 이상적으로는 온도 센서가 자체적으로 꺼지면 서보 또는 기타 구성 요소의 잠재적인 영향을 줄일 수 있습니다. 하지 못했는데 트랜지스터 바로 옆에 있습니다.

6단계:조립 완료, 마지막 재프로그래밍

어셈블리를 완료한 후 마지막으로 하는 일은 EEPROM 로깅 클래스를 복원하는 것입니다. 프로토타입을 만들고 다른 것을 시도하는 동안 EEPROM에 쓰고 싶지 않았기 때문에 해당 코드를 주석 처리했습니다. 하지만 이제 배포할 준비가 되었으므로 로깅을 활성화할 시간입니다. 로그의 출력은 여기에 있습니다. 원본 형식 그대로 아래에 첨부합니다.

Pro Mini에는 1024Kb의 EEPROM이 있습니다. 항목당 22바이트 크기에 "동기화 패턴" 2바이트를 더하면 EEPROM이 래핑되기 전에 42개 항목을 얻을 수 있습니다. 하루에 2번의 활동으로 한 달 미만의 데이터입니다. 더 받고 싶지만 SD 카드나 더 큰 EEPROM이 필요합니다. 아마도 다음 버전일 것입니다.

또한 단락이 없는지 확인하기 위해 마지막 전류 측정을 수행합니다. 내가 측정한 전류는 약 1.5mA입니다. 900mA 시간 배터리를 사용하면 충전 없이 약 600시간 동안 작동할 수 있습니다. 항상 잠자는 것은 아니므로 약간 빼십시오. 물론 움직일 때마다 배터리가 더 빨리 소모됩니다. Rocketlabs의 LowPower 라이브러리를 사용하면 1.5mA에서 절전 모드로 전환됩니다. 실행 중에는 약 25mA, 블라인드를 움직일 때는 200mA에서 약 500mA 사이 또는 그 이상이다. 배터리를 더 오래 사용하고 싶지만 작동 중일 때 LED가 켜지도록 하여 작동 여부를 알 수 있기 때문에 그 정도는 괜찮습니다.

7단계:설치

자, 이제 블라인드에 설치합니다.

8단계:긴장을 풀고 즐기세요!

블라인드가 자동으로 열리고 닫히는 부드러운 작동을 즐겨보세요.

내 디자인을 사용하여 하나를 만드는 경우 알려주십시오! 나는 그것에 대해 듣고 싶습니다. 그리고 변경 사항이나 개선 사항이 있다면. 질문이 있으면 질문하십시오. 이 웹사이트는 이 프로젝트와 관련된 다양한 기술을 배우는 데 매우 도움이 되었으며 이에 보답하고 싶습니다.

업데이트:몇 달 간의 작업 후, 저는 그들이 해야 하는 대로 정확하게 작동하고 있다고 말할 수 있어 기쁩니다! 우리가 발견한 한 가지 특이한 점은 위층 복도의 조명과 아래층 입구의 조명이 모두 켜져 있으면 블라인드가 어두워진 후에도 계속 열려 있다는 것입니다. 그리고 너무 더웠던 늦여름날에는 아주 쾌적한 온도에서 열로 인해 블라인드가 닫혔습니다 - 창문이 마루보다 더 뜨거워져서 집에서 아직 70도(화씨)인 상태에서 블라인드가 닫힙니다. .

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