About

Идея

Поучаствовать в инженерном хакатоне, это одно. А включить своё творчество на полный максимум – это другое. “Автоматизируй свой умный дом” – такое задание предложил нам Яндекс.

Задача

Придумать устройство, которое могло бы называться умным и связать его с Яндекс Платформой.

Рисерч

Наше устройство должно было помочь людям с просыпанием, и мы решили эту проблему.

Work

Начало работы

Как обычно, мы сначала спроектировали свой проект, который назвали “Умная Штора”. Нашли гардину, нашли шторы, и начали брейншторм. Получив некоторое представление штор, начали думать о компонентах.

Вначале, нам показалось, что четырёх моторов должно хватить. Хотели их подключить к реле питания, и управлять непосредственно реле, но такой подход оказался более затратным, чем придумать блок, который менял бы направление движением.

В итоге наш механизм работал от двух двигателей, которые двигались в разные стороны, за счёт микросхемы – 2H мост. Но конечный продукт мы видели с тросами, которые наматываются на втулку, закрепленную на двигателе постоянного тока.

Описание работы шторы

В идеале наша система работала с двумя двигателями постоянного тока и тросами, которые закреплены на втулках(шкивах). Самый простой механизм – “Связываем кольцо шторы, которое ближе к середине с тросом и управляем непосредственно ей”. Первый прототип работал именно так, по таймеру. То есть двигатель знал, что четыре секунды – достаточно для открывания шторы, в обоих направлениях.

Проектирование в CAD системах:

После того, как мы поняли, что нам необходимо всего два мотора, мы задались мыслью, а как же наши моторы будут держаться на гардине? Недолго думая, решили напечатать на 3D принтере какой-нибудь держатель для двигателя. Держатели выполнены в двух частях.

Большая сторона – крепится к мотору и гардине,

меньшая – клеится с другой стороны держателя на гардину.

Получив первые схемы, мы начали проектировать шкив, на который наматывается трос. Поскольку 3D принтер отказывался печатать крепление, мы быстро нашли лазерный станок с ЧПУ, и отправились резать оргстекло, чтобы получить крепления быстрее и качественней. После получения восьми пластин, мы их склеили “самым обычным клеем” придав дополнительной жесткости конструкции.

Осталось придумать замену втулкам, которые крепились на вал двигателя, и здесь нам помог ремешок.

Устройство крепления штор

Нижний зажим для креплений

Шкив (втулка) для двигателя

Крепление свободных блоков

Первое изменение в проекте

Мы поняли, что велосипедная цепь – самая удобная вещь в использовании штор. Отправились в самый огромный магазин, купили четыре металлических шкива, два из которых были меньшего диаметра и крепились непосредственно на вал электродвигателя. Теперь наше кольцо по гардине двигалась за счет зубчатого ремня, которое мы приобрели там же.

Принципиальная схема работа электроники

Как обычно мы выбрали мозг нашей рабочей схемы – Arduino

В нашем комплекте:

  • x1 Arduino Nano
  • x1 Node MCU v2 (Wi-Fi adapter)
  • x2 Моторы постоянного тока
  • x4 Герконы на размыкание
  • x4 Резисторы 100кОМ
  • x1 Схема драйвера – L293D
  • x1 Корпус, который могли найти в канцелярском магазине
  • x0 И очень, очень много проводов

Работа выглядит следующим образом.

  1. Каждые несколько секунд плата NodeMCU по WI-FI (Polling) собирает данные с сервера, и проверяет, не изменилось ли состояние шторы. Если изменилось, то запоминаем и отправляем по Serial порту на обработку в плату Arduino Nano, которая изначально работает в режиме 3.
  2. После получения команды open/close, плата начинает движение обоими моторами (режим работы 1 или 2), до тех пор, пока не встретит магнитный размыкатель цепи (Геркон), данные которого собираются на аналоговых портах
  3. После данного этого, моторы постепенно замедляются, и останавливаются. Сама плата переходит в режим 3 – прием сообщений

Интернет провод с Герконами:

Поскольку схема работы герконов очень простая, но требует затрат на провода, мы пошли искать провод с шестью жилами, то есть в одном проводе протекает шесть небольших проводов. Таким образом мы смогли применить самый стандартный Ethernet провод, в котором у нас насчитывалось целых восемь жил.

Схема для платы Arduino UNO и Wi-Fi модуля

Схема для платы Arduino UNO и Герконов

Product

Промо-страница

Видео работы прототипа

Конференция Я.Железо

GitLab