Умный дом: боремся (чуть-чуть) с жарой энергоэффективно15.07.2017 18:22

Еще недавно считалось нормальным, зайдя в дом или офис в жаркий летний день, почувствовать приятную прохладу кондиционера. В то же самое время когда солнце через прозрачные окна жарило в полную силу.
Очевидно низкая энергоэффективность сего действия достаточно быстро дошла до владельцев, оплачивающих счета за электричество. И на окна стали вешать всевозможные штуки, блокирующие свет. Блэкаут-шторы, жалюзи и прочие интересные вещи.
На первый взгляд это выглядит разумно… Но не совсем. Дело в том, что жалюзи, шторы и любые другие размещенные внутри помещения предметы, блокирующие проникновение солнечного света — не столь уж значительно уменьшают нагрев помещения.
Причина вполне очевидна — энергия, которая теперь не греет помещение непосредственно, тратится на нагрев штор/жалюзи. А куда денется энергия нагретых штор? Конечно же в помещение.
В итоге в помещении стало темно, но прохладнее не стало.
Как же быть?
Конечно же повесить жалюзи снаружи…
Но есть «но». И не одно.
Даже самые дешевые современные жалюзи предполагают установку на улице. С этим нет проблем.
Однако хочется как-то ими управлять.
Возможность поднимать-опускать жалюзи мы полностью теряем, т.к. жалюзи должны быть жестко закреплены снизу для противодействия ветру.
В тоже время управление наклоном остается в силе, с помощью ручки, которая передает через редуктор вращение на элементы жалюзи. Однако ручка тоже оказывается снаружи и в лучшем случае для того, чтобы её повернуть — нужно открыть окно…
А если противомоскитная сетка? Снимать каждый раз? Несколько раз в день?
А если окно не открывается? Выходить на улицу чтобы покрутить?
А если окно не на первом этаже???
Все эти «но» заставляют искать решение.
Самое простое и очевидное — проделать в стене отверстие и протянуть через него ручку внутрь помещения. Так себе идея. Отброшена сразу после возникновения.

Беглый осмотр механизмов весьма порадовал.
Единственное, что мешает свободно крутить механизм — тот самый редуктор, идущий к ручке.

К счастью, он достаточно просто снимается.
Выдвигаем ось из редуктора.

Слега раздвигаем профиль в стороны и вынимаем редуктор.

У меня завалялся дешевый пластиковый сервомоторчик Tower Pro SG90.
Изготовил простенькое крепление и переходник на ось жалюзи.



И вуаля — подключаем моторчик к контроллеру и наше жалюзи работает.
Конец.

Нет, на самом деле не конец.
Всю эту красивую конструкцию я в итоге выкинул.
Причин тут две:
1) Серва пластиковая. И хоть моторчик справляется, но есть сомнения в долговечности системы.
2) Моторчик дает поворот лишь 180 градусов. Как оказалось — этого недостаточно, чтобы уверенно закрыть жалюзи в обе стороны.

Пошел на aliexpress в поисках мотора с диапазоном 270 градусов.
И наткнулся вот на такую штуку:
Servo 360 Degree Continuous Rotation Servo MG995 Metal Gear
Радостно побежал покупать, ведь сервы на 360 градусов на металлических шестеренках уж точно хватит!
Господа поопытнее уже смеются надо мной, я слышу. :)
Для тех, кто также мало знает о сервах как и я, спешу рассказать: под названием »360 Degree Continuous Rotation Servo» все и всюду подразумевают совсем не серву. Это сделанный из сервы моторчик, который не умеет управлять положением вообще, зато вращается в указанную сторону с указанной скоростью…
Достигается это отключением датчика положения и установкой вместо него двух резисторов (делитель напряжения) — в итоге этот импровизированный датчик показывает всегда среднее положение и контроллер крутит моторчик непрерывно, думая что никак не может добраться до нужного значения.
В моем случае даже делитель напряжения делать не стали, просто откусили у потенциометра носик и выставили его в среднее положение.

Как же быть, чёрт возьми? Заказывать новые моторчики? Как раз к осени сделаю… Очень актуально будет…
Воткнуть потенциометр вместо испорченного? У меня нет совместимого, поблизости ничего подходящего не продается, а ожидание доставки сводит на нет идею…
Но кто сказал, что датчик положения обязательно должен быть внутри моторчика?
Решение лежит на поверхности — ставим потенциометр с другой стороны жалюзи на ту же ось.

Потенциометр с углом 270 градусов как раз был у меня в наличии.
Первым делом я припаял его к контроллеру моторчика.
Но такое решение мне не понравилось. Основная причина — контроллер не докручивал крайние положения.
В итоге доступно было меньше 270 градусов и жалюзи по прежнему нельзя было закрыть на 100%.
Поэтому я воткнул в моторчик делитель напряжения, а данные с потенциометра анализирую непосредственно на атмеге. Приятным плюсом стала доступность данных о положении жалюзи на уровне атмеги.
В итоге код поворота получился хоть и сложнее управления обычной сервой, но не значительно:

void setServoPos(int pos){
  long long startTime = millis();
  int targetPos = degreesToSensorPos(pos);
  int sensorPos = analogRead(POSITION_SENSOR_PIN);
  if (abs(sensorPos-targetPos)sensorPos)  
    shutter.writeMicroseconds(FORWARD_SPEED);
  else
    shutter.writeMicroseconds(BACKWARD_SPEED);
  while (moveTimePOSITION_PRECISE && sign(newSensorPos-targetPos)==sign(sensorPos-targetPos)){
    newSensorPos = analogRead(POSITION_SENSOR_PIN);
    moveTime = millis() - startTime;
  };
  if (pos==0 || pos==180)
    delay(200);
  shutter.detach();
}

Как можно понять, при установке крайних положений я еще «доворачиваю» в течении 200 мс. Это связано с тем, что потенциометр показывает крайние значения, когда край еще не достигнут. Этой возможности нет, если подключить его напрямую к контроллеру моторчика.

Крепление мотора я делать не стал. Ничего годного и простого в голову не пришло и я решил схалтурить, примотав его на белую изоленту. К тому времени как изолента обветшает, может быть созрею сделать нормальное крепление (ну или заменю на синюю и забуду об этой проблеме на века).
Пока так:

Система работает, ура.

Пришло время поговорить об автоматизации.
Первая мысль — надо сделать два датчика температуры: один — для определения температуры воздуха, второй же разместить непосредственно рядом с окном, чтобы он нагревался прямыми солнечными лучами. Тогда, в случае отсутствия прямых солнечных лучей показания на датчиках будут примерно равны и контроллер будет знать, что всё ок. Когда же солнце придет на эту сторону — показания начнут различаться и контроллер поймет, что пришло время закрыть жалюзи.

Однако, оказалось что это не нужно.
Простого расписания достаточно.
Сейчас расписание выглядит так:
7:00 — 140 градусов (солнце находится с другой стороны дома, хотим чтобы максимально светило в комнату)
13:00 — 0 градусов (солнце жаркое и светит прямо в окно, хотим чтобы полностью блокировалось)
18:00 — 170 градусов (начинает темнеть, блокируем обзор с улицы)
И это покрывает 100% задач жалюзи, которые предполагалось решать датчиками. Не так умно, зато гораздо проще и надежнее.

© Geektimes