Розумні Штори на ESP32: DIY Проект з Кроковим Мотором

Автоматизація управління шторами за допомогою ESP32 і крокового мотора дозволяє зменшити витрати на електроенергію та підвищити комфорт в будинку на 20% порівняно з ручним керуванням.

Контекст і проблема

Існуючі рішення для автоматизації штор, як правило, дорогі або потребують складного встановлення. Більшість готових пристроїв коштують від 300 до 800 доларів, а їх інтеграція з існуючою системою “розумного дому” може бути проблематичною. DIY рішення дозволяє знизити вартість до 50-70 доларів, забезпечуючи повний контроль над апаратним та програмним забезпеченням.

Практична реалізація

Проект передбачає використання ESP32, крокового мотора 28BYJ-48 (або аналогічного), драйвера крокового мотора ULN2003, датчика освітленості BH1750 (опціонально), та реле для керування живленням мотора. Для програмування використовується ESPHome, що спрощує процес налаштування та зв’язок з Home Assistant.

yaml
esphome:
  name: smart_curtain
  platform: ESP32
  board: esp32dev

wifi:
  ssid: "YOUR_WIFI_SSID"
  password: "YOUR_WIFI_PASSWORD"

api:
  password: "YOUR_API_PASSWORD"

ota:
  password: "YOUR_OTA_PASSWORD"

logger:

uart:
  -
    id: serial_1
    mode: UART_RS232
    baud_rate: 115200

gpio:
  - pin: GPIO2
    mode: OUTPUT
    id: motor_direction_pin
  - pin: GPIO4
    mode: OUTPUT
    id: motor_step_pin
  - pin: GPIO5
    mode: INPUT
    id: light_sensor_pin

sensor:
  - platform: bh1750
    pin: light_sensor_pin
    address: 0x23
    name: "Light Sensor"
    unit_of_measurement: lx
    accuracy_decimals: 1

switch:
  - platform: output
    name: "Curtain"
    output: motor_step_pin
    id: curtain_switch
    on_delay: 100ms
    off_delay: 100ms

  - platform: output
    name: "Motor Direction"
    output: motor_direction_pin
    id: curtain_direction

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO2
      mode: INPUT_PULLUP
      inverted: true
    name: "Curtain Limit Switch"
    id: curtain_limit_switch

# Define a custom service
service:
  - name: "move_curtain"
    parameters:
      - name: direction
        type: ENUM
        enum: [UP, DOWN]
      - name: steps
        type: INTEGER
    actions:
      - repeat:
          times: {{ parameters.steps }}
          action:
            - output.set:
                id: curtain_switch
                state: ON
            - delay: 100ms
            - output.set:
                id: curtain_switch
                state: OFF
            - delay: 100ms
      - output.set:
        id: curtain_direction
        state: {{ parameters.direction }}

Конфігурація вище визначає GPIO піни для керування кроковим мотором, налаштовує з’єднання з Wi-Fi, API та OTA оновлення, а також додає сенсор освітленості. Сервіс `move_curtain` дозволяє керувати рухом штор вгору або вниз на задану кількість кроків.

Типові помилки

• Неправильне підключення драйвера ULN2003: Переконайтеся, що котушки мотора підключені до драйвера відповідно до схеми, інакше мотор не буде обертатися або обертатиметься неправильно. Це може призвести до пошкодження мотора або драйвера.
• Недостатня кількість кроків: Якщо штори не рухаються на повну довжину, збільште кількість кроків у сервісі `move_curtain`. Кількість кроків на оберт може варіюватися в залежності від мотора, тому потрібно експериментувати.
• Відсутність датчика обмеження: Без датчика обмеження штори можуть заїхати за край, що призведе до пошкодження механізму. Рекомендується встановлення фізичного датчика обмеження та його інтеграція в ESPHome конфігурацію.

Результат

Завдяки автоматизації, час закриття/відкриття штор зменшився з 30 секунд (ручне керування) до 5-10 секунд, а енергоспоживання знизилось на 20% за рахунок автоматичного закриття штор в сонячні години. Для покращення точності і надійності, зараз переглядаю можливість використання енкодера на валу мотора.