“早上好。現(xiàn)在是早上 7 點(diǎn)，馬里布的天氣是 72 度……”這是 JARVIS 在漫威電影宇宙中被介紹的第一句話。大多數(shù)鋼鐵俠粉絲應(yīng)該能夠回憶起這個(gè)場景，并記得 JARVIS 能夠在早上打開一個(gè)窗口（有點(diǎn)）并提供時(shí)間和天氣的更新。在電影中，窗戶眼鏡實(shí)際上是由透明觸摸顯示器制成的，因此 JARVIS 能夠使其從黑色變?yōu)橥该鳎⒃谄渖巷@示天氣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。但是，在現(xiàn)實(shí)中，我們離透視觸摸屏還很遠(yuǎn)，離我們?cè)浇木褪亲詣?dòng)控制百葉窗或約束。

　　因此，在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將準(zhǔn)確地構(gòu)建它，我們將構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)電動(dòng)百葉窗，它將在預(yù)定義的時(shí)間自動(dòng)打開和關(guān)閉。

　　構(gòu)建 Arduino 自動(dòng)百葉窗所需的組件

　　項(xiàng)目比較簡單，需要的組件也不多。只需收集下面列出的物品。

　　節(jié)點(diǎn)單片機(jī)

　　步進(jìn)電機(jī) – 28BYJ-48

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　LM117-3.3V

　　電容器（10uf，1uf）

　　12V 直流適配器

　　性能板

　　焊接套件

　　3D打印機(jī)

　　使用 Arduino 控制卷簾

　　現(xiàn)在市場上的百葉窗種類繁多，但最常用的是一根帶有珠子的繩子（如下圖），可以拉動(dòng)以打開或關(guān)閉百葉窗。

　　當(dāng)我們順時(shí)針方向拉動(dòng)這條圓形繩索時(shí)，百葉窗會(huì)打開，當(dāng)我們逆時(shí)針方向拉動(dòng)這條繩索時(shí)，百葉窗就會(huì)關(guān)閉。因此，如果我們要使這個(gè)過程自動(dòng)化，我們所要做的就是使用電機(jī)將這條繩子順時(shí)針或逆時(shí)針方向拉動(dòng)，我們就可以完成它。事實(shí)上，這就是我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中要做的；我們將使用 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)和 NodeMCU 來拉珠繩。

　　設(shè)計(jì)和制造窗戶百葉窗齒輪

　　這個(gè)項(xiàng)目的電子部分相當(dāng)簡單直接，具有挑戰(zhàn)性的部分是建造可以拉珠繩的盲齒輪。所以讓我們從盲齒輪設(shè)計(jì)開始這篇文章，我不打算詳細(xì)介紹如何設(shè)計(jì)齒輪，但這個(gè)基本概念應(yīng)該對(duì)你有所幫助。下面顯示了帶有珠子的繩子的圖像。

　　再次，繩子有很多種類型，但最常用的繩子是每個(gè)珠子的中心距為6mm，每個(gè)珠子的直徑為4mm。使用這些信息，我們可以開始設(shè)計(jì)我們的裝備。如果您百葉窗上的繩索與討論的尺寸相同，您可以跳過此步驟并下載本文提供的 STL 文件并打印齒輪。如果你的繩子有不同的珠子排列，那么這就是你應(yīng)該重新設(shè)計(jì)盲齒輪的方法。

　　我決定在我的齒輪上安裝 24 顆珠子以獲得最佳的齒輪尺寸，您可以選擇任何接近此的數(shù)字來讓您的齒輪變大或變小。所以現(xiàn)在，我們知道每個(gè)珠子之間的距離是 6 毫米，我們的齒輪上需要 24 個(gè)珠子。將兩者相乘將得到齒輪的周長。有了這些數(shù)據(jù)，您就可以計(jì)算出齒輪的半徑。正如您在上圖中看到的，我的齒輪直徑計(jì)算為大約 46 毫米。但請(qǐng)記住，這不是齒輪的實(shí)際直徑，因?yàn)槲覀儧]有考慮到 4mm 的珠子直徑。因此，齒輪的實(shí)際直徑為 42 毫米，我打印并測(cè)試了許多齒輪，然后才找到效果最好的齒輪。

　　3D打印電機(jī)支架和盲齒輪

　　除了齒輪，我們還需要一個(gè)可以鉆到墻上并將步進(jìn)電機(jī)固定到位的小外殼，這個(gè)項(xiàng)目中使用的外殼和齒輪如下所示。

　　您可以在下面給出的 Arduino Blind Control Thingiverse 頁面上找到完整的設(shè)計(jì)文件和 STL 文件。您可以下載并打印您的盲齒輪和電機(jī)箱。

　　Arduino百葉窗控制電路圖

　　一旦您準(zhǔn)備好齒輪和組件，就很容易繼續(xù)進(jìn)行電子和軟件部分。物聯(lián)網(wǎng)盲控項(xiàng)目的完整電路圖如下所示。

　　我們使用 12V 適配器為整個(gè)設(shè)置供電；LM1117-3.3V 穩(wěn)壓器將 12V 轉(zhuǎn)換為 3.3V，可用于為 NodeMCU 板供電。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊直接由 12V 適配器供電。我確實(shí)嘗試在 5V 上運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)，但它沒有提供足夠的扭矩來拉動(dòng)百葉窗，因此請(qǐng)確保您也使用 12V。

　　除此之外，電路非常簡單，如果您不熟悉步進(jìn)電機(jī)，請(qǐng)查看步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)文章，了解它的工作原理以及如何與微控制器一起使用。

　　用于 Arduino 盲控的 Blynk 應(yīng)用程序

　　在我們進(jìn)入控制百葉窗的 Arduino 程序之前，讓我們打開 blynk 應(yīng)用程序并創(chuàng)建一些按鈕，我們可以使用這些按鈕打開或關(guān)閉百葉窗。稍后我們也將需要它來從 Google Home 進(jìn)行控制。

　　我剛剛添加了兩個(gè)按鈕來打開和關(guān)閉百葉窗，以及每天上午 10:00 開啟百葉窗的一次性計(jì)時(shí)器。您可以添加多個(gè)計(jì)時(shí)器以在一天中的不同時(shí)間間隔打開或關(guān)閉百葉窗。基本上，當(dāng)我們必須關(guān)閉百葉窗時(shí)，我們必須觸發(fā)虛擬引腳 V1，而當(dāng)我們必須打開百葉窗時(shí)，我們必須觸發(fā)虛擬引腳 V2。基于此處按下的按鈕控制步進(jìn)電機(jī)的程序?qū)⒕帉懺?Arduino IDE 上，下面將討論相同的內(nèi)容。

使用 Blynk 編程 NodeMCU 以控制百葉窗

此盲控項(xiàng)目的完整 ESP8266 代碼可在本頁底部找到。我們的程序必須等待來自 blynk 應(yīng)用程序的命令，并且基于該命令，我們必須以順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。下面討論代碼的重要部分。

根據(jù)我們的電路圖，我們使用 nodemcu 上的數(shù)字引腳 1、2、3 和 4 來控制我們的步進(jìn)電機(jī)。因此，我們必須使用這些引腳創(chuàng)建一個(gè)名為 stepper 的實(shí)例，如下所示。請(qǐng)注意，我們按 1、3、2 和 4 的順序定義了引腳。這是故意的，不是錯(cuò)誤；我們必須交換引腳 2 和 3 才能使電機(jī)正常工作。

?

// 使用步驟和引腳創(chuàng)建步進(jìn)器類的實(shí)例
步進(jìn)步進(jìn)器（STEPS、D1、D3、D2、D4）；

?

在下一步中，我們必須共享我們的 blynk 應(yīng)用程序身份驗(yàn)證令牌和我們的 IoT Blind 控制器必須連接到的 Wi-Fi 憑據(jù)。如果您不確定如何獲取此 Blynk 身份驗(yàn)證令牌，請(qǐng)參閱Blynk LED 控制項(xiàng)目以了解 blynk 應(yīng)用程序的基礎(chǔ)知識(shí)以及如何使用它。

?

// 你應(yīng)該在 Blynk App 中獲得 Auth Token。
// 轉(zhuǎn)到項(xiàng)目設(shè)置（螺母圖標(biāo)）。
char auth[] = "l_b47mF1hioCc_7FzdKMJJeFnJjTxxxx";
// 您的 WiFi 憑據(jù)。
// 為開放網(wǎng)絡(luò)設(shè)置密碼為“”。
char ssid[] = "電路文摘";
char pass[] = "dummy123";

?

繼續(xù)我們的代碼，在 setup 函數(shù)之后，我們?yōu)?blynk 定義了兩個(gè)方法。如前所述，我們必須定義虛擬引腳 V1 和 V2 應(yīng)該做什么。下面給出了相同的代碼。

?

BLYNK_WRITE (V1) //關(guān)閉百葉窗
  {
    Serial.println("關(guān)閉百葉窗");
    如果（打開==真）
    {
    for (int c_val = 0; c_val <= 130; c_val++) //逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉
    {
      stepper.step(c_val);
      屈服（）;
    }
    關(guān)閉=真；
    打開=假；
    禁用電機(jī)（）；// 使用后總是禁用步進(jìn)電機(jī)以減少功耗和發(fā)熱
    }
  }
  BLYNK_WRITE(V2) // 打開百葉窗
  {
    Serial.println("打開百葉窗");
    如果（關(guān)閉==真）
    {
    for (int cc_val = 0; cc_val >= -130; cc_val--) //順時(shí)針旋轉(zhuǎn)打開
    {
      stepper.step(cc_val);
      屈服（）;
    }
    打開=真；
    關(guān)閉=假；
    }
    禁用電機(jī)（）；// 使用后總是禁用步進(jìn)電機(jī)以減少功耗和發(fā)熱
  }

?

如您所見，V1 用于關(guān)閉百葉窗，V2 用于打開百葉窗。for 循環(huán)用于使電機(jī)順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 130 步。我用我的百葉窗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通過 130 步，我能夠完全打開和關(guān)閉我的百葉窗。您的號(hào)碼可能會(huì)有所不同。用于順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的for 循環(huán)如下所示。

?

for (int c_val = 0; c_val <= 130; c_val++) //逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉
    {
      stepper.step(c_val);
      屈服（）;
    }
  for (int cc_val = 0; cc_val >= -130; cc_val--) //順時(shí)針旋轉(zhuǎn)打開
    {
      stepper.step(cc_val);
      屈服（）;
    }

?

您還可以在我們的程序中注意到兩個(gè)布爾變量“打開”和“關(guān)閉”。這兩個(gè)變量用于防止電機(jī)兩次打開或關(guān)閉百葉窗。意思是，百葉窗只有在之前關(guān)閉時(shí)才會(huì)打開，并且只有在之前打開時(shí)才會(huì)關(guān)閉。

28BJY-48步進(jìn)電機(jī)如何提高轉(zhuǎn)速？

使用 28BJY-48 步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是速度很慢。這些電機(jī)最初是為高精度低速應(yīng)用而制造的，因此不要指望這些電機(jī)會(huì)高速旋轉(zhuǎn)。如果您想使用 Arduino 提高步進(jìn)電機(jī)的速度，您可以更改兩個(gè)參數(shù)。一個(gè)是#define STEPS 64，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)steps定義為64時(shí)，電機(jī)相對(duì)更快。另一個(gè)參數(shù)是?stepper.setSpeed(500);?我再次發(fā)現(xiàn) 500 是一個(gè)最佳值，超過這個(gè)值實(shí)際上會(huì)使步進(jìn)電機(jī)變慢。

你知道提高這些電機(jī)速度的其他方法嗎？如果是，請(qǐng)將它們留在下面的評(píng)論部分。

如何防止步進(jìn)電機(jī)過熱？

不使用時(shí)應(yīng)始終禁用步進(jìn)電機(jī)，以防止過熱。禁用步進(jìn)電機(jī)非常簡單；只需將控制步進(jìn)電機(jī)的所有四個(gè) GPIO 引腳的引腳狀態(tài)更改為低電平即可。這非常重要，否則您的電機(jī)可能會(huì)在 +12V 時(shí)變得非常熱并永久損壞自身。下面給出了禁用步進(jìn)電機(jī)的程序。

?

void disable_motor() //完成后關(guān)閉電機(jī)以避免發(fā)熱
{
  數(shù)字寫入（D1，低）；
  數(shù)字寫入（D2，低）；
  數(shù)字寫入（D3，低）；
  數(shù)字寫入（D4，低）；
}

?

　　使用 Google Assistant 控制百葉窗

　　我們將使用 blynk API 通過谷歌助手來控制百葉窗，它類似于我們的語音控制家庭自動(dòng)化項(xiàng)目，所以如果有興趣請(qǐng)檢查一下。

　　基于 Arduino 的自動(dòng)百葉窗控制 - 演示

　　電路和 3D 打印外殼準(zhǔn)備好后，只需在墻上鉆兩個(gè)孔即可將設(shè)備組裝在墻上。我的安裝設(shè)置如下圖所示。

　　之后，確保您的百葉窗處于打開狀態(tài)，然后打開電路。現(xiàn)在，您可以嘗試從 blynk 應(yīng)用程序或通過 Google Assistant 關(guān)閉百葉窗，它應(yīng)該可以工作。您還可以在 blynk 應(yīng)用程序上設(shè)置計(jì)時(shí)器，以在一天中的特定時(shí)間自動(dòng)打開和關(guān)閉百葉窗。

// Arduino 程序來控制百葉窗使用步進(jìn)電機(jī)

#include

#include

#include // 包含頭文件

#define BLYNK_PRINT Serial

// 將此更改為步數(shù)在你的電機(jī)上

#define STEPS 64

//使用步驟和引腳創(chuàng)建步進(jìn)器類的實(shí)例

Stepper stepper(STEPS, D1, D3, D2, D4);

// 你應(yīng)該在 Blynk App 中獲得 Auth Token。

// 轉(zhuǎn)到項(xiàng)目設(shè)置（螺母圖標(biāo)）。

char auth[] = "l_b47mF1hioCc_7FzdKMJJeFnJjTxxxx";

// 您的 WiFi 憑據(jù)。

// 為開放網(wǎng)絡(luò)設(shè)置密碼為“”。

char ssid[] = "電路文摘";

字符通[] = "

//打開百葉窗后才運(yùn)行程序

boolean closed = false;

布爾打開=真；

void disable_motor() //完成后關(guān)閉電機(jī)以避免發(fā)熱

{

digitalWrite(D1,LOW);

數(shù)字寫入（D2，低）；

數(shù)字寫入（D3，低）；

數(shù)字寫入（D4，低）；

}

void setup()

{

pinMode(D0, OUTPUT); //板載LED作為輸出

digitalWrite(D0,HIGH); //打開這個(gè)燈

Serial.begin(9600);

stepper.setSpeed(500);

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

// http://188.166.206.43/l_b47mF1hioCc_7FzdKMJJeFnJjxxxx_/update/V1?value=1 /

數(shù)字寫入（D0，低）；//連接到 blynk 后將其關(guān)閉

}

BLYNK_WRITE(V1) //CLOSE the BLINDS

{

Serial.println("Closing Blinds");

if (opened == true)

{

for (int c_val = 0; c_val <= 130; c_val++) //逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉

{

stepper.step(c_val);

屈服（）;

}

關(guān)閉 = 真；

打開=假；

禁用電機(jī)（）；// 使用后總是禁用步進(jìn)電機(jī)以降低功耗和發(fā)熱

}

}

BLYNK_WRITE(V2) // OPEN the BLINDS

{

Serial.println("Opening Blinds");

如果（關(guān)閉==真）

{

for (int cc_val = 0; cc_val >= -130; cc_val--) //順時(shí)針旋轉(zhuǎn)打開

{

stepper.step(cc_val);

屈服（）;

}

打開 = 真；

關(guān)閉=假；

}

disable_motor(); // 使用后總是禁用步進(jìn)電機(jī)以降低功耗和發(fā)熱

}

void loop()

{

Blynk.run();

}