关于开窗机/开门机的接入

Vizards

最近在尝试给 卧室门（普通轻质木门）和 90度平开窗 做接入，希望接 Hass/HomeKit。
发帖前已经在坛子里努力搜索，发现关于开窗机/开门机的讨论很少，而且淘宝上成型的产品也非常少，做起来非常困难。

因为希望开门机和开窗机可以配件和代码复用，所以就选择先搞门，如果门能弄好，那90度平开窗问题也不大了。
花了好几个星期设计电路、写代码、选配件。最终搞出了个不是很满意的开门机试验品。

代码/视频/电路 回家了再给各位上，主要想借此分享讨论几个困扰自己的难题，提前感谢各位大佬！！！

希望的几个功能需求
1. 控制开门、关门、开到指定位置；
2. 反馈当前门的位置；
3. 可以手动控制。


控制电路、芯片和软件
1. 芯片选的 esp32，我买的 esp32-wroom-32 开发板，32 可以接 hass 也能刷 homekit；
2. 因为优先想接 HomeKit，所以就从 https://github.com/maximkulkin/esp-homekit-demo 这直接抄代码就可以了，顺带强迫自己复习了一波 C 语言；
    怎么刷 homekit 进 32 如果有坛友有兴趣我可以单独写一篇，以及可以从 https://github.com/maximkulkin/esp-homekit/blob/master/include/homekit/characteristics.h 这里查 HomeKit 实体的定义；
3. 如果是舵机控制门窗转动：选择一个引脚输出 PWM 信号输出给舵机信号线，直接控制角度就可以；
4. 如果是直流电机正反转控制门窗转动：还需要一个电机控制板比如 L298N，esp32 引脚高低电平控制切换 L298N 负载输出端正负极；
5. 不管是哪种控制方式，都需要额外的供电模块（12V 或 24V）供给舵机或直流电机；


最初思路：舵机控制（被迫放弃）

好处：旋转控制角度精准，代码简洁易懂，小扭矩舵机还可以手动开关；
主要问题：扭力严重不足，不好固定；

1. 后面最大用上了 60kg 的舵机，但是买不到合适的支架把舵机固定起来，也买不到合适的刚性连接件能够让门窗和舵机固定在一起， 导致带一个轻质木门会堵转（当然也可能和我配件有关）；
2. 考虑过买更大扭矩的舵机（比如用无刷电机做的 120kg 以上扭矩的舵机），但是仍然不好固定和链接，而且大扭矩电机用的减速电机就无法手动转动了。
感觉舵机和周边生产线就没有考虑过我这种用途，基本上都是用来控制各种航模的。。。

改进思路：直接买24V的开窗机（效果不满意）


买的类似如图的折臂式开窗机：（为了避免广告就不发链接了，淘宝很多，价格300上下）

                               
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好消息是，这玩意扭矩很大也很好固定，不愧是专门设计干这个的。。
但是这个东西想接 hass/homekit 主要有 2 个问题：

1. 无法手动旋转。拆了之后发现里面是一个直流电机+一堆减速齿轮，直接堵死（这个比较麻烦）；
2. 因为是直流减速电机不是舵机，角度无法精确控制（这个问题还好）；

所以我做了几个改进处理：

1. 解决角度问题：在门的合页处放了个角度传感器，模拟量输出给 esp32 ，可以粗略估计当前门的旋转角度。
2. 解决电机不能手动旋转的问题：在上图滑轨和门框中间夹了一个薄膜压力传感器，因为开门的时候旋臂会向外扯滑轨，所以滑轨相对于门框的压力会减小；关门的时候相反。
    这样当我用力拉门，想开门的时候，薄膜压力传感器接受的压力会减小，引脚检测到压力传感器输出的模拟电压连续变小，就控制电机开门。
    可以简单实现用力拉门，芯片可以控制电机开门，用力推门，芯片控制电机关门。

理想很美好，问题也很麻烦：

1. 当门关死时，因为形变空间已经被压缩得很小，所以即使用非常大力气去拉门，压力传感器的读数变化也不明显。
2. 压力传感器的 AO 输出误差大的离谱，即使悬空不动，也能有 ±200 的数值跳变，导致控制逻辑非常难写。
3. 所以反映到外界就是：
    门放那不动，他自己也会时不时开开关关；
    如果门关死了，我怎么用力拉也拉不开；

问题集中概括

1. 电动门窗电机 和 手动旋转 能不能兼得？感觉我这种测压力的不是办法。。。。
2. 角度的测算有没有更方便更精确的方式呢
3. 市面上有没有成型的产品可供参考？希望能满足使用外部芯片通过简单电路控制，而不是自带控制系统。

提前感谢各位坛友不吝赐教！

Vizards

2021.7.8 更新

感谢坛子里大佬们指点，最后在淘宝找到了几家断电能自由转动的折臂电机，就是价格都在500以上，基本上翻了一倍以及角度测量还是没有啥好办法，主要是因为模拟电压输出的角度传感器误差太大了，也没有厂家的电机支持反馈角度出来

如果要接 hass，目前只能当做 cover 实体。HomeKit 比较自由，实体类型有门也有窗
如果后面都弄好了继续更新下这楼，给大家踩踩坑

Vizards

原来回复不能删。。那这一楼先编辑掉了，大伙儿凑合看。。。

iamhyde

关注，最近也在看电动关窗器，我看有你这种折臂式开窗机还有一种链条式的,缺点就是不能手动开关，万一停电也开关不了

Vizards

iamhyde 发表于 2021-7-7 15:25
关注，最近也在看电动关窗器，我看有你这种折臂式开窗机还有一种链条式的,缺点就是不能手动开关，万一停电 ...

感觉减速电机的设计就不能手动开关。。
但是淘宝上有专门的开门机，他们断电的时候有 30N 的闭合力可以推动，这种不知道怎么设计的

matisse

其实可以选择可以接入米家的开窗器，我就是买了这种··可以通过论坛上的插件可以接入HA，开窗角度什么的也正常··也算挺完美的

Vizards

matisse 发表于 2021-7-7 16:22
其实可以选择可以接入米家的开窗器，我就是买了这种··可以通过论坛上的插件可以接入HA，开窗角度什么的也 ...

可以指个路吗，我知道的米家的开窗器好像只有“云仪电动平移开窗器”？它只能用于平移窗。。
90 度开窗的我在米家确实找不到。。

matisse

Vizards 发表于 2021-7-7 16:44
可以指个路吗，我知道的米家的开窗器好像只有“云仪电动平移开窗器”？它只能用于平移窗。。
90 度开窗的 ...

TB搜电动平开窗电机，应该就有你需要的东西了··云仪我家里装了一个··平开窗装了4个，极限是可以到90度，但一般为了受力点··我装的时候限位在最大80度··如果是用在门就无所谓··高层的玻璃装就要注意一下安全

Vizards

matisse 发表于 2021-7-7 18:10
TB搜电动平开窗电机，应该就有你需要的东西了··云仪我家里装了一个··平开窗装了4个，极限是可以到90 ...

淘宝现在搜东西变成千人千面了。。根本找不着
要不论坛插件发个链接行吗？不会被版主判违规

matisse

Vizards 发表于 2021-7-7 19:10
淘宝现在搜东西变成千人千面了。。根本找不着
要不论坛插件发个链接行吗？不会被版主判违规 ...

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