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Arduino/ステッピングモータ28BYJ-48/プーリーでカーテン電動化

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Arduino/ステッピングモータ28BYJ-48/プーリーでカーテン電動化

Arduino/ステッピングモータ28BYJ-48/プーリーでカーテン電動化

2020/04/18

 Arduinoとステッピングモータ28BYJ-48-5V/モータドライバULN2003、タミヤのプーリー(L)を使って電動カーテンを作ってみるページ。

 前回は、無線化する前提で試作としてArduino/ステッピングモータ28BYJ-48/タミヤ スプロケット&ラダーチェーンで既存のカーテンを電動化し、今尚、仕掛り中ですが、ここでは、スプロケット/ラダーチェーンをプーリーに代えて電動にします。

 前回同様、ステッピングモータ、中でも28BYJ-48 5Vを使ったのは、静音重視、かつ、実用的なものに使う前提で在庫消化の為です。

 尚、今回、電動にするカーテンは、窓ではなく、サムネイルの通り、扉2枚分にカーテンを装着してはいますが、板が反れ、スライド丁番が外れて意図せず壊れてしまった洋服ダンスの扉1枚分の代替品としてのカーテン(高さ約180cmx幅90cm超の遮光カーテン)1枚、開閉移動は、約60cm程度です。

 というか、元々、手始めにと、ラダーチェーンを使ってこれを先に着手したのですが、なんと言ってもカーテンレールを丸棒、リングを結束バンド、ランナーをステンレス製洗濯ばさみとその場にあったもので代用したことから、重量や摩擦抵抗に起因して頓挫、リンク先の窓用カーテン(高さ約180cmx幅約200cm1枚もののの遮光カーテン)を先行させることにした次第です。

 なぜ、再着手することにしたのか。

 それは、人生初ニトリネットで税込み399円と超激安・ピッタリサイズの70cm〜120cm伸縮式1m用カーテンレール(コロ付きレールランナー10個・マグネットランナー1対付き・ホワイト)を発見、400円の為に送料500円はちょっとと思い店舗を探すと幸い近場にあることがわかり、ソーシャルディスタンスを十二分に確保する為と運動がてら、早足で歩いて片道約30分、初ニトリ(店舗)で買ってきたからです。

 よってカーテンはありものも、後付け・自作・電動カーテンというか、このイレギュラーなタンス用のカーテンの電動化のためにカーテンレールも買ってきたという話です。

 ちなみに何れも何となくArduinoで着手してしまったのでArduinoでめどがついたら、ESP8266/ESP32でブラウザからの無線操作、自作スマートスピーカーからの音声操作は大前提なのですが、それ以前に手動でもカーテンを開閉したいので何らかのクラッチ機構か、モーター自体、または、歯車(ギア)を自動で脱着(スライド)させる機構を簡易に作ってからの話になります(なぜか実現できる気満々)。

 ただ、多少手荒い手動での開閉を想定してもラダーチェーンではいけそうな感触を得ましたが、浅めの溝かつ、薄いプラスチックのプーリーでは厳しいかも?

必要なモノ・使ったモノ

壊れた洋服タンスドアの代替カーテン外観

 回路に使った材料は次の通りです。

 現時点では、試作であり、完成させるためには、リミットスイッチ、ユニバーサルボードや配線コードなど必要に応じて準備する必要があるでしょう。

 当初、プーリーにテグスをかけてみたら、滑りが発生し、うまくいかず、続いて試したプーリーの溝にちょうどはまるくらいの太さのロープ状の紐だとバッチリいけました。

 今のところ、モータ用電源は、ACアダプタ12V/2Aを別電源にすれば5Vちょっとで、Arduinoにも供給するなら、6V(ジャスト)程度で動作することを確認済み、以後、電源共用で検証継続中です。

 自身は、ACアダプタと言えば、つい、12V/2Aを使ってしまいがちですが、Arduinoとステップモータ28BYJ-48製自作電動ロールカーテンでは、9V/0.6A(600mA)のACアダプタを使って電源共有、降圧して6Vちょっとでいけているので状況に合わせて適宜ということで。

 カーテンフックは、手持ちの金属製Bフックを使いましたが、発注済みの樹脂製A/Bフック兼用アジャスター付きカーテンフック100個入りが届いたら、取り替える予定、7個の交換でどうかは不明もモータ負荷が下がり、余力をもって5V台で運転できることを期待しています。

 尚、レールランナーには、潤滑剤KUREシリコンスプレーを噴霧・塗布した状態で行ないました(塗布する前は未確認)。

  => [2020/04/19] 届いたところで金属製フックを樹脂製フックに交換したところシリコンスプレーの威力も相まって明らかに開閉がスムースになり、再度、確認したところ、ACアダプタ12V/2AからArduinoとステッピングモータ電源共用、無負荷時5.3V(運転時電圧降下で4.85V前後)で駆動できました。

 検証した部材の金額の概算としては、レールランナー付きカーテンレールが399円、Arduino、ステップモータ&モータドライバ、降圧モジュール、タクトスイッチ、ブレッドボード、ジャンパワイヤでAmazon/Amazonマーケットプレイス価格で絞って1000円前後、Aliexpressで8割くらい?、ACアダプタはAmazon他でも日本だと安くて800円前後〜、Aliexpressだと200円前後〜、これに加えてプーリーセット 500円前後といったところでしょうか。

回路・スケッチ

 試作段階の現在、回路は、まだ、リミットスイッチを付けていないこともあり、Arduinoでステッピングモータ駆動の回転台を正転/逆転/停止(2-2相励磁)をそのまま使いました。

 プーリーに替えただけで冒頭の窓用カーテン電動化で使っている回路をそのまま持ってきただけです。

完成に向けて

  1. 無線や音声操作による電動化
  2. リミットスイッチを付けるか、ソフト的に定量で自動停止とすること
  3. 手動での開閉できるようにすること

 1つめの無線、音声操作については、無線電動ロールスクリーンを自作 ESP8266・ESP32/MQTT自作無線電動ロールカーテン/ロールスクリーンに至っては、2つめの定量で自動停止もやっていますし、仮にこれをリミットスイッチにするにしても難しくはないでしょう。

 よって3つめの手動開閉できるようにさえすれば、完成したも同然です。

 逆に言うと3つめができない限り、電動化自体実装しない予定です。

 ただ、このプーリーでの手動開閉が難しい場合、ラダーチェーン方式に変更する可能性はあります。

[2020/04/23]

 1項の無線化・音声操作と2項のリミットスイッチについては、ESP8266・ESP32/WebSocketでカーテンの無線電動化及び電動カーテンを自作Julius/Open JTalkラズパイスマートスピーカーから音声操作で実装済みなので水平展開するだけ。

 残る3項も近々なんとかなりそうな雰囲気なのでできたら、こっちも完成ということで。

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