用Arduino做个自动窗帘拯救睡眠吧

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用Arduino做个自动窗帘拯救睡眠吧

2015-12-04 11:22  原创:老吕IO

天气渐渐冷下来了，恐怕起床关窗帘已经可以称得上“十大酷刑”之一了吧。所以就自己动手做款自动窗帘吧，只需开启蓝牙，就可无线控制窗帘的开合。下面就是这款自动窗帘的制作过程，列位看官，上眼吧。
第一步：电子部分这篇教程先从电子部分写起，搞定这部分之后就可以去完成机械部分的任务了，下面是开始前需要准备的零部件。
第二步：要用到的零部件这些部件都可以从万能宝买到，而且价格也不算太贵。

· Arduino Nano开发板一块
· 12V电源一个
· 步进马达一台
· 步进驱动器一台
· 面包板一块
· 蓝牙模块一个
· 实时时钟一台

第三步：要用到的工具

· 电烙铁
· 焊料
· 小号老虎钳
· 海绵铜
· 表匠眼镜

在焊接时，用小号老虎钳固定住电路板，以防其乱动。在清洁烙铁时，可用钢丝球，而不是随便去厨房找块海绵。钢丝球更好用，而且由于耐高温，所以寿命也更长。表匠眼镜在焊接时则能发挥奇效，你能清楚的看到焊点的情况。如果配件使用得当，装配的速度明显会快很多。
第四步：布局组件

开始焊接各个零部件前，建议你把它们依次排开，看看它们到底能不能拼在一起。当然，如果你用的是定制电路板的话，这一步就可以跳过了。
由于体积原因，把步进驱动器放在了侧面。不过电路板上的垫片并未与其接触，所以也不会造成短路问题。开始焊接后，把步进驱动器换到了对面。因为总共就三个部件，所以给它们找个位置其实并不难。除了布局问题，我们还得准备足够的线。
第五步：焊接零部件和线缆

安排好各个部件的位置后，用老虎钳夹住电路板开始焊接工作。搞定了主要的部件后我们就需要开始走线了。零部件上有些线长了点，不过没有直接剪断它们，而是在焊接中用上了它们。在线缆上打洞，并且在它和引脚间做一个焊桥。
下面就是走线：

Arduino D2 -> 蓝牙接收器
Arduino D3 -> 蓝牙发射器
Arduino D10 ->步进驱动器使能引脚
Arduino D11 ->步进驱动器步进引脚
Arduino D12 -> 步进驱动器定向引脚
电源正极->Arduino Vin接口->步进驱动器VMOT引脚
电源负极-> Arduino接地线-> 步进驱动器接地引脚-> 蓝牙接地线
Arduino +5V ->步进驱动器VDD（器件工作电压）->蓝牙VCC（电路电压）
步进驱动器1B->步进电机上的灰线
步进驱动器1A->步进电机上的红线
步进驱动器2A->步进电机上的黄线
步进驱动器2B->步进电机上的绿线
注意：不是所有步进电机的引脚颜色都相同

第六步：总装

在总装时可能会有点乱，不过最后还是成功了，如果没能成功，可以用标头来替代焊接。
第七步：Arduino所用代码这次用到的代码很简单。由于蓝牙模块的工作模式与串行端口类似，所以用Arduino中的SoftwareSerial库来获得信号。这样一来就不用使用发射和接收引脚了，而且修改程序时也不用断开蓝牙连接了。此外，蓝牙还能读懂发送的字符，这样就能控制步进电机以便开关窗帘了。根据滑轮的周长，还可以控制其滚动的距离。这里就是使用的代码，在这里你还要设定时间。
第八步：安卓平台控制App想要在手机上实现对窗帘的控制，你得做一个安卓App。在这个App中，我们需要设定一个开关按钮。此外，在App中我们还能设定实时时钟并定时开关窗帘。做App我比较熟悉App Inventor，不过为了练手，我选了另一个工具──Android Studio。另外我还用到了免费应用Bluetooth spp pro。在这个App里，发送“o”就会打开窗帘，“c”则是关闭窗帘。

第九步：机械部分的组装下列物品是我们在机械部分要用到的零部件：

· 2个步进马达滑轮
· 1个NEMA 17电机支架（最好再找一个备用）
· 1个5毫米螺栓
· 2个5毫米螺母
· 1个角型托座（最好再找一个备用）
· 一些螺丝
· 鱼线或其他类型的细线

第十步：要用到的工具

· 剪刀
· 强力胶
· 电钻

第十一步：给窗户装上电机和滑轮

装电机的时候，直接将电机支架固定在墙上就好，是不是很简单？滑轮的安装步骤与支架类似，你可以参考上面的示意图完成滑轮的安装。不过如此一来电机和滑轮之间就产生了一个6'-7'的缝隙，如果没有强迫症，就无视它吧。

第十二步：连接鱼线

制作自动窗帘最复杂的步骤要来了。这里刚开始用的是高强度低延展的线，不过后来发现这类低延展的线很难用。所以又换回了普通的鱼线，它的延展度很棒。先用线的一端缠紧滑轮，再用另一端缠紧步进电机上的滑轮。随后将线的两端系紧，这样一个小型传动机构的雏形就出现了。
挂窗帘的时候将一些装订夹夹在窗帘上，当夹子和鱼线冲突时，就将夹子换到相反方向，这样整个机构运转起来就不会卡壳了。
第十三步：未来可能会做的改进可以给家的每个窗户都挂上自动窗帘，不过这样一来就得给蓝牙模块命名了，要不然非要混淆了不行。还可以用OSHPark制作自己的定制电路板，并给零部件装上连接器。