Bộ mở rèm tự động homebrew giá 30 USD

• Tự làm vào cuối tuần một thiết bị đóng/mở rèm tự động đơn giản và rẻ tiền bằng linh kiện dư và máy in 3D
• Thiết bị này tập trung vào việc mở rèm rất chậm (và gần như không gây tiếng ồn)
• Các thành phần chính gồm giá đỡ động cơ bằng silicon, các chi tiết in 3D và một mạch rơ-le đơn giản
• Đã dùng bộ mã hóa góc từ tính để đo mô-men xoắn, nhưng không khuyến nghị do đặc tính tín hiệu
• Có thể tích hợp dễ dàng với hệ thống tự động hóa nhà, cho phép người dùng điều khiển bằng điện thoại thông minh v.v.

---

Tổng quan dự án

• Dự án này chia sẻ trải nghiệm chế tạo một giải pháp homebrew giúp tự động mở và đóng rèm trong nhà với chi phí thấp
• Bằng cách chỉ tận dụng linh kiện còn dư và máy in 3D, đây là một ý tưởng mà gần như ai cũng có thể dễ dàng thử làm
• Tuy không nhằm để sao chép thành sản phẩm hoàn chỉnh, nhưng đây vẫn là một ví dụ có giá trị để lấy cảm hứng

Mục tiêu thiết kế và đặc điểm

• Mục tiêu cốt lõi của bộ mở này là mở rèm vào buổi sáng thật chậm (và êm ái)
  • Do đặc điểm nơi ở, mặt trời mọc quá sớm nên tác giả muốn điều chỉnh điều này
• Mất khoảng 8 phút để mở rèm hoàn toàn
• Có thể lập trình để chạy chậm hơn nữa bằng cách điều chỉnh thời gian, chẳng hạn dừng giữa chừng

Cấu hình phần cứng

• Giá đỡ động cơ bằng silicon là linh kiện thu hồi từ một máy tăm nước Phillips từng tháo rời trước đó, được dùng vì kích thước phù hợp
  • Riêng linh kiện này hơi khó kiếm nếu mua riêng (không tính vào chi phí)
• Toàn bộ các chi tiết còn lại đều được thiết kế nhanh bằng freecad rồi in 3D, nên gần như không tốn chi phí
• Vòng kẹp nam châm ban đầu bị lỏng nên phải in 3D hai lần, còn lại đều thành công ngay từ lần đầu
• Tổng thời gian chế tạo, bao gồm cả phần mềm, vào khoảng một ngày rưỡi
  • Việc tích hợp với hệ thống tự động hóa nhà cũng chỉ mất vài phút

Giải thích từng bộ phận

• Vòng kẹp nam châm và nắp
  • Gắn nam châm vào phía sau động cơ; nó không quay trực tiếp nhưng có dịch chuyển nhẹ trong giá đỡ silicon và được dùng để ước lượng mô-men xoắn và phát hiện điểm dừng
• Giá đỡ động cơ và encoder
  • Dây encoder được hàn để tránh nguy cơ lỏng ra do rung động
• 2 rơ-le double-throw
  • Mỗi cái nối vào một đầu của động cơ để đảo chiều quay
  • Kể cả khi cả hai rơ-le cùng bật, hai đầu động cơ đều được nối với 5V nên vẫn an toàn
• Giá treo tường
  • Là kết cấu được thiết kế để ăn khớp với giá đỡ động cơ
• Hộp tạm để bảo vệ linh kiện điện tử
  • Chỉ là giải pháp tạm thời về mặt thẩm mỹ

Giá thành và danh sách linh kiện chính

• Động cơ (kèm hộp số): khoảng 15 USD
• Encoder góc từ tính: khoảng 2 USD
• 2 rơ-le: dưới 4 USD
• ESP8266: khoảng 5 USD
• Bộ nguồn USB và cáp: dùng đồ dư sẵn có (không tính chi phí)
• Dây điện và ferrule: chi phí không đáng kể

Vấn đề khi lắp ráp và cách xử lý

• Phần nối giữa động cơ và thanh xoay rèm được hoàn thiện bằng ống phẫu thuật và băng silicon v.v.
  • Cách này cách ly rung rất tốt, nhưng lực hơi thiếu nên đã quấn thêm nhiều lớp để gia cố
• Khi động cơ bị xoắn theo nhiều hướng trong giá đỡ, nam châm lệch khỏi tâm encoder, khiến tín hiệu trở nên không ổn định
• Dù tín hiệu kém, vẫn có thể nắm được mô-men xoắn tương đối để siết rèm vừa đủ hoặc dừng lại
  • Việc mở được điều khiển đơn giản bằng cách chạy trong 8 phút rồi dừng gần vị trí giữa

Ví dụ hoạt động và điểm cần cải thiện

• Phương pháp dùng encoder nam châm không được khuyến nghị (do vấn đề về chất lượng và độ nhất quán của tín hiệu)
• Tuy nhiên, bản thân cơ chế phản hồi mô-men xoắn lại rất hiệu quả
  • Có thể luôn dừng khi mô-men xoắn vượt mức
  • Phát hiện vị trí có thể làm bằng điều khiển theo thời gian, còn đóng/mở hết cỡ thì chỉ cần dựa trên mô-men xoắn là đủ
• Nếu có ý tưởng về cách đo mô-men xoắn tốt hơn thì rất được hoan nghênh

Độ ồn và đặc điểm sử dụng

• Nhờ giá đỡ silicon, rung động của động cơ được triệt tiêu hoàn toàn nên tổng thể gần như không tiếng động
  • Chỉ còn tiếng click của rơ-le nghe khe khẽ nhờ có hộp che
• Chỉ còn tiếng kẽo kẹt của chính bộ rèm, còn nhỏ hơn cả tiếng mưa
• Dấu hiệu duy nhất cho thấy thiết bị đang hoạt động là âm thanh phát ra từ bộ rèm

Điều khiển và tự động hóa

• Có thể điều khiển từ hệ thống HA (tự động hóa nhà) bằng lệnh "mở bao nhiêu %"
  • Trên bảng điều khiển điện thoại cũng đã thêm các nút mở/đóng
• Bình thường rèm sẽ tự đóng khi mặt trời lặn và tự mở vào thời điểm bình minh mong muốn

Kết luận

• Đây là một dự án làm trong một cuối tuần ngắn, nhưng thành công hơn mong đợi nhiều
• Việc chụp ảnh và ghi chép còn tốn thời gian hơn cả chế tạo

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Tôi nghĩ tự động hóa gia đình tốt nhất mà tôi có thể dùng ở nhà chính là rèm thông minh. Tôi cũng có đèn thông minh, máy tạo ẩm thông minh tự mod, quạt thông minh, bơm hút không khí, hệ thống giám sát chất lượng không khí, nhưng không gì ảnh hưởng đến chất lượng sống bằng rèm thông minh. Không có gì tốt hơn rèm thông minh để giữ nhịp ngủ ổn định. Một ô cửa sổ vào ngày nhiều mây còn hiệu quả hơn hẳn bốn bóng đèn thông minh sáng chói
  • Rèm tự động cũng giúp điều hòa nhiệt độ rất nhiều. Vào mùa hè, nếu cài để rèm ở các cửa sổ hướng nam tự động đóng khi ra ngoài thì có thể chặn nắng rất tốt
  • Nó đặc biệt hữu ích ở những ngôi nhà có nhiều cửa sổ, nơi phải đóng mở nhiều bộ rèm cùng lúc. Thứ đầu tiên chúng tôi nâng cấp trong nhà là rèm Lutron, và dù giá khá đắt tôi cũng không hề do dự với lựa chọn đó
  • Loại rèm được giới thiệu trong bài này là rèm nhựa vinyl phổ biến, để lọt sáng quá nhiều. Tôi từng muốn tìm loại rèm dày có thể chặn cửa sổ hoàn toàn như tấm bìa nhưng vẫn mở ra đóng vào hằng ngày được. Cuối cùng tôi bỏ cuộc với rèm và bắt đầu trùm áo lên mắt khi ngủ. Tôi cũng từng nghĩ tới việc bịt hẳn cửa sổ, nhưng không thích lắm
  • Nếu muốn nghe thêm về cấu hình home automation của tôi thì tôi có thể kể. Tôi cũng từng cân nhắc chuyện tự dựng hệ thống
• Việc lắp rèm tự động trong phòng tôi là lựa chọn quá hiển nhiên. Nó quá tiện, còn hữu ích hơn đồng hồ báo thức. Chỉ cần đặt giờ mở và đóng rèm một lần cho cả tuần, rồi sau đó hoàn toàn không phải bận tâm nữa, một thay đổi nhẹ tênh trong cuộc sống. Cuối tuần thì nếu muốn vẫn có thể làm thủ công, và nhiều kiểu home automation thực ra lại gây bất tiện. Đổi một công tắc vốn không bất tiện thành ứng dụng là điều vô nghĩa. Ngược lại, rèm phòng ngủ là mẹo sống nhất định phải làm. Giá cũng không đắt như tưởng tượng, mà một khi lắp xong thì đây là cải thiện cuộc sống với gánh nặng nhận thức bằng 0
  • Cốt lõi của home automation là đừng loại bỏ chức năng “bình thường” sẵn có, mà hãy tăng cường nó bằng tự động hóa. Một công tắc thông minh không hoạt động nếu không có kết nối Internet thì chẳng thông minh chút nào. Tôi cũng không khuyến nghị bóng đèn thông minh vì nó phá vỡ mô hình bóng đèn-công tắc truyền thống. Ổ cắm thông minh hay van thông minh cũng vậy. Tôi thấy thiết bị không thể thao tác thủ công là điều khủng khiếp
  • Tôi cũng muốn lắp rèm thông minh. Tôi không biết nên bắt đầu từ đâu và nên chọn giải pháp nào. Điều kiện bắt buộc duy nhất là rèm không được kết nối Internet
  • Tôi dùng Home Assistant và ứng dụng điện thoại, nhưng công tắc tự động hóa duy nhất là thiết bị standalone có bộ hẹn giờ chạy pin, với mô-tơ bật tắt một công tắc bình thường. Tôi áp dụng nó cho đèn trước cửa để nó tự bật tắt ngay cả khi tôi không ở nhà. Chỉ cần thao tác thủ công vào Halloween hoặc lúc chuyển mùa
  • Rèm của tôi hoàn toàn không thay thế đồng hồ báo thức. Tôi ngủ với gối che mắt nên sáng đến mấy cũng không dậy
  • Tôi không muốn dậy sớm. Trái lại, tôi đang tìm cách làm phòng tối hoàn toàn. Bọn trẻ thức dậy quá sớm chỉ vì một chút ánh sáng lọt vào. Tôi muốn có rèm vì sự tiện lợi, nhưng không thích dây dợ rối quanh rèm và các lựa chọn dùng pin cũng khá hạn chế
• Tôi ngưỡng mộ kiểu tư duy cứ nảy ra ý tưởng là lập tức làm và triển khai. Không phải để khoe khoang, mà là gu tạo ra một công cụ nhỏ âm thầm giúp ích mỗi sáng. Ghép mô-tơ, ống silicon và mấy bộ mã hóa từ tính cũ lại với nhau là thành một thiết bị tự mở rèm khi mặt trời mọc. Cảm giác rất tràn đầy sinh lực. Nó khiến tôi cũng muốn tự làm thứ gì đó cho cuộc sống của mình
• Nếu muốn thứ bớt thô hơn thì tôi khuyên dùng cái này https://www.thingiverse.com/thing:2071225 Một hộp số in 3D với servo đặt thẳng hàng với trục. Nếu đi dây tốt thì từ ngoài rèm sẽ không nhìn thấy gì. Tôi điều khiển bằng esphome và Home Assistant, đã dùng nhiều năm và rất ổn định
  • Tôi tò mò khả năng cách âm của nó thế nào. Trong bài gốc, tôi thích việc họ chú ý tách mô-tơ khỏi tường và rèm bằng các phần mềm để tiếng rung của mô-tơ không bị khuếch đại
  • Nếu đây là mẫu do chính bạn làm, tôi ước gì bạn đăng ảnh khi đã lắp đặt làm ảnh đầu tiên. Tôi chưa hình dung rõ cơ chế hoạt động của nó
• Tôi tò mò về các yếu tố an toàn cho trẻ em cần đặc biệt chú ý khi dùng rèm và bộ mở tự động. Tôi nhớ các nhãn cảnh báo hoặc thay đổi thiết kế từng thấy ở mini blind (ví dụ: nhiều sợi dây được tách riêng để giảm nguy hiểm). Dù vậy, có lẽ không chỉ có thế
  • UL 325 là tiêu chuẩn liên quan, và có thể đọc nếu đăng ký trên trang web UL. Đặc biệt đã có những tai nạn nghiêm trọng với rèm sân khấu. An toàn không phải là một tính năng mà là sản phẩm của cả một quy trình. Các tiêu chuẩn được tạo ra sau những tai nạn đau lòng. Dù bạn có giỏi và sáng tạo đến đâu thì cũng không thể đạt được an toàn chỉ bằng suy đoán
  • Hai điểm cốt lõi là “trẻ em không được có khả năng kéo rèm ra khỏi tường hoặc làm nó đổ lên người” và “không được có dây gây nguy hiểm quấn vào cổ”. Khi dùng bộ mở tự động thì còn thêm “không được để ngón tay bị kẹt vào máy hoặc dây bị cuốn rối” và “không được có nguy cơ điện giật”. Tôi đã làm bộ mở rèm ở nhà mình an toàn đến mức cực đoan. Tôi cố định phần dưới của dây lên trần, gắn ròng rọc vào dây, treo một quả nặng 1kg, rồi dùng solenoid lấy từ một van Linktap hỏng để rút chốt cho quả nặng kéo dây. Mọi thứ đều được lắp ngoài tầm với của con gái tôi, và ngược lại rèm mở cực nhanh trong 0,5 giây để chắc chắn đánh thức buổi sáng. Việc đóng lại là thủ công nhưng không bất tiện
  • Cũng nên nghĩ tới vấn đề an toàn khi rèm thông minh mở phòng vào thời điểm không phù hợp. Ví dụ lúc đang thay đồ hoặc vợ chồng ở cùng nhau, hay khi bọn trẻ đang chơi bên ngoài. Tôi tự hỏi có cần chế độ khóa kiểu “bây giờ thì không” không. Nếu không, căn phòng có thể vô tình bị phơi ra ngoài như trong phim
• Tôi đang dùng SwitchBot Blind Tilt cho toàn bộ rèm trong nhà. Nếu săn được đợt giảm giá thì giá khoảng 50-60 USD mỗi chiếc. Có kèm tấm pin mặt trời để sạc liên tục. Nếu thêm hub thì còn tích hợp được với HomeKit https://us.switch-bot.com/products/switchbot-blind-tilt
• Tôi tự hỏi liệu đo dòng điện mô-tơ có cho phép suy ra torque tốt hơn không. Tôi không phải chuyên gia, nhưng cách dùng một điện trở shunt nhỏ để cảm nhận điện áp có vẻ ổn
  • Dòng điện mô-tơ có thể là chỉ báo gần đúng cho torque, nhất là với mô-tơ có tỉ số truyền lớn, nhưng chưa đến mức thỏa đáng. Đo trực tiếp torque đầu ra như cách triển khai ở đây thì tốt hơn nhiều. Cơ chế đàn hồi nối tiếp là cách làm tiêu biểu. Cảm biến dòng cũng dễ triển khai nên được dùng nhiều, nhưng để đổi ra giá trị torque chính xác thì với mô-tơ giảm tốc sẽ cần hiệu chuẩn khá nhiều
  • Trước đây người ta cũng dùng cách này trong các hệ thống barrier/cổng kiểm soát ra vào. Khi dòng tăng vọt thì coi như đã đụng phải vật gì đó và thiết kế sẽ tự kéo cần barrier lùi lại
• Tôi đã dùng thành công rèm cuốn với Ryse SmartShade, WiFi hub và Home Assistant Quá trình lắp đặt không hề đơn giản, và tôi đã áp dụng cho 10 cửa sổ, nhưng cuối cùng rất hài lòng Có thể tự viết các routine tự động hóa bằng YAML (hoặc TypeScript), và cũng có thể điều khiển rèm bằng trợ lý giọng nói như Siri Trang sản phẩm Trang tài liệu
• Tôi tự hỏi liệu đã có sản phẩm tương tự cho loại cửa chớp dày built-in thường thấy ở Italy chưa (loại vận hành từ trong nhà bằng một cuộn vải phẳng)
  • Đức cũng có loại cửa chớp này. Trước đây tôi đã nâng cấp toàn bộ cửa chớp thủ công trong nhà sang loại con lăn điện (có vẻ không thể chỉ thay vải để điện hóa đơn giản được). Khi nâng cấp sang con lăn điện, có thể gắn thiết bị Shelly Plus 2PM sau mỗi công tắc để tích hợp với Home Assistant. Tất cả cửa chớp sẽ hạ xuống sau một khoảng thời gian nhất định kể từ lúc mặt trời lặn, và buổi sáng sẽ nâng lên vào giờ cố định. Tất nhiên vẫn điều khiển thủ công được. Dùng ChatGPT còn có thể sinh ra đoạn YAML phức tạp để dùng. Giới hạn nằm ở trí tưởng tượng
  • Tôi nghĩ mình biết bạn đang nói tới loại nào vì từng thấy loại cửa chớp này ở đâu đó tại Đông Nam Á. Theo tôi, thách thức lớn nhất là thay bộ chặn hiện tại bằng loại có động cơ
  • Chỉ cần tìm với từ khóa tapparella motorizzata
• Nhà tôi có bếp, phòng ăn và phòng khách ở phía nam, với 11 cửa sổ. Tôi đang dùng roller shade chạy điện loại tiêu dùng, và thực sự rất hài lòng. Chỉ riêng việc có thể đóng mở cửa sổ trong những phòng nhiều nắng hoặc có view đẹp bằng một nút bấm thôi cũng đã nâng chất lượng sống lên rất nhiều