Дистанционное управление пылесосом своими руками

Обновлено: 15.05.2024

Сегодня делаем правильный циклонный строительный пылесос ~~из дерьма и палок~~.
И добавляем к нему очень полезную функцию — автоматическое включение пылесоса при включении пылящего инструмента (штробореза, торцевой пилы, лобзика, перфоратора и т.д.).

Содержание / Contents

↑ Все строительные пылесосы sucks!

Типичный пылесос состоит пластикового ведра, одноразового бумажного фильтрмешка, бумажного многоразового фильтра тонкой очистки и собственно мотора с крыльчаткой.
На стройке пылесос может засасывать не только мелкую пыль и опилки, но и камушки, в т. ч. крупные. В шланге они разгоняются до приличной скорости и довольно быстро дырявят мешок. Производители пылесов делают всё для того, чтобы мешки нельзя было использовать повторно, но тут выручают китайцы, делающие недорогие совместимые мешки.

Далее фильтр тонкой очистки. Его размер и, следовательно, полезная площадь явно недостаточны: всосав небольшое количество мелкой пыли, он моментально забивается и сила всасывания падает почти до нуля. На более или менее приличных пылесосах есть механизм, который должен стряхивать пыль с фильтра. Конечно же, он ничего толком не стряхивает. Фильтр многоразовый, но рано или поздно и его надо менять. Новый стоит каких-то совершенно космических денег. Раз в 10-20 дороже, чем автомобильный воздухофильтр гораздо большей площади.

Единственная часть, которая почти не вызывает вопросов — мотор. У бытовых и профессиональных одинаковый конструктив, но, но у последних бывает существенно большая длина щеток. На стройке случается непрерывно работать часами, тут всё понятно.

Большинство таких моторов охлажается тем же воздухом, который он гонит через пылесос. Если воздух перекрыть, может и перегреться. Существуют моторы другого конструктива, у которых отдельная крыльчатка для охлаждения, они предпочтительнее.

↑ Нам поможет циклон

Если закрутить воздушный поток волчком, тяжелые частицы пыли будут прижаты к внешней стороне воронки и не смогут попасть во всасывающий патрубок, находящийся в середине циклона. Фильтр может работать, не теряя своих характеристик, до тех пор, пока бункер под ним не переполнится.
Зацените видео, где в циклонный пылесос засасывают мешок цемента и почти не теряет силы всасывания.
Вдохновившись вот этим невероятным примером, мы наконец решились разработать свою конструкцию.

Чем меньше диаметр циклона, тем мощнее центробежные силы, тем эффективнее происходит отсев мелких фракций. Поэтому для правильной очистки нужно как минимум две ступени. Сначала большой циклон, в котором остаются песок и камни, потом циклон меньшего диаметра для отсева более мелкой пыли. Роль большого циклона исполняет прочное пластиковое ведро, в которое воздух из шланга входит по касательной. Ещё одно такое же будет первичным бункером. Вообще-то форма ведра не сильно похожа на правильный циклонный фильтр, но на этом этапе достаточно отсеять песок и крупный мусор, а с этим оно прекрасно справляется.

Внутри ведра коаксиально помещается второй циклон для более тонкой очистки.
Корпус — канализационная труба 110 мм, внутренний патрубок — такая же труба на 50 мм.

Чтобы закрутить воздух спиралью, применяется шнек, вложенный между внешней и внутренней трубой. Шнек я сделал из прозрачного акрила 10 мм, заказав нарезку лазером у рекламщиков.

Вот так пылесос-циклон выглядит вблизи:

На фотографии внутреннего циклона центральная труба ещё не отпилена,
она торчит далеко вниз. Разумеется, я её потом отпилил!
Срез внутренней трубы должен быть лишь на несколько сантиметров
ниже нижнего края шнека.

К сожалению, фотку шнека без внешней трубы найти не удалось, я его туда вклеил намертво.
Акрил легко гнется, если его немного подогреть строительным феном или даже газовой горелкой.

Третья (окончательная) ступень очистки — воздушный фильтр от Газели. О его преимуществах сказано выше. Он помещается в своем собственном ведре. Вся эта конструкция закреплена на двух кусках фанеры, в которых профрезерованы круглые углубления для фиксации ведер. Нижняя и верхняя фанерка притягиваются друг к другу резиновыми жгутами.

Теоретически можно было бы сделать всё только на циклонах, вообще без расходных материалов. Но для этого надо копировать конструкцию пылесосов Dyson, а именно делать множество очень маленьких циклонов.

Чем мельче циклон, тем лучше очистка, но меньше пропускная спосбность, поэтому их надо делать много, десятки штук.
Я уже придумал как это сделать относительно просто. Нужно много фанеры или МДФ, фрезер и коническое сверло. В следующей конструкции, надеюсь, удастся обойтись вообще без бумажного фильра.

Всасывает наш пылесос люто! Поскольку сопротивление всех трех ступеней фильтрации гораздо меньше, чем у обычного, скорость воздушного потока высока. К тому же мы взяли шланг большого диаметра. Очень весело поглощает любой мусор, рассыпаный по полу в гараже — пыль, стружка, опилки, гайки, хвостовики сварочных электродов, обрезки металла, тряпки, старые перчатки… Разумеется, главное применение строительного пылесоса — совместная работа с пылящим инструментом. Его можно подключить к штроборезу, торцевой пиле, лобзику. Об этом далее.

↑ Схема автоматического включателя пылесоса

Строительный пылесос должен включаться автоматически при включении того инструмента, которым мы собираемся пылить. Обычно в промышленных изделиях используется токовое реле, но я решил заморочиться и намотать токовый трансформатор. Это прикольная штука!
Первичная обмотка имеет от одного до нескольких витков, и она включается последовательно с нагрузкой.
Вторичная обмотка является источником тока, а не напряжения, поэтому её нельзя включать без нагрузки. А вот режим короткого замыкания на вторичке для токового трансформатора является штатным.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

↑ Печатка и устройство в сборе

↑ Файлы

↑ Испытание блока и итоги

Испытал блок. Попробовал запускать пылесос, подключая разные нагрузки:
• 1700 Вт утюг — ОК, запускает;
• 700 Вт электролобзик с регулировкой оборотов — ОК, запускает даже на самых минимальных оборотах.
• 120 Вт точило на холостом ходу — ОК, запускает;
• 25 Вт (~100 мА) паяльник — провал, маловато, не запускает;

Значит, на весь мой строительный инструмент блок и пылесос будут реагировать нормально.

Когда я начал всё это собирать, понял, что забыл приделать выключатель, запускающий мотор в обход симистора. Его пришлось зацепить на проводах к уже готовой печатке. По идее лучше было бы включать всё тем же оптроном, но мне было лень внедрять отдельный источник питания для светодиода.

Ритм жизни современного человека становится все более насыщенным и в его плотном графике становится все меньше времени на уборку собственного дома. В связи с этим в последнее время появляется все больше устройств, упрощающих наведение порядка в доме, одними из которых являются роботы-пылесосы, позволяющие в автоматическом режиме производить уборку пола в помещениях. У этих роботов-пылесосов достаточно много достоинств, но их существенным недостатком, сдерживающим их широкое распространение, является цена. Поэтому в данной статье мы рассмотрим создание робот-пылесоса на основе платы Arduino, который по функциональности будет мало отличаться от коммерческих моделей роботов-пылесосов, но стоить будет существенно дешевле них.

В составе робота мы будем использовать ультразвуковые датчики и инфракрасный датчик (IR proximity sensor). Ультразвуковые датчики будут помогать роботу избегать столкновения с препятствиями во время уборки помещения, а датчик приближения будет предотвращать падение робота с лестниц.

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали проект чистящего робота пылесоса на основе Arduino, но он был недостаточно совершенным и очень громоздким. Рассматриваемый в данном проекте робот-пылесос значительно более компактный и отличается более интеллектуальным алгоритмом работы. Также на нашем сайте вы поможете посмотреть похожие проекты роботов на основе платы Arduino:

Необходимые компоненты

Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
Ультразвуковой датчик HC-SR04 – 3 шт. (купить на AliExpress).
Драйвер двигателей L293d (купить на AliExpress).
Электродвигатели постоянного тока формата N20, работающие от 5 В, с кронштейнами для их установки – 2 шт. (купить на AliExpress - смог найти только на 6 В, на 5 В почему то не удалось найти).
Переключатель.
Регулятор напряжения LM7805 (купить на AliExpress).
Литий-ионная батарея 7.4V (купить на AliExpress).
Инфракрасный датчик (купить на AliExpress).
Перфорированная плата.
Опорный ролик (колесо) для робота.
MDF (из него будет делаться корпус робота).
Портативный вакуумный пылесос (Vacuum Cleaner).

Внешний вид компонентов, необходимых для сборки данного робота-пылесоса, показан на следующем рисунке:

Портативный пылесос (Portable Vacuum Cleaner)

Для того, чтобы наш робот мог выполнять свою функцию по предназначению (то есть пылесосить помещение), в его составе должен быть портативный пылесос. Внешний вид подобного пылесоса показан на рисунке ниже. Этот пылесос имеет очень простой механизм. Он имеет три части внизу – небольшую камеру для сбора пыли, двигатель постоянного тока и вентилятор. Сверху пылесоса имеется контакт для подключения питания. Двигатель непосредственно запитывается от напряжения 3V (2 батарейки по 1,5 В формата AA) через простой выключатель. Поскольку мы будем запитывать все наше устройство от литий-ионной батареи 7.4V, мы можем отрезать провода пылесоса от его внутреннего источника питания и запитать его от напряжения 5V с нашей схемы. Таким образом, мы удалили все ненужные нам внутренности пылесоса и он стал выглядеть внутри так, как показано на следующем рисунке.

Ультразвуковой датчик HC-SR04

Для обнаружения роботом препятствий в нашем проекте мы будем использовать популярные ультразвуковые датчики HC-SR04. Принцип их работы достаточно прост: передающий модуль датчика излучает ультразвуковую волну, которая распространяется в окружающем пространстве, отражается от препятствия и улавливается (принимается) приемным модулем датчика, в результате чего на выходе датчика формируется импульс, равный времени распространения ультразвуковой волны до препятствия и обратно. Зная скорость распространения звука в воздухе, достаточно просто на основе этого времени определить расстояние до препятствия. Более подробно об определении расстояний с помощью данного ультразвукового датчика и платы Arduino можно прочитать в этой статье. Также на нашем сайте вы можете посмотреть все проекты, в которых для определения расстояния использовался ультразвуковой датчик HC-SR04.

Инфракрасный датчик для обнаружения лестниц

Для того, чтобы наш робот-пылесос мог обнаруживать лестницы и не падать с них, мы будем использовать инфракрасный датчик (IR Sensor). Принцип его действия достаточно прост – он содержит в своем составе излучающий инфракрасный диод (IR LED) и фотодиод. Излучающий инфракрасный диод излучает инфракрасный свет и если на его пути встречается препятствие, то он отражается от него и улавливается (принимается) фотодиодом. Но напряжение на выходе фотодиода достаточно мало, поэтому для его усиления до необходимого уровня в составе датчика содержится компаратор на основе операционного усилителя.

Инфракрасный датчик содержит 3 контакта – Vcc (питающее напряжение), ground (общий провод, земля) и output (выход). Когда вблизи датчика есть препятствие, то на его выходе формируется напряжение низкого уровня (low). Поэтому данный датчик мы можем использовать для обнаружения пола комнаты. Если он передвигается по полу, то на выходе датчика будет low. Если же на выходе датчика мы неожиданно обнаружим напряжение высокого уровня, то мы должны либо остановить робота, либо двигать его в обратном направлении, либо сделать что-либо другое чтобы предотвратить его падение с лестницы.

Схема проекта

Схема робота-пылесоса на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Для обнаружения препятствий мы в схеме робота используем три ультразвуковых датчика. Их контакты питания подключены к общему питанию схемы, а земля – к общему проводу схемы. Управляющие (trigger) и выходные контакты (echo pins) датчиков подключены к ШИМ (широтно-импульсная модуляция) платы Arduino. Инфракрасный датчик также запитывается от общих VCC и земли (ground) схемы, а его выходной контакт подключен к цифровому контакту D2 платы Arduino. У драйвера двигателя мы два его контакта, разрешающих его работу (enable pins), подключили к 5 В, также контакт подачи питающего напряжения мы подключили к 5 В поскольку мы используем электродвигатели, работающие от напряжения 5 В. Поскольку наш робот-пылесос запитывается от литий-ионной батареи напряжением 7.4 В, а все компоненты схемы питаются от напряжения 5 В, то для преобразования напряжения 7.4 В в напряжение 5 В мы используем регулятор напряжения LM7805.

Сборка конструкции робота

Для спайки компонентов между собой мы использовали перфорированную плату. Эта часть работы очень проста, но к ней все равно необходимо отнестись с тщательностью. Для подключения платы Arduino pro mini мы использовали два контакта типа "мама" (female headers). После того как мы закончили пайку на перфорированной плате мы использовали соединительные провода для подключения ультразвуковых датчиков.

Изготовление корпуса для робота-пылесоса

Мы решили сделать наш робот-пылесос круглой формы как и большинство современных коммерческих моделей роботов-пылесосов. В качестве материала для изготовления корпуса робота мы решили использовать MDF поскольку он достаточно прочный и имеет неплохую влагозащищенность. Разумеется, вы можете выбрать другой материал, какой вам больше по душе.

Для изготовления корпуса робота мы вырезали из MDF круг радиусом 8 см, а в нем отверстие радиусом 4 см – в него будет вставляться наш портативный пылесос. Также мы вырезали соответствующие отверстия под колеса и три небольшие отверстия для установки опорного валика (колеса). Далее мы установили двигатели с помощью кронштейнов, колеса и опорное колесо. Затем мы установили ультразвуковые датчики слева, справа и спереди робота. Также мы закрепили инфракрасный датчик снизу робота. И не забудьте установить в корпус робота выключатель питания. На следующем рисунке вы можете визуально посмотреть описанную последовательность шагов по сборке корпуса робота.

Для изготовления верхней части робота мы вырезали круг радиусом 11 см. Для скрепления верхней и нижней частей робота и обеспечения необходимого промежутка между ними мы использовали три пластиковых трубы длиной 4 см. Всю конструкцию мы скрепили с помощью клея. При желании боковые стенки робота вы можете изготовить из пластика или какого-нибудь другого материала.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В коде программы мы не будем использовать никаких внешних библиотек, поскольку взаимодействие с датчиком HC-SR04 осуществляется достаточно просто. Первым делом в программе мы объявим переменные для взаимодействия контактами Echo и Trigger ультразвуковых датчиков. Первый датчик у нас стоит слева робота, второй – спереди, а третий – справа робота.

Всем привет! Сегодня я расскажу вам, как правильно установить, настроить и подключить робот-пылесос к Wi-Fi. На самом деле все модели, несмотря на производителя, схожи по своим параметрам, а сам процесс настройки плюс-минус одинаковый. Я покажу, настройку на примере модели Xiaomi Roborock. Если у вас в процессе возникнут какие-то сложности, то пишите свои вопросы в комментариях под этой статьей.

ШАГ 1: Установка док-станции и робота-пылесоса

Итак, давайте подключим Док-станцию. Возьмите из коробки кабель питания и один конец подключите к розетке, а другую к зарядному блоку. Зарядный порт обычно находится сбоку.

На большинстве станций можно заметить двустороннюю клейкую ленту. Прежде чем устанавливать док-станцию протрите пол чистой тряпкой. Если есть возможность, то можно пройтись спиртом или другим обезжиривающим средством. После этого отклейте пленку и установите станцию в угол стены.

Также многие модели имеют дополнительную пластиковую защиту, которая предотвращает протекание воды. Она аналогично клеится на двустороннюю клейкую ленту.

ШАГ 2: Подключение к Wi-Fi

Почти все приложения предлагают поучаствовать в программе по улучшению качества продукции. Ничего особенного в этом нет, просто некоторые данные будут отсылаться на сервера производителя, для контроля работы робота, программы и выявления ошибок. Можете отказаться, если считаете это неприемлемым. Выбираем язык и регион.

Обязательно принимаем все условия по разрешению местоположения. Если этого не сделать, то подключиться к роботу будет невозможно.

Включаем Bluetooth и Wi-Fi на своем смартфоне.

После подключения к вай-фай роутеру в приложении, нужно подключиться к Wi-Fi на роботе-пылесосе.

После подключения назначьте пылесосу комнату, в которой он находится.

Вписываем имя. На следующем шаге вы можете назначить общий доступ для ваших родных и близких, чтобы они тоже могли управлять и настраивать робота.

Не могу подключиться к Wi-Fi. Не могу настроить приложение

Если у вас есть проблемы с подключением к Wi-Fi или первичной настройкой приложения, то попробуйте некоторые рекомендации:

Нужно, чтобы Wi-Fi раздавал именно роутер, а не телефон. Многие модели не подключаются к временной точке доступа от смартфонов.
Перед настройкой попробуйте еще раз сбросить Wi-Fi, зажав две кнопки.

Убедитесь, что вы используете то приложение, которое поддерживает ваш робот-пылесос. О приложении можно узнать из руководства пользователя.

ШАГ 3: Первая уборка

Чтобы робот смог правильно построить карту вашего дома, нужно произвести первую уборку. Перед этим давайте я расскажу несколько рекомендаций. Почти все производители рекомендуют делать первую – сухую уборку. Если ваша модель оснащена баком для воды, то вытащите его.

Для этого нажмите на центральную кнопку, и потяните блок на себя.

Как только первая чистка закончится, в приложении вы увидите полноценную карту вашего помещения. Там же будет отображаться точная траектория движения робота.

Теперь давайте проверим, как он справляется с влажной уборкой. Откройте клапан на баке и наполните её проточной водой.

ВНИМАНИЕ! Многие производители запрещают использовать какие-то химические чистящие средства, поэтому используют просто обычную воду из-под крана.

Установите кронштейн с тряпкой на бак с водой. Далее устанавливаем весь этот блок обратно на робота. И включаем еще одну уборку.

ШАГ 4: Настройка робота-пылесоса

Я покажу на примере, чуть позже, когда мы дойдем до конкретной настройки.

Обязательно включите сохранение карты. Если вы будете использовать одного робота на разных этажах дома, то можно добавить еще один этаж.

Давайте пройдемся по остальным пунктам настройки робота.

Запретная зона – позволяет начертить зону, в которую будет запрещено заезжать роботу. Например, у вас есть маленький участок с поилкой и чашкой с кормом для животных. Также тут можно рисовать виртуальные стены.
Редактировать комнату – здесь можно изменить карту.
Изменить – для каждой зоны можно назначить свой режим уборки.

Порядок уборки – здесь можно назначить поочередную уборку каждой зоны или комнаты. Для этого заранее нужно создать разделение по зонам.

Есть также дополнительные настройки, которые вызываются через значок трех точек в правом верхнем углу.

Таймер – можно назначить таймер, количество уборок, а также режим в определенное время.
Точка маршрута – если вам нужно убрать только определенное место, то выбираем этот режим.

Признать объекты ReactivAI – есть только на моделях с видеокамерами и поддержкой искусственного интеллекта.
Обслуживание – показывает износ пылевого фильтра, боковой и основной щетки.

Про остальные настройки рассказывать подробно не буду, так как с ними вы можете и сами ознакомиться.