Электрокарниз своими руками: как сделать, особенности, установка и управление

Для чего нужен электропривод?

Установка автоматических жалюзи рекомендована в больших здания, жилых или нежилых постройках. Это необходимо для того, чтобы не тратить время на регулировку всей системы. Запрограммировав устройство, можно управлять всеми окнами. При этом каждое отдельно взятое окно регулируется независимо от других.
Автоматические модели имеют и ещё одно неоспоримое преимущество. Износ конструкции происходит значительно медленнее, поскольку при регулировке всегда затрачивается одна и та же сила.Рулонные шторы с электроприводом могут стоить значительно дороже. К тому же, необходимо оплатить работу мастера, который их установит, если покупатель не может сделать это самостоятельно.

Принцип работы

При рассмотрении штор с электроприводом, можно заметить простую технологию, легко повторяемую дома.

Конструкция представляет собой привод, который крепится к жесткому алюминиевому профилю. Он требуется, чтобы создать опору для всей конструкции. Внутри располагается прочная стальная струна, которая соединяется с передвижной кареткой.

Электропривод подключен к каретке с помощью тросика. Начиная двигаться, трос передвигается и тем самым меняет расположение каретки. Одновременно на струне располагается и электроштора, которая также перемещается.

На некоторых моделях магазинных карнизов установлен таймер. Он позволяет задавать конкретное время открытия или закрытия штор на постоянной основе или периодически. В домашнем электрическом приводе для штор его также можно установить. Датчики и таймеры продаются отдельно и программируются с помощью любых сред.

Датчики освещения можно найти в китайских интернет-моллах или радиомагазинах. Это индикатор, который определяет уровень освещения в помещении и в соответствии с заданной программой определяет положение занавески.

Механика

Шторы изначально уже были на балконе. Их две, обе подвешены на металлическом тросике, протянутом под потолком от одной стены балкона до другой. Понятно, что передвигать нужно сразу обе шторы, при этом из-за трения штор об тросик (он достаточно шершавый) требуемая сила должна быть достаточно велика. Кроме того, иногда на пути шторы могут встречаться препятствия, например, приоткрытое окно балкона, что еще больше увеличивает требования к силе.
Таким образом, привод должен быть достаточно мощным и надежным — на балконе часто бывает повышенная влажность, возможна достаточно большая разница температур зимой и летом. Поэтому основой привода я сделал автомобильный привод стеклоподъемника. Он обладает достаточной мощностью, способен выдавать большой крутящий момент (в него встроен червячный редуктор) и очень надежен.
Схема механической части привода показана ниже:

Подробнее о конструкции. На вале привода стеклоподъемника (слева на схеме) закрепляется пластиковый ролик с проточкой, на который намотан виток веревки. Привод закрепляется на одной из стен балкона. На противоположной стене крепится такой же ролик, через который также пробрасывается веревка.
После этого веревка натягивается, так что трения веревки на ролике привода хватает для перемещения штор. Противоположные концы каждой шторы крепятся к веревке так, чтобы при вращении мотора штора раздвигалась или сдвигалась.

Для проверки работы привода я сделал его уменьшенную модель. Привод стеклоподъемника и независимый ролик закрепил на доске, натянул между ними веревку, после чего можно было проверять работу электроники и измерять силу, развиваемую приводом.

Фотография самого привода на макете:

Как видно из фотографии, к приводу стеклоподъемника прикреплена достаточно крупная тонкая пластина (я использовал текстолит). К ней крепится металлический уголок с двумя отверстиями, через которые пропущена веревка. Он нужен для того, чтобы виток веревки на ролике не путался, для этого отверстия в уголке сделаны на разной высоте относительно пластины.
Правее уголка — концевые выключатели, нужные для остановки штор к крайних положениях. Для того, чтобы обозначить эти положения, на веревку надеваются две пластиковые трубочки (на фотографии рядом с нижним выключателем видна только одна из них). Трубочки располагаются так, что при достижении шторой крайнего положения одна их них нажимает на выключатель, при этом для надежного нажатия рядом с каждым из выключателей крепится металлическая пластинка, которая прижимает трубочку к выключателю.
Три металлические стойки, прикрепленные к пластине, нужны для крепления крышки привода.

Оба ролика для веревки сделаны из колес для мебели. Используя дрель и напильник, в каждом из них нужно проточить канавку, в канавке ролика привода должны укладываться два витка веревки. Ролик привода крепится на валу за счет натяжения, при этом отверстие в нем пришлось расточить до квадратного, так как вал привода квадратный.
Привод крепится к стене балкона при помощи подходящих мебельных уголков (один из них виден на фотографии слева). В приводе стеклоподъемника достаточно крепежных отверстий, так что проблем с креплением не возникает.

Вид привода, уже прикрепленного к стене и закрытого крышкой:

Для того, чтобы натягивать веревку, используется специальный винт с гайкой, к которому крепятся концы веревки:

Также к нему прикреплен конец одной из штор.

Электроника

Вся электроника у меня разбита на две части — силовую и управляющую. Главная задача силовой части — обеспечение питания двигателя привода. Привод стеклоподъемника может потреблять очень большой ток. Для уменьшения этого тока я уменьшил напряжение питания привода до 5 вольт, но даже при этом максимальный ток, потребляемый двигателем, может доходить до 3А. Чтобы обеспечить такой ток, я использовал блок питания от принтера, способный выдавать напряжение около 30В и ток до 0.7А, а так же DC-DC преобразователь до 5В. За счет понижения напряжения DC-DC вполне способен выдать нужный ток.

Управление питанием двигателя производится при помощи мощного реле, предназначенного для изменения полярности сигнала, и MOSFET, управляющего подачей напряжения на двигатель. Благодаря использованию MOSFET можно регулировать скорость вращения двигателя, но в данный момент эта возможность не используется.

Также на силовой части установлены стабилизаторы, предназначенные для питания управляющей электроники и цепь контроля питания двигателя. Стабилизаторы питаются от более низковольтной цепи блока питания, напряжение там не превышает 12В.
Схема силовой части

Управляющая электроника представлена микроконтроллером STM8S. Контроллер выполняет достаточно много функций — измерение освещенности, принятие решения о запуске привода, контроль за положением штор по концевым выключателем, управление питанием привода, управление приводом в ручном режиме — по командам пульта ДУ. Кроме того, к контроллеру подключен радиомодуль на NRF24L01 и шина 1-Wire, по которой подключены три датчика температуры. При помощи радиомодуля можно управлять приводом и считывать значения температуры в разных точках балкона и на улице, однако в данный момент второй радиомодуль подключен только к макетной плате, так что далее этот функционал я рассматривать не буду.

Используемый блок питания от принтера имеет вход для перевода его в состояние Stand-by. Его я тоже использую, благодаря чему уменьшается потребление энергии конструкцией. В программе учитывается, что блок питания переходит в рабочий режим с определенной задержкой, а после 30 секунд бездействия привода блок питания опять переходит в режим Stand-by.

Индикация работы привода — при помощи трехцветного светодиода (используются только синий и красный диоды). Синий загорается при подаче напряжения на двигатель, красный начинает периодически мигать при наличии ошибок в работе привода. Число вспышек позволяет определить номер ошибки.

Для звуковой сигнализации некоторых событий (например, при подаче команды на закрытие уже закрытых штор) используется сам двигатель привода. На него подается ШИМ сигнал с маленьким коэффициентом заполнения, в результате чего двигатель достаточно громко пищит.
Схема управляющей части

В качестве датчика освещенности используется фоторезистор, прикрепленный присоской к окну. Так как присоска может отпасть от окна, рядом с фоторезистором расположена маленькая кнопка. Пока присоска держится на окне, кнопка прижата к окну. Если присоска отпадет, автоматическая работа привода прекращается и начинает мигать красный диод. Если датчик не подключен к разъему, то это тоже обнаруживается контроллером.

Вид датчика освещенности:

Так как освещенность датчика может резко изменяться — из-за различных вспышек на улице, переменной облачности, то данные от датчика приходится фильтровать. У меня реализован следующий алгоритм обработки: данные от датчика оцифровываются с частотой 10Гц, и записываются в массив. Раз в секунду значение этого массива усредняется (в первую очередь это нужно для фильтрации шумов и вспышек). Далее полученные значения добавляются в другой массив размерностью 600 элементов, после достижения конца массива запись начинается с его начала. Также каждую секунду производится анализ этого массива — контроллер подсчитывает, какой процент элементов массива меньше определенного порога (с ростом освещенности напряжение на выходе фотодатчика падает). Если значения более 66% элементов меньше заданного порога — то считается, что освещенность достаточно велика, и шторы можно закрывать. Таким образом проводится фильтрация периодических изменений освещенности. При этом на частоту работы привода тоже наложено ограничение — в автоматическом режиме мотор включается не чаще раза в десять минут.

Как я упоминал выше, имеется возможность управлять шторами с пульта ДУ. При помощи пульта можно полностью открыть и закрыть шторы, частично открыть их, запустить привод по мгновенному значению освещенности.При управлении с пульта ограничений на частоту работы привода нет.

Также есть возможность программно перезагрузить контроллер.

При передвижении штор контроллер следит за состоянием концевых выключателей. Если после начала движения соответствующий выключатель не сработает в течении 20 секунд, работа мотора прекращается. Чтобы продолжить работу привода после устранения неисправности, как раз и нужно перезагрузить контроллер.

Вся электроника установлена в стандартный пластмассовый корпус:

Один из выключателей нужен для перевода электроники в автоматический режим работы, второй позволяет полностью отключить питание мотора.
При помощи гнезд Jack 3.5мм к устройству подключаются датчик освещенности, TSOP для приема данных от пульта, и внешние термодатчики.
Белым колпачком закрыт светодиод — так его видно под любым углом.

Вид собранного и установленного на свое место блока электроники:

Видео работы привода (управление с пульта):

Исходный код программы контроллера

Нужно ли быть профессионалом?

Сконструировать автоматическую систему своими руками может не только специалист с соответствующим образованием. Техника сбора и монтажа намного проще, чем кажется. Мастер-классы, представленные на тематических ресурсах, и книги по строительной тематике указывают пошаговые действия. Тем не менее, наличие определённых навыков всё-таки необходимо. Если вам никогда не приходилось выполнять ремонтные работы, стоит обратиться к специалисту. Это позволит избежать неприятных последствий, связанных с неправильной установкой, и неоправданных расходов.

Виды

Разлучают 2 способа управления автоматическими рулонными шторами:

• Дистанционный. Шторы управляются при помощи запрограммированного особым образом пульта. На устройство можно установить таймер, который даст возможность пульту давать команды в определённое время. Такая система работает по тому же принципу, что и будильник;
• Стационарный. Чтобы привести такой механизм в действие, нужно нажать на кнопку, которая вмонтированная рядом с окном.

Самые дорогие модели жалюзи оснащены фотоэлементами. Они чутко реагируют на естественное или искусственное освещение, поднимаясь и опускаясь в нужный момент. Существует ошибочное мнение о том, что автоматические шторы создают слишком много шума при работе. На самом деле, наличие шума может свидетельствовать только о низком качестве монтажа. Если конструкция установлена правильно, движения штор вас не побеспокоят.

Существуют и другие классификации для жалюзи с электроприводом, например, по месту установки:

• Вентиляционные. Их устанавливают в системе вентиляции. Такие шторы часто используют на промышленных предприятиях для защиты помещения от постороннего шума или неприятных запахов;
• Для генераторов. Необходимы для того, чтобы защитить генератор от грязи и пыли. Несмотря на своё название, данная разновидность штор активно используется в быту. Различают встроенные и накладные модели. Такая конструкция необходима там, где к безопасности предъявляются особенно высокие требования;
• Наружные. Основная функция заключается в защите помещений от проникновения посторонних лиц, то есть, взлома. Кроме этого, модель защищает от низких температур и прямых солнечных лучей.

При изготовлении жалюзи в домашних условиях можно ориентироваться на типы рулонных штор с электрическим приводом, приведённые выше.Однако не следует забывать, что для наружного использования желательно приобретать готовые конструкции. Рулонные шторы собственного производства подходят только для применения внутри помещений.

Процесс сборки и монтажа

Электрический карниз для штор работает благодаря приводу, который осуществляет перемещение полотна по заданным координатам. Для этого требуется выполнить следующие инструкции.

Раздвижной электрокарниз собирается по следующей инструкции:

1. Перед сборкой нужно найти все детали, а также убедиться, что все крепежные элементы присутствуют.
2. Для установки потребуется алюминиевая опора. Лучше всего подойдет алюминиевый «П» образный профиль. Это доступный элемент, который может быть использован в системе автоматического карниза. В продаже есть профили разных параметров, подойдет 2х3 или имеющие подобные размеры.
3. Слева встраивается привод. Лучше использовать готовый привод от автомобильного стеклоподъемника. Он дешев, продается в любом автомагазине, имеет малые размеры и подключается от 12 вольт, то есть можно использовать обычный блок питания.
4. Справа монтируется каретка с колесиками.
5. Между кареткой и приводным блоком натягивается трос. Можно воспользоваться обычной стальной бельевой веревкой или купить тросик в строительном магазине.

Ниже представлена схема сборки силовой части. Важно заметить, что для ее компоновки лучше использовать печатную или макетную плату. Для этого нужны навыки пайки и элементарное понимание работы электротехники.