Автоматика для окон: комплектующие и принцип работы
Современные окна кроме основной функциональной нагрузки сегодня являются и архитектурным элементом, позволяющим преображать типовые помещения. Однако оригинальный дизайн и большие габариты панорамных и портальных систем, а также элементов фасадного и мансардного остекления зачастую усложняют эксплуатацию. Кроме того, современный ритм жизни предполагает все большее распространение автоматизации жилища для повышения уровня комфорта и экономии времени. Для поддержания оптимального микроклимата и удобства управления оконными створками в труднодоступных зонах используется оконная автоматика, как в качестве автономной системы, так и в качестве элемента «умного дома». Со специалистом компании ТБМ рассмотрим основные элементы систем оконной автоматики и специфику их применения.
Содержание
Как организовать управление створками в труднодоступных местах
Далеко не во всех квартирах и домах организованы принудительные системы вентиляции с рекуперацией воздуха, в большинстве случаев воздухообмен осуществляется за счет вентиляционных клапанов в оконных блоках и проветривания. Но в ситуации с окнами, расположенными в труднодоступных местах: в мансардной крыше, на потолке в оранжерее или зимнем саду, под потолком в бассейне, подойти и открыть створку затруднительно. Одно из решений – ручное управление окном посредством специального аксессуара, который можно приобрести у производителя окон. Телескопический стержень идет в комплекте с адаптером, фиксируемым непосредственно к створке. Но даже телескопическая ручка не всегда «панацея», а погода может испортиться неожиданно, когда закрыть створку просто некому. Да и стоимость аксессуаров прилично прибавит к бюджету окна, но не избавит от необходимости личного контроля.
Второй вариант, тоже требующий финансовых вложений, но в дальнейшем не требующий временных затрат – автоматическое управление створками.
Оконная автоматика предназначена для открывания конструкций, которые человек не может открыть вручную – это фрамуги, зенитные фонари, люки и т.п., находящиеся, например, на большой высоте. Для их функционирования могут использоваться кнопки или блоки радиоуправления с пультами.
При интеграции в «умный дом» даже пультом или кнопкой пользоваться не придется, плюс, появится возможность удаленного мониторинга и управления. Один из участников нашего портала автоматизировал свою двухуровневую квартиру самостоятельно, собрав систему умного дома из различных комплектующих, и разработав собственное программное обеспечение. Мансардные окна он автоматизировал следующим образом.
- Удаленное открытие/закрытие и получение текущего положения в интерфейсе системы;
- Автоматическое закрытие при дожде;
- Автоматическое закрытие при постановке квартиры на охрану.
В зависимости от поставленных задач, системы оконной автоматики комплектуются различными устройствами. Если для управления створкой в труднодоступных местах достаточно привода и пульта (выключателя), то для поддержания заданных температурно-влажностных параметров и автоматического закрытия при ухудшении погодных условий, потребуется расширенный набор.
Для автоматического регулирования (без участия человека), помимо основных компонентов (блок управления, приводы, кнопки), используется погодная станция с уличными датчиками дождя/ветра и солнечной активности, а так же терморегулятор, устанавливаемый внутри помещения.
Электроприводы для автоматического открывания окон
Базовым элементом, «сердцем» оконной автоматики является электропривод – устройство, монтируемое на оконный блок, откос или несущий каркас, обеспечивающее открытие и закрытие створки. Принцип действия электропривода заключается в выталкивании створки подвижным элементом при открывании и притягивании ее обратно при закрытии. Приводы различаются по мощности, габаритам и конструктиву и подразделяются на несколько видов:
Цепные оконные электроприводы – компактные и экономичные устройства с рабочим ходом от 90 до 500 мм. Цепь, намотанная на барабан, при распускании механизма выпрямляется, становится жесткой и выполняет функцию штока, выталкивающего створку. Закрытие створки происходит посредством наматывания цепи на барабан. Цепные электроприводы совместимы с большинством оконных конструкций и характеризуются высокой скоростью работы. Ограничением могут стать большие габариты и вес створки.
Штоковые оконные электроприводы – принцип работы штока аналогичен винтовому домкрату, шток с крупной резьбой по мере вращения двигателя выкручивается (открытие створки) и закручивается (закрытие створки). От цепного устройства шпиндельное отличается большим диапазоном открытия – от 180 до 600 мм, и большим выталкивающим усилием, что позволяет управлять крупногабаритными, массивными створками. К минусам конструкции относятся большие габариты, особенно у моделей с длинным штоком.
Реечные оконные электроприводы – вместо штока с резьбой в этой конструкции за двигательную функцию отвечает шестерня и зубчатый рычаг. Диапазон открытия у реечного привода самый большой и составляет от 350 до 1500 мм, но он же и самый медленный и чем габаритнее створка, тем медленнее она открывается и закрывается. Что не очень удобно, когда нужно быстрое реагирование на случай шквального ветра или ливня. Штоковыми приводами оборудуют преимущественно тяжелые люки, вмонтированные в крышу, оранжерейные и тепличные окна.
Рычажные оконные электроприводы – рычажные приводы ножничного типа характеризуются эргономичностью и удобством применения. Открытие и закрытие створки происходит посредством зубчато-винтовой (червячной) передачи, через подвижную каретку связанной с качающимся рычагом, а за движение створки отвечают рычаги, напоминающие ножницы. У рычажного привода самый маленький рабочий диапазон, всего до 150 мм, но для проветривания или дымоудаления этого вполне достаточно. Рычажные приводы более востребованы для установки на фрамугах, из-за чего их принято называть фрамужными.
В частной сфере наиболее востребованы цепные электроприводы для оконных блоков стандартных габаритов, расположенных в труднодоступных местах. А для автоматизации больших и массивных панорамных створок, а также элементов остекления крыш в зимних садах и оранжереях, используют реечные электроприводы.
Бесперебойная работа и управление
Как и любое другое энергозависимое оборудование, электроприводы на случай перебоев нуждаются в резервном питании, но и без него система не «встанет».
Для управления автоматикой при отключении электричества следует предусмотреть резервное питание, которое может поддерживать все оборудование или только оконную автоматику в частности. Если резервное питание не предусмотрено, то простая система крепления на приводе цепь/кронштейн позволит открыть или прикрыть окно вручную. А для интеграции оконной автоматики в систему умного дома следует обратиться к специалистам, которые подключат приводы, и вы сможете наслаждаться комфортной обстановкой.
Управление электроприводом может осуществляться тремя способами:
- через интерфейс системы «умный дом» или удаленно, через соответствующее приложение в смартфоне (компьютере, планшете);
- с дистанционного пульта (в тандеме с блоком управления);
- с выключателя.
Самый доступный, но не самый удобный вариант – управление с выключателя, посредством переключения кнопки в нужное положение. Наличие блока и пульта, а также встраивание в общую систему управления домом, позволяют полностью автоматизировать работу окон для поддержания оптимального микроклимата в помещениях любых типов. И резкое ухудшение погодных условий, как водится, неожиданное даже для синоптиков, не станет поводом бежать закрывать створку.
Вывод
Автоматика для окон – одно решение нескольких проблем:
- регулировка микроклимата в доме, зимнем саду, оранжерее (автоматическое проветривание, датчик дождя и ветра);
- автоматическое открывание окон в труднодоступных местах – бассейны, мансарды, подвалы, кухонная мебель, расположенная напротив окна.
При этом возможно обеспечение бесперебойности работы даже при отключенном электричестве.
Производители предлагают большой выбор комплектующих для оконных конструкций различных параметров, можно подобрать оптимальную по соотношению функционала и стоимости систему. А первоначальные вложения окупятся экономией не только сил, но и самого дорогого ресурса – времени.
Управляющую автоматику ставят не только на окна, но и на дверные порталы. Масса информации о разнообразных системах управления «умный дом» – в профильной ветке на форуме. В видео – как сделать жалюзи с электроприводом своими руками.
Источник
Автоматический привод окна DIY
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Всё шло своим чередом, пока не приехал в конце августа 2019 один мой старинный друг, и ну собрались мы на кухне «чаю попить» за закрытыми дверями. Через некоторое время, примерно после первого выпитого чайника, и родилась идея – нужен «Отрыватор» окна для проветривания, да не абы какой, а автоматический и обязательно с «преферансом и поэтессами».
Собственно, на том и порешили. Друг уехал, дабы вернуться ровно через год, и обсудить получившийся проект за чашкой чая.
А я принялся копать интернеты, и на тот момент времени не смог найти ничего более менее подходящего. Ну, а раз так, будем опять изобретать свой велосипед.
Собранный первый вариант показал свою работоспособность, но движение Серво-привода в режиме «откидывания» створки окна были рваные и не равномерные, очень не хватало плавности, а точнее режима «плавный стар-стоп».
Как-то так совпало, что попалась на глаза статья Алекса Гаера про управление Серво-приводами. Собственно идея быстро сформировалась и проекту был дан старт на Ардуино и Серво-приводе. Естественно плавно открывать/закрывать окно с кнопки у меня получилось, но хотелось привычного Wi-Fi и MQTT, а потому была добавлена ESP8266 с прошивкой от Tasmota.
Привод «Открыватора» проработал около недели и рассыпался (умерли шестерни сервы), в следствии чего окно вернулось в режим управления руками. Да и стабильности в связке Ардуино и ESP8266 по UART не было, команды периодически пропадали. И как следствие проект был заморожен на некоторое время.
В декабре 2019, я натыкаюсь на первую статью про «Универсальный привод для автоматического удаленного открытия окон». И вот тут я понимаю нужно ускорится.
Без специализированных приборов оценить полученный эффект проветривания невозможно, а очень хочется. Из параметров которые можно измерить с достаточной достоверностью и «на коленке» это:
- температура
- влажность
- уровень CO2
- уровни PM2.5 и PM10
Так и родилось первое ответвление от основного проекта – Домашняя погодная станция. Ну, а поскольку аналогичный опыт у меня уже был в этом моём проекте, пора приниматься за работу.
Используя полученные данные, уже хотя бы косвенно, можно было-бы оценить эффективность «Открыватора», но, он «временно вышел». А потому, автоматизация временно откладывается.
По причине, моей не любви, к проектам на макетных платах была нарисована и заказана печатная плата. В настоящее время плата прибыла, но пока не распаяна.
Ответвление второе
Давно уже была идея усовершенствовать вентиляцию на уютной кухне, ведь и она влияет на результаты работы «Открыватора». Управлять двухскоростной кухонной вытяжкой конечно можно, но она сильно шумит, а хочется тишины и чтобы ничего не отвлекало.
Из имеющихся в наличии компонентов была собрана вторая вытяжка, с возможность плавной регулировки оборотов под 120мм тихий вентилятор от системного блока ПК.
Вариант 2.0
Поскольку идея с Серво-приводом временно была отодвинута в дальний ящик, а «Отрыватор» очень нужен (время уже пожимает), решено было сделать промежуточную версию на редукторном Nema-17 и ESP8266, некоторый опыт работы в этой области у меня уже был.
Значит пора браться за проектирование корпуса и компонентов, вся электроника для управления Nema-17 у меня уже была из этого моего проекта. Обязательным условием была установка на штатные крепления, без сверления окна. Возможность запирания окна на штатную фурнитуру, в этой версии не предполагается.
И после проектирования приниматься за сборку.
Вот краткое видео, как эта версия «Открыватора» работает. К сожалению, оригинал видео был утерян, осталась только сжатая версия.
И вот, когда уже почти всё готово, я натыкаюсь на вторую статью про «Универсальный привод для автоматического удаленного открытия окон», за что автору огромное спасибо. И опять я, понимаю нужно ускорится.
Вариант 3.0 (в мечтах)
И вновь, я споткнулся об отсутствие прошивки (ну вы же помните . ну не программист я, а клавиатуру в лесу нашёл), которая могла бы плавно управлять двумя сервами без всяких посредников. Хотя моя надежда не умирает, и возможно в ближайшее время у Tasmota появится необходимый мне функционал, по крайней мере, разговор на эту тему, с одни из разработчиков у меня уже был.
Вот так, сейчас мне видится новая версия «Открыватора».
Изначально мне очень хотелось сделать проект «Открыватора» используя Серво-приводы, с возможностью:
- работа створки окна именно в откидном положение
- запирания окна на штатную фурнитуру
- питания от аккумуляторов
- максимальной безопасностью для домашних
- работа в ручном и автоматическом режиме (по показаниям с датчиков).
Мне удалось сделать запланированное, хоть и частично, и не всё задуманное. Делать одновременно несколько проектов, несколько затруднительно, но когда нас это останавливало, да и домашние как и друзья меня полностью поддерживают, а это дорого стоит.
Проект вылился, по стоимости в 65 убитых енотов, да дорого, но для себя ничего не жалко, да и здоровье не купишь за деньги.
Все 3D модели, если кто-то захочет их повторить, вместе с исходниками в формате Fusion 360, мной выложены на Thingiverse, найти их там можно просто набрав в поиске мой ник.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Источник
