Устройство для управления шторами. Часть 1. Автоматика
Описание
Эта схема, сделанная из нескольких транзисторов, реле и микросхемы, предназначена для автоматического открывания и закрывания пары штор. С помощью переключателя S3 можно управлять шторами вручную, оставляя их частично закрытыми. Схема включает/выключает электродвигатель, к которому присоединен простой шкив, перемещающий шторы. Первый вариант схемы я сделал 20 лет назад, но на сегодня, если не считать новой конструкции металлических шестерен, в схеме почти ничего не изменилось.
Замечания
Автоматическое управление
В схеме можно выделить три основных узла:
- триггер-защелка,
- таймер,
- схема реверсирования.
Переключателем S3 схема переводится из автоматического режима в ручной, и обратно. На изображенной выше принципиальной схеме этот переключатель показан в положении «автоматически». Схема работает следующим образом. На транзисторах Q1 и Q2 и связанных с ними элементах сделан триггер, управляющей реле A/2. Кнопка S1 используется для открывания, а кнопка S2 – для закрывания штор. При включении питания короткий импульс напряжения, возникающий при заряде конденсатора C2, подается на базу транзистора Q2 и устанавливает триггер в такое положение, при котором реле A/2 будет включено.
Цепочка C3, R4 поставлена для снижения потребляемого тока в режиме удержания. Реле A/2 на номинальное напряжение 12 В имеет обмотку сопротивлением 500 Ом. Для его удержания требуется несколько меньший ток, чем для включения. После включения реле ток обмотки ограничивается резистором R4, что позволяет сократить общий ток, потребляемый схемой. При выключении Q2 конденсатор C3 разряжается, а при включении (кнопкой S1 или при подаче питания) быстро заряжается через обмотку реле. Начального тока заряда вполне достаточно для включения реле, а тока, протекающего через R4 достаточно для удержания реле.
Напряжение на базу транзистора Q1 подается через резистор R3 с коллектора Q2. Когда транзистор Q2 открывается, напряжение на его коллекторе становится близким к 0, поэтому Q1 закрыт, а светодиод L1 выключен. При этом на коллекторе Q1 напряжение высокое, близкое к напряжению питания, и через цепочку L1, R1, R2 к базе Q2 приложено открывающее напряжение.
Если теперь нажать кнопку S2, напряжение на базе Q2 станет равным 0, и Q2 закроется. Напряжение на его коллекторе поднимется до напряжения питания, и на базу Q1 через обмотку реле A/2 и резисторы R4 и R3 поступит открывающее напряжение. Светодиод L1 загорится, реле A/2 включится, а Q2 закроется, т.к. напряжение на коллекторе открытого транзистора Q1 будет низким. Схема защелкнется в таком состоянии.
Одновременно, при нажатой кнопке S2, вход запуска микросхемы IC1 (таймер 555), удерживаемый до этого в высоком состоянии резистором R7, опустится в 0. Запускается последовательность событий, длительность которой задается конденсатором C6 и подстроечным резистором P1, и регулируется в пределах от 1 до 12 с. Задержка устанавливается такой, чтобы мотор успевал полностью открыть или закрыть шторы. Выход таймера 555 через резистор R8 включает транзистор Q3, и на мотор начинает поступать питание через контакты реле A1 и A2.
Когда мотор работает, независимо от направления вращения, светодиод L2 светится. Контакты A1 и A2 реверсируют полярность напряжения, прикладываемого к выводам электромотора. Для защиты микросхемы и транзисторов от создаваемой мотором противоЭДС установлены диоды D4 и D5.
Ручное управление
Если перекинуть тумблер S3 в положение ручного управления, поведение схемы несколько меняется. Триггер на элементах S1, S2, Q1, Q2 работает точно также, как в автоматическом режиме.
Кнопки S1 и S2 переключают (или, можно сказать, сбрасывают/устанавливают) триггер, управляющий реле A/2, задавая направление вращения мотора. В дополнение, при нажатии кнопок S1 или S2, соответственно через D1 или D2, соответственно, и через R6 потечет ток, открывающий PNP транзистор Q4. Этот небольшой базовый ток, усиленный транзистором, через резистор R9 поступает в базу Q3 и открывает его. BD139 теперь полностью открыт и питает мотор точно также, как если бы были нажаты S1 или S2. Поэтому шторы теперь можно открывать и закрывать частично. Если автоматическое управление вам вообще не требуется, схему можно значительно упростить следующим образом:
Нажатая кнопка «Закрыть» (Close) питает мотор через контакты реле. Диод 1N4001 предотвращает включение реле. При нажатии кнопки «Открыть» (Open) включается реле, и питание опять подается на мотор, но на этот раз, из-за переключения контактов реле, мотор будет вращаться в противоположном направлении.
Окончание читайте здесь
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Источник
Устройство управления шторами
Представленная выше схема управления шторами довольно простая и позволяет с наименьшими затратами изготовить полезное устройство для автоматического открытия или закрытия штор на окне. С помощью переключателя S3 можно переключать на ручное управление, позволяющее чтобы шторы оставались частично открытыми или закрытыми. Схема управления шторами состоит из двигателя, и червячного механизма.
Автоматическая работа
Переключатель S3 определяет ручное или автоматическое управление. Q1 и Q2 и управляют реле А/2. S1 используется, чтобы открыть шторы, а S2 чтобы закрыть шторы.
C3 и R4 обеспечивают низкий ток проходящий через реле. Реле А/2 на 12 вольт с катушкой 500 Ом. Когда Q2 выключен, C3 будет разряжаться, но когда Q2 становится открытым (или при включении или при нажатии S1) конденсатор С3 заряжается очень быстро, через обмотку реле. Начальный ток зарядки достаточен для активизации реле.
Смещение Q1 подается через резистор R3, который присоединен к коллектору Q2. Когда Q2 включен, напряжение на коллекторе будет низким, порядка 0 и следовательно Q1 и светодиод L1 не будут работать. Когда Q1 выключен, его коллекторное напряжение будет высоким, и напряжение смещения Q2 подается через цепь L1, R1 и R2. И при этом шторы будут открываться.
Если теперь S2 нажата, напряжение базы Q2 станет равным 0 и Q2 закроется. В момент закрытия, его напряжение на коллекторе вырастет до напряжения питания и Q1 будет открыт. Светодиод L1 будет гореть, реле А/2 будет обесточено, Q2 будет закрыт.
Продолжительность работы двигателя контролируется P1 и C6 и регулируется в пределах от 1 до 12 секунд. Эта задержка регулируется таким образом, чтобы двигатель успевал полностью открыть или закрыть шторы. Выход таймера 555 идет через резистор R8 на Q3, который применяется питания двигателя через контакты реле A1 и A2.
При работе мотора в том или ином направлении(открытие, закрытие штор) светодиод L2 будет гореть всегда. Работающий двигатель генерирует ЭДС, диоды D4 и D5 не позволяют принести вред от ЭДС элементам схемы.
Транзистор BD139 является » рабочей лошадкой » в этой схеме, обеспечивая нужный ток для двигателя. Если корпус транзистора TO126, который показан на рисунке вверху то обратите внимание, что выводы расположены в порядке E, C, B, в общем как на рисунке.
Ручное управление
Если переключатель S3 поставлен на ручной режим, работа немного отличается. Реле управляют S1, S2, Q1, Q2 другая часть схемы работает так же, как в автоматическом режиме.
S1 и S2 определяют направление вращения двигателя. Кроме того, если S1 или S2 удерживать нажатой, ток смещения будет проходить через D1 и D2 и R6 на базу транзистора PNP Q4. Этот небольшой ток базы приводит к увеличению коллектор тока через R9 к базе Q3. BD139 теперь будет полностью включен и он приведет в движение двигатель до тех пор, пока будет нажата S1 или S2. Из всего этого следует что можно частично открывать или частично закрывать шторы. Если вы предпочитаете ручное управление, то ниже приведена упрощенная схема.
При нажатии кнопки включение подаётся питание на двигатель, с помощью контактов реле, он будет открывать шторы. При нажатии кнопки выключение двигатель будет крутить механизм в противоположном направлении, тем самым он будет закрывать шторы.
Детали которые используются в схеме:
Таймер NE555
Транзистор BD139
Транзистор BC107
Транзистор 1N4001
Диод 1N4148
Конденсаторы электролитические C1, C3, C6 — 100 мкФ 25В
Конденсаторы керамические или пленочные С2, С4, С5, С7 — 0.1мкФ
Реле 12 вольт 500 Ом
Резисторы R1, R9- 2.2 кОм
R2, R3, R6-10 кОм
R4, R5 -1 кОм
R10 -100 кОм
R7 -47 кОм
R8 -470 Ом
переменный резистор на 100 кОм
Механика
В этом проекте не самая совершенная механическая система, поэтому я жду новых идей по ее доработки. В самом начале я использовал червячную передачу и пластиковые шестерни. Пластиковые шестерни не выдерживают больших нагрузок и у них ломаются зубцы. После первой поломки пластиковых шестерней нужна была замена на более прочные, очевидно что самое оптимальное решение это использовать металлические шестерни. Не теряя времени сломанные шестерни были заменены на латунные.
Устройство механизма который крепится по бокам карниза или гардины.
Двигатель прикручен на деревянную площадку рядом с гардиной. Шторы крепятся на петли. В общем из фотографий все видно что и куда.
Трение — друг или враг?
В этой конструкции есть один важный процесс это трение. Если его слишком много, то двигатель не справится с нагрузкой, в итоге он может сгореть от длительного использования в такой ситуации. Если достаточного трения в контуре нет, то колесики будут проскальзывать там, где идет веревка. Чтобы избежать это, я применяю средство на силиконовой основе, для полировки мебели, это значительно снижает трение и позволяет легко двигаться шторам.
Пружина соединяющая веревку.
Двигатель нужно выбирать в зависимости от длины и веса штор. Для длинных и тяжёлых штор соответственно нужен двигатель мощнее. В качестве двигателя можно использовать любые двигатели, которые способны без труда перемещать Ваши шторы. У моего двигателя крутящий момент небольшой, но если скорость вращения уменьшить передачей, то крутящий момент (крутящая сила) увеличится. Червячная передача имеет 1 зуб, я использовал шестерню на 57 зубьев, тогда снижение скорости будет 57:1. Крутящий момент двигателя увеличится в 57 раз. Не стоит применять сильно много масла для смазки системы, так как оно может разбрызгиваться.
Настройка
Лучше всего это делать с открытыми шторами. При перемещении штор руками нужно уделить внимание на то чтобы они легко двигались.
Далее переключим в ручной режим. Теперь нажимая кнопку закрыть, шторы должны начать закрываться, кнопку нужно удерживать, если ее отпустить то они остановятся. Затем нажимая открыть, шторы должны двигаться в противоположном направлении.
Теперь открыть шторы, настроить и сохранить P1 на минимальное сопротивление и установить S3 в автоматический режим. Нажать закрыть, шторы начнут закрываться. Вернутся на ручной режим и открыть шторы, повышая P1 и переключиться опять в автоматический режим и нажать снова закрыть. Так повторять до полного закрытия штор.
Если у вас возникли проблемы с этой схемой, в первую очередь необходимо определить, какие они механические или электрические. Если не работает, то сперва проверьте блок питания, исправность деталей, правильность монтажа. Еще следует проверить сам механизм не заклинило ли его или может он слишком туго вращается.
Источник
Устройство для управления шторами. Часть 2. Механика
Окончание
Начало читайте здесь:
Механика
Механическая конструкция далеко не идеальна, и я всегда открыт для новых идей и предложений. Первоначально я изготовил ходовой винт и 50-зубчатую шестерню из пластмассы. Но винт и шестерня находились в постоянном зацеплении, и однажды, забывшись, я стал открывать шторы вручную. Шестерня рассыпалась на кусочки. Теперь я сделал привод из металла, хотя пластик прекрасно подходит для этого проекта.
Этот механизм годится только для струнных пластиковых или металлических карнизов. По краям карниза устанавливаются два шкива, на которые петлей надевается струна, соединенная натяжной пружиной. (См. фото ниже). Для лучшего сцепления со струной можно использовать шкивы с зубчатыми фланцами. Можно изготовить шкивы и из дерева, слегка «взъерошив» их канавки напильником.
| Надписи на схеме | |
| String | Струна |
| Tension Spring | Натяжная пружина |
| Direction of Travel | |
