Приводы дистанционного открывания окон

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:

1. регулировка микроклимата в доме, зимнем саду, оранжерее (автоматическое проветривание, датчик дождя и ветра);
2. 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

Умное окно: автоматизация проветривания комнаты, интеграция в Home Assistant

Для меня всегда особенно интересно знакомиться с разработками энтузиастов умного дома. И тема этого обзора — будет как раз про такое устройство. Мы с вами рассмотрим актуатор — то есть исполнительный механизм, который физически воздействует на управляемый объект, где в качестве такого объекта выступает окно, с возможностью установки в режим проветривания.

Контакты авторов проекта, по состоянию на дату обзора

Как купить: написать в директ @um_okno в инстаграм или написать на почту.

Содержание

О проекте

Герой обзора — это детище молодого стартапа Умное окно, в нем используются как фабричные изделия — платы управления, двигатель, так и DIY — корпус, тяги и конечно прошивка. На сегодняшний день это уже полностью готовое к использованию решение, но при этом авторы не останавливаются на достигнутом, продолжая постоянно совершенствовать продукт.

Поставка

Поставка осуществляется во все страны, куда возможно в принципе доставить Почтой России. Например с доставкой в Киев никаких проблем не возникло.

Все тщательно упаковано, и доехало в полной целости и сохранности. Хочу отметить что даже процесс упаковки дорабатывается, в ближайшем времени, я имею в виду от даты этого обзора, все элементы системы будут упаковываться в специально вырезанные для них лазером ниши в пенопласте.

Мне на тест попал полный комплект системы умное окно. Сразу хочу сказать что на данном этапе существует только версия с стационарным питанием, то есть необходима проводка кабеля питания.

Под словом полный — я подразумевал то, что в него входит внешний датчик температуры и влажности, который позволяет использовать систему в автономном режиме, без привязок к внешним системам управления.

Датчик выполнен в виде обычной вилки для евророзетки, он шлет данные о температуре и влажности на актуатор. Но если планируется использовать умное окно в связке например с Home Assistant — то необходимости в этом сенсоре нет.

Тяга состоит из двух, соединенных между собой частей — это тот самый рычаг который и управляет открытием и закрытием окна.

Как и корпус двигателя, эта часть выполнена методом 3D печати и хотя это не фабричное производство, качество изготовления не уступает заводскому.

В комплекте имеется и разъем для подключения к блоку питания и весь необходимый крепеж даже с запасом. Дополнительно на плечи пользователя ложится только кабель и его проводка по окну.

Блок питания — рассчитанный на выходное напряжение 12 Вольт и ток до 1 А, так же имеется в комплекте.

Актуатор

Это основная часть устройства. Внутри распечатанного на 3D принтере корпуса белого цвета, находится двигатель и вся логическая часть. Сбоку находятся две кнопки ручного управления.

С другой стороны находится вал двигателя и вывод кабеля питания. В этом обзоре я не буду касаться вопроса проводки питания по окну, так как там есть несколько вариантов решения — например внутри полой рамы окна. Я планирую, как будет свободное время — попробовать аккуратно проложить узкий короб по краю окна.

Что касается установки привода — тут тоже есть выбор. На задней крышке уже есть отверстия, которые позволят установить его вместо штатной ручки, но это приведет к невозможности ручного открытия. Оптимально ставить его в верхней части окна — тут кстати будет нужно меньшее усилие для открытия.

Я закрепил на двусторонний монтажный скотч, который, по крайней мере пока, отлично справляется с своей задачей. Можно использовать и саморезы и клей — кому как больше нравится.

При подключении питания — обязательно соблюдайте полярность, сквозь корпус устройства виден сигнальный светодиод.

В зависимости от того, в каком состоянии находится привод, или какая операция сейчас выполняется — меняется и его цвет.

Ручное управление и шум двигателя — ссылка на фрагмент видео обзора

Подключение

После подачи питания, привод переходит в режим точки доступа. Сеть так и называется privod и далее идет уникальный код устройства. Пароль для подключения к сети — 12345678. После подключения необходимо перейти на страницу авторизации.

На ней — нужно указать название и пароль своей домашней wi-fi сети. Есть два режима подключения — с указанием фиксированного IP адреса и с автоматической выдачей IP адреса роутером.

Далее привод перезагрузится и подключится к домашней сети. Если выбран режим DHCP — смотрим какой адрес присвоен роутером, устройство имеет название которое состоит из слова ESP и кода устройства.

Перейдя по этому адресу — попадаем на страницу управления приводом. Тут указано состояние окна — открыто или закрыто, либо процент открытия, установка автоматического режима проветривания, желаемая температура, включение режима проветривания на заданное время и ручное открытие и закрытие.

Устройство имеет довольно много настроек. Кроме названия и сетевого имени — можно регулировать скорость двигателя, фактический % открытия и закрытия окна, % усилия — чем ниже, тем меньше изнашивается двигатель, время включения авторежима, яркость светодиода и тут же находится код устройства.

В расширенных настройках есть возможность указать параметры подключения к внешнему MQTT серверу — все уже догадались как привод будет интегрироваться с home assistant? Еще ниже есть возможность настройки коэффициентов PID-контроллера — это параметры определяющие работу авторежима — чувствительность на изменения, скорость реагирования, амплитуда движений окна.

На момент тестирования, для home assistant — устройство необходимо вручную прописывать в конфиге, но идет работа над понятным для discovery режима формата

Внешний сенсор

Подключим внешний сенсор температуры и влажности. Методика такая — же, ищем появившуюся сеть с словом sensor и подключаемся к ней используя пароль 12345678. Далее переходим на страницу авторизации.

Тут указываем параметры для подключения к домашнему wi-fi, указываем свой или автоматическую выдачу адреса роутером.

Для перевода в режим настроек, сенсор необходимо дважды включить и выключить из сети — методика описана в инструкции, кстати возможно что это будет тоже доработано и реализовано в виде кнопки.

Для сенсора нужна только одна настройка — это уникальный код привода, который берется из его настроек. После перезагрузки, сенсор раз в две минуты будет слать на него измеренные параметры температуры и влажности.

Внешний сенсор включенный в одну из розеток удлинителя Orico.

После этого, под целевой температурой, будут отображаться данные полученные с датчика. Логика привода, в авторежиме, будет самостоятельно регулировать положение окна в зависимости от этих параметров и настроек PID коэффициентов. Но, в случае использования привода совместно с home assistant или другой системой умного дома, наличие этого сенсора не обязательно.

Настройка

После установки на окно — нужно вручную найти крайние положения. Это зависит от окна и места установки. В моем случае максимальное открытие достигалось на 90%. Это значение я и указал в поле Открыто.

И закрытие — при положении в 15% — это значение я указал в поле закрыто. Теперь при команде открытие и закрытие, актуатор будет останавливаться на этих значениях — 15 и 90%.

Работу актуатора в установленном положении — ссылка на фрагмент видео обзора

Home Assistant

На момент выхода обзора, для добавления актуатора в систему Home Assistant необходимо прописать его вручную по шаблону который копируется из подсказки в его настройках. Но еще раз уточню — уже сейчас ведется работа, направленная на то, чтобы устройство обнаруживалось интеграцией MQTT автоматически.

Здесь нужно продублировать те же значения минимума и максимума, которые мы определили и установили в веб интерфейсе привода.

Соответственно этих положений и будет достигать привод при открытии и закрытии окна. Вручную можно выбрать и любое из промежуточных значений открытия.

Автоматизации

Вариантов автоматизаций тут можно придумать множество, связав с любыми сенсорами, трекерами, условиями и прочими объектами Home Assistant. В качестве примера приведу простую автоматизацию завязанную на показания датчика CO2.

В случае если показания CO2 превысят значение в 900 ппм, температура за окном будет ниже 5 градусов Цельсия, а окно закрытым.

Приводу будет отдана команда на неполное открытие — до положения в 40%. Что-то то вроде зимнего проветривания.

На практике, в моем случае, это выглядит так.

Следующее в автоматизации условие аналогично первому, но при температуре за окном — выше 5 градусов Цельсия.

В этом случае окно будет открыто полностью.

И последнее в этой автоматизации условие, будет отрабатываться, если значение CO2 станет ниже 600 ppм, тогда, при условии что окно в этот момент открыто

Приводу будет отдана команда на закрытие. Еще раз повторюсь — это лишь простой пример, на практике эта автоматизация будет намного сложнее, я хочу учитывать больше параметров, в частности не закрывать окно если на улице не холодно, связать этот кейс с автоматизацией по увлажнению и отоплению. Думаю что через какое-то время сделаю отдельный урок по этой теме.

Видео версия обзора

Вывод

Актуатор позволяет автоматизировать очень важный кейс — проветривание помещения и на сегодняшний день, фабричных аналогов, не считая пары вариантов цепных приводов, я не встречал. Конечно все можно решить и при помощи установки системы приточной вентиляции, но она, в отличии от рассматриваемого решения — не всегда имеет техническую возможность для установки, да и по цене — существенно дороже.

От себя хочу пожелать стартапу Умное окно — дальнейшего успешного развития их продукта!

Источник