Схема управляет двигателем, соединённым с несложным механизмом с блоком, посредством которого осуществляется передвижение штор.
Прототипная конструкция этого устройства была собрана ещё двадцать лет назад и, за исключением используемых теперь металлических передаточных шестерён, за это время практически не изменилась.
Автоматический режим работы
Схему устройства можно разбить на три основные части: бистабильная защёлка, таймер и схема изменения направления вращения двигателя. С помощью тумблера S3 задаётся ручной или автоматический режим работы. Показанная выше схема соответствует автоматическому режиму работы. Принцип действия схемы таков. Бистабильная защёлка собрана на транзисторах Q1 and Q2 и сопряжённых с ними элементов и управляет работой реле А/2. Выключатель S1 используется для открытия штор, а выключатель S2 — для закрытия штор. После включения питания на базу транзистора Q2 через конденсатор C2 подаётся короткий положительный импульс. Транзистор открывается и запускает реле А/2.
Цепочка с C3 и R4 образует блокирующую цепь с малым током. Используемое реле A/2 — реле 12 В с сопротивлением обмотки 500 Ом. Для того чтобы поддерживать реле в активном состоянии требуется несколько меньший ток, чем для того, чтобы запустить его. После того как реле вступило в работу, ток на катушке уменьшается с помощью R4, что помогает сэкономить энергию. Когда транзистор Q2 отключён, конденсатор С3 будет разряжен, но когда Q2 становится активным (или же при включении или же при нажатии на S1), конденсатор C3 будет заряжаться очень быстро через катушку реле. Начальный ток зарядки достаточен для того, чтобы включить реле, а ток, протекающий через R4, достаточен для того чтобы поддерживать реле в активном состоянии.
Напряжение смещения транзистора Q1 подаётся через резистор R3, который соединён с коллектором Q2. Когда транзистор Q2 включён, напряжение коллектора будет низким, близким к 0 В, а, следовательно, Q1 и светодиод L1 будут отключены. Когда Q1 отключён, напряжение на его коллекторе будет высоким, и напряжение смещения транзистора Q2 подаётся через L1, R1 и R2. В этот момент шторы уже должны быть полностью открыты.
Если теперь нажата кнопка S2, то напряжение базы Q2 станет равным нулю, а транзистор Q2 будет отключён. При отключении напряжение коллектора поднимется до значения напряжения питания и теперь переход транзистора Q1 будет смещён в прямом направлении через катушку реле A/2, R4 и R3. Теперь должен светиться светодиод L1, реле А/2 будет обесточено, и так как напряжение на транзисторе Q1 будет низким, транзистор Q2 будет отключён и это состояние схемы будет зафиксировано.
В то же самое время, когда нажата кнопка S2, вход пусковых импульсов микросхемы IC1, таймера серии 555 (высокий уровень на котором обычно поддерживается через R7) будет низким. Теперь будет работа схемы в течение предустановленного интервала времени, длительность которого задается с помощью P1 и C6, и варьируется от одной до двенадцати секунд. Интервал времени настраивается так, чтобы двигатель работал в течение времени, достаточного для того, чтобы полностью открыть или закрыть шторы. Выходной сигнал таймера включает транзистор Q3, сигнал на который подаётся через резистор R8, который подаёт напряжение на двигатель через контактные группы А1 и А2.
Светодиод L2 будет постоянно включён в любой момент времени вращения двигателя в в любом из направлений. Контактные группы А1 и А2 изменяют полярность напряжения на клеммах двигателя. При работе двигателя создаётся противо-ЭДС и диоды D4 и D5 препятствуют тому, чтобы это напряжение вывело из строя интегральную микросхему и транзисторы.
Ручной режим работы
Если тумблер S3 переведён в положение работы в ручном режиме, то работа схема будет несколько отличаться. D-триггер, образованный элементами S1, S2, Q1, Q2 и сопряжёнными с ними элементами работает таким же образом, как и в автоматическом режиме. S1 и S2 защёлкивают или сбрасывают в изначальное состояние бистабильный мультивибратор, управляющий работой реле А/2 и задающий направление вращения двигателя. Кроме того, в том случае если нажаты одновременно S1 и S2, ток смещения будет течь через D1 или D2 и R6 на базу PNP–транзистора Q4. Этот небольшой ток базы приводит к гораздо большему току коллектора, проходящему через R9 на базу транзистора Q3. Транзистор BD139 будет теперь полностью открыт и вращение двигателя будет осуществляться до тех пор пока нажат выключатель S1 или S2. Следовательно, теперь становится возможным частично закрыть или открыть шторы лишь частично. Если вы предпочитаете управлять шторами только в ручном режиме, тогда можно использовать показанную ниже более простую схему.
Выключатель закрытия подаёт напряжение на двигатель через контактные группы реле. Диод 1N4001 предотвращает работу реле. Когда нажимается кнопка выключателя открытия штор, реле начинает работать и ток вновь поступает на двигатель, хотя в этот раз контактные группы были переведены в другое положение и двигатель будет вращаться в противоположном направлении.
Механика
Стоит признать, что устройство не обладает совершенной механической системой, однако вы всегда можете её модернизировать, если сильны в механике. Изначально в устройстве использовались пластиковая червячная шестерня и пластиковая передаточная шестерня с пятидесятью зубьями, которые находятся в постоянном зацеплении. В настоящий момент в механической части устройства используются металлические шестерни (хотя пластиковые также подходят для данного устройства).
Описанная здесь конструкция подходит только для штанги занавески с пластиковым или металлическим ленточным механизмом. С каждой стороны штанги устанавливается по одному блоку и петля бечёвки натягивается вокруг блоков и удерживается с помощью пружины, работающей на растяжение (см. описание ниже). Чтобы улучшить сцепление с бечёвкой можно использовать блоки с пилообразными выступами, в качестве альтернативы можно использовать деревянные блоки. Внутреннюю часть блоков можно слегка «зазубрить» напильником для лучшего сцепления.
С каждой из сторон петли направление движения бечёвки всегда будет противоположным и к каждому концевому зажиму каждой шторы, а также к противоположным сторонам бечёвки крепятся небольшие крючки или отрезки провода, см. ниже.
Каждый блок отведён от стены с помощью кронштейна или небольшого деревянного бруска. Блоки крепятся к кронштейну (или бруску)с помощью металлического стержня, причём в верхней части одного из стержней устанавливается зубчатое колесо, приводимое в движение двигателем.
Для двигателя также изготавливается кронштейн, состоящий из двух соединённых между собой брусков. При этом стало возможным отведение двигателя в сторону и вывод зубчатых колёс из зацепления. Поскольку каждая штора прикреплена к петле, при сдвиге одной шторы происходит одновременное передвижение второй.
Трение: помощь или помеха?
Работа механическая части устройства зависит от величины силы трения. Если сила трения будет слишком низкой, то двигатель не сможет сдвинуть штору вовсе, поскольку блоки будут просто проскальзывать. А если сила трения велика, то двигатель будет вращать блоки, но петля сдвинется лишь на небольшой расстояние. Чтобы решить эту проблему можно использовать полироль для мебели на основе силикона, которая наносится на пластиковую штангу, при этом сила трения в значительной степени уменьшается и движение штор вдоль петли становится свободным.
Для того чтобы натянуть петлю, прикрепите один конец бечёвки к пружине, затем потяните свободный конец, чтобы натянуть пружину и закрепите его с помощью подходящего зажима или клея (см. ниже).
Чтобы добиться корректного натяжения, вероятно потребуется дополнительная регулировка.
Если же ответить на вопрос, вынесенный в заголовок этого раздела, то можно сказать, что в данном случае трение является как нашим врагом так и другом, поскольку для работы пружины требуется трение, а для работы двигателя — нет. Ниже показан двигатель с приводной шестернёй в зацеплении.
Двигатель подбирается в зависимости от длины и веса шторы. В данном случае использовался двигатель производства компании «Maplin electronics», вал которого пришлось немного удлинить с помощью латунной трубки. Крутящий момент двигателя невелик, однако если скорость уменьшается посредством зубчатых колёс, то крутящий момент увеличивается увеличивается пропорционально уменьшению скорости. При использовании червячной передачи и шестерни с 57 зубьями (как в рассматриваемом случае) передаточное отношение понижающей передачи составило 57:1. Соответственно вращающий момент двигателя (при шестерне с 57 зубьями) увеличивается в пятьдесят семь раз. На зубчатые колёса следует нанести небольшое количество негустой консистентной смазки или машинного масла. Если смазки будет слишком много, от оно будет разбрызгано по стене и шторам.
Регулировка
Лучше всего проводить регулировку при открытой шторе и незацепленных зубчатых колёсах. Сдвиньте одну из штор рукой. Обе шторы должны передвигаться без труда и встречаться в средней части штанги. Если движение затруднено, то следует добавить немного силиконовой полироли на штангу и возможно натянуть бечёвку повторно.
Затем включите устройство и установите ручной режим работы. При открытых шторах нажмите кнопку закрытия. Шторы должны сдвигаться до тех пор, пока нажата кнопка и останавливаться, когда кнопка отпущена. Затем нажмите кнопку открытия. Теперь шторы должны двигаться как и раньше, только в противоположном направлении. Если всё в порядке, то откройте шторы с помощью выключателя, а затем полностью закройте их и замерьте требуемое на это время. Двигатель должен передвигать шторы достаточно медленно и весь процесс должен занять несколько секунд (примерно 3 секунды для небольшой комнаты).
Наконец, откройте шторы, установите P1 на минимальное сопротивление, а выключатель S3 установите на автоматический режим работы. Нажмите клавишу закрытия, двигатель будет работать в течение секунды или около того и шторы начнут закрываться. Переключитесь в ручной режим и откройте шторы, немного увеличьте значение P1, вновь перейдите в автоматический режим и закройте штору. Продолжайте до тех пор, пока не установится время, достаточное для того, чтобы закрыть шторы. Теперь нажмите кнопку открытия (S3 все ещё в положении ручного режима), при этом за заданное время шторы должны полностью открыться.
Заключение
Если у вас возникли какие-либо проблемы с работой устройства, то сначала необходимо определить является ли неполадка механической или электрической. Механические проблемы могут возникнуть при любом режиме работы, и обычно связаны с механизмом открытия/закрытия.
Если неполадка имеет электрическую природу, то, во-первых, стоит проверить систему питания, затем индикацию L1 и L2. Если система всё равно не работает, то вам стоит собрать простую схему для работы только в ручном режиме и как только всё заработает, вернуться к схеме с использованием автоматического режима.
