Под воротами понимается механическая конструкция, вмонтированная в стене для ограничения и регулирования доступа на контролируемую территорию.
По устройству их можно условно разделить на:
механическую оградительную часть, прикрепляемую к строительным элементам здания или забора в составе стационарной и подвижной конструкции;
привод, осуществляющий операции открытия или закрытия створок ворот с фиксацией выполненного положения;
автоматику, управляющую работой основных частей приводной системы.
Строительные элементы ворот
По своему техническому исполнению современные конструкции, применяемые для установки в коттедже, даче, гараже монтируются по одному из следующих принципов:
1. распашные, выполняемые, как правило, двумя створками;
2. откатные, изготавливаемые единой сплошной дверкой, двигающейся по нижнему металлическому тавру или другому опорному профилю и поддерживаемые верхней направляющей;
3. подъемные, основанные на подъеме, чаще всего, с поворотом цельной двери;
4. секционные, состоящие из отдельных секций, собираемых в единую подвижную систему, перемещаемую по направляющим траверсам;
5. роллетные, создаваемые из относительно узких пластин, которые при обеспечении доступа сворачиваются в рулон, расположенный в коробе над входом.
Общий принцип работы каждой их этих систем показан на схеме.
Внешний вид и конструктивное исполнение всех типов демонстрируют фотографии.
Все подвижные элементы должны легко, без излишних усилий перемещаться по своим направляющим. Они требуют периодического контроля со стороны хозяина и отчистки, смазывания движущихся частей при необходимости.
Если створки будут тяжело перемещаться, то они создадут увеличенную нагрузку на привод и электродвигатель. В результате возникнут поломки системы.
Привода автоматических ворот
Во всех без исключения подобных конструкциях применяется два варианта управления створками:
1. вручную за счет мускульной силы человека;
2. автоматически с использованием электрической энергии.
Первый способ является резервным и применяется в исключительных случаях при неисправностях с поставкой электроэнергии, а второй — основным.
В конструкции привода в обязательном случае входят:
электродвигатель переменного тока 220 или постоянного 24 вольта;
механический червячный редуктор с коническими шестеренками для реализации самотормозящей системы блокировки от проворота извне;
кинематическая система передачи движения от электродвигателя на подвижные створки на основе шестеренчатых, цепных или ременных механизмов.
Для каждого типа ворот создаются свои индивидуальные привода, обеспечивающие различные виды движения исполнительного механизма на индивидуальные расстояния.
По принципу работы они подразделяются на:
линейные, стационарно закрепленные в одной точке и сдвигающие свой подвижный кронштейн по прямой линии внутри собственного корпуса. С этой целью часто используется вращение винта по двигающейся гайке либо ременная или цепная передача;
телескопические, состоящие из двух или более секционированных элементов, оборудованных внутренними ползунами, обеспечивающих раздвижение секций для перемещения конечного держателя;
рычажные, собранные системой блоков с рычагами;
гидравлические, используемые для наиболее ответственных конструкций с тяжелыми створками весом порядка 900 кГ или более и шириной 4,5 м, которые подвергаются интенсивной работе.
Привода, как и стационарная часть ворот с направляющей системой, жестко устанавливаются на поверхности надежно вмонтированных в фундамент строительных элементов. Поскольку люфты и перекосы подвижной системы при эксплуатации недопустимы, то углубление фундаментов под ворота и привода должно превышать глубину промерзания грунта в зимнее время.
Это обязательное требование для обеспечения качественной работы ворот. На него следует обращать внимание до начала монтажа и наладки автоматики. Иначе каждой весной придется исправлять строительные ошибки.
Система автоматики ворот
Управление работой створок в автоматическом режиме надежно происходит только тогда, когда все механизмы хорошо отлажены и проверены вручную. Поэтому ей занимаются на заключительном этапе строительства.
Автоматика может функционировать:
1. от стационарного пульта управления, расположенного, например, на стене здания;
2. дистанционно на основе передачи радиокоманд от мобильного пульта-брелока на приемник, управляющий выходными сигналами работой электродвигателя и других элементов;
3. от комбинации первого и второго способов.
Управление на основе дистанционных методов базируется на тех же принципах, что и для стационарно установленного пульта с обычными кнопками запуска и отключения простого электродвигателя. Только оно усложнено за счет решения дополнительных технических задач.
Работа автоматики от стационарного пульта управления
Привод ворот двигает створки на открытие или закрытие при подаче напряжения на электродвигатель и прекращает свое действие сразу после его отключения. Этот принцип заложен в работу блока автоматики.
Для своевременного и правильного управления приводом учитывается:
направление вращение ротора двигателя (до подачи напряжения);
момент остановки вращения по достижению створками конечного исходного положения;
безопасность движения створок в отношении появляющихся объектов внутри зоны их перемещения работающими фотоэлементами, например, предотвращение ударов створками по кабине въезжающего автомобиля;
превышение величины нагрузки на механизмы привода, способной вызвать их повреждение. Например, отодвигание выпавшего снега усилием привода перед распашными воротами может деформировать металлические детали рамы створок. Поэтому включенные в цепь нагрузки двигателя датчики тока зафиксируют излишнее усилие и снимут напряжение питания.
Дополнительными функциями стационарного пульта с блоком автоматики могут быть задачи:
включения источников искусственного освещения в зоне перед воротами или внутри гаража при плохой видимости;
подача сигналов о начале манипуляций со створками;
другие технические решения.
Для практической реализации этих задач на самом простом стационарном пульте устанавливают:
две кнопки с самоблокировкой подачи напряжения на пускатель (реле) с замыкающими контактами, через которые включается двигатель на открытие или закрытие створок (одна прямой полярности, а вторая — противоположной);
кнопку отключения «Стоп», создающую разрыв цепи питающего напряжения двигателя для остановки его вращения;
пускатель или реле с замыкающими силовыми контактами, через которые подается напряжение питания;
выходные контакты датчиков конечных положений створок, фотореле, контроля нагрузки и других.
Нажатие кнопок открытия или закрытия позволяет начать указанную операцию, а кнопки «Стоп» — прервать ее выполнение. Поскольку напряжение на схему подается через замыкающие контакты пускателя, то при обрыве цепей его питания любым из последовательно подключенных датчиков контроля процесс движения створок немедленно останавливается. В современных моделях блоков управления все чаще применяются фотоэлементы безопасности, постепенно вытесняющие контактные механизмы.
Подобные схемы могут создаваться на различной элементной базе, иметь незначительно отличающиеся алгоритмы.
Работа автоматики от дистанционного пульта управления
В этом случае применяется небольшое усложнение предыдущей схемы, которое состоит в подключении параллельно с кнопками управления электронных ключей. Они работают от сигналов приемника, который получает радиокоманды с передатчика пульта-брелока.
Эти приборы выпускаются весьма большим ассортиментом с различными функциями, внешним видом и элементами управления, но схожими принципами работы.
Расположение датчиков контроля и элементов силовой системы зависит от конструкции ворот и конкретных условий местности. Например, для использования распашных конструкций может быть принята следующая схема.
Фотоэлементы безопасности со всех сторон контролируют качество рабочего пространства. Для этого их устанавливают на столбе крепления стойки, стене, опорном столбике и настраивают для четкого охвата зоны въезда, контроля достижения створками конечных положений хода и исключения ими удара по внезапно появляющимся людям, животным или транспортным средствам.
Электрические привода каждой створки монтируются на крепежных опорах. Ключ выключателя схемы расположен с внутренней стороны стены около ворот.
Световая сигнальная лампа устанавливается для удобного освещения въезда. Приемник сигналов от передатчика, вмонтированный в блок управления, вместе с отдельным электроприводом закреплен на одной из опор стоек. Около него находится закрытая распределительная коробка с электрическими кабелями, соединяющими все вышеперечисленные объекты со стационарным пультом и вводным электрощитом с защитами.
Электропроводка прячется в кабельные каналы и защищается от случайных механических повреждений.
Передатчик команд, встроенный внутрь малогабаритного брелока, управляется от нажатия кнопок на корпусе и выдает в эфир через свою антенну закодированный радиосигнал определенной частоты, который воспринимает только приемник, вмонтированный в стационарный блок управления.
Принятая команда после обработки приемником поступает на один из электронных ключей и принимается им к исполнению. Дальше схема работает так же, как и от стационарного блока управления.
Чтобы с пультом-брелоком было удобно работать, его можно заранее настроить под разные алгоритмы. Например, открыть и закрыть створку ворот можно одинарным нажатием на кнопку управления или только двойным, выполняя повторные действия.
Для этого приемник и передатчик включают и программируют определенными манипуляциями кнопок на налаженном оборудовании. Электроника запоминает полученный алгоритм действий и впредь строго его выполняет.
В систему встраивается возможность отключения работы автоматики для управления воротами только в ручном режиме. С этой целью используется механический замок и ключ блокировки, располагаемые в удобном для пользования, но закрытом от посторонних месте.
Если же применяется другая система открытия створки, например, откатные ворота, то места расположения привода и автоматики претерпевают незначительные изменения, а принцип их взаимодействия остается прежним.
Надо только учесть конкретные условия конструкции, местности и запросы пользователя. Для откатных створок достаточно расположения всего двух фотоэлементов безопасности, а останов привода можно обеспечивать концевыми механическими выключателями.
Во всех схемах автоматики предусматривается система дублирования отдельных рабочих процессов, позволяющая резервировать защитные функции. Например, при отказе концевого выключателя остановки створки должна работать защита от перегрузки двигателя, которая прекратит работу привода и предотвратит поломку.
Автоматика ворот производственных предприятий
Организации, осуществляющие большой объем грузоперевозок и ограничивающие доступ постороннего транспорта на свою территорию, могут эффективно использовать описанные выше схемы, соединив их с системой охраны и видеонаблюдения.
Пример такой автоматики, работающей в комплексе системы управления допуска, показан на картинке.
За несколько десятков метров до подъезда к воротам в дороге устанавливается контрольная железобетонная плита, оснащенная датчиком давления. Последний срабатывает при наезде на плиту легкового автомобиля и другого более тяжелого транспорта. На вес проходящего человека и животных датчик не реагирует.
Информация о сработанном контакте датчика передается на блок управления ворот. Для этого может использоваться кабель-канал или радиосигнал. Первый способ реализуется чаще.
Сигнал в блоке управления обрабатывается и посылается на пункт охраны и должностному лицу администрации предприятия звуковой сиреной либо световым табло. При этом постоянно работающая видеокамера системы наблюдения фиксирует действия водителя. Информация доступна вахтеру и контролирующему лицу на мониторах компьютеров.
Водитель транспортного средства, подъехав к закрытым воротам, прикладывает свой служебный документ на право проезда к лобовому стеклу. Вахтер визуально проверяет разрешение на въезд и открывает автоматические ворота нажатием кнопок на стационарном пульте или использует для этого брелок. После проезда машины ворота закрываются.
При выезде автомобиля с территории предприятия вахтер проверяет документы на груз у водителя и выпускает его в рейс открытием створок.
В любой момент администратор имеет техническую возможность вмешаться в деятельность вахтера и открыть или закрыть ворота своим пультом дистанционно.
В результате использования автоматических ворот в системе контроля доступа разрешаются вопросы:
оперативной проверки документов у посетителей;
быстрого пропуска автомобильных средств на территорию, что исключает образование транспортных пробок;
хранения видеоинформации в компьютерной памяти о пропуске транспортных средств через ворота и действиях водителя и охраны;
организации контроля работы вахтера со стороны администрации.
Особенности выбора моделей
Среди производителей оборудования для автоматических ворот отсутствует единая терминология, существуют разногласия в технических терминах выпускаемой продукции. В маркетинговых целях часто элементы силовых частей, включая электропривода, относят к системам автоматики.
Это позволяет успешно продавать готовые комплекты приводов, пультов и всевозможных датчиков.
Секционные автоматические ворота и роллетные модели производители сразу выпускают в комплекте с приводами и настроенной системой автоматики, которые довольно просто монтируются на подготовленном здании. Вся их установка и настройка осуществляется в короткое время по разработанным инструкциям.
Однако, какие функции управления и автоматики заложены в конкретную модель, следует заблаговременно уточнять у продавца до покупки. Это позволит оптимально использовать их возможности без лишних трат денежных средств.
На просторах Интернета есть интересные разработки управления распашными воротами. Предлагаю на суд ещё одну разработку, Soir программное обеспечение + консультативная поддержка. Александрович - монтаж, настройка, доводка. Как показали испытания работает устройство великолепно. Основа конструкции - микроконтроллер ATmega8. Автоматические распашные ворота - принципиальная схема (клик для увеличения):
Устройство позволяет управлять воротами непосредственно с кнопок панели блока автоматики (или выносного пульта) или, подключив модули радиоуправления, управлять дистанционно. Управление производится тремя кнопками: открыть - стоп - закрыть. Кнопка стоп позволяет остановить движение ворот в любом положении. Как только ворота начали открываться - включается освещение, освещение будет гореть до тех пор пока ворота не закроются. На панель управления выведены светодиоды для индикации положения концевых выключателей. Светодиод горит, когда контакты концевого выключателя замкнуты (створка ворот находится в крайнем положении). На ЖКИ отображается работа концевых выключателей, а в меню настроек можно задать временные интервалы работы механизма управления воротами. Для дистанционного управления воротами применил готовый модуль передатчика-приемника 433 МГц. В качестве резервного питания используется аккумулятор. Схема резервного питания с подзарядкой аккумулятора собрана на L200+LM358, работает отлично.
Проект на этом не закрывается, свободные ножки 24-27 контроллера планируется на доработку, установка электрозамка, токовая защита, бесперебойное питание 12-36 вольт. Но это уже в дальнейших материалах. Скачать контроллера автоматики можно в одном архиве.
1. Описание работы автоматических ворот
1.1. При нажатии кнопки OPEN происходит открытие створок ворот. После того, как сработает конечный выключатель открытия, актуатор работает еще 2 секунды, затем останавливается. На дисплее отображается положение каждой створки. Положение определяется по заданному времени работы актуатора, которое устанавливается в настройках для каждой створки. Если за заданное время конечный выключатель не сработал, то на индикаторе мигает указатель положения соответствующей створки. Так как система управления разрабатывалась для распашных ворот, то имеет значение очередность открытия/закрытия створок. Левая створка начинает открываться сразу же после нажатия кнопки. Правая створка через время задержки, устанавливаемое в настройках. Таймер задержки начинает отсчет после того, как разомкнутся контакты конечного выключателя открытия левой створки.
1.2. При нажатии кнопки CLOSE обе створки начинают закрываться сразу, но после того, как левая створка займет положение заданное параметром "Ожидание" левый актуатор останавливается и ждет пока не сработает конечный выключатель закрытия правой створки. Когда сработает конечный выключатель закрытия правой створки и створка дозакроется в течении 2 сек, левая створка продолжит закрытие (до срабатывания конечного выключателя + 2 сек на дозакрытие).
1.3. Кнопкой STOP можно приостановить работу актуаторов. Возобновляется работа нажатием на OPEN /CLOSE .
1.4. Во время открытия/закрытия на дисплей выводится условное обозначение положения створок и оставшееся время.
1.5. Воротами можно управлять одной кнопкой RC (Remote Control). В зависимости от состояния конечных выключателей, кнопка открывает ворота, если оба конечных выключателя закрытия замкнуты. Закрывает, если оба конечных выключателя открытия замкнуты. Останавливает движение, а повторным нажатием возобновляет движение в первоначальном направлении.
1.6. Если хотя бы один из конечных выключатель закрытия створок разомкнут, включается свет. Отключатся свет после срабатывания обоих концевых выключателей закрытия.
2.1. Нажатие на кнопку SET переводит устройство в режим настроек. Сначала задается время движения левой створки, затем правой, затем время задержки, а затем время ожидания левой створки при закрытии. Переключение между режимами - повторное нажатие на SET . Время движения используется только для визуализации процесса управления воротами.
2.2. Установка производится - кнопками PLUS и MINUS . Пределы установок - 0-99 сек. Для времени ожидания левой створки от 0 до времени движения левой створки.
2.3. Через 10 секунд от последнего нажатия на кнопки новые значения настроек запишутся в энергонезависимую память, а устройство выйдет из режима установки.
Видеоролик, наглядно показывающий процесс работы самодельных автоматических ворот, смотрите ниже:
А вообще, материалом для столбов ворот, кроме кирпичной кладки, может служить швеллер, стальная труба, крепкий деревянный брус или готовый бетонный столб. Самое главное при установке столбов - подготовка фундамента. Фундамент должен быть глубиной не менее метра, иначе ваш столб после может наклонится, сдвинуться. Авторы проекта: Александрович и Soir.
Обсудить статью РАСПАШНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОРОТА
Установка привода для откатных ворот своими руками поднимет вашу самооценку, вселит уверенность в качестве выполнения работ и, что немаловажно, сохранит вам значительную часть средств. Устанавливать электропривод и выполнять монтаж автоматики нужно в четком соответствии с инструкцией. Это позволит избежать ремонта или замены компонентов за свой счет.
Инструменты и материалы
Начинать нужно с приобретения всего необходимого.
Список оборудования и материалов:
- зубчатые рейки;
- привод;
- сигнальная лампа;
- комплект фотоэлементов;
- питающий провод 3*1,5 мм²;
- провод подключения сигнальной лампы 2*0,75 мм²;
- провод подключения передатчика из комплекта фотоэлементов 2*0,35 мм²;
- провод подключения приемника из комплекта фотоэлементов 4*0,35 мм²;
- гофротруба для прокладывания проводки;
- наконечники проводов;
- стабилизатор напряжения;
- сварочные электроды;
- обрезки профильной трубы, стальных уголков, полосы.
Зубчатая рейка является универсальным элементом и подходит к приводу любой мощности от любого производителя. Она предлагается мерными кусками по 1 м. Участки обычно собираются по системе шип-паз. Чтобы вычислить необходимое количество реек, нужно к ширине проема прибавить 1 м.
Привод представляет собой двигатель, редуктор, концевые выключатели и управляющую плату, соединенные в одном защищенном от атмосферных осадков корпусе. Его главным показателем является мощность. Для легких бытовых откатных ворот достаточно 250-300 Вт. К любому приводу в комплекте поставляются 2 пульта дистанционного управления. При желании всегда можно докупить и настроить еще несколько.
Стабилизатор напряжения не считается обязательным элементом. Но, отказываясь от него, знайте: управляющая плата привода чувствительна к перепадам напряжения и часто выходит из строя из-за его скачков. Фотоэлементы и сигнальная лампа являются компонентами, повышающими безопасность. Система будет функционировать и без них.
Покупать провода с сечением больше рекомендованного не стоит. Больших токов в сетях быть не должно, а колодки на плате управления рассчитаны на сечение жилы до 1,5 мм². Наконечники проводов могут не применяться. Но для надежного контакта их лучше использовать.
Список инструментов:
- рулетка;
- маркер;
- сварочный аппарат;
- дрель;
- отвертки;
- гаечные ключи;
- пассатижи;
- обжимной инструмент;
- угольник.
Прокладка проводки
Привод может устанавливаться в любом месте консоли, но чаще его размещают поближе к опорному столбу. Сказывается это только на длине проводки к периферийным устройствам. Длина рейки не меняется, она просто смещается по полотну к приводу.
Смонтировать автоматический исполнительный механизм откатных ворот будет проще, если еще на стадии бетонирования фундамента установить стальную закладную и подвести проводку через отверстие в ней. Снабдить приводом нетрудно и уже существующие откатные ворота. В этом случае площадку приваривают к закладной фундамента ворот. Она приподнимается над основанием. Это позволяет завести проводку в устройство, как и положено, снизу, чтобы не переживать о возможном затекании воды в корпус.
Провода прокладываются в специальных гофротрубах или обычных стальных трубах в земле. В уложенные в грунте трубы нужно заранее заложить проволоку. Затем к проволоке прикручивается конец провода и протягивается в трубу. Питающий провод идет от точки подключения в доме или другом месте. Для стабилизатора желательно найти место, где он меньше будет раздражать щелчками.
Провод передатчика фотоэлемента проходит под проездом. Для защиты от повреждения его помещают в стальную трубу и закапывают поглубже. Провода фотоэлементов и сигнальной лампы желательно провести внутри ограничивающих проезд столбов. В случае кирпичных столбов тонкие провода прячут в швах кладки и заделывают раствором. Фотоэлементы размещают в проеме перед воротами на высоте порядка 60 см. Сигнальную лампу поднимают на верхушку ближнего столба.
Установка исполнительного устройства
Начинать монтаж нужно с зубчатой рейки. На легких воротах выбор места для ее закрепления небогатый, поэтому положение привода подгоняется к рейке, а не наоборот. Рейки бывают стальные и полимерные. Полимерные прикручивают кровельными саморезами к профильной трубе над направляющей ворот.
Стальные снабжаются резьбовыми бобышками, которые нужно приваривать к основанию. Бобышки можно приваривать к той же профильной трубе над направляющей ворот или к самой направляющей. Стальную или полимерную рейки стоить прикручивать повыше. Это обеспечит большую свободу при выборе положения привода.
Привод комплектуется нижней монтажной рамкой с отверстием для входа проводки. Важно изначально выбрать правильное положение для рамки. Для этого ведущую шестерню вводят в зацепление с рейкой. При совмещении должен оставаться зазор в 2-3 мм. Нужно стремиться выдержать перпендикулярность оси ведущей шестерни к передней плоскости рейки. Чтобы выставить редуктор в нужном положении, придется сварить небольшой самодельный опорный столик из стального проката.
Найденное положение отмечается на основании, монтажная рамка снимается с устройства и приваривается к опоре. Важно не забыть продеть проводку в отверстие рамки до ее фиксации. С привода снимается верхний кожух и производится подключение питающего провода к плате управления. Маркировка и размещение клемм может отличаться у разных производителей. Схема подключения берется в инструкции. Провода фотоэлементов и сигнальной лампы подключаются в последнюю очередь, после настройки и проверки работоспособности основного функционала.
Настройка привода
Когда подключение питающего провода к фазному, нулевому и заземляющему произведено, можно производить настройку концевых выключателей. На большинстве современных моделей используются магнитные концевые. Они крепятся на рейку на определенной высоте. Высота задается кронштейнами с возможностью перемещения магнитов.
Когда магниты проходят напротив чувствительного элемента устройства, вращение двигателя останавливается.
Положение концевых выбирается экспериментально. В процессе приходится учитывать инерцию ворот.
Выключатель открытия должен срабатывать, когда полотно уже полностью вышло из проема, но концевой ролик еще не дошел до передней опоры. Выключатель закрытия требует более тонкой настройки. В идеале створка должна входить в улавливатель с зазором 5.10 мм. Контактные концевые старых моделей нажимают на рычажный выключатель на корпусе устройства. В остальном все то же.
Передатчик фотоэлемента на дальнем столбе подключается только к питанию 2-х-жильным проводом. С приемником сложнее, 2 его жилы отвечают за питание, 2 — за управляющий сигнал. Если все подключено верно, то автоматика должна срабатывать следующим образом: при перекрывании луча между передатчиком и приемником движение створки на закрытие прекращается, и она отводится в положение «открыто».
Сигнальная лампа подключается к клеммам, на которые подается питание при движении ворот в любом направлении. Большинством моделей приводов поддерживается установка автоматики, увеличивающей функциональность устройства.
К ним можно подключать любую нормально разомкнутую кнопку для открытия ворот по нажатию. Вместо кнопки можно использовать считыватели кодированного сигнала различных типов. Внешняя антенна позволяет улучшить качество и дальность приема сигнала брелка дистанционного управления. Внешний приемник сигнала позволяет эксплуатировать привод с несколькими сотнями брелков.
Главное — это внимательно изучать инструкцию, не путать цвета и сечения жил. Тогда автоматизировать откатные ворота своими руками будет нетрудно.