درسنامه آموزشی نصب و راه اندازی تجهیزات هوشمند ساختمان کلاس دوازدهم مکاترونیک

تمامی دریچه‌های ورودی یک ساختمان که به‌صورت کلی، می‌توان از آنها به عنوان بازشوها نام برد، اجزایی هستند که معبر ورودی مورد نیاز هر ساختمان را فراهم می‌آورند. امروزه هرگونه بازشو درب ساختمان را می‌توان اتوماتیک نمود. مهم‌ترین بازشوها عبارت‌اند از درب‌های اتوماتیک (که خود شامل درب‌های با مکانیزم عمودی و افقی است)، سقف‌ها، سایبان‌ها، راه‌بندها، پرده‌ها و پنجره‌های اتوماتیک.

ضرورت رسیدن به زندگی هوشمند و سریع در قرن معاصر، مهندسین را بر آن داشته است که با اتوماسیون؛ سهولت، سرعت و آرامش را در تمامی ابعاد زندگانی انسان‌ها به ارمغان آورند. مکانیزه کردن و هوشمندسازی درب‌ها نیز از چنین پیشرفتی بی‌بهره نمانده است.

واحد یادگیری 5: شایستگی نصب و راه‌اندازی درب اتوماتیک با مکانیزم عملکرد عمودی

اهداف این شایستگی عبارت‌اند از:

1- توانایی شناخت اجزای درب‌های با مکانیزم عمودی؛
2- توانایی نصب اجزای مکانیکی درب‌های با مکانیزم عمودی؛
3- توانایی راه‌اندازی و هوشمندسازی درب‌های با مکانیزم عمودی.

استاندارد عملکرد

پس از اتمام واحد یادگیری و کسب شایستگی، هنرجویان می‌توانند درب‌های ساختمان را با مکانیزم عملکرد عمودی (شامل هر دو بخش مکانیکی و الکتریکی) اتوماتیک کنند.

پیدایش درب با مکانیزم عمودی

امروزه بیشترین درب‌های ورودی ساختمان‌ها با مکانیزم عملکرد افقی طراحی شده‌اند. اما با پیشرفت فناوری‌ها و ایده‌های مهندسین، درب‌های با مکانیزم عملکرد عمودی نیز عرضه شده‌اند و سهم گسترده‌ای را به خود اختصاص داده‌اند. در بازار به این نوع درب‌ها، درب کرکره‌ای گفته می‌شود. کرکره‌های قدیمی، به علّت سنگینی و به تبَع آن، ایجاد ناراحتی‌هایی از قبیل دیسک کمر و همچنین داشتن خرابی‌های مکرر، جای خود را به کرکره‌های برقی دادند و به مرور زمان حتی جایگزین درب‌های لولایی و کشویی شده‌اند.

می‌توان گفت کرکرهٔ اتوماتیک به سبک امروزی از سال 1954 میلادی و توسط لیهیت و دی هورتن آمریکایی و با استفاده از سیستم هیدرولیک به وجود آمد. همان‌طور که سال قبل خواندید، سیستم هیدرولیک دارای نقایصی است، از همین‌رو با پیشرفت موتورهای الکترومکانیک این فناوری برای ساخت درب اتوماتیک مورد استفاده قرار گرفت و باعث پیشرفت روزافزون این درب‌ها و تبدیل‌شدن درب اتوماتیک به یک صنعت شد تا جایی که امروزه درب اتوماتیک کرکره‌ای یکی از ملزومات مهم خانهٔ هوشمند به حساب می‌آید.

کاربرد درب‌های با مکانیزم عمودی

امروزه درب‌های با مکانیزم عمودی یا اصطلاحاً کرکره‌ای کاربردهای گسترده‌ای یافته‌اند. شاید دلیل این استقبال، سادگی نصب و تعویض آن‌ها بر روی درب‌ها و کرکره‌های قدیمی و امکاناتی باشد که این درب‌ها به کاربر ارائه می‌کنند.

انواع بازشوهای درب کرکره‌ای

همان‌طور که قبلاً هم بیان شد، درب‌های با مکانیزم عملکرد عمودی در بازار به درب‌های کرکره‌ای معروف‌اند. این درب‌ها از نظر مکانیزم عملکرد و نوع بازشوندگی به دو دسته در زیر سقفی (Sectional) و جمع‌شونده (Roll Up) تقسیم می‌شوند.

درب اتوماتیک زیرسقفی (Sectional)

کاربرد این نوع درها در پارکینگ ساختمان‌های هوشمند و مدرن امروزی بسیار زیاد است. مکانیزم خاص درب اتوماتیک زیر سقفی (سکشنال) باعث می‌شود که به کمک فنرهای بالانس و ریل‌های خاص، درب در زیر سقف جمع شود و حجم فضای محدودی از پارکینگ را اشغال کند. همچنین سریع و بی‌صدا باز و بسته شود. به همین دلیل به آن‌ها درب زیر سقفی نیز گفته می‌شود. 

درب اتوماتیک جمع‌شونده (Roll Up)

یکی از مشکلات مهم درب‌های سکشنال هزینهٔ بالا و زمان‌گیر بودن ساخت آن‌هاست. از این رو، درب‌های جمع‌شونده یا رول آپ گزینه مناسب‌تری جهت درب‌های اتوماتیک با مکانیزم عملکرد عمودی است. از طرف دیگر، در این نوع درب، دیگر نیاز به ساخت کل درب لولایی نمی‌باشد و حتی با هزینه کمتری می‌توان درب اتوماتیک داشت.

این نوع درب‌ها با درب‌های سکشنال بسیار شباهت دارند، و تنها تفاوت عمدهٔ آن‌ها در نوع جمع‌شوندگی و بازشوندگی آن‌هاست، که همچون درب‌های کرکره‌ای قدیمی در یک محور متحرک جمع می‌شوند. این عمل توسط موتور برقی انجام می‌شود.

کاربردهای درب‌های جمع‌شونده

درب‌های اتوماتیک که به‌صورت جمع‌شونده (Roll Up) مرسوم هستند عبارت‌اند از:

1- کرکرهٔ پنجره‌ای اتوماتیک

کرکرهٔ اتوماتیک پنجره‌ای به‌وسیلهٔ ریموت کنترل، باز و بسته می‌شود و با بهره‌گیری از تیغهٔ کرکره برقیِ پنجره و موتور کوچک‌تر می‌توان به سادگی فضای خانه را ایمن‌تر و نمای ساختمان را زیباتر و شکیل‌تر کرد.

2- سانترال

در واقع سیستم سانترال همان کرکره‌های سنتی است که توسط یک موتور در مرکز شفت کرکره به‌صورت اتوماتیک عمل می‌کند. مکانیک این کرکره دقیقاً مکانیک همان کرکره‌های سنتی قدیمی است که از کاسه فنر و شفت استفاده می‌کردند.

اجزای درب‌های جمع‌شونده

درب‌های اتوماتیک کرکره‌ای و سکشنال دارای اجزای مشترکی هستند. البته نوع قطعات و نحوهٔ استفاده از آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد. مهم‌ترین قطعات تشکیل‌دهندۀ این‌گونه درب‌ها عبارت‌اند از:

1- موتور 

در حال حاضر سه نوع موتور کرکره در بازار بسیار مورد استفاده هستند که عبارت‌اند از:

1- موتور کرکرهٔ سانترال (Motor-Central)

همان‌طور که از نام این موتور مشخص است، در موقع مونتاژ قطعات، موتور در قسمت میانی و مرکزی شفت نصب می‌گردد. موتورهای سانترال به لحاظ قدرت، کیفیت و کشش، در رِنج‌های بسیار متنوع در بازار عرضه می‌شوند. این موتور قابل نصب بر روی کرکره‌های قدیمی نیز هست.

بارزترین قابلیت این نوع موتور تلفیق آن با کرکره‌های قدیمی است، که با شفت و فنر و به‌صورت دستی عمل می‌کنند و به‌راحتی و بدون تعویض تیغه و قطعات آن، می‌توان مکانیزم اتومات را به کرکره اضافه نمود.

2- موتور کرکرهٔ توبولار (Tubular)

این نوع موتور به لحاظ سادگیِ در نصب، بیشتر مورد توجه نصّابان قرار گرفته است. این موتورها در رِنج وسیعی از قدرت عملکرد (از 10 نیوتن تا 240 نیوتن) در بازار موجود است که برای پنجره‌ها و درب‌های کم‌وزن مصرف دارد.

3- ساید (Side)

از این نوع موتور، معمولاً برای مصارف درب‌های بزرگ و سنگین وزن (رنج 300 کیلو تا 1500 کیلو) استفاده می‌شود.

2- تیغهٔ درب

تیغه‌های مورد استفاده در درب‌های کرکره‌ای جمع‌شونده بسیار متنوع‌اند. بسته به نوع درب و کاربرد آن از تیغه‌های مختلفی استفاده می‌شود.

3- کنترل‌کننده (Control Box)

کنترل‌کننده یکی از مهم‌ترین بخش‌های درب‌های اتوماتیک است که به کمک آن به موتور فرمان‌های راست گرد، چپ گرد ارسال و فرمان‌پذیری از ریموت انجام می‌شود.

4- تغذیه اظطراری (UPS)

بهره‌برداری از درب‌های اتوماتیک به ویژه درب کرکره‌ای در هنگام قطعی برق اهمیت فراوانی دارد بنابراین استفاده از منابع تغذیه اضطراری همچون باتری یا UPSها امری اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. استفاده از UPS برای تأمین دائمی برق راه‌اندازی انواع درب‌های کرکره برقی امروزه امری متداول است. انواع مختلفی از باتری‌های موجود است که بسته به نوع کاربرد و مدت زمان مورد نیاز UPS تأمین برق و نوسانات برق اصلی نسبت به انتخاب مناسب‌ترین نوع آن اقدام می‌شود.

ساخت و نصب درب کرکره‌ای جمع‌شونده

یکی از مهم‌ترین نکاتی که قبل از نصب هر درب کرکره‌ای باید به آن توجه نمود زیرسازی محل نصب ریل و متعلقات می‌باشد. دربی که دارای زیرسازی اصولی باشد عمر بسیار مفیدتری نسبت به دربی که زیرسازی مناسب ندارد را دارا می‌باشد.

واحد یادگیری 6: شایستگی نصب و راه‌اندازی درب اتوماتیک با مکانیزم عملکرد افقی

اهداف این شایستگی عبارت‌اند از:

1- توانایی شناخت اجزای درب‌های با مکانیزم افقی؛
2- توانایی نصب اجزای مکانیکی درب‌های با مکانیزم افقی؛
3- توانایی راه‌اندازی و هوشمندسازی درب‌های با مکانیزم افقی.

استاندارد عملکرد

پس از اتمام واحد یادگیری و کسب شایستگی، هنرجویان می‌توانند درب‌های ساختمان را با مکانیزم عملکرد افقی (شامل هر دو بخش مکانیکی و الکتریکی) اتوماتیک کنند.

درب‌های با مکانیزم افقی

هم‌اکنون بیشترین درب‌های ورودیِ ساختمان‌ها با مکانیزم عملکرد افقی طراحی شده‌اند. این درب‌ها در اماکن مختلفی کاربرد دارند. از درب ورودی منازل و فروشگاه‌ها با وزن کم تا درب‌های مجتمع‌های مسکونی و صنعتی و زندان‌ها با وزن زیاد، طیف گسترده‌ای از کاربردهای این درب‌ها را شامل می‌شود. اما مهم‌ترین مشکل این درب‌ها، صرف نیروی لازم جهت باز و بسته‌کردن آن‌هاست. با پیشرفت فناوری‌ها و ایده‌های مهندسین، این درب‌ها توسط اعمال نیروهای جانبی، اتوماتیک شدند.

این اعمال نیرو با روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد. صرف‌نظر از جنس این درب‌ها (که می‌تواند آهنی یا شیشه‌ای یا چوبی باشد) و مکانیزم بازشدن آن‌ها، درب‌هایی که قابلیت اتوماتیک‌شدن را دارند، در بازار به درب‌های شیشه‌ای، درب‌های ریلی و بازویی شهرت یافته‌اند. در این پودمان بنا به نیاز بازار این درب‌های اتوماتیک آموزش داده می‌شود.

درب‌های اتوماتیک بازویی

از درب‌های بازویی، که خود شامل درب‌های دولنگه و تک‌لنگه‌اند عموماً درب ورودی پارکینگ‌های منازل، ساختمان، انبار، کارخانجات و... جهت کنترل تردد استفاده می‌گردد. این درب‌ها، که معمولاً توسط آهنگر و با توجه به نیاز و شکل دلخواه مصرف‌کننده ساخته می‌شود، دارای لولا (جهت کنترل و سهولت باز و بسته‌شدن)، قفل و متعلقات می‌باشد. تقدم بازشدن با یکی از لنگه‌ها می‌باشد، یعنی یکی از لنگه‌ها حتماً باید اوّل باز شود و سپس لنگه دوم باز شود.

این درب‌ها را می‌توان با اعمالِ نیرو و مکانیزم‌هایی، اتوماتیک نمود. در بازار مجموعه‌ای که وظیفه‌ٔ اتوماتیک نمودن درب‌ها را برعهده دارد جک نامیده می‌شود، از جمله جک اتوماتیک، جک برقی، جک پارکینگی و بازوی محرک.

همان‌طور که قبلاً هم اشاره شد، درب‌های بازویی شامل درب‌های تک‌لنگه و دولنگه است، که به دلیل جامعیت درب دو لنگه نسبت به تک لنگه اتوماتیک نمودن آن آموزش داده خواهد شد.

اجزای سیستم درب اتوماتیک دولنگه

1- بازوی محرک

وظیفهٔ باز و بسته‌کردن درب، در قسمت مکانیکی برعهدهٔ بازوی متحرک است. که خود شامل موتور، گیربکس و بازوهای جک می‌شود. موتور مهم‌ترین بخش این مجموعه است و موتورها از نظر جریان مصرفی در دو نوع 24V-DC و 220V-AC ساخته می‌شوند و از نظر شکل ظاهری، آن‌ها در دو نوع معمولی و تلسکوپی ساخته می‌شوند. فارغ از نوع جریان، موتور دارای 4 سیم خروجی شامل چپ گرد، راست گرد، مشترک و ارت می‌باشد.

اجزای اصلی بازوی محرک شامل قطعات زیر است: 

الف) پوسته:

روکشی چدنی یا آلومینیومی که وظیفهٔ محافظت از قطعات داخلی را بر عهده دارد.

ب) موتور (الکتروموتور):

یک موتور الکتریکی AC یا DC که نیروی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل می‌کند.

ج) گیربکس:

مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها که با افزایش قدرت موتور و کاهش سرعت آن، نیرو را به ماردون منتقل می‌کنند.

د) ماردون:

میلهٔ بلند و شیاردار (رزوه شده) که مشابه پیچ و مهره عمل می‌کند و نیروی موتور را به در انتقال می‌دهد.

ه) خلاص کن:

هنگام قطع برق یا خرابی بازوی محرک، جهت جداسازی نیروی موتور از گیربکس، از خلاص‌کن استفاده می‌شود.

2- مرکز کنترل

کلیه فرمان‌ها جهت باز و بسته‌شدن توسط مرکز کنترل دریافت و به بازوی محرک ارسال می‌شود. نمونه‌هایی از مرکز کنترل را در زیر مشاهده می‌نمایید.

ریموت:

جهت ارسال فرمان به مرکز کنترل از ریموت استفاده می‌شود. فرمان‌ها توسط فرکانس خاصی ارسال می‌شود و در قسمت گیرنده مرکز کنترل دریافت می‌گردد. در تصویر زیر نمونه‌هایی از این ریموت‌ها را مشاهده می‌کنید.

3- چشم الکترونیک

یک فرستنده و گیرنده مادون قرمز که در صورت وجود مانع بین چشم، نور نامرئی مادون قرمز آن قطع و فرمان به مدار کنترل اصلی ارسال می‌گردد و تغذیه جک، قطع و در متوقف می‌شود.

4- فلاشر

لامپی که در بالای سردرب نصب می‌شود و هنگام باز و بسته‌شدن درب، به‌صورت چشمک‌زن در می‌آید تا افراد استفاده‌کننده از کارکرد جک اتوماتیک مطلع شوند.

5- براکت

به پایه‌های فلزی که جک روی آن سوار می‌شود و وظیفهٔ انتقال نیرو یا اعمال نیرو به درب را بر عهده دارد، براکت گفته می‌شود.

6- قفل برقی

جهت امنیت بیشترِ درب و جک در مقابل ضربه و سرقت، از این قفل استفاده می‌شود. فرمان عملکرد از بُرد کنترل همراه با جک دریافت می‌گردد. معمولاً از 24V-DC برای تحریک آن استفاده می‌شود.

نصب سیستم درب اتوماتیک دولنگه

جهت انتخاب نوع جک و نصب جک و متعلقات روی در باید به نکات زیر دقت نمود:

1- محاسبه وزن+طول+تعداد تردد و انتخاب جک مناسب؛
2- نصب پایه‌های ابتدایی و انتهایی براکت؛
3- تست قطعات از لحاظ صحت و سلامت؛
4- سوار نمودن بازوهای محرک به روی براکت‌ها و تست صحت بازوها با برق مستقیم؛
5- نصب برد کنترل روی دیوار و فلاشر و سنسور IR؛
6- سیم‌کشی و سیم‌بندی؛
7- تنظیمات مرکز کنترل جهت تنظیم بهترین نوع کارکرد جک حذف گردد.

سوار کردن بازوی محرک روی درب و انجام تنظیمات مربوطه جهت کارکرد صحیح و مناسب جک را «نصب جک» می‌گوییم، زیرا عموماً پایه جک را به درب جوش می‌دهند و در موارد خاص مانند درب‌های چوبی یا فایبرگلاس، از پیچ و مهره استفاده می‌کنند.

درب اتوماتیک ریلی

از درب‌های ریلی برای مکان‌هایی استفاده می‌شود که به تمام فضای ورودی پارکینگ احتیاج دارند و یا اندازهٔ درب به قدری بزرگ و سنگین است که استفاده از مدل‌های دیگر مقرون به صرفه نیست. این نوع درب‌ها امروزه در مکان‌های صنعتی (مانند کارخانه‌ها و انبارها و ورودی پارکینگ امروزی) کاربرد فراوانی دارند. طبیعی است که سنگینی این درب‌ها مشکلات زیادی برای کاربران آن ایجاد می‌کند. از این رو اتوماتیک‌کردن این درب‌ها آسایش کاربران را درپی خواهد داشت.

نصب درب ریلی

جهت نصب درب اتوماتیک ریلی نیازی به تغییر ساختار اولیهٔ درب نیست و این از محاسن نصب این درب‌هاست. از طرف دیگر هر شرکتی قطعات مخصوص به خود را دارند و لذا نصب هر یک به گونه‌ای متفاوت است. در اینجا به معرفی یکی از پرکاربردترین این درب‌ها می‌پردازیم و شناخت انواع دیگر را به هنرجو می‌سپاریم.

درب اتوماتیک شیشه‌ای

امروزه درب‌های شیشه‌ای یا اصطلاحاً کشویی کاربردهای گسترده‌ای یافته‌اند. شاید دلیل این استقبال زیبایی و امکاناتی باشد که این درب‌ها به کاربر ارائه می‌کنند.

مهم‌ترین مشکل این درب‌ها، اعمالِ نیرویی بود که جهت باز و بسته کردن آن‌ها نیاز بود. به همین دلیل توسط اعمال نیروی برقی می‌توان آن‌ها را اتوماتیک نمود.

نصب درب‌های اتوماتیک شیشه‌ای

همان‌طور که انواع این درب‌ها را شناخته‌اید، اجزای هر یک از این درها اشتراکات زیادی با یکدیگر دارند. از این‌رو تنها مهم‌ترین اجزای این درب‌ها معرفی می‌شود و شناخت بقیهٔ اجزا به هنرجو واگذار می‌گردد.

درب بازکن تصویری

همان‌طور که تا به‌حال فراگرفته‌اید، اتوماتیک نمودن درب‌ها جهت آسایش کاربران است. از طرف دیگر، اتوماتیک نمودن راهی جهت باز نمودن درب است. یکی از روش‌های دیگر، درب‌بازکن‌ها است که در بازار به آیفون هم شهرت دارد. یکی از روش‌های بازنمودن اتوماتیک انواع درب‌ها که شناسایی صوتی و تصویری نفر مراجعه‌کننده را نیز به همراه دارد، درب‌بازکن‌های تصویری است. البته این روش عموماً برای ورودی نفر روی ساختمان‌ها کاربرد دارد و از آن برای درب‌های دیگر استفاده نمی‌شود. جدول زیر انواع درب‌بازکن‌ها را نمایش می‌دهد.

اجزای درب‌بازکن تصویری

1- پنل بیرونی

در بیرون ساختمان نصب می‌شود و وظیفه انتقال زنگ و صدا و تصویر به داخل ساختمان را دارد و بسته به روش دریافت سیگنال از سوی کاربر انواع مختلفی دارد که مهم‌ترین آن‌ها پنل‌های دکمه‌ای، کدینگ و کارتی است.

2- گوشی

داخل واحد نصب می‌شود و زنگ، صدا و تصویر را به داخل و پنل بیرونی انتقال می‌دهد.

3- منبع تغذیه

وظیفهٔ تأمین تغذیهٔ مورد نیاز سیستم بر عهده این قطعه است.

4- قفل درب

این قفل به روی درب ورودی نصب می‌شود و فرمان را از گوشی داخل دریافت و درب را باز می‌کند. قابل ذکر است که می‌توان به جای درب‌بازکن برقی قفل برقی (که در بخش جک اتوماتیک با آن آشنا شدید) را نصب کرد.

5- سوئیچر

در هنگام افزایش طبقات، از سوئیچر برای جلوگیری از تداخل صدا، تصویر و زنگ بین واحدها استفاده می‌شود.

نصب درب‌بازکن تصویری

تصویر زیر نقشهٔ نصب آیفون تصویری را نشان می‌دهد.