Zrozumieć napęd do bramy: co to jest i jak działa?

Wstęp

Bardzo lubimy, kiedy coś dobrego się dzieje samo, przy minimum naszego zaangażowania i wysiłku. Niektórzy lubią garnki za 6k zł, bo takie garnki podobno same gotują ;). A inni za to lubią piloty do TV, albo…

…Albo właśnie automaty do bram! Taki napęd do bramy też robi coś sam: otwiera bramę, a do tego rzadko który kosztuje więcej, jak taki garnek za 6k. Czyli automat lepszy jest od garnka!

Tylko jak działa napęd do bramy? Co to takiego jest? Jakie są rodzaje automatów bramowych? I jakie wynikają korzyści z ich posiadania, czyli: dlaczego dobrze jest sprawić sobie jeden (albo kilka)?

Na te pytania uzyskasz odpowiedzi, czytając ten artykuł. Zapraszam do lektury.

• Historia i ewolucja automatów do bramy
• Co to właściwie jest napęd do bramy
• Rodzaje napędów do bram
• Budowa automatu do bramy – mechanika
• Budowa napędu do bramy – elektronika
• Dlaczego warto mieć automat do bramy
• Jak dobrać właściwy napęd do bramy
• Jak działa napęd do bramy – podsumowanie

Historia i ewolucja automatów do bramy

Historia automatyki bramowej sięga lat osiemdziesiątych XIX wieku, kiedy to Kanadyjczyk Fred W. Watson wynalazł pierwszą bramę z napędem elektrycznym. Miała ona swoje zastosowanie na kolei. Nieco później, u schyłku XIX w. elektryczne bramy znalazły zastosowanie na torach wyścigów konnych.

Jednak na początku okresu komercyjnego automatyzowania bram dominowały systemy hydrauliczne ze względu na niezawodność i duże siły, które mogły generować. Do dzisiaj stosuje się napędy hydrauliczne ale tylko do najpotężniejszych bram, które wymagają bardzo wielkich sił do ich obsługi. Z powodu ceny wybór hydrauliki do mniejszych bram nie znajduje ekonomicznego uzasadnienia.

Aby jednak zaspokoić potrzeby „zwykłych” ludzi, wymyślono napędy elektromechaniczne,. Rozpowszechniły się one błyskawicznie i są w użyciu przez cały czas aż do dzisiaj. Ich niska cena w porównaniu z napędami hydraulicznymi sprawia, że są obecnie najchętniej wybieranymi napędami do bram wjazdowych na prywatne posesje i nie tylko. Wraz z postępem elektroniki napędy te zyskały ogromną funkcjonalność. Dziś np. bez problemu można sterować bramą nie tylko będąc bezpośrednio przy niej, ale także z dowolnego miejsca na ziemi.

Co to właściwie jest napęd do bramy

Automatem do bramy nazywamy takie urządzenie, które operuje bramą bez udziału naszych mięśni . Pomijając oczywiście „palcepsa” wciskającego przycisk pilota albo inny guzik na ścianie. To praktyczne rozwiązanie łączy wygodę z nowoczesną technologią, ułatwiając codzienne życie i zapewniając bezpieczny dostęp do posesji czy budynków.

W automatach elektromechanicznych siłę napędową wytwarza silnik elektryczny, a odpowiednia przekładnia zamienia ją na ruch bramy. Napędy te wyposaża się w mniej lub bardziej skomplikowaną elektronikę sterującą, której zadaniem jest odpowiednie zasilanie silnika elektrycznego w odpowiedzi na sygnały sterujące zadawane przez użytkownika (pilot, przycisk na ścianie, centrala alarmowa, itp.).

Aby zapewnić bezpieczeństwo użytkowania, sterownik napędu musi też reagować odpowiednio na stany alarmowe i awaryjne, które mogą wystąpić podczas ruchu bramy. Dlatego zawsze posiada wejścia przeznaczone do współpracy z akcesoriami mogącymi wykryć przeszkodę na drodze bramy, takie jak np. fotokomórki lub listwy krawędziowe. Ponadto sam układ elektroniczny sterownika posiada też obwody wykrywające zbyt duży opór blokujący bramę. Wszystko to poprawia funkcjonalność i bezpieczeństwo współczesnego napędu bramowego.

Rodzaje napędów do bram

Jak już wcześniej wspomniałem, napędy konstruuje się w dwóch podstawowych technologiach: hydrauliczne i elektromechaniczne. W dalszej części będę się skupiał już tylko na napędach elektrycznych. W zależności od rodzaju bramy, można je pogrupować następująco:

• napędy do bram przesuwanych – obsługują bramy odsuwane na bok przejazdu
• napędy do bram skrzydłowych – przeznaczone do obsługi bram jedno- lub dwuskrzydłowych (w tym także skrzydła harmonijkowe), które dodatkowo można podzielić na:
  • napędy podziemne – montowane pod powierzchnią przejazdu. Oś wrzeciona napędu jest ustawiona w osi zawiasów. Wrzeciono obracając się, ciągnie za sobą całe skrzydło.
  • napędy teleskopowe – z liniowymi siłownikami jedno- lub wielosekcyjnymi o budowie teleskopowej, Siłowniki montowane na słupkach.
  • napędy z ramieniem łamanym – ramię wykonuje ruch obrotowy podobnie jak w napędzie podziemnym i pociąga za sobą całe skrzydło bramy. Siłowniki montuje się na słupkach.
• napędy do bram uchylnych garażowych – stosowane przy bramach jedno- lub wielosegmentowych podnoszonych pod sufit
• napędy do bram roletowych – do napędzania wału rolki, na którą zwija się podnoszona do góry brama.

Budowa automatu do bramy – mechanika

Ogólnie rzecz biorąc, elektryczny napęd do bramy składa się z silnika i przekładni. Najczęściej spotyka się tu przekładnie złożone z przynajmniej dwóch stopni, budowane w oparciu o przekładnie ślimakowe. Jest tak prawie zawsze i to niezależnie od rodzaju napędu. Z reguły pierwszy stopień stanowi ślimak na osi wirnika w połączeniu ze ślimacznicą, przekazującą napęd do dalszych stopni przekładni.

Różnica pomiędzy konkretnymi rodzajami automatów wyraźnie się uwidacznia w sposobie przeniesienia napędu z wyjścia siłownika na elementy bramy. W przypadku automatów do bram przesuwnych, wyjście automatu stanowi koło zębate, które musi się zazębiać z listwą umocowaną do bramy. Dopiero takie połączenie spowoduje przeniesienie siły z silnika, poprzez przekładnię, na samą bramę . W konsekwencji spowoduje jej ruch w bok.

Napędy z ramieniem łamanym lub podziemne

W przypadku napędów z ramieniem łamanym lub napędów podziemnych, ruch obrotowy wrzeciona wyjściowego siłownika jest przeniesiony na skrzydło bramy bezpośrednio (napędy podziemne) lub za pomocą łamanego ramienia. Obrót wrzeciona siłownika przekłada się więc na ruch skrzydła bramy. Różnica pomiędzy napędami podziemnymi a tych z ramieniem łamanym jest jednak taka (oczywiście poza sposobem montażu siłownika), że w przypadku siłownika podziemnego, skrzydło bramy obróci się dokładnie o taki kąt, jak wrzeciono wyjściowe siłownika. Natomiast w przypadku siłowników z ramieniem łamanym kąt obrotu wrzeciona siłownika zawsze będzie większy niż kąt otwierania bramy. No i niestety nie da się przy ramieniu łamanym uzyskiwać bardzo dużych kątów otwarcia bramy. Natomiast w przypadku napędów podziemnych może nie stanowić żadnego problemu.

Napędy do bram skrzydłowych

W przypadku liniowych napędów do bram skrzydłowych, jeden koniec siłownika jest zaczepiany na skrzydle, a drugi na słupku bramy. Odległość pomiędzy punktami mocowania siłownika zmienia się wskutek ruchu tłoczyska. Z kolei zmiana odległości pomiędzy mocowaniami siłownika powoduje ruch skrzydła bramy.

Napędy do bram garażowych uchylnych

W przypadku napędów do uchylnych bram garażowych ruch obrotowy wałka wyjściowego siłownika jest przełożony na bramę za pomocą łańcucha lub paska napędowego, który przesuwa w prowadnicy specjalny wózek. Wózek ten za pomocą cięgna operuje bramą, wciągając ją w prowadnice pod sufitem garażu.

Napędy do bram roletowych

Napędy do bram roletowych przekazują napęd bezpośrednio na wał rolki, na którą zwija się brama. Ich trzon stanowi porządna przekładnia ślimakowa Wynika to z tego, że najczęściej są przeznaczone do obsługi wysokich i ciężkich bram przemysłowych, montowanych np. w halach magazynowych.

Budowa napędu do bramy – elektronika

Każdy wymieniony wcześniej napęd zawiera silnik elektryczny, który musi być jakoś sterowany. Dlatego są one wyposażone w odpowiednią elektronikę, której zadaniem jest operowanie silnikiem w zależności od sygnałów sterujących i alarmowych. We współczesnych napędach wszystkim steruje mikrokontroler z odpowiednim oprogramowaniem. Parametry pracy napędu reguluje się cyfrowo zamiast kręcić potencjometrami.

Słowa omówienia wymaga jeszcze sposób wykrywania położeń krańcowych we wszystkich tych napędach – w końcu elektronika musi wiedzieć, kiedy brama powinna się zatrzymać, gdy się w pełni otworzy lub zamknie.

• elektromechaniczne wyłączniki krańcowe – mogą być zamontowane w samym napędzie. W przypadku napędu do bramy przesuwanej, krańcówki uruchamiają się za pomocą specjalnych popychaczy montowanych na listwie zębatej.
• magnetyczne wyłączniki krańcowe – najczęściej stosowane w bramach przesuwnych. W napędzie jest zamontowany czujnik, a na szynie zębatej magnesy trwałe, które wykrywa czujnik napędu, gdy dojadą w jego pobliże.
• impulsatory lub enkodery – mogą być stosowane w każdym rodzaju napędu. Punkty zatrzymania ustawia się programowo podczas konfigurowania parametrów pracy napędu.

Dlaczego warto mieć automat do bramy

Wymienię kilka powodów, każdy tak samo ważny :D

• bo „somsiad” już ma – umówmy się: sąsiad nie może lepszy być od Ciebie i taki automat używać, podczas gdy Ty ciągle otwierasz bramę ręcznie! No jakieś zasady muszą obowiązywać! :)
• bo „somsiad” jeszcze nie ma – wtedy jesteś gość, jak Ty już masz to, czego sąsiad jeszcze nie posiada! :)
• szkoda z auta wysiadać, jak pada – nic to przyjemnego, jak na łeb się leje ;) Dlatego od razu kup dwa automaty: jeden do bramy wjazdowej na posesję, a drugi do bramy garażowej. Wtedy wysiąść z auta będziesz mógł dopiero w cieplutkim garażu! :)
• bo posesja się sama chroni przed intruzami – zwłaszcza, jak podepniesz automat pod system alarmowy.
• bo możesz otworzyć kurierowi bramę bez wychodzenia z chałupy – a to ma znaczenie szczególnie wtedy jak leje. Paczuszka pod samiutkie drzwi :)
• bo możesz otworzyć kurierowi nawet jak Ciebie nie ma w chałupie – jesteś akurat na Rodos czy innym Zanzibarze i kurier akurat dzwoni, że paczuchę wiezie. Wystarczy go wpuścić i niech położy na tyłach domu pod wiatą, żeby nie zmokła :)

Jak dobrać właściwy napęd do bramy

Żeby to zrobić dobrze, to zorientuj się w podstawowych parametrach swojej bramy. Ważna jest przede wszystkim waga bramy – czy to przesuwnej, czy skrzydłowej. W przypadku bram skrzydłowych jest jeszcze istotna długość skrzydeł i ich przewiewność.

Określ też, jak często brama będzie używana, bowiem od tego będzie zależeć to, jaką wytrzymałość będzie musiał mieć napęd. Oczywiście zawsze można przewymiarować i kupić napęd hydrauliczny do „papierowej” bramy z marketu budowlanego ;). Ale wtedy przypomina to „strzelanie do komara z armaty”. No i szkoda pieniędzy na drogą hydraulikę, podczas gdy w zupełności wystarczy tani napęd elektryczny.

Określ też, czy będziesz potrzebował jakichś specjalnych funkcji niezaimplementowanych we wszystkich automatach, które mogą oferować tylko jakieś wyjątkowe napędy.

Mając te informacje, możesz rozpocząć poszukiwania odpowiedniego dla siebie sprzętu, który spełni wszystkie twoje potrzeby. Możesz mieć chęć na samodzielny montaż, dlatego sprawdź też, czy warunki gwarancji napędu, który chcesz kupić na to pozwalają.

Albo zawsze możesz po prostu zlecić całość odpowiedniej firmie i mieć temat kompletnie z głowy… ;)

Jak działa napęd do bramy – podsumowanie

Automatyka bramowa już dawno „zawitała pod strzechy” i zadomowiła się tam na dobre. Ale mimo że są to dzisiaj coraz bardziej zaawansowane technologicznie urządzenia, to wciąż ich podstawową rolą jest otwieranie i zamykanie bram.

Bogactwo funkcji dodatkowych sprawia także, że wygoda ich użytkowania stale się poprawia. Tylko dlaczego ciągle jeszcze nie parzą kawy?…

Niemniej jednak, jeśli chciałeś przynajmniej z grubsza się dowiedzieć, jak są zbudowane takie automaty i jak działają, to mam nadzieję, że choć trochę pomogłem :). Mając nieco więcej rozeznania na pewno podejmiesz właściwą decyzję podczas dobierania odpowiedniego automatu do twojej bramy.

A po więcej wiedzy z zakresu montażu automatyki bramowej i siłowników elektrycznych zapraszam na nasz kanał YouTube.