Vorhang-Automatik

Bereits letzten Winter hatte ich die Idee, einen kleinen Roboter zu bauen, der den Vorhang vor unserer Haustür zeitgesteuert öffnen und schließen kann.
Erste Tests mit 3D-gedruckten Teilen habe ich schon gemacht - irgendwie bin ich aber immer wieder davon abgekommen.
Daher will ich dieses Projekt nun mal etwas systematischer angehen.

Inhaltsverzeichnis

Vorüberlegungen / Rahmenbedingungen
Web-Suche
Design-Überlegungen

Vorüberlegungen / Rahmenbedingungen

Der Vorhang besteht aus zwei Teilen. An beiden Außenseiten sind die Vorhänge an der zwei Meter langen Decken-Schiene fixiert und werden zur Mitte hin geschlossen.
Beide Vorhänge sind jeweils 130cm breit, im geöffneten Zustand beträgt der Abstand zwischen den Vorhängen 140cm.
Alle Anbauten müssen an der Vorhang-Schiene befestigt werden (weil die Stahlbeton-Decke allen meinen bisherigen Versuchen, darin ein Loch zu bohren, widerstanden hat).

Die Vorhänge sollen einzeln zugezogen werden. Der Grund dafür ist unsere Schuhablage neben der Haustür. Auf der stehen gerade im Winter gerne mal sperrige Schuhe, die das Zuziehen des rechten Vorhangs behindern. Daher sollte immer zuerst der rechte Vorhang bis zur Mitte / maximal zugezogen werden. Dadurch ist dann gewährleistet, dass er auch in Bodennähe über die gesamte Breite geschlossen ist - bzw. gerade herunter hängt.
Im zweiten Schritt würde der linke Vorhang bis zur Mitte (also 70cm weit) gezogen werden. Zeitweilig würden also zwei Vorhänge bewegt werden müssen.
Beim Öffnen der Vorhänge wäre es egal, welcher zuerst bewegt wird. Selbst gleichzeitiges Öffnen sollte kein Problem darstellen.

Zu jedem Zeitpunkt muss sich der Vorhang manuell bedienen lassen. Folglich darf keine feste Verbindung zwischen Vorhang und Automatik bestehen. Magnete könnten eine Lösung dafür sein.

Besonders schön wäre es, wenn erkannt werden könnte, dass ein bereits geschlossener Vorhang nachträglich wieder [teilweise] geöffnet aber nicht vollständig geschlossen wurde. Das Szenario dafür ist der spät abends Nachhause kommende Sohnemann, der sich natürlich keinesfalls um so was spießiges wie die Vermeidung von Wärmebrücken kümmern kann.

Weiterhin hätte die Gattin gerne eine Bedienbarkeit per Smartphone-App.

Die Idee ist ein Schlitten, der sich vor dem Vorhang hin- und herbewegt, sich ein Vorhang-Ende greifen kann und dies dann zur gewünschten Position bewegt.
Wobei das Greifen des Vorhangs ein gewisses Problem darstellen könnte....

Web-Suche

Hier sammle ich mal ein paar URLs von Vorhang-Öffnern:

Ein Kickstarter-Projekt
Ein Video
Motorized Curtain

Leider ist nichts dabei, was allen meinen obigen Vorstellungen entspricht.

Design-Überlegungen

Ich möchte idealerweise mit einem einzelnen Stepper-Motor für den Antrieb auskommen.
Die Mitnahme der jeweiligen Vorhang-Seite könnte über einen Modellbau-Servo erfolgen.

Denkbar wäre, dass ich eine zwei Meter lange Alu-Profilschiene vor die Vorhang-Schiene montiere. Auf dieser Alu-Schiene ließe sich der Schlitten bewegen.
Dabei könnte der Antriebsmotor entweder an einer Seite fest montiert sein und die Bewegung des Schlittens mittels Zahnriemen ermöglichen. Alternativ könnte der Antriebsmotor samt Schlitten auf der Schiene bewegt werden.
In beiden Fällen müsste noch irgendwie Strom zum Schlitten gebracht werden. Also bräuchte es vielleicht eher zwei Alu-Schienen - über denen 12V anliegen. Der Schlitten bräuchte dann zwei zuverlässige Stromabnehmer.
Wenn man wegen der Stromzuführung ohnehin zwei Alu-Schienen braucht, dann will man eigentlich nicht auch noch einen Zahnriemen dazwischen.... und außerdem bräuchte es wohl auch noch eine Kommunikations-Verbindung zwischen Schlitten und Antriebsmotor.
Also kommt lieber alles Aktive auf den Schlitten und die Alu-Schienen dienen nur der Führung und der Stromversorgung.
Dann ist ein NEMA17-Stepper aber wahrscheinlich zu groß und schwer. Ob ein 28BYJ48 jedoch genug Kraft haben wird???
Weiterhin stellt sich die Frage, wie man verhindern kann, dass der Antrieb auf der Alu-Schiene verrutscht.

Würde man statt zwei Alu-Schienen eine nichtleitende Schiene verwenden, ließ sich die Stromzuführung ggf. mit zwei Stücken blankem Draht realisieren, die von der Schiene gehalten und gleichzeitig voneinander elektrisch getrennt würden.
Auf dem Schlitten befänden sich links und rechts je ein Endschalter oder eine Gabellichtschranke. Damit ließe sich das Ende der Schiene erkennen.
Es braucht noch eine Erkennung der jeweiligen Vorhang-Mitnehmer-Position - also der Stelle, wo der Magnet am Vorhang befestigt ist, an den der Schlitten andockt, um den jeweiligen Vorhang ziehen zu können.
Weiterhin stellt sich die Frage, wie bei dieser Bauweise ein nachträgliches manuelles Öffnen des Vorhangs erkannt werden soll.

Ein komplett anderer Ansatz könnte mit einem Seilzug (ggf. pro Vorhang-Seite) funktionieren.
Das hätte den Vorteil, dass ein nachträgliches manuelles Öffnen des Vorhangs relativ leicht erkennbar wäre.
Jedoch hieße das dann wohl, dass zwei Seilzüge benötigt würden, wenn die Vorhang-Seiten einzeln bewegt werden sollen. Somit bräuchte es auch zwei Umlenkrollen, die irgendwo auf der Vorhang-Schiene angebracht werden müssten.
Allerdings traue ich einer solchen Konstruktion nicht zu, ein (ruppiges) manuelles Öffnen zu überleben.

Die Herausforderungen sind also:
- wie bringe ich ggf. Strom zu bewegten Komponenten?
- wie erreiche ich eine hinreichend stabile, aber trotzdem lösbare Verbindung zwischen Vorhang und Mitnehmer?
- wie kann ich erkennen, ob die Stellung des Vorhangs nachträglich verändert wurde?
- wie soll der Mitnehmer die Position erkennen, an der er eine Vorhang-Seite greifen kann?

Gerade kam mir die Idee, dass ich Motor und Mitnehmer wie bei meinem Uhrenbeweger mittels Magneten entkoppeln könnte.

3D-Objekt des Mitnehmers