Tài liệu đồ án cửa tự động _khoa điện tử

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử LỜI NÓI ĐẦU Trong xu thế phát triển nền kinh tế thế giới, ngành công nghiệp nói chung và ngành điện tử công nghiệp nói riêng đang được chú trọng đầu tư và ưu tiên phát triển. Bởi điện tử là ngành luôn đi đầu về việc áp dụng công nghệ - kĩ thuật hiện đại vào trong sản xuất có tỷ trọng đóng góp cho nền kinh tế rất lớn. Được coi là chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của ngành kinh tế đồng thời cũng là chỉ số đánh giá sự phát triển của đất nước. Để thực hiện mục tiêu: “Công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước”. Mà Đảng và Nhà nước ta đề ra, chúng ta phải chú trọng và thực hiện phát triển một số ngành công nghiệp như: điện tử, công nghệ thông tin, cơ khí chế tạo máy…Trong đó ngành điện tử có vai trò quan trọng và nó là tiền đề phát triển của một số ngành khoa học kỹ thuật khác. Là một sinh viên chuyên ngành “điện tử”của trường: Đại học công nghiệp Hà Nội, một trường có bề dày hơn 110 năm lịch sử và truyền thống đào tạo về ngành điện tử, chúng em rất tự hào và luôn ý thức phải không ngừng tìm tòi học hỏi để sau này đem các kiến thức thầy cô dạy ra góp ích cho xã hội, góp phần vào công cuộc “Công nghiệp hoá - Hiện đại hóa đất nước” và xây dựng nước Việt Nam vững mạnh tiến lên chủ nghĩa xã hội. Sau khi chúng em học xong các môn chuyên ngành điện tử như: Kỹ thuật mạch điện tử, điện tử công suất, đo lường, điều khiển khả trình PLC… chúng em được thực hiện làm đồ án tốt nghiệp với nội dung là: “Thiết kế mô hình cửa tự động”. Đây là một đồ án rất mới mẻ và đầy bổ ích nhưng do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế vì vậy trong quá trình nghiên cứu và thiết kế còn gặp nhiều khó khăn. Được sự hướng dẫn rất nhiệt tình của cô: Hà Thị Kim Duyên, chúng em đã cố gắng để hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn cô: Hà Thị Kim Duyên và các thầy, cô đã dạy bảo và giúp đỡ em trong suốt thời gian chúng em học tập tại trường. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hường Bá Đình Nhất SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 1 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Chương 1: Tìm hiểu về mô hình cửa tự động trong thực tế 1.1.Giới thiệu chung hệ thống cửa tự động. Hình 1.1. Cửa trượt tự động Tùy vào mỗi kiểu dáng và chủng loại cửa để chọn thiết bị tương thích. Việc chọn lựa cũng phụ thuộc vào chức năng sử dụng để có bộ điều khiển đáp ứng yêu cầu sinh hoạt của khách hàng. Ví dụ, cửa cuốn, cửa lật; cửa cổng đóng/mở hay cửa trượt; cửa đi chính 1-2-3-4 cánh đóng/mở, gấp hay trượt ngang đều cần những thiết bị khác nhau. Các chủ nhà cần xác định rõ nhu cầu trước khi chọn thiết bị. Loại cửa thiết kế trượt ngang thích hợp với cửa phòng ra vào nhà dân dụng hoặc cơ sở kinh doanh. Việc đóng mở sẽ không bị chiếm không gian và thường được kéo bởi dây cu-roa hoặc bằng xích cho cửa có tải trọng nặng. Cửa trượt có thể thiết kế 1 cánh trượt sang trái hay phải, 2 cánh thì trượt ra hai bên. Tất cả các linh kiện của bộ điều khiển được lắp ráp thu gọn trong một hộp nhôm gắn trên đầu cửa, không ảnh hưởng đến yếu tố thẩm mỹ. Phần mềm của bộ điều khiển đã được nhà sản xuất lập trình sẵn, có thể cài đặt các chức năng theo yêu cầu sử dụng. Bộ điều khiển có thể kết hợp với bộ phận thoát hiểm sử dụng cơ hay điện. Khi cấp điện, cửa sẽ tự đóng mở tùy theo sự cài đặt đã lựa chọn trước hoặc có thể mở bằng tay. Ngoài ra, bộ điều khiển còn có thể kết nối với hệ thống an toàn báo cháy hay báo khói... Công tắc chỉnh có nhiều chế độ để có thể chọn lựa thích hợp với nhu cầu. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 2 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Với giải pháp cửa mở cánh tự động, người sử dụng hoàn toàn không còn phải bận tâm về chiều rộng của nơi lắp đặt. Khi có người đi vào, cửa sẽ tự động mở vào phía trong và ngược lại. Với hai cảm biến an toàn (Safety beam Sensor) gắn ngay trên cánh cửa sẽ tránh được va chạm người hoặc đồ vật trong phạm vi hoạt động của cửa. Hệ thống cửa tự động không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phòng thí nghiệm... Toàn bộ bộ điều khiển, Mô tơ của cửa đều nằm trong hộp kỹ thuật kích thước nhỏ gọn ngay trên khung cửa nên có thể lắp cho cửa nhôm kính, cửa gỗ hoặc thậm chí cả cửa thép. 1.2. Các loại cửa tự động trên thị trường. 1.2.1. Cửa trượt tự động – Automatic sliding door. Là loại cửa phổ biến nhất hiện nay trên thị trường. Các thiết bị được sử dụng trong loại cửa này bao gồm: a) Motor (DC Brushless Motor): Được thiết kế và sản xuất tại Nhật, đây là loại môtơ điện một chiều không sử dụng chổi than cho phép cửa hoạt động với tần suất cao mà không bị nóng. Với momen xoắn lớn cộng với hệ thống gá được chế tạo đặc biệt giúp cho sự vận hành của cửa hết sức nhẹ nhàng không bị rung. Tải trọng tối đa cho 02 cánh cửa lên tới 240 kg hoặc 150 kg cho cửa 1 cánh. Chiều dài hộp kỹ thuật (ray cửa): 3000 mm – 6000mm b) Bộ điều khiển (MICOM Controller): Hình 1.2. Bộ điều khiển và giá đỡ của cửa trượt tự động. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 3 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Sử dụng Micro computer, lập trình hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức năng đóng - mở, có thể kết hợp với các thiết bị khác như đầu đọc thẻ, khoá điện, sensor an toàn đảm bảo độ an toàn và an ninh cao. Trong khi cửa đang mở hoặc đóng, nếu gặp chướng ngại vật cửa sẽ dừng lại, đổi chiều và sau đó sẽ từ từ đóng lại hoặc mở ra. Nếu sau 3 lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và sẽ hoạt động trở lại khi có tín hiệu từ mắt thần (sensor). c) Mắt cảm biến ( SENSOR): Cho phép cửa có tầm quét xa, nhạy và liên tục. Giúp cho cửa giữ nguyên trạng thái mở nếu có người hoặc vật cản nằm trong vùng hoạt động của cửa. d) Hộp kỹ thuật (RAIL BASE): Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khoẻ và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình sử dụng. e) Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn. Ngăn ngừa việc phá hỏng bộ điều khiển và Motor. Khi sự vượt tải quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thời gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường độ thấp. Nếu không tiếp tục có sự quá tải, cửa sẽ trở lại hoạt động bình thường, tốc độ hoạt động của cửa lại tự động phục hồi. Tuy nhiên, khi sự quá tải lại tiếp tục, cửa sẽ dừng lại để bảo vệ động cơ. h) Chế độ làm việc: - Tự động: Cửa tự động đóng khi không có người, mở khi có người qua lại. - Mở thường trực: Cửa lúc nào cũng mở. - Mở một chiều: Dành cho các cửa hàng, siêu thị. Ở chế độ này chỉ cho phép người đi qua một chiều nhất định (đi ra hoặc đi vào). SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 4 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Chế độ đóng cửa vào ban đêm và mở lại vào sáng hôm sau: Cho phép đặt chế độ đóng cửa vào ban đêm, và mở lại vào sáng hôm sau. Giờ đóng, mở cửa do người điều khiển tự cài đặt. Ngoài ra còn có chế độ khóa cửa theo yêu cầu sử dụng, khi đó hệ truyền động bị khóa nên người khác không thể mở cửa. * Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động: * Tiêu chuẩn chung: 1.2.2. Cửa mở cánh tự động – Automatic swing door. Hình 1.3. Cửa mở cánh tự động. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 5 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Dựa trên sự phát triển của các loại cửa mở cánh sử dụng bản lề sàn thông thường, cửa mở cánh tự động thực sự đã tạo nên một phong cách mới cho công nghệ sản xuất cửa tự động đó là: hiện đại và tiện lợi. Khi không có chỗ để lắp ray cửa trượt thì giải pháp cửa mở cánh tự động là giải pháp tối ưu, người sử dụng không còn phải bận tâm về chiều rộng của nơi lắp đặt. Khi có người đi vào, cửa sẽ tự động mở vào phía trong và ngược lại. Mỗi khi gặp vật cản, cửa sẽ tự động đảo chiều. Đặc biệt, với hai cảm biến an toàn (Safety beam Sensor) gắn ngay trên cánh cửa sẽ tránh được va chạm người hoặc đồ vật trong phạm vi hoạt động của cửa. Toàn bộ bộ điều khiển, Mô tơ của cửa đều nằm gọn trong hộp kỹ thuật kích thước nhỏ gọn ngay trên khung cửa nên có thể lắp cho cửa nhôm kính, cửa gỗ hoặc thậm chí cả cửa thép. Đẩy cửa Kéo cửa Hình 1.4. Giá đỡ cửa mở cánh tự động. Thông số kỹ thuật cửa mở cánh tự động: SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 6 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử 1.2.3. Cửa mở trượt gấp tự động - Automatic folding door. Hình 1.5. Cửa mở trượt gấp tự động Cửa trượt gấp được sử dụng rất hiệu quả với những công trình có lưu lượng người qua lại lớn hoặc cần có độ mở thông thuỷ lớn nhất. Cửa trượt gấp không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phòng thí nghiệm... Thông số kỹ thuật Cửa mở trượt gấp tự động: 1.2.4. Cửa trượt xếp lớp tự động - Automatic telescopic door. Hình 1.6. Cửa trượt xếp lớp tự động SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 7 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Cửa trượt xếp dựa trên nguyên lý hoạt động của cửa trượt thông thường được thiết kế lại bộ gá, thanh ray, dây curoa phụ .... Thay vì chỉ có hai cánh trượt sang hai bên như các loại cửa trượt thông thường, cửa trượt xếp có đến 4 cánh trượt sang hai bên. Sử dụng cửa trượt xếp sẽ làm cho cửa có độ mở thông thuỷ lên tới 75% so với 50 % của cửa trượt thông thường. Cửa trượt xếp được sử dụng rất hiệu quả và thực sự phù hợp với những công trình đòi hỏi chỉ lắp cửa trượt nhưng yêu cầu độ mở thông thuỷ lớn hơn hoặc có lưu lượng người qua lại lớn. Cửa trượt xếp không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phòng thí nghiệm... Thông số kỹ thuật cửa trượt xếp lớp tự động 1.2.5. Cửa trượt cánh cong tự động - Automatic circle sliding door. Hình 1.7. Cửa trượt cánh cong tự động Thật là đẹp với một công trình sử dụng cửa cong tự động. Dường như có một sự cách điệu từ cửa trượt và cửa mở cánh thông thường để tạo nên sự khác biệt của cửa cong đó là sự mềm mại và tính tiện dụng. Chỉ cần kết hợp 2 bộ cửa cong, chúng ta đã có một hệ thống cửa tự động liên hoàn khép kín gọi là : Phòng ngăn gió. Nó thực sự thích hợp với những công trình sử SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 8 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử dụng điều hoà không khí trung tâm hoặc muốn ngăn chặn tối đa bụi và gió từ bên ngoài. Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong tự động 1.2.6. Cửa xoay tự động - Automatic revolving door. * Cửa xoay tự động được dùng tại các ngân hàng, khách sạn, những tòa nhà có lưu lượng người qua lại lớn, tốc độ lưu thông cao nhưng vẫn bảo đảm độ an toàn. Giữ nhiệt, tránh gió, bụi… * Cửa có thể làm việc tự động hoàn toàn, bán tự động (có sự trợ giúp của động cơ điện để mở cửa) và báng tay (dùng lực của người để đẩy cửa). Hình 1.8. Cửa xoay tự động * Cửa được gắn mắt thần cảm biến, khi có người ra vào, cửa tự động hoạt động, bình thường cửa sẽ dừng lại để tiết kiệm năng lượng. Cảm biến cũng sẽ đảm bảo an toàn cho người đi qua vì khi vướng hành lý hoặc người đi vào buồng cửa dừng lại thì cửa cũng sẽ dừng lại. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 9 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử * Khung cửa được làm bằng nhôm hợp kim nên bền, đẹp và nhẹ. * 2 radar phát hiện chuyển động lắp phía trong và ngoài, tín hiệu radio. * 2 sensor phát hiện vật cản lắp trong và ngoài, chếch lối đi bên phải, tránh kẹt. * 2 sensor phát hiện va trạm lắp dọc hai vách cong, chếch lối đi bên phải. * 3 sensor phát hiện va chạm lắp dưới 3 cánh xoay. * 1 hộp điều khiển nút bấm điều khiển có 5 chế độ. * 1 khóa key switch để dùng khóa xích. Một số tiêu chuẩn 1.2.7. Cửa cuốn tự động. Hình 1.9. Cửa cuốn tự động Hiện nay, khi các phương tiện giao thông cá nhân ngày càng phát triển thì theo đó gara trở thành một bộ phận quan trọng của ngôi nhà, đòi hỏi được quan tâm một cách xứng đáng. Do vậy, cửa gara, với chức năng bảo vệ và tính chất đóng mở nhiều lần trong ngày đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng của chủ nhân. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 10 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử 1.2.8.Các thiết bị dùng trong cửa tự động: Hình 1.10. Các thiết bị dùng trong cửa tự động. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 11 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử 1.2.9. Một số ưu điểm: - Cách âm, cách nhiệt Được làm từ profile nhôm cách nhiệt kết hợp với hộp kính, hệ gioăng EPDM và hệ phụ kiện kim khí đồng bộ, cửa nhôm và vách nhôm kính lớn có tính cách âm, cách nhiệt cao. Đi kèm với khả năng cách âm giúp nâng cao chất lượng cuộc sống, cửa có khả năng cách nhiệt gấp từ 2 - 4 lần so với các loại cửa thông thường, giúp tiết kiệm điện năng sưởi ấm và làm mát căn phòng, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng. Hộp kính 6/16/4 mm Hộp kính 4/16/4 mm Hộp kính 8/12/9 mm Hộp kính 12/20/4 mm - Chịu lực tốt: Profile nhôm có cầu cách nhiệt là loại vật liệu cao cấp dùng trong sản xuất cửa sổ, cửa đi, vách kính lớn. Hệ có cấu tạo 3 lớp gồm 2 thanh nhôm định hình và cầu cách nhiệt bằng vật liệu polymer ở giữa. Thêm vào đó, các rãnh, vách kỹ thuật trong cấu trúc thanh nhôm được tính toán kỹ lưỡng để tạo sống gia cường, kênh thoát nước, SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 12 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử khoang trống cách âm cách nhiệt. Với cấu tạo này, thanh profile nhôm có tính cách âm, cách nhiệt cao và nổi bật là tính chịu lực tốt. -Tải trọng nhẹ: Do đặc điểm nhôm là vật liệu nhẹ, có độ bền cao, được thiết kế các khoang rỗng cùng với các sống gia cường hợp lý nên việc sử dụng vật liệu này sẽ giảm tải trọng của toàn bộ công trình hơn hẳn so với vách tường sử dụng các loại vật liệu khác. - Kinh tế trong sử dụng: Tại các tòa nhà cao tầng có nhiều diện tích vách tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Chi phí điện năng cho hệ thống điều hòa, thông gió nhằm ổn định điều kiện không khí bên trong tòa nhà rất lớn. Sử dụng cửa nhôm hay vách nhôm kính lớn có cầu cách nhiệt với hộp kính cách âm, cách nhiệt làm từ các loại kính như kính phản quang, kính cản nhiệt, kính an toàn…là giải pháp chính trong việc tiết kiệm điện năng. Profile nhôm đã được xử lý bề mặt và sơn tĩnh điện với công nghệ tiên tiến nên có độ bền cao, luôn giữ được màu sắc và cấu trúc của cửa ngay trong cả điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Ngoài ra cửa nhôm hay vách nhôm kính lớn còn thuận tiện cho gia chủ khi sơn, sửa bởi chỉ lau chùi bình thường là sáng đẹp như mới mà không cần phải tu bổ, bảo dưỡng định kỳ. Trong thiết kế xây dựng, ngân sách dành cho cửa gỗ chiếm phần không nhỏ trong tổng chi phí vật liệu. Với ngân sách này, hoàn toàn có thể lựa chọn phương án cửa làm từ vật liệu UPVC cao cấp với những ưu điểm mà cửa gỗ cũng như cửa nhôm không thể sánh được: cách âm, cách nhiệt, không đòi hỏi tu bổ định kỳ, duy trì chất lượng sử dụng cao trong thời gian hàng chục năm ... Hơn thế nữa, hạn chế thất thoát nhiệt đồng nghĩa với việc tiết kiệm điện năng cho làm mát và sưởi ấm căn phòng. Chỉ sau vài năm sử dụng, cửa sổ từ thanh nhựa uPVC sẽ bù đắp lại toàn bộ chi phí lắp đặt ban đầu So với cửa nhôm, tuy chi phí đầu tư ban đầu cho cửa nhựa tương đối cao, song theo thời gian, hiệu quả kinh tế nhờ tiết kiệm chi phí phát sinh trong quá trình sử dụng mà cửa nhựa đem lại sẽ ngày càng được thể hiện rõ rệt hơn. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 13 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Những ưu điểm riêng khác như tính tiện dụng của bộ phụ kiện kim khí, cánh cửa đóng khít và ổn định, cửa không cong vênh hoặc co dãn, bề mặt khung cửa giữ màu sắc tươi, ... cũng là những luận cứ khách quan khẳng định tính kinh tế trước mắt cũng như lâu dài của việc lựa chọn cửa sổ từ thanh Profile định hình UPVC. - Tính thẩm mỹ: Cửa nhôm kính rộng, sang trọng, nối và mở rộng được không gian, tạo được tầm nhìn bao quát cho căn phòng. Không chỉ được làm từ kính thông thường, cửa nhôm hay vách nhôm kính lớn còn sử dụng nhiều loại kính trang trí như kính màu, kính hoa văn, kính mài mờ ... vừa đảm bảo yêu cầu kín đáo vừa có tính thẩm mỹ cao. Vách nhôm kính lớn có kết cấu giấu đố chịu lực chính bên trong, có ưu điểm là giấu được đố cửa ở bên trong, vách kính có mặt phẳng lớn nên không bị rõ đố ra ngoài. - Nhiệt đới hoá, phù hợp với khí hậu việt nam: Đặc tính quý báu nổi bật của vật liệu UPVC là tuổi thọ rất cao do vật liệu này không bị ôxy hoá, không bị lão hoá hay vàng trong điều kiện bức xạ mặt trời và mưa axit. Việc sử dụng chất phụ gia (Additives) và chất ổn định (Stabilizers) trong công thức phối liệu đã tạo ra sự thích ứng của vật liệu trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao. Điều này đã được chứng minh bằng sự phát triển rất nhanh chóng của loại vật liệu này tại Trung Quốc, Singapore, Malaysia, Thái Lan, ... - An toàn cháy: Giảm thiểu tối đa sự lan truyền ngọn lửa khi gặp biến cố hỏa hoạn, cháy nổ, Kiến trúc và phân bố nhà không theo quy hoạch thống nhất là đặc thù của đô thị Việt Nam. Thực tế đó đã gây nên tình trạng bất lợi đối với công tác phòng cháy và chữa cháy. Do vậy, vấn đề lựa chọn vật liệu xây dựng chống cháy là yêu cầu và cũng là mục tiêu cần phải đạt được. Góp phần vào việc thực hiện mục tiêu đó, cửa sổ Eurowindow được sản xuất bằng vật liệu Polymer và phụ gia chống cháy, không bị phân huỷ thành các thành phần dễ cháy khác ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 14 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Với nhiệt độ gần 10000C của đèn khò, thanh uPVC chỉ biến dạng mà không bén cháy, loại bỏ hẳn quá trình phát tán ngọn lửa qua cửa. 1.3. Ứng dụng thực tế vào xây dựng mô hình 1.3.1. Ứng dụng Hệ thống cửa tự động đang ngày càng sử dụng nhiều không chỉ ở Việt Nam mà còn rất nhiều nước trên thế giới. Với nhu cầu đó và dựa trên sự phát triển của các loại cửa mở cánh sử dụng bản lề sàn thông thường, cửa mở cánh tự động thực sự đã tạo nên một phong cách mới cho công nghệ sản xuất cửa tự động đó là hiện đại và tiện lợi. Sau một thời gian nghiên cứu ngắn ngủi, chúng em đã cố gắng xây dựng nên mô hình cửa tự động. Mô hình cửa tự động chúng em xây dựng nên có nguyên lý hoạt động như cửa thật. Nhưng vì là mô hình đơn chiếc nên các cơ cấu tạo nên mà chúng em thiết kế đơn giản với đặc điểm chung sau: - Bộ truyền động có kích thước nhỏ gọn, công suất cao: không chiếm nhiều không gian lắp đặt. - Tốc độ đóng mở cao, êm và có thể điều chỉnh được: tăng hiệu quả sử dụng. - Sensor cảm biến bằng chuyển động, bất kỳ người hay vật chuyển động, cửa đều nhận biết được: tính năng cao và an toàn hơn. - Thường có từ một đến hai bộ cảm biến an toàn để tránh đóng cửa khi có người hay vật chưa qua khỏi cửa: độ an toàn cao. - Khung của bộ truyền động chính đồng nhất suốt chiều dài cửa: Tăng chất lượng hoạt động của cửa. 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu. Đồ án “Thiết kế mô hình cửa tự động” là một đồ án tổng hợp 2 phần “Cơ KhíĐiện Tử”. Nó không chỉ dừng lại ở việc xây dựng lý thuyết và tìm hiểu về công nghệ SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 15 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử cửa đóng mở tự động mà còn thiết kế, chế tạo được một mô hình cửa đóng mở tự động có khả năng hoạt động như cửa thật với thiết kế mở giúp người thực hành có thể tự thao tác viết chương trình điều khiển, ghép nối giữa cơ cấu cơ khí và điện tử để từ đó thực hiện điều khiển mô hình cửa đóng mở tự động. Từ các cửa hoạt động thực tế trên thị trường, chúng em đã đưa ra nguyên lý hoạt động, từ đó tạo nên một mô hình cửa thật theo yêu cầu của đồ án. 1.3.3. Giới hạn nghiên cứu. Vì điều kiện tài chính và thời gian hạn chế, bên cạnh đó chúng em là sinh viên ngành điện tử do đó việc am hiểu về cơ khí không nhiều. Do một số hạn chế như vậy, chúng em đã cố gắng rất nhiều để “Thiết kế mô hình cửa tự động”, sử dụng “PLC của hãng Mitsubishi” để điều khiển mọi hoạt động của cửa. Đây là một mô hình cửa tạo nên trên nguyên lý hoạt động của cửa thật với các yêu cầu sau: - Kết cấu đơn giản, hợp lý, giống với cửa thật. - Cửa hoạt động càng êm càng tốt. - Mức độ nhận biết cảm biến nhanh, - Tự động đóng mở cửa với những chế độ cài đặt trước - Phát hiện ra chướng ngại vật theo hai hướng đóng và mở, mở cửa với một khoảng thời gian dừng an toàn, giảm tốc độ khi cửa gần đóng lại hoàn toàn. - Tự động mở cửa tối đa khi có dòng người đi từ hai phía. - Mạch điều khiển càng đơn giản càng tốt.Panel điều khiển, cảm biến, nút bấm giúp người vận hành thao tác đơn giản, dễ dàng. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 16 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử Chương 2: Giới thiệu về cảm biến quang và các thiết bị khác trong mô hình cửa tự động 2.1. Cảm biến. 2.1.1. Khái niệm chung. Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của các đại lượng vật lý cần đo m không có tính chất điện và cho ta ở đầu ra một đại lượng mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện, trở kháng) ký hiệu là S. *Cảm biến cửa: Là loại cảm biến quang sử dụng chùm tia sáng được điều biến . Chùm tia sáng được điều biến mục đích làm tăng khoảng cách cảm nhận và giảm ảnh hưởng của ánh sáng môi trường. Cấu tạo cảm biến gồm thiết bị phát và thiết bị thu. Tiêu biểu là nguồn sáng từ LED. Mắt của cảm biến gồm phần phát và phần thu gắn trên cùng một bộ. Khi ánh sáng phát ra từ phần phát gặp mặt phản xạ sẽ quay trở lại phần thu. Nếu có bất kì đối tượng nào chắn ngang dòng truyền sáng thì đầu ra của cảm biến sẽ chuyển trạng thái. 2.1.2.Tác dụng của cảm biến. Các cửa tự động đều có các cảm biến gắn bên trong và bên ngoài phát hiện người đi tới. Khi có người đi vào (hoặc có người đi ra), cảm biến bên ngoài cửa (trong cửa) phát hiện, truyền tín hiệu về bộ điều khiển. Để đề phòng trường hợp có người đi qua mặt cửa nhưng không đi vào hoặc đi ra mà cửa vẫn mở thì cảm biến sẽ được đặt để có thể nhận biết được người ở một khoảng cách đủ xa, bộ điều khiển cũng được đặt thời gian để sau khoảng thời gian đó nếu vẫn thấy cảm biến liên tục báo có người đi tới thì mới ra tín hiệu mở cửa còn nếu như người đó chỉ đi ngang qua cửa trong một thời gian ngắn thì cửa sẽ không mở ra. Khi có đông người qua lại (ví dụ như đầu hoặc cuối giờ làm việc), cảm biến ra tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh để cửa hoạt động ở chế độ mở thường trực cho mọi người ra vào. Nếu lượng người qua lại không còn SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 17 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử đông nữa, cảm biến sẽ báo để bộ điều khiển trung tâm điều khiển cửa trở lại chế độ hoạt động bình thường, tốc độ hoạt động của cửa lại tự động phục hồi. Cảm biến cũng sẽ đảm bảo an toàn cho người đi qua. Khi có người hoặc hành lý dừng lại giữa hai cánh cửa thì cửa mở, rồi từ từ đóng lại, nếu vẫn thấy có người hoặc hành lý giữa hai cánh cửa thì cửa lại mở ra. Nếu sau 3 lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và sẽ đóng trở lại khi có tín hiệu từ cảm biến báo không còn vật cản. 2.1.3. Tìm hiểu một số loại cảm biến quang. Cảm biến quang gồm bộ phát và bộ thu ánh sáng. Bộ phát sẽ tạo ra tia sáng nằm trong phổ thấy được hoặc không thấy bằng đèn LED hoặc đi ốt laser. Bộ thu được làm bằng các đi ốt quang hay transitor quang. Bộ thu và bộ nhận có thể bố trí thành một khối hoặc tách rời tùy theo yêu cầu sử dụng. Cảm biến quang cơ bản được mô tả ở hình vẽ. Hình 2.1 – nguyên tắc cơ bản của cảm biến quang 2.1.3.1.Loại cảm nhận xuyên tia Cảm nhận xuyên tia là bộ thu và bộ phát nằm đối diện nhau. N gu yê n tắc xuyên tia Ví dụ: phát hiện gãy mũi dao cắt 2.1.3.2.Loại phản xạ ánh sáng Bộ phát và thu ánh sáng được đặt trong một chỗ và có một gương phản xạ bố trí phía đối diện. SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 18 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử N g u y ê n tắc xuyên tia Ví dụ: đếm sản phẩm 2.1.3.3.Loại khuếch tán ánh sáng Loại này hạn chế khả năng phát hiện vật thể do ánh sáng bị phân tán khi gặp đối tượng *Cảm biến từ Cảm biến từ là biến đổi từ trường sang điện áp. Nguyên tắc được mô tả như hình vẽ: 2.1.3.4. Cảm biến hồng ngoại. Hồng ngoại là loại tia có bản chất sóng điện từ nằm ngoài vùng ánh sáng có thể nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia sáng đỏ ( 760< ‫גּ‬µm). Sóng hồng ngoại được tạo ra dễ dàng bằng cách tạo dao động cho diode phát hồng ngoại chuyên dụng. Do đó hồng ngoại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Tia hồng ngoại với bản chất sóng điện từ nên có thể phản xạ khi gặp bề mặt vật thể. Ta có thể ứng dụng đặc điểm này để phát hiện vật thể. Trong mạch phát hiện vật thể hoạt động trên nguyên lý thu phát hồng ngoại người ta bố trí các diode phát và sensor thu hồng ngoại thành từng cặp theo một số cách sau: - Bố trí cạnh nhau: - Trong cách bố trí này, tia hồng ngoại từ diode phát ra khi gặp bề mặt vật cản sẽ SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 19 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử phản xạ lại. Do sensor thu đặt cạnh diode phát nên sẽ thu được tín hiệu phản xạ này. - Bố trí đối diện: Trong cách bố trí này, khi không có vật chắn, tia hồng ngoại từ diode phát luôn tới và được sensor thu. Khi có vật chắn, tia hồng ngoại sẽ không đi thẳng mà phản xạ lại do đó không tới được sensor thu. Ngoài ra hồng ngoại còn được sử dụng để truyền tin không dây do có khả năng chống nhiễu tốt hơn ánh sáng thông thường, do đó có thể mang thông tin mã hóa. Thiết bị thu phát hồng ngoại lại khá đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ. Với những ưu điểm trên hồng ngoại được lựa chọn như một giải pháp tối ưu trong việc thiết kế mạch phát hiện vật thể cho cửa tự động. Hình 2.2: Cấu tạo nguyên lý của cảm biến hồng ngoại Đặc điểm của Cảm biến hồng ngoại:  Có chức năng lựa chọn thời gian dừng lại (có thể lựa chọn thời gian dừng lại 2-7-15).  Có 4 bước thay đổi chức năng vùng phát hiện phía trước (4 bước thay đổi: 7,5o; 14,5o, 21,5o, 28,5o).  Có chức năng loại bỏ vùng phát hiện Trái/Phải.  Dải nguồn cung cấp rộng: 24 – 240 VAC, 24 – 240 VDC.  Khoảng cách phát hiện: 2 – 2,7 m.  Đầu ra: Rơle 0,1 A.  Có mạch xử lý bên trong. a. Cách đấu nối. - Cấp nguồn 24 – 240 VDC hoặc 24 – 240 VAC qua 2 chốt màu xanh trên mặt module. (Đặc biệt: ta không cần quan tâm đến cực tính của nguồn cấp dù là nguồn một chiều). - Ngõ ra tín hiệu dạng tiếp điểm rơ le – Output. Ví dụ: Ta thực hiện cách đấu nối với nguồn 24 VDC dùng cho bộ điều khiển SVTH: Nguyễn Thị Hường, Bá Đình Nhất 20 Lớp: LT TCĐH Điện tử 1 – K1