Tài liệu Thiết kế và điều khiển mô hình thang máy bằng vi xử lý pic 16f877a

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH THANG MÁY BẰNG VI XỬ LÝ PIC 16F877A SVTH : TRẦN MINH PHƯƠNG MSSV : 20762073 GVHD : ThS. TỐNG THANH NHÂN TP. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2012 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Tống Thanh Nhân LỜI MỞ ĐẦU Thang máy là một thiết bị không thể thiếu trong việc vận chuyển người và hang hóa… theo phương thẳng đứng trong các nhà cao tầng. Chính vì vậy, từ khi thang máy xuất hiện dến nay, thang máy luôn được nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Trong những năm gần đây, tại Việt Nam, yêu cầu về nhà ở tăng trong khi quỹ đất hạn chế. Do đó, xu hướng phát triển nhà theo chiều cao là tất yếu. Vì vậy thang máy ngày càng tăng về số lượng cũng như độ cao. Mục đích nghiên cứu của em là: Thiết kế và điều khiển mô hình thang máy bằng vi xử lý PIC16F877A – đây là một đề tài khá mới trong việc ứng dụng thực hành vi xử lý. Do dó nhiệm vụ nghiên cứu của em lại càng khó khăn hơn trong khi hiểu biết cơ bản về thang máy chưa nhiều. Tuy nhiên, để hoàn thành nghiên cứu và nâng cao hiểu biết của bản thân, em dã cố gắng tìm hiều qua các tài lệu và qua thực tế lắp ráp mô hình thang máy. Vì đây là thiết kế mô hình thang máy và hiểu biết thang máy chưa nhiều, nên nghiên cứu chỉ tập trung vào các phần chính sau: - Giới thiệu về thang máy. - Một số mạch sử dụng trong mô hình. - Lưu đồ giải thuật và giải thuật cho mô hình thang máy. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Tóng Thanh Nhân LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn bộ thầy cô và các đoàn thể của trường Đại học Mở Tp.Hồ Chí Minh. Em gửi lời cám ơn đến khoa Xây dựng và Điện đã tạo điều kiện cho em được nhận đề tài tốt nghiệp. Với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ từ gia đình, bạn bè cùng sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy Tống Thanh Nhân mà em đã hoàn thành đồ án này. Em rất mong nhận được những góp ý , bổ sung của thầy cô và bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin gửi đến gia đình, bạn bè, thầy Tống Thanh Nhân các thầy cô trong bộ môn lời cám ơn trân thành nhất. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Tóng Thanh Nhân MỤC LỤC Lời mở đầu Lời cảm ơn Mục lục Chương 1: GIỚI THIỆU THANG MÁY 1.1. Khái niệm chung về thang máy 1.2. Phân loại thang máy 1.2.1. Theo công dụng thang máy 1.2.2. Theo hệ thống dẫn động cabin 1.2.3. Theo vụ trí đặt bộ tời kéo 1.2.4. Theo hệ thống vận hành 1.2.5. Theo thông số cơ bản 1.2.6. Theo kết cấu các cụm cơ bản 1.2.7. Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang 1.2.8. Theo quỹ đạo di chuyển của cabin 1.3. Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy 1.4. Những tham số cần biết đối với thang máy 1.5. Các yêu cầu truyền động thang máy 1.5.1. Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động thang máy 1.5.2. Dừng chính xác buồng thang 1.5.3. Bộ cảm biến dừng chính xác buồng thang Chương 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THANG MÁY 2.1. Giới thiệu mô hình thang máy 2.1.1. Động cơ truyền động 2.1.2. Dây truyền động 2.1.3. Buồng thang 2.1.4. Đối trọng 2.1.5. Thanh ray 2.2. Sơ đồ khối mô hình thang máy 2.3. Giới thiệu nhiệm vụ từng khối 2.3.1. Khối PIC16F877A 2.3.2. Khối bàn phím 2.3.3. Khối cảm biến 2.3.4. Khối led hiển thị 2.3.5. Khối điều khiển động cơ 2.3.6. Khối nguồn Chương 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRONG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG PIC 16F877A 3.1. Khối PIC16F877A 3.1.1. Chân Reset, dao động, nguồn 3.1.2. Nhiệm vụ của các Port 3.1.3. Ngắt ngoài INT_EXT 3.2. Khối bàn phím 3.3. Khối cảm biến 3.4. Khối led hiển thị 3.5. Khối điều khiển động cơ 3.6. Khối nguồn Chương 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 4.1. Ngắt – nhận tín hiệu gọi tầng 4.2. Hoạt động của mô hình thang máy 4.2.1. Quá trình mở và đóng cửa của buồng thang SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 1 1 2 2 4 4 6 6 6 6 6 7 7 8 8 9 11 14 14 14 14 15 15 15 15 15 15 16 17 18 18 19 20 20 20 21 22 22 23 24 25 26 28 28 31 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Tóng Thanh Nhân 4.2.2. Quá trình đi lên và đi xuống của buồng thang 4.2.3. Hoạt động chính của mô hình thang máy Chương 5: CHƯƠNG TRÌNH 5.1. Một số điều lưu ý với việc điều khiển mô hình thang máy 5.2. Chương trình KẾT LUẬN PHỤ LỤC 1 PHỤ LỤC 2 – TỔNG QUAN VỀ PIC16F877A 1. Đặc điểm vi điều khiển PIC16F877A 2. Tổ chức bộ nhớ 2.1. Bộ nhớ chương trình 2.2. Bộ nhớ dữ liệu 2.2.1. Thanh ghi chức năng đặc biệt SFG 2.2.2. Thanh ghi mục đích chung GPR 2.2.3. STACK 3. Timer 3.1. Timer 0 3.2. Timer 1 3.3. Timer 2 4. ADC 5. Comparator 6. CCP 7. Giao tiếp nối tiếp 7.1. USART 7.2. MSSP 8. Cổng giao tiếp song song PSP (PARALLEL SLAVE PORT) 9. Ngắt (INTERRUPT) 10. Watchdog Timer (WDT) 11. Chế độ SLEEP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC WEBSITE THAM KHẢO SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 33 35 36 36 37 50 51 52 52 52 52 53 54 56 56 56 56 57 58 59 60 62 65 65 66 67 67 68 69 71 71 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU THANG MÁY 1.1. Khái niệm chung về thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu, v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15o so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, v.v… Đặc điểm vận chuyển thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Tùy theo đối tượng nâng, chuyển khác nhau mà thang máy có cấu tạo phù hợp. Nhưng thang máy có thể phân thành 2 phần chính: - Buồng thang: Cabin, đối trọng, hố giếng. - Buồng máy (nơi đặt phần máy , bố trí ở trên cùng của giếng thang). Hình 1.1 – Kết cấu của thang máy. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân 1.2. Phân loại thang máy. Thang máy hiện nay rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 1.2.1.Theo công dụng thang máy: - Thang máy chuyên chở người (thang máy dân dụng). Loại này thường dùng trong khách sạn, công sở, chung cư, trường học v.v… - Hình 1.2 – Thang máy dân dụng Thang máy chuyên chở bệnh nhân. Thang máy loại này thường thấy ở bệnh viện, khu điều dưỡng. Nó có kích thước lớn để chứa được băng ca hoặc giường của bệnh nhân, cùng với bác sĩ, nhân viên và dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hình 1.3. – Thang máy chuyên chở bệnh nhân SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp - - GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm. Thường được dùng cho siêu thị, khu triễn lãm. Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm. Thường thấy ở kho, nhà máy, công xưởng v.v… Hình 1.4. – Thang máy chuyên chở người và hàng. Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm. Loại thang này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể v.v… Hình 1.5 – Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân 1.2.2.Theo hệ thống dẫn động cabin - Thang máy dẫn động bằng điện. Đặc điểm loại này là không bị hạn chế trong hành trình lên xuống. - Thang máy dẫn động cabin bằng bánh răng. - Thang máy thủy lực. Đặc điểm của loại thang này là hành trình bị hạn chế (tối đa 18m). 1.2.3.Theo vị trí đặt bộ tời kéo - Đối với thang máy điện: bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang, bộ tời kéo đặt ở phía dưới giếng thang. - Đối với thang máy dẫn động cabin bằng bánh răng thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin. Hình 1.6 – Thang máy có bộ tời đặt trên giếng thang. a,b) Thang máy dẫn động bằng puly ma sát. c) Thang máy dẫn động bằng tang cuốn cáp. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân Hình 1.7 – Thang máy có bộ tời đặt dưới giếng thang a)Cáp treo trực tiếp vào dầm trên giếng thang. b)Cáp vòng qua đáy cabin. - Đối với thang máy thủy lực: buồng máy đặt tại tầng trệt. Hình 1.8 – Thang máy có bộ nâng thủy lực. a) Pittông đẩy trực tiếp từ bên dưới cabin. b) Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin. c) Pittông kết hợp với cáp đẩy gián tiếp từ phía sau cabin. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân 1.2.4.Theo hệ thống vận hành - Theo mức độ tự động: loại nửa tự động và loại tự động. - Theo tổ hợp điều khiển: điều khiển đơn, điều khiển kép, điều khiển theo nhóm. - Theo tổ hợp điều khiển: điều khiển trong cabin, điều khiển ngoài cabin, điều khiển cả trong và ngoài cabin. 1.2.5.Theo thông số cơ bản - Theo tốc độ: tốc độ thấp (dưới 1m/s) ; trung bình (1÷2,5m/s); cao (2,5 ÷ 4m/s); rất cao (trên 4m/s). - Theo khối lượng vận chuyển của cabin: loại nhỏ (dưới 500kg); loại trung bình (500 ÷ 1000kg); loại lớn (1000 ÷ 1600kg); loại rất lớn (trên 1600kg). 1.2.6.Theo kết cấu các cụm cơ bản - Theo kếu cấu của bộ tời kéo. - Theo hệ thống cân bằng. - Theo cách treo cabin và đối trọng. - Theo hệ thống cửa của cabin. - Theo bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin. 1.2.7.Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang - Đối trọng bố trí phía sau cabin. - Đối trọng bố trí một bên cabin. Hình 1.9 – Vị trí cabin và đối trọng. a)Đối trọng phía sau cabin. b)Đối trọng đặt một bên cabin. 1.2.8.Theo quỹ đạo di chuyển của cabin - Thang máy thẳng đứng. - Thang máy nghiêng. - Thang máy zigzag. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân 1.3. Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một số yêu cầu sau: - Khi buồng thang đang di chuyển thì các cửa tầng, cửa buồng thang, cửa tầng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hóa vận chuyển. - Trong các thang máy hiện đại, khi thang máy đang hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và chế độ ưu tiên đôi với các lện gần đường chuyển rời của buồng thang. Nguyên lý chung khi điều khiển thang máy: - Gọi buồng thang tại cửa tầng. - Điều khiển đổi tầng tại cửa tầng. - Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy. Khi có sự cố, hoặc điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang sẽ không hoạt động cho dù điều khiển bằng cách nào. Trong buồng thang, ngoài nút gọi tầng, đóng mở cửa còn có đèn chiếu sáng, điện thoại, chuông cấp cứu và nút dừng tầng đột ngột khi có sự cố. 1.4. Những tham số cần biết đối với thang máy. - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tài không có đối trọng - Trong đó: Gbt: khối lượng buồng thang(kg). G : khối lượng tải (kg). v: tốc độ nâng (m/s). g: gia tốc trọng trường (m/s2) . : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 ÷ 0,8). - Do thang máy có đối trọng nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết. Khối lượng của đối trọng được tính bằng: - : khối lượng đối trọng (kg). : hệ số cân bằng (0,3 ÷ 0,6). Công suất tĩnh của động lúc nâng tải có đối trọng: - Công suất tĩnh của động lúc hạ tải có đối trọng: - Pcn : công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng. Pch : công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng. k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng (1,15 ÷ 1,3). Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp theo: SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân - : số lần dừng buồng thang. : khối lượng tải giảm sau mỗi lần dừng. Mômen nâng tải: - Mômen hạ tải: : tỉ số của hộp điều tốc. R: bán kính puli dẫn động (m). 1.5.Các yêu cầu truyền động thang máy 1.5.1 Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động thang máy Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động thang máy là bảo đảm cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không là phụ thuộc vào gia tốc khi khởi động, khi hãm, khi phanh. Các tham số đặc trưng cho chuyển động của thang máy là: - Vận tốc di chuyển: v (m/s) - Gia tốc: a (m/s2) - Độ giật: (m/s3) Tốc độ thang máy được thiết kế căn cứ theo loại tải mà nó mang và quãng đường tổng hoạt động. Tốc độ quyết định năng suất của thang máy. Với nhà cao tầng, việc dùng thang máy có tốc độ sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian. Tuy vậy để tăng tốc thang máy đòi hỏi chi phí tăng. Nếu tăng tốc độ thang máy từ 0,75(m/s) lên 3,5(m/s) thì giá thành sẽ tăng lên từ 4 đến 5 lần. Do vậy, tùy theo độ cao của nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp. Tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy (động cơ truyền động) và hãm máy. Có nghĩa là tăng gia tốc, nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho người, có thể gây đổ vỡ hàng hóa và các chất lỏng trong khi di chuyển. Một đại lượng quan trọng trong yêu cầu truyền động thang máy là độ giật. Độ giật sinh ra do sự thay đổi độ lớn của gia tốc. Độ giật có ảnh hưởng rất lớn tới chuyển động êm của thang máy. Công thức tính độ giật của thang máy là: - Đạo hàm bậc nhất của gia tốc: - Đạo hàm bậc hai của tốc độ : Trong trường hợp với thang máy thông thường ta phải tính theo 5 giai đoạn: mở máy, chế độ hoạt động ổn định, hãm tới tốc độ thấp, buồng thang đến tầng, hãm dừng. Trong trường hợp thang máy đơn giản với tốc độ chậm và quãng đường nhỏ có thể chỉ tính đến ba giai đoạn: mở máy, chế độ hoạt động ổn định, hãm dừng. 1.5.2. Dừng chính xác buồng thang SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân Việc chuyển động của thang máy có một yêu cầu quan trọng không thể thiếu là dừng chính xác. Trong khi chuyển động buồng thang của thang máy cần phải dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng: khó khăn cho việc bốc dỡ hàng, đặc biệt là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng hóa. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, khi đặt lên thang máy một tải trọng G = 2,5Gđm thang phải đảm bảo dừng chính xác tại sàn với sai lệch cho phép không quá 2cm. Thang máy dừng chính xác giúp cho việc bốc dỡ hàng hóa ra vào dễ dàng, do có tăng năn suất hoạt động của thang máy. Để khắc phục hậu quả và đạt được độ chính xác cao khi dừng, ta có thể gặp phải một số vấn đề không mong muốn như sau: - Hỏng thiết bị điều khiển. - Gây tổn thất năng lượng. - Gây hỏng các thiết bị cơ khí. - Tăng thời gian từ hãm tới dừng. Việc dừng chính xác buồng thang cần tính đến một nửa hiệu số của hai quản đường mà buồng thang trượt trên thanh ray khi dừng buồng thang đầy tải và khi dừng buồng thang không tải theo cùng một chiều di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm: - Mômen cơ cấu phanh. - Mômen quán tính của buồng thang. - Tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác. Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: khi buồng thang đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cần cấp lệnh lên hệ thống điều khiển dộng cơ để dừng buồng thang. Trong khoảng thời gian t, buồng thang đi được một quãng đường là S’ : S’ = vo . t Trong đó: vo : tốc độ lúc bắt đầu hãm. t : thời gian tác động của thiết bị điều khiển. Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang, trong thời gian này buồng thang đi được một quãng đường S”: Trong đó: m : khối lượng các phần chuyển động của buồng thang (kg). : lực phanh (N). : lực cản tĩnh (N). Dấu trong biểu thức phụ thuộc vào chiều tác dụng của lực cản tĩnh. Khi buồng thang di chuyển đi lên biểu thức mang dấu (+) và khi buồng thang di chuyển đi xuống biểu thức mang dấu (-). S” có thể viết dưới dạng: Trong đó: SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân J: mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang (kg.m2) Mph: mômen ma sát (N). Mph: mômen cản tĩnh (N). : tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh (rad/s). D: đường kính puli treo cáp (m). i: tỉ số truyền. Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng: Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó mà cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi buồng thang đầy tải và buồng thang không tải. Với sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất): Trong đó: S1: quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh. S2: quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh. Để dừng chính xác buồng thang cho thang máy của nhà cao tầng có tốc độ buồng thang trung bình, ta phải lưu ý đến yếu tố tốc độ của buồng thang trước khi phanh hãm tốc độ của buồng thang trước khi phanh hãm tốc độ A Hình 1.10 BK1, BK2 : Cảm biến dừng chính xác buồng thang. BK1 đặt cách sàn tầng một khoảng S để phát lệnh dừng động cơ. BK2 tác động sau khi buồng thang đi được một khoảng so với vị trí ban đầu(sàn tầng dưới), để phát tín hiệu đổi cấp tốc độ ban đầu. Với tốc độ nhỏ của buồng thang thì việc dừng êm và chính xác buồng thang sẽ dễ thực hiện. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân Do nhiều yếu tố như sự thay đổi của Mhãm, MJ, tốc độ trước khi dừng nên làm cho S buồng thang có thể chuyển động với quãng đường Smax và Smin, trị số sai lệch này là . và tương ứng với góc quay của puli kéo đối trọng A là Trong đó: : góc quay của A. : vận tóc góc của động cơ. : tốc độ chuyển động của buồng thang. được chua làm hai phần: : thành phần sau khi phát lệnh dừng nhưng động cơ vẫn quay với một tốc độ không đổi cho đến khi các khí cụ điện tác động. t: thời gian để khí cụ điện tác động. : thành phần sau khi động cơ được lệnh hãm, nhưng động động cơ vẫn quay một góc nào đó do năng lượng còn dư thừa trong hệ thống. J: mômen quán tính. Mhãm: mômen hãm. Lấy vi phân toàn phần: Lấy đạo hàm gần đúng: Qua biểu thức trên ta thấy phụ phuộc vào 3 yếu tố chính , J, . Trong đó J, là hai tham số rất khó điều chỉnh vì nó phụ thuộc rất nhiều vào cách thành phần thì trước khi dừng thang máy ta cần phải giảm tốc độ của buồng thang khác. Do vậy bằng cách giảm tốc độ của động cơ truyền động. 1.5.3 Bộ cảm biến dừng chính xác buồng thang Hiện nay có hai kiểu cảm biến thường được sử dụng: cảm biến kiểu cảm ứng và cảm biến kiểu chân không. a) Cảm biến kiểu cảm ứng. Bộ cảm biến dừng chính xác buồng thang thực chất là một công tắc phi tiếp điểm và thường được dùng bộ cảm biến vị trí kiểu cảm ứng. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân Hình 1.11 – Cảm biến kiểu cảm ứng 1)Thanh sắt động. 2)Mạch từ hở. 3)Cuộn dây. Cấu tạo của nó gồm mạch từ hở 2, cuộn dây 3. Khi mạch từ hở do điện kháng của cuộn dây bé nên dòng xoay chiều qua cuộn dây lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng. Làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống. Điện cảm cuộn dây tăng hay giảm phụ thuộc vào vị trí của thanh sắt động 1. Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến vào một rờ-le ta sẽ được một phần từ phi tiếp điểm để dừng trong hệ thống điều khiển. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng có thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến vị trí để thực hiện việc dừng chính xác buồng thang hoặc cảm biến chỉ vị trí buồng thang. Ta mắc như hình 1.12 Hình 1.12 Cuộn dây của rờ-le RTr được đấu nối tiếp với cuộn dây của cảm biến kiểu cảm ứng (CB). Để nâng cao độ tin cậy, ta đấu thêm tụ C song song với cuộn dây của bộ cảm biến, trị số điện dung của tụ được tính toán sao cho khi thanh sắt 1 che kín mạch từ sẽ tạo được dòng cộng hưởng. Khi mạch từ của cảm biến hở, dòng đi qua cuộn dây rờ-le RTr đủ lớn lam cho nó tác động. Khi mạch từ kín, dòng điện đi qua cuộn dầy giảm xuống gần bằng 0, lức này rờ-le không tác động. Thông thường bộ cảm biến CB được lắp ở thành giếng thang, còn thanh sắt động 1 được lắp ở buồng thang. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 12 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân b) Cảm biến kểu chân không. Bộ cảm biến vị trí kiểu chân không thực chất là một rờ-le tự động cắt bằng cách thay đổi từ trường tác động lên nam châm liên tiếp điểm (QT) như hình 1.13. Hình 1.13 – Cảm biến kiểu chân không NCVC: Nam châm vĩnh cửu QT: Tiếp điểm thường hở Cấu tạo cảu cảm biến kiểu chân không bao gồm: một nam châm vĩnh cửu (NCVC), tác động vào cặp tiếp điểm thường mở đặt trong ống thủy tinh đã được hút chân không. Ở trạng thái buồng thang bình thường, dưới tác dụng lực hút của NCVC tiếp điểm QT đóng lại. Khi bị lá thép kim loại chắn giữa NCVC và QT, tiếp điểm QT sẽ mở ra. Để thực hiện cho việc dừng chính xác buồng thang và đảm bao sao cho sàn buồng thang và sàn tầng nằm trên một mặt phẳng. Ta sử dụng một cảm biến kiểu chân không được bố trí như sau: các lá thép kim loại được đặt cố định dọc giếng thang, cách vị trí sàn của mỗi tầng một vị trí đã được tính toán. Còn cảm biến kiểu chân không đặt trên nóc của buồng thang. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 13 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THANG MÁY 2.1.Giới thiệu mô hình thang máy Mô hình thang máy có 4 tầng bao gồm tầng trệt (tầng 0), tầng 1, tầng 2 và tầng 3. Đối trọng được đặt một bên đối với buồng thang như hình 2.1 . Hình 2.1 – Đối trọng đặt một bên buồng thang. Bên hông buồng thang và bên hông đối trọng có 2 cặp thanh ray tương ứng với đối trọng và buồng thang. Thanh ray giúp cho buồng thang và đối trọng di chuyển lên xuống mà không lệch vị trí. Mô hình thang máy gồm có các phần sau: - Động cơ truyền động. - Dây truyền động. - Buồng thang (Cabin). - Đối trọng. - Thanh ray. 2.1.1.Động cơ truyền động Động cơ truyền động sử dụng cho mô hình là động cơ điện một chiều với điện áp sử dụng là 6VDC. Động cơ tích hợp sẵn bộ giảm tốc. Với tốc độ quay 30 vòng / phút. Khi động cơ dừng, bộ giảm tốc sẽ giữ cho động cơ đứng yên. Nhờ vậy, buồng thang sẽ giữ nguyên được vị trí. Động cơ có thể xoay được chiều thuận và nghịch thông qua điều khiển mạch cầu H. 2.1.2.Dây truyền động Dây truyền động được dùng để truyền chuyển động quay của động cơ truyền động thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của buồng thang cũng như đối trọng. Dây truyền động dùng trong mô hình thang máy là dây xích loại nhỏ. Một đầu mắc vào đối trọng, đầu còn lại mắc vào buồn thang. SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Hình 2.2 Trang 14 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân 2.1.3.Buồng thang Buồng thang bao gồm: cửa buồng thang, động cơ cửa, cặp thu phát hồng ngoại phát hiện người, cặp thu phát hồng ngoại vị trí cửa đóng và cặp thu phát hồng ngoại vị trí cửa mở. 2.1.4.Đối trọng Đối trọng được gắn vào với mục đích giảm bớt lực kéo tác động lên động cơ truyền động. 2.1.5.Thanh ray Tương ứng với buồng thang và đối trọng có các cặp thanh ray. Các cặp thanh ray này giúp cho cabin và đối trọng di chuyển tịnh tiến theo đúng vị trí đã định sẵn. 2.2.Sơ đồ khối của mô hình thang máy Led hiển thị Bàn phím Khối nguồn PIC 16F877A Khối cảm biến Điều khiển động cơ Hình 2.3 – Sơ đồ khối của mô hình thang máy 2.3.Giới thiệu nhiệm vụ của từng khối 2.3.1.Khối PIC 16F877A Trung tâm xử lý tín hiệu. Nhận tín hiệu từ khối bàn phím và khối cảm biến. Các tín hiệu này được xử lý và đưa ra khối hiển thị và khối điều khiển động cơ Tín hiệu nhận từ khối bàn phím là mức điện áp tại các cột của bàn phím khi khối PIC16F877A xuất điện áp mức cao hoặc mức thấp tại vị trí các hàng. Tín hiệu nhận từ khối cảm biến là mức điện áp tại ngõ ra của các op-amp trong khối cảm biến. Khi buồng thang đến vị trí tầng, ngõ ra của op-amp tại vị trí tầng đó có giá trị điện áp ở mức cao. Sau khi xử lý tín hiệu nhận được, khối PIC16F877A đưa ra tín hiệu là mức điện áp cao hoặc thấp để điều khiển động cơ truyền động hoặc động cơ cửa. Đồng thời, khối cũng đưa ra tín hiệu (giá trị tầng, trạng thái đi lên hoặc đi xuống của thang, điều khiển chốt dữ liệu) vào IC chốt 74HC573. . SVTH : Trần Minh Phương MSSV : 20762073 Trang 15