Đồ án Tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa tự động dùng cho đào tạo

LỜi cam đoan! Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động dùng cho đào tạo ” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của Thầy Lưu Đức Dũng. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với mô hình cửa tự động Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đã được nghi trong bảng những tài liệu tham khảo mà không sử dụng bất cứ một tài liệu nào khác. Nếu phát hiện ra sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên NGUYỄN THỊ VIỆN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trong xã hội hiện đại của chúng ta bắt gặp rất nhiều loại cửa đóng mở tự động ở những nơi công cộng . Việc sử dụng các loại cửa tự động không những góp phần tăng sự sang trọng và hiện đại cho nơi sử dụng mà còn giúp tiết kiệm thời gian, đem đến sự tiện lợi cho những người qua lại. Chính vì vậy mà từ khi ra đời cho tời nay cửa tự động đã không ngừng được cải tiến ,hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Nhìn chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế cho các loại cửa thông thường, nó có chức năng tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở ra khi có người cần đi qua và tự động đóng lại khi không còn người qua lại. Ưu điểm chính của loại cửa này là nò hoàn toàn tự động không cần sự điều khiển của con người, nó có thể hoạt động liên tục, chính xác 24/24 giờ mỗi ngày. Việc sử dụng các loại cửa tự động đã trở thành một nhu cầu gần như không thể thiếu tại những nơi công cộng như khách sạn, nhà ga, sân bay, siêu thị …. Cửa tự động là một thiết bị phục vụ cho việc ra vào của con người nên nó đỏi hỏi sự hoạt động chính xác cao và hoàn toàn tự động. Bên cạnh dó vì thường lắp đặt ở mặt tiền nơi ra vào chính của các tòa nhà nên nó cũng đỏi hỏi phải có tính thẩm mỹ cao mang lại sự sang trọng cho nơi sử dụng. Với những ưu điểm như vậy các loại cửa tự động đang được sử dụng ngày càng rộng rãi. Tuy nhiên trên thị trường trong nước hiện nay các loại cửa tự động đang dùng đa phần vẫn được nhập từ nước ngoài. Mặc dù đội ngũ nhân lực tự động hóa trong nước khá lớn song sản phẩm cửa tự động mang thương hiệu Việt Nam gần như rất ít. Với phương châm cung cấp đến các học sinh, sinh viên chuyên ngành tự động hóa một thiết bị thực hành để làm quen với việc điều khiển cửa tự động nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là : “Tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa tự động dùng cho đào tạo” nội dung đồ án gồm các phần cơ bản sau: - Tổng quan về cửa đóng mở tự động - Thiết bị điện trong mô hình cửa tự động. - Tìm hiểu thiết kế mô hình - Lập trình điều khiển PLC Chúng em vô cùng biết ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy Lưu Đức Dũng cùng các thầy cô giáo trong Ngành Tự Động Hóa thuộc trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này. Do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn chưa tốt nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy để chúng em có thể rút kinh nghiệm và hoàn thiện tốt hơn cho bản thân cũng như cho đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô! CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 1.1. TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG. Ngày nay trong xã hội hiện đại chúng ta bắt gặp rất nhiều các loại cửa đống mở tự động ở những nơi công cộng. Việc sử dụng các loại của tự động góp phần làm tăng sự sang trọng và hiện đại cho những công trình sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến sự tiện lợi cho người qua lại. Chính vì vậy từ khi ra đời của tự động không ngừng được cải tiến, hiện nay trên thị truờng xuất hiện cửa tự động với nhiều chủng loại rất đa dạng phong phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng. Các loại cửa hiện có mặt trên thị truờng. 1.1.1. Cửa trượt tự động – Automatic sliding door. Hình 1.1.Cửa trượt tự động Ai cũng có thể nhận ra lợi thế của những cánh cửa trượt trong thiết kế không gian sinh hoạt đô thị ngày nay. Đầu tiên là việc tiết kiệm diện tích. Sau nữa là vẻ thanh lịch mà thiết kế này mang đến cho từng không gian. Những cánh cửa trượt luôn được xem là một giải pháp gắn với tinh thần tiết kiệm diện tích trong thiết kế nội thất. Tiết kiệm diện tích là một ưu thế, còn một điểm mạnh khác khiến cửa trượt là lựa chọn cho những không gian hiện đại chính là vẻ đẹp đơn giản đến mức tối đa – một phong cách của thiết kế tối giản (minimalism) mà ngày nay đã được đẩy lên thành trào lưu của thiết kế đương đại. Kết hợp với những hỗ trợ về kỹ thuật tiên tiến như bánh xe, hệ thống ray trượt cao cấp, thậm chí cả điều khiển tự động vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa hay mắt điện tử thông minh, những cánh cửa trượt càng trở nên tuyệt vời hơn nữa. Về mặt nguyên lí, một khi được kéo ra thì các cánh cửa trượt gần như mất dạng vào các mảng tường, điều này mở ra một cơ hội đối thoại gần như hoàn hảo giữa các không gian. Vì thế, ngoài chức năng đóng –mở, hệ thống cửa trượt còn là hệ ngăn cách thật linh hoạt giữa các không gian với nhau, hay giữa không gian bên trong nội thất với thiên nhiên bên và môi trường bên ngoài.Như vậy ngoài tính năng linh động, cửa trượt cũng góp phần mang lại cảm giác cho một không gian hiện đại. Những cánh cửa trượt hiện đại không chỉ đóng khung trong chất liệu gỗ truyền thống mà chỉ mở rộng với khung kim loại cao cấp hay nhựa tổng hợp, mà tiêu chí đầu tiên là phải nhẹ và bền. Với chất liệu ấy, cửa trượt có thể sử dụng ở rất nhiều nơi trong không gian nội thất, từ phòng khách đến phòng ngủ, cả buồng tắm, nhà bếp ..... Cửa trượt là một lựa chọn đầy ưu thế. Các thiết bị được sử dụng trong loại cửa này bao gồm : 1.1.1.1 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 moment 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 2 cánh cửa lên tới 240 kg hoặc 150 kg cho cửa một cánh. Hình 1.2. Bộ điều khiển và giá đỡ của cửa trượt tự động Hình 1.3. Bộ điều khiển trung tâm và ray. 1.1.1.2.Bộ điều khiển ( MICOM Controller). Sử dụng Micro computer, lập trình hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức năng đóng – mở, có thể kết kết hợp với các thiết bị khác như đầu đọc thẻ, khóa điện, sesonr an toàn đảm bảo độ an toàn cao 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 ba lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và hoạt động trở lại khi có tín hiệu từ mắt thần (sensor). 1.1.1.3. Mắt cảm biến (SENSOR). Cho phép cửa có tầm quét xa , nhạy và liên tục. Giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật cản nằm trong vùng hoạt động của cửa. 1.1.1.4. Hộp kỹ thuật ( RAIL BASE). Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khỏe và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình sử dụng . 1.1.1.5. Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn. Ngăn ngừa việc phá hỏng bộ điều khiển và motor. Khi tải vượt 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 phục hồi . Tuy nhiên , khi quá tải lại tiếp tục , cửa sẽ dừng hoạt động để bảo vệ động cơ . 1.1.1.6. 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 di qua một chiều nhất định (đi ra hoặc đi vào) . Chế độ đóng cửa vào ban đêm và mở cửa lại vào sáng hôm sau : Cho phép đặt chế độ đóng cửa vào ban đêm , và mở cửa 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. Hình 1.4. Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động 1.1.2. Cửa mở cánh tự động – Automatic swing door. Hình 1.5 Cửa mở cánh tự động. 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 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 hoàn toàn không còn phải bận tâm về chiều rộng của nơi lắp đặt. Khi có người vào, thì 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 Seor) gắn ngay trên cửa sẽ tránh được va chạm người hoặc đồ vật trong phạm vi hoạt động của cửa. Toàn bộ Bộ điều khiển, Môtơ 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 1.6 Giá đỡ cửa mở cánh tự động Thông số kĩ thuật cửa mở cánh tự động. Hình 1.7. Thông số kỹ thuật cửa mở cánh tự động 1.1.3. Cửa mở trượt gấp tự động – Automatic folding door. Hình 1.8 Cửa mở trượt gấp tự động Cửa mở 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 thủy lớn nhất. Cửa mở 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, …. Hình 1.9 Mặt cắt theo chiều dọc giá đỡ và mặt bên ngoài của cửa Thông số kỹ thuật cửa mở trượt gấp tự động: Model SF 2004 Kiểu mở   Mở trượt gấp 90o  Bộ điều khiển Micom processor Motor 45 W Fuji Micro DC Brushless MotorĐộng cơ điện 1 chiều không chổi than Điện áp AC 220 V  -  50 ~ 60Hz Tải trọng cánh cửa Max 50 kg x 2 hoặc 50Kg x 4 Kích thước cánh cửa Max 700mm Hộp kỹ thuật 150 x 170 mm Tốc độ mở / đóng đến 90o 2 – 5 /s ( Có thể điều chỉnh ) Thời gian giữ cửa mở   0.5 to 13 s ( Có thể điều chỉnh) Hình1.10.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động 1.1.4. Cửa trượt xếp lớp tự động – Automatic telescopic door. Hình 1.11. Cửa trượt xếp lớp tự động. Cửa trượt xếp lớp dựa trên nguyên lý hoạt động của cửa trượt thông thường được thiết kế lại bộ gá, 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 thoáng 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 theo yêu cầu độ mở thông thủy 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 …. Hình 1.12 Bộ điều khiển và gá đỡ của cửa trượt xếp lớp Động cơ, được cải tiến thông qua động cơ điện một chiều không chổi than, sự chuyển động của các bánh răng. Cấu trúc bộ gá con lăn, bộ gá hợp kim và sử dụng hai con lăn hợp kim bọc một hợp chất nhựa luôn giữ cho cánh cửa vững chắc cân bằng, chống mọi trường hợp xô lật cánh và giúp cho cửa vận hành êm hơn. Khi tải vượt quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thờ 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 phục hồi. Tuy nhiên, khi sự quá tải lại tiếp tục, cửa sẽ dừng lại để bảo vệ động cơ. Mắt cảm biến an toàn, giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật nằm trong vùng hoạt động của cửa. Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động. Hình 1.13.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động 1.1.5. Cửa trượt cánh cong tự động – Automatic circle sliding door. Hình 1.14. Cửa trượt cánh cong tự động Ray của cửa trượt vòm cong. Hình 1.15.Ray của 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 tự 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 dụng điều hòa 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. Hình 1.16.Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong 1.1.6. Cửa xoay tự động – Automatic revolving door. Hình 1.17.Cửa xoay tự động Với nét kiến trúc khác biệt, 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, tránh được nguy cơ gió đập…. Cửa có thể làm việc tự động hoàn toàn,hoặc bán tự động (có sự trợ giúp của động cơ điện để mở cửa) và báng tay (dùng lực của người để đẩy cửa). 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 dùng lại thì cửa cũng sẽ dừng lại. Khung cửa được làm bằng nhôm hợp kim nên bền đẹp và nhẹ. Mô tả thiết bị: - 2 radar phát hiện chuyển động lắp phía trong và phía 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 chạm lắp dọc hai vách cong, chếch lối đi bên phải. - 3 sensorphats 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 Hình 1.18. Cơ cấu quay của cửa cánh cong tự động. Một số tiêu chuẩn. Hình 1.19. Tiêu chuẩn của cửa cánh cong tự động 1.1.7. Cửa cuốn tự động. Hình 1.20. Cửa cuốn tự động. Cửa cuốn tự động mang những đặc tính vượt trội, thân cửa làm bằng hợp kim Alumi siêu bền có độ đàn hồi cao. Vận hành ấn tượng: Siêu êm – siêu nhẹ - siêu nhanh. Tự động đảo chiều khi gặp chướng ngại vật. Báo động khi có đột nhập. Được thiết kế dễ dàng thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp. Khi mất điện, có thể mở cửa bằng tay một cách nhẹ nhàng. Kiểu dáng hiện đại, màu sắc đa dạng và phong phú. Có thể bổ sung nhiều lựa chọn: Đèn báo sáng, còi báo động, UPS, mắt hồng ngoại (sensor), Card điều khiển trung tâm, hẹn giờ đóng mở. Cửa cuốn tự động phù hợp với mọi công trình: Nhà ở - cửa hàng – ki ốt – kho hàng – nhà xưởng Gara ô tô – siêu thị …. Motor của cửa cuốn tự động dùng điện áp 24v DC sẽ không gây nguy hiểm cho người sử dụng. Khi đóng cửa, hệ thống motor sẽ tự động khóa bộ ly hợp, khi chốt ly hợp bị mở/gẫy (do kẻ gian) thì còi báo động sẽ được kích hoatjvaf thông báo có đột nhập. Công nghệ khóa Advanced Rolling Code và hàng tỉ mã số được tạo ra nhằm ngăn ngừa hoàn toàn khả năng copy mã số mở cửa của kẻ gian. Trong nhưng trường hợp khẩn cấp có thể mở cửa bằng tay nhanh chóng bằng “dây rút chốt hãm”. Hình 1.21. Motor cửa cuốn Có thể đóng mở cửa một cách dễ dàng và thuận tiện trong khoảng cách 50m và trong mọi điều kiện thời tiết nhờ bộ điều khiển từ xa. Hình 1.22. Điều khiển sóng rađiô Trong trường hợp mất điện vẫn mở được cửa nhờ bộ lưu điện (UBS), có khả năng lưu điện để sử dụng trong vài ngày. Hình 1.23. Bộ lưu điện Hệ thống cao su giảm chấn dưới đáy ngăn không cho nước và bụi đi vào nhà. Hình 1.24. Trục cuốn motor Ray cửa giúp cố định vị trí cửa, giúp cửa vận hành êm nhẹ. a) Ray dẫn hướng b) Ray di động Hình 1.25. Các loại ray Công tắc Remote Tubular motor Nắp thư Chốt cài ray di động Hộp inox Công tắc Khóa ngang Hình 1.26. Các phụ kiện của cửa cuốn tự động 1.1.8. Cửa nâng garage. Cửa nâng garage đem lại cho khách hành một sự lựa chọn hoàn hảo cho các công trình đòi hỏi chất lượng cao và kiến trúc độc đáo. Cửa garage nâng loại một tấm và nhiều tấm đều có những ưu điểm riêng nên loại cửa này thích hợp cho nhiều công trình khác nhau tại nhiều nước trên thế giới. Cửa được thiết kế với kĩ thuật cao, mẫu mã hiện đại cho các công trình kiến trúc đa dạng. Cửa có thể sản xuất bằng gỗ, thép, inox Hình 1.27. Cửa nâng garage 1.2. CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN CỬA Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cửa tự động, nhưng công nghệ logic điều khiển cửa không khác biệt với nhau nhiều. Các cửa tự động đều có các cảm biến gắn bên trong và bên ngoài phát hiện người đi tới, các cảm biến nhận biết vị trí cần giảm tốc, các cảm biến báo cần ngát điện động cơ. Khi có người đi vào (hoặc có người đi ra), cảm biến bên ngoài cửa (cảm biến bên trong cửa) phát hiện , truyền tín hiệu về bộ điều khiển. Bộ điều khiển ra tín hiệu khởi động động cơ mở cửa. Động cơ được điều khiển ở nhiều cấp tốc độ, khi bắt đầu mở cửa, động cơ chạy nhanh sau đó chạy chậm daanfvaf dừng lại cửa được mở hoàn toàn. Khi có người đi qua, cửa bắt đầu đóng, động cơ chạy nhanh sau đó chạy chậm dần và dừng lại, cửa được đóng hoàn toàn. Việc giảm tốc độ cuối mỗi hành trình đóng mở cửa làm giảm động năng của cửa giúp dừng chính xác cánh cửa và không gây ra va chạm. Tốc độ mở cửa có thể nhanh hơn tốc độ đóng cửa để không gây cảm giác nguy hiểm khi nhìn vào. Khi cửa đang đóng lại mà có người đi tới (đi ra hoặc đi vào) cửa sẽ mở ra, tùy theo vị trí của cửa lúc đó mà cửa sẽ mở nhanh hay chậm. Nếu cửa đang ở vị trí trong hành trình mở nhanh thì cửa sẽ mở nhanh sau đó đóng chậm dần và dừng lại. Nếu cửa đang ở vị trí trong hành trình mở chậm thì cửa sẽ mở chậm sau đó dừng lại.Khi cửa đã đóng hoặc mở động cơ truyền động phải ngắt điện. 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 khoản 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 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 đông nữa, cảm biến sẽ báo để bộ điều khiển trung tâm đưa cửa sẽ trở lại chế độ 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 giữa hai cánh cửa thì cửa lại mở ra. Nếu sau 3 lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên vị trí mở và sẽ đóng trở lại khi có tín hiệu từ cảm biến báo không có vật. Trường hợp cửa bị khẹt do vướng phải chướng ngại vật trên thanh ray, dây curoa hoặc kẹt trục động cơ thì để đảm bảo an toàn cửa sẽ mở hết hoặc bộ điều khiển sẽ cắt điện cho động cơ và cửa dừng lại tại vị trí xảy ra sự cố, đồng thời ra tín hiệu báo cho người điều khiển để khắc phục sự cố. CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG Các thiết bị thường dùng trong mô hình cửa tự động: Cảm biến: - Cảm biến người: +Cảm biến tiệm cận. + Cảm biến hồng ngoại + Cảm biến siêu âm + Cảm biến quang Cảm biến vị trí: + Công tắc hành trình + Encoder Thiết bị đóng cắt: + Rơ le thời gian. + Rơ le trung gian. Động cơ: Động cơ một chiều: + Động cơ một chiều có chổi than. + Động cơ một chiều không chổi than. Động cơ điện xoay chiều: + Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha. + Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 1 pha. Động cơ bước: + Động cơ bước nam châm vĩnh cửu. + Động cơ bước điện từ trở. 2.1. THIẾT BỊ CẢM BIẾN. 2.1.1 Cảm biến phát hiện người qua cửa. Cảm biến là thiết bị tiếp nhận thông tin thay đổi từ môi trường bên ngoài và biến đổi thành các đại lượng điện để điều khiển các thiết bị khác. Cảm biến là một trong ba thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển. Cảm biến là các phần tử nhạy cảm dùng để biến đổi các đại lượng đo lường, kiểm tra hay điều khiển từ dạng này sang dạng khác thuận tiện hơn cho việc tắc động của các phần tử khác. Cảm biế thường dùng ở khâu đo lường và kiểm tra. Các loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa các quá trình sản xuất và điều khiển tự động các hệ thống khác nhau. 2.2. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN. 2.2.1. Cảm biến tiếp xúc. - Gắn trực tiếp lên đại lượng cần đo và tín hiệu phát ra của chúng có thể một đại lượng vật lý có tương quan tỷ lệ với đại lượng đo. 2.2.2. Các loại cảm biến không tiếp xúc. + Cảm biến điện từ đo khoảng cách, phát hiện vật thể. + Cảm biến điện dung. + Cảm biến quang học đo khoảng cách phát hiện sự hiện diện. + Cảm biến quang học + Cảm biến hồng ngoại. 2.3. TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN. 2.3.1. Cảm biến tiếp cận. Cảm biến tiếp cận là loại cảm biến được sử dụng để phát hiện sự có mặt hoặc không có mặt của đối tượng bằng kỹ thuật cảm biến không có tiếp xúc cơ học. Các cảm biến tiếp cận sử dụng nguyên lý thay đổi điện cảm hay thay đổi điện dung của phần tử mạch điện đơn giản, không đồi hỏi tiếp xúc cơ học. Tuy nhiên cảm biến này có hạn chế về tầm hoạt động với khoảng cách tối đa là 100m. Các kỹ thuật tiếp cận dựa trên nguyên lý vi sóng và quang học có tầm hoạt động lớn và sử dụng rộng lớn và được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Cảm biến tiếp cận quang học sử dụng nguồn sáng và cảm biến quang. Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia sáng là cảm biến tác động. Người ta thường bố trí cảm biến tiếp cận quang học như dưới đây. + Cảm biến đặt đối diện với nguồn phát: Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia. Ưu điểm và nhược điểm của cách bố trí này là: Ưu điểm. - Cự ly cảm nhận xa . - Có khả năng thu được tín hiệu mạnh. - Tỷ số tương phản sáng/ tối lớn nhất . - Đối tượng phát hiện có thể lặp lại Nhược điểm. - Đòi hỏi dây nối qua vùng phát hiện giữa nguồn sáng và cảm biến. - Khó chỉnh thẳng hàng giữa cảm biến và nguồn sáng. - Nếu đối tượng có kích thước nhỏ hơn đường kính hiệu dụng của chùm tia cần có thấu kính để thu hẹp chùm tia. Nguồn sáng Cảm biến Nguồn sáng Cảm biến Vật thể Hình 2.1. Phát hiện đối tượng nhờ ánh sáng phản chíếu khuếch tán 2.3.2. Cảm biến hồng ngoại. Hình 2.2. Cảm biến hồng ngoại RK210PT Hồng ngoại là loại tia có bản chất sóng điện từ nằm ngoài cùng ánh sáng có thể nhìn thấy có bước sóng lớn hơn bước sáng của tia đỏ ( ג >760μm).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, cảm biến hồng ngoại sẽ phát xạ ra các tia hồng ngoại, sau đó dựa trên tín hiệu phản xạ về thì nó sẽ phân tích xem có chuyển động hay không. Còn đối với các cơ thể sống, không hoạt động trong vùng phát xạ, thì nó vãn phát hiện được sự xuất hiện của cơ thể sống, vì các cơ thể cũng tự bức xạ nhiệt,và cảm biến cũng thu được các bực xạ này. Trong mạch phát hiện vật thể hoạt động trên nguyên lí thu phát hồng ngoại người ta bố trí các diode 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 phản xạ lại. Do sensor thu được 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 đó 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. . PIR ( Pasive Infraed) KC7786. KC7786 là thiết bị cảm biến cỡ nhỏ được cấu tạo bởi bộ khuếch đại và chuyển mạch logic. Phần trung tâm của thiết bị là bộ điều chỉnh KC778B có độ tin cậy cao. Khả năng phát hiện sự di chuyển của người từ khoảng cách 5m. Nó cũng rất thích hợp với những hệ thống cảnh báo chống trộm, chiếu sáng…. Hình 2.3. Cảm biến hồng ngoại KC7786 Bộ điều khiển cảm biến: Hình 2.4. Bộ điều khiển cảm biến Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong cửa tự động dùng để nhận biết có người đang đi tới để mở cửa kịp thời khi có người đi tới và đóng cửa kịp thời khi không còn người đi qua. Hình 2.5. Vị trí gắn cảm biến trên cửa tự động 2.3.3. Cảm biến siêu âm: Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm. Sơ đồ cấu tạo: Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo cảm biến siêu âm. Chú thích: Bộ biến âm . Đế nhựa tổng hợp. Phần giảm âm. Cáp điện. Vỏ bọc kim loại. Vỏ bọc. Một số thông tin kỹ thuật: SRF02 - Chi tiết Điện áp - Nguồn 5V Dòng - I= 4mA Tần số - 40KHz Phạm vi hoạt động - 15cm - 6m. Khả năng hoạt động - Điều khiển liên tục 64 bước Kiểu kết nối - 12 - Tốc độ truyền 12C. đường truyền tương tự - connects up to 16 devices to any uP or UART serial port Điều khiển tự động - Không định kích cỡ hoạt động, tự xử lí và hoạt động nhanh