Thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động với kỹ thuật PLC”

ờng học tập và nghiên cứu tốt. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hà Tất Thắng đã chỉ dẫn hết sức tận tình cho em hoàn thành tốt đề tài này. Sinh viên Phan Hữu Huân Mục lục Mục lục............................................................................................................. 2 Phần 1 : các loại cửa tự động nói chung...........................................................4 I-Lời nói đầu...............................................................................................4 Chương I : các loại cửa tự động hiện nay................................................. 5 I-Cửa cuốn ............................................................................................... 5 II- cửa kéo ................................................................................................6 III- cửa trượt ...............................................................................................7 Chương II : khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở hà nội hiện nay 8 Khảo sát hệ thống cửa đóng mở tự động ở sân bay nội bài hà nội......... 9 Phần 2 : tổng quan về PLC............................................................................... 10 Chương I : các vấn đề chính về PLC...................................................... 10 I-sư phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLC nói chung..........................10 1- sự phát triển của TĐH............................................................................................10 2- sự phát triển của PLC............................................................................... 10 II- chức năng, ứng dụng và sự ưu việt của PLC.........................................12 1- PLC là gì................................................................................................12 2- bộ điều khiển của chương trình có thể làm được những gì?..............................12 3- sự ưu việt của việc ứng dụng kỹ thuật PLC............................................................13 III- cấu tạo và hoạt động của PLC.............................................................14 1- modul nguồn cung cấp ..........................................................................................14 2- CPU........................................................................................................................15 3- bộ nhớ chương trình, bộ nhớ trong của PLC..................................................15 4- modul đầu vào.........................................................................................15 5- modul đầu ra...........................................................................................16 6- modul giao diện.......................................................................................16 7- modul mở rộng........................................................................................16 8- những thông số kỹ thuật căn bản của PLC.............................................................16 9- các bít đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài.............................................17 IV- các vấn đề chính khi sử dụng PLC..................................................... 18 V- thủ tục thiết kế bộ điêu khiển chương trình.........................................19 Chương II : các thao tác và các lệnh cơ bản trong PLC_CQM1............20 Chương III : các bài tập lớn ứng dụng bộ điều khiển chương trình......38 PLC_CQM1 Bài 1 : điều khiển tín hiệu đèn giao thông................................................38 Bài 2 : điều khiển dây truyền đóng gói.....................................................43 Phần 3 : thiết kế mô hình cửa tự động cho gara ôtô sử dụng kỹ thuật PLC để điều khiển......................................................................................................... 46 lời nói đầu.................................................................................. 46 Chương I : chế tạo giới thiệu mô hình......................................................47 I- các yêu câu của mô hình.......................................................................47 1- yêu cầu về chương trình chung..............................................................................47 2- yêu cầu về cơ khí.....................................................................................47 II- mục đích của việc chế tạo mô hình .....................................................47 Chương II : cấu tạo và hoạt động của mô hình.......................................48 I - tính toán chi tiết mô hình .....................................................................48 II - lập chương trình hoạt động cho mô hình.............................................59 1- sơ đồ khối...............................................................................................59 2-giản đồ thang...........................................................................................60 3- mã nhớ...................................................................................................61 4- đầu vào và ra...........................................................................................63 III - nguyên lý hoạt động của mô hình......................................................64 IV- tính toán công suất động cơ chuyển động..........................................65 V - so sánh giữa mô hình và thưc tế.........................................................66 Kết luận ......................................................................67  Chương 1 : tổng quan về cửa tự động 1.1. Giới thiệu chung Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu được trong từng công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình thường (cửa không tự động) mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng, đó là: cửa thường chỉ đóng mở dược khi có tác động của con người vào nó. Vì vậy mà dùng cửa thường làm tốn thời gian và gây cảm giác ngại cho người sử dụng. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay là tất yếu và vô cùng cần thiết. Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường. Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra được một loại cửa vừa duy trì được những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhược điểm lớn của loại cửa bình thường . Do đó, khi sử dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng: Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường. Thứ hai, nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó (bằng cả hai tay ) thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp người dùng, tạo thuận lợi cho người hoàn thành công việc mà không bị cản trở. Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng mở cửa’ tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ nhưng cũng có thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay. Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng như sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa. Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dược sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không co người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi người ở nơi công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này. Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt đọng, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động. Từ mô hình này t có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như có thể lường trước những khói khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy được ưu nhược điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người. 1.2. Các loại cửa tự động hiện nay Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt Hình 1.1: Một số loại cửa Cuốn Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần động cơ công suất nhỏ. Loại cửa này thường được dùng cho gara ô tô. Nó có tính kinh tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm được loại cửa này. Nhưng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác Hình 1.2: Một số loại cửa kéo Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ được gắn cố định với trần nhà. Cửa được động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của loại này là đơn giản nhưng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều. Có lẽ nhược điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức nặng của cửa. Hình 1.3: Một số loại cửa trượt Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trượt cố định cho phép cánh cửa thể trượt qua trượt lại. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, cơ quan hay sân bay, nhà ga... Loại cửa này có ưu điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giác thoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhưng nơi công cộng, cơ quan... Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết được người, máy móc cũng như loài vật có thể đi qua Nhược điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn , nhẹ nhàng nhưng không có nghĩa là gọn gàng mà ngược lại có khi lại rất cồng kềnh Có một điều không thể phủ nhận đó là tính phổ biến của loại cửa này. 1.3. Khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở Hà Nội hiện nay Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm trên Hà Nội hiện nay, ta nhận thấy cửa tự động được sử dụng chủ yếu ở những nơi giao dịch thương mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn. Sở dĩ như vậy là do những nơi này có lượng người qua lại lớn, đồng thời những nơi này lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng. Sử dụng cửa tự động tại những nơi này sẽ phát huy được tất cả những ưu điểm của nó. Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử dụng như trọng lượng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa. Theo trọng lượng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại Cung văn hoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn….Ngoài ra người ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại một cánh và loại hai cánh. + Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều kiện như sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng người đi qua lại không nhiều như các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà không có tính chất giao dịch… Hai là, những loại cổng có kích thước lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn … Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động còn lại 1 cánh là đóng mở như loại bình thường. + Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này được dùng rộng rãi hơn so với loại cửa tự động 1 cánh. Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới đều dùng loại mạch phi tiếp điểm như tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạn Horison….Ngoài ra tại sân bay Nội Bài do nhu cầu giao dịch và vận chuyển hiện đại nên hệ thống cửa tự dộng ở đây dùng phần mềm lôgô để điều khiển.Để tìm hiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân bay Nội Bài Khảo sát cửa tự động ở sân bay Nội Bài- Hà Nội Trước cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng 1 và tầng 2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động .Tất cả các cửa này đều có kết cấu cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau. Đây là loại cửa trượt rất phổ biến Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng lượng mỗi cánh khoảng 80 kg. Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điều chỉnh điện áp.Hệ thống cửa tại đây không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố định xuống sàn . Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa không chuyển động vượt quá hành trình. Quan sát cửa chuyển động em thấy cửa chuyển động với hai cấp tốc độ. Khi mở cửa cửa mở ra với vận tốc nhanh để kịp thời mở ra tránh tình trạng người phải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho người muốn đi vào, gần hết hành trình mở cửa giảm tốc và dừng lại, khi cửa đóng cửa đóng với vận tốc chậm hơn so với lúc mở để tránh gây cảm giác cho người muốn đi vao từ đằng xa.Gần hết hành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác. Khi cửa đang đóng mà có tín hiêu người đi vào thì cửa sẽ mở ra với vận tốc nhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hành trình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang:Một cảm biến đặt ở phía bên ngoài, một cảm biến đặt ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết và báo tín hiệu khi có người đi từ trong ra cũng như khi có ngừơi đi từ ngoài vào.Hai cảm biến này trên khung cánh cửa. Phương thức hoạt động của loại cửa này là dùng mạch điều khiển không tiếp điểm dùng các phần tử lôgic thì có ưư điểm là rẻ,việc hỏng hóc có thể sửa chửa dễ dàng, nhưng nó có một nhược diểm rất lớn là làm việc không lâu bền bằng phương pháp dùng bộ điều khiển lôgô, PLC...Còn cửa dùng phần mềm diều khiển bằng lôgô lại có ưu đIểm là là việc rất ổn định nhẹ êm,trơn nhưng có nhược đIểm là giá cả đắt,nếu hỏng hóc rất khó sửa chữa.Do đó hiện nay tuỳ theo nhu cầu sử dụng và vốn đầu tư khác nhau, mà việc ứng dụng loại cửa nào cho phù hợp. Ngoài ra qua việc quan sát vừa qua em thấy việc lắp đặt cửa tự động thường được sắp xếp ở những nơi mà tầm nhìn có độ rộng lớn,không gian rộng và thường có các loại cửa khác đi kèm như cửa đẩy hay cửa cuốn để tạo thêm mỹ quan.Các cảm biến dùng trong các loại cửa tự động có ở Hà Nội hiện nay đều là cảm biến hồng ngoại. Chương 2: Các Yêu cầu về thiết bị điện và tự động hóa chương 2 Tìm hiểu công nghệ cửa trượt tự động 2.1. Khái quát chung Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triển cực kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây. TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnh vực trong cuộc sống. Trong các nhà máy, xí nghiệp,xưởng sản xuất đó là các dây truyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng như là thang máy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động các máy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động ... Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết. Tầm quan trọng của nó không chỉ đối với những nước đang phát triển đang trong quá trình công nghiệp hoá như nước ta, mà còn đối với cả nhưng nước tư bản phát triển hàng đầu thế giới như Mỹ, Nhật, Đức ... Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trình phát triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH. Việc học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần không nhỏ vào sự phát triển nền công nghiệp nước nhà nói riêng và sự đi lên của xã hội nói chung. Hình 2.1. Sơ đồ tổng quan về cửa Để đảm bảo thiết kế loại cửa tự động đáp ứng đúng nhu cầu của con người, với những tính năng vượt trội so với cửa bình thường, ta phải đảm bảo hoàn thành yêu cầu chung sau về cửa tự động: Một là, cửa phải tự động đóng mở khi có người thực sự muốn đi qua cửa và phải tự đọng đóng lại khi chắn chắn đã hết người muốn đi qua cửa. Yêu cầu cầu này có nghĩa là việc đóng mở cửa tự động là hoàn toàn không tuỳ tiện. Ta phải tìm được một thiết bị có thể nhận biết được khi nào thì người thực sự muốn đi qua và khi nài thì chắc chán không còn ai muốn đi qua nữa. Thiết bị này sẽ giúp ta điều khiển chính xác cửa đáp ứng nhu cầu của người dùng cửa. Hai là, trong hoạt động của cửa tự động, khi cửa mở thì phải mở nhanh, gần mở hết thì phải tự động giảm tốc thấp hơn rồi sau đó mới dừng hẳn. Sở dĩ ban đầu phải mở nhanh vì như thế sẽ không làm người dùng cửa phải chờ đợi, gây mất thời gian. Tuy nhiên gần mở hết thì cửa lại phải giảm tốc đó là để tránh việc va đập cửa ở cuối hành trình, đồng tời đảm bảo việc dừng cửa chính xác ở nơi cần dừng. Để đáp ứng yêu cầu này thì với quá trình mở cả, cửa tự động phải có hai cấp tốc độ. Ba là, khi cửa đóng cũng phải đóng nhanh, nhưng phải chọn thời gian phù hợp rồi giảm tốc xuống thấp hơn, đến gần cuối hành trình thì giảm tốc xuống nữa. Yêu cầu cầu này dặt ra là do: cửa, nếu không có người qua lại, thì để ở trạng thái đóng để đảm bảo chức năng của nó là ngăn cách bên trong với bên ngoài, bảo vệ những gì ở bên trong cánh cửa. Một ví dụ đơn giản là ở những nơi công cộng có sự dụng máy lạnh, việc cửa đóng nhanh khi không có người qua lại sẽ giảm bớt thất thoát hơi lạnh, tức là tiết kiệm điện hay chính là tiết kiệm tiền bạc. Tuy nhiên, cửa trong quá trình đóng cửa, cửa không thể giữ nguyên tốc đọ rất nhanh trng suốt quá trình vì ở trạng thái như vậy, cửa sẽ gây cho ngươi cảm giác như là cửa đang lao vào mình, đây là điều không nên. Vì vậy mà sau một khoảng thời gian, cửa cần giảm tốc, để tạo cảm giác an toàn cho người sử dụng, và lúc này lượng hơi lạnh thất thoát sẽ ít hơn nhiều. Cuối hành trình, cửa lại giảm tốc tiếp chính là để tránh va đập và dừng chính xác. Như vậy là ở quá trình đóng cửa, cửa tự động phải có 2 cấp tốc độ. Trong quá trình đóng cửa hoặc dừng tại cuối hành trình mở, nếu cảm biến nhận biết bị tác động thì cửa được mở và ngược lại (Nếu đang hành trình đóng hoặc mở thì phải đảm bảo độ an toàn khi dừng). Ta tóm tắt quá trình hoạt động của hệ thống qua đồ thị sau: Bên cạnh những yêu cầu về hoạt động của cửa tự động như trên, ta phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không có người muốn qua lại. Đặc điểm này đảm bảo chức năng chính của cửa là vừa tạo lối qua lại, vừa che chắn được những thứ phía bên trong cánh cửa. Để đáp ứng yêu cầu chung về cửa tự động ở trên, ta phải đi vào giải quyết các yêu cầu riêng trong từng khâu của cửa tự động, đó là: Kết cấu cơ khí. Cảm biến. Chuyền động. 2.2. Kết cấu cơ khí của cửa tự động Phần cơ khí của cửa tự động quyết định hình thức và chất lượng hoạt động của cửa tự động đoá. Vì vậy yêu cầu của phần này là vừa phải có hình thức đẹp, bố trí hợp lí gọn gàng, vừa phải có chế độ hoạt động một cách nhe nhành, trơn và êm. Nếu cửa tự động đạt được những yêu cầu này thì người sử dụng sẽ cảm thấy thoải mái và an toàn. (Bởi vì rõ ràng người sẽ không thể cảm thấy thoải mái khi nhìn thấy một cánh cửa xấu hay bố trí vô lí; và cũng không thể cảm thấy an toàn khi cánh cửa hoạt đọng lại phát ra tiếng ồn quá lớn như là sắp có sự cố gì sắp xảy ra.) Đáp ứng yêu cầu trên, kết cấu cơ khí của cửa tự động được thiết kế bao gồm : Cánh cửa Móc treo cửa Con lăn Đường ray Dây đai Pu ly Được bố trí như hình vẽ 2.2 Cánh cửa Dây Curoa Gắn với trục đông cơ truỳen đông Móc treo Hình2.2. Sơ đồ động học của cửa tự động 2 cánh 2.2.1. Cánh cửa Cánh cửa là phần duy nhất trong kết cấu cơ khí mà người dùng có thể nhìn thấy dễ dàng. Vì vậy yêu cầu về hình thức cánh cửa là khá quan trọng. Cánh cửa có thể làm bằng kính bằng như... nhưng phải đảm bảo chắc chắn, an toàn và thẩm mĩ. Các loại cửa của Cửa tự động được phân loại theo trọng lượng của cánh cửa: Đối với Cửa tự động có 2 cánh có các loại trọng lượng sau: 120 kg /2 cánh 150 kg /2cánh 200 kg /2 cánh Đối với loại cửa tự động có 1 cánh có các loại trọng lượng từ 60 - 80 kg/cánh. Tuỳ vào yêu cầu của từng nơi lắp đặt mà ta chọn loại cửa tự động 2 cánh hay cánh và có trọng lượng là bao nhiêu. Trong khuôn khổ đồ án này em chọn loại cửa tự động có hai cánh có trọng lượng là: 100 kg/ 1 cánh. Động cơ có các thông số sau: P= 45 ( W) , DC U= 40 (V) 2.2.2. Móc treo cửa Móc treo cửa vừa được gắn vào con lăn chính, vừa được gắn vào cánh cửa. Mỗi móc treo cửa chỉ gắn với một con lăn chính. Nhưng mỗi cánh cửa phải có 2 móc treo để giữ (treo) cửa chắc chắn và cân bằng. Yêu cầu để thuận tiện cho quá trình lắp đặt. 2.2.3. Con lăn * Con lăn chính được gắn vào móc treo và đặt chạy trên đường ray. Do đó nó phải chịu sức nặng kéo xuống của cánh cửa đồng thời chịu cả sự ma sát lớn khi chạy trên đường ray. Vì thế, con lăn phải được làm bằng nhựa đặc biệt, yêu cầu phải chịu đực trọng lượng cánh cửa vph nhiệt độ ma sát khi cửa chạy. Ngoài các con lăn chính, Cửa tự động còn có các con lăn phụ có tác dụng giữ hoặc định vị các con lăn chính khi chạy không bị trật khỏi đường ray. Mỗi cánh cửa cũng phải có 2 con lăn phụ. 2.2.4. Đường ray Ray dẫn hướng được lắp đặt ngang theo cánh cửa để dẫn hướng cho cánh cửa chuyển động theo phương ngang, nó được bắt cố định ở dưới cửa để đảm bảo cho cánh cửa luôn luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng không bị dịch chuyển theo phương khác trong quá trình chuyển động. Ray dẫn hướng của cánh cửa loại dùng cho cửa luồn hoặc cửa cuốn trong các bãi xe hoặc trong các kho chứa hàng có thể là thép góc hoặc các thanh thép hình chữ U. Các loại cửa kéo thường dùng các loại ray dẫn hướng chuyên dụng, có độ chính xác chế tạo cao và các bề mặt tiếp xúc với cửa thường phải đảm bảo theo đúng tiêu chuẩn quy định. 2.2.5. Dây đai * Dây đai có tác dụng truyền động và đổi chiêu của lực kéo.Các con lăn chính được gắn chặt với dây đai như hình 2.3 Con lăn chính Gắn cố định Gắn với trục động cơ Dây đai Đường ray Hình 2.3. Cơ cấu chuyền động cửa Dây đai có tác dụng truyền động và đổi chiêu của lực kéo.Các con lăn chính được gắn chặt với dây đai Dây đai để treo cánh cửa thường được làm bằng những vật liệu đặc biệt vừa có thể chịu được lực kéo của động cơ vừa có thể đủ bền để chịu được trọng lượng của cánh cửa. Đối với những loại cửa dùng trong các siêu thị , nhà hàng, nhà khách chính phủ v.v…Thường làm bằng kính trọng lượng của hai cánh cửa khoảng 20 kg. Còn đối với các loại cửa dùng trong các bãi đỗ xe hay trong các kho chứa hàng thì thường làm bằng xích để kéo cửa theo phương thẳng đứng, do đó xích thường được chế tạo theo đúng tiêu chuẩn vừa để đảm bảo độ bền cơ khí, vừa phải đảm bảo chịu được trọng lượng của cánh cửa khi kéo cửa lên. 2.2.6. Pu ly Puly để làm quay dây đai thường làm bằng thép chịu lực, nó có độ cứng, độ bền cơ học, chịu được nhiệt độ và khí hậu của môi trường khi làm việc, không bị cong vênh hay bị vỡ khi làm 2.3. Cảm biến Nguyên lý của cảm biến điều khiển mở đóng cửa. Để nhận biết được có người hay không có người muốn sử dụng cửa, ta phải dùng cảm biến. Đây là một thiết bị quan trọng có tính quyết định đối với hoạt động của cửa tự động. Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo được (như dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng..). Sau đó phát tín hiệu ra truyền tới bộ điều khỉên chương trình hoăc hệ điêu khiển logic. Nó là một thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị do hay trong một hệ thống điều khiển tự động. Có nhiều loại cảm biến như: Cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí và dịch chuyển, cảm biến áp suất... Để thực hiện được yêu cầu: cửa phải tự động mở khi có người thực sự muốn đi qua cửa và phải đóng khi chắc chắn hết người muốn đi qua cửa, ta phải sử dụng một bộ cảm biến phát tín hiệu để xác định có người muốn hay không muốn dùng cửa, tức là cảm biến phải chắc chắn được có người muốn hay không muốn dùng cửa rồi mới tác động. Cảm biến này sẽ hoạt động do sự phát và nhận tín hiệu của chính nó. Nếu có người đứng vào thị trường tín hiệu cảm biến thì có thể xảy ra 2 trường hợp: Một là, người đó tiếp tục đi vào (tức là thực sự muốn đi qua cửa) thì cảm biến sẽ ra lệnh cho tiếp điểm hút nhả hoặc bắt đầu tính đếm thời gian. Ta sẽ thiết kế sao cho tiếp điểm hút nhả được một số lần nhất định (ví dụ 2 – 3 giây) thì sẽ có một lệnh điều khiển làm cho động cơ quay và mở cửa. Hai là, người đó không có ý định đi tiếp chỉ đứng im trong thị trường tín hiệu thì cảm biến sẽ không đếm hút nhả hay tính thời gian mà vãn tiếp tục đóng. Khi cửa mở ra, cảm biến có nhiệm vụ tiếp tục nhận tín hiệu để xem còn ai đi qua cửa nữa không. Nếu còn có người muốn qua thì cửa vẫn phải tiếp tục mở còn nếu đã hết thì cửa phải đóng lại. Cửa được ra lệnh đóng lại khi tiếp điểm không hút nhả nữa và tính thêm một khoảng thời gian trễ dự bị xem có thể người vào chậm hơn người đi trước 2.3.1. Cảm biến hồng ngoại Hình 2.4. Vùng làm việc của cảm biển hồng ngoại. Ta sẽ sử dụng nguyên lý của bộ phát và bộ thu. Trong đó bộ phát phát ra ánh sáng hồng ngoại. Sự xuất hiện của người qua lại trước “cửa tự động” làm chắn nguồn sáng hồng ngoại đó. Sự thay đổi chập chờn của luồng sáng phát ra là tín hiệu cho bộ thu nhận tín hiệu và tín hiệu đó được chuyển hoá thành xung điện và đưa vào mạch điều khiển, ra lệnh điều khiển cửa. Theo phương cách này: việc phát hiện, tiếp nhận tín hiệu và xử lý lệnh điều khiển sẽ được thi hành nhanh, chính xác. Cảm biến này không tác dụng đối với vật tĩnh mà chỉ tác dụng đối với vật động; do đó nếu có người đứng trong vùng ánh sáng mà bộ phát của cảm biến phát ra mà người đó không di động: cửa sẽ không mở Cảm biến hồng ngoại cho phép đo những vật thể có nhiệt độ khác nhau ở môi trường xung quanh trong khoảng vài mét mà không cần tiếp xúc trực tiếp như cảm biến nhiệt độ. Hiện nay, các bộ thu hồng ngoại được chế tạo từ vật liệu Pyrolec Tiric cho phép biến đổi các bức xạ hồng ngoại thành các xung lưỡng cực, gây ra goài của các vật liệu. Bề mặt của điện cực và của chất điện môi cấu tạo cảm biến hình thành một tụ điện. Tín hiệu tạo thành từ cảm biến tỷ lệ với cường độ bức xạ hồng ngoại tác động. Các vật liệu Porelectric loại tinh thể đơn như LiTa03 , LiNb03 , TGS, thường được sử dụng để chế tạo cảm biến thu hồng ngoại. Vật liệu khác như Polyme-PVDF cũng được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ và sử dụng đơn giản. Trong cảm biến thu thường có phản xạ gương cầu, cho phép tập trung tia hồng ngoại và bộ thu đặt ở tiêu cự gương cầu. Căn cứ vào kích thước của cửa ta chọn cảm biến hồng ngoại có các thông số sau: Điện thế làm việc Ub = 4,5V. Tín hiệu ra Ura = 1,1V. Công suất tiêu tán 0,18 m W. Điện trở ra R = 2,2 kΩ. Khoảng cách thu nhận cực đại 2.5 m. 2.3.2. Cảm biến vị trí Các cảm biến vị trí đựơc sử dụng là các rơle từ. Đây là các công tắc với điều khiển đóng ngắt bằng từ trường. Từ trường là nam châm vĩnh cửu được gắn trên cánh cửa. Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí Nguyên lý làm việc: khi có từ trường tác động lên công tắc từ (CTT), công tắc này đóng lại mạch được khép kín nguồn điện đi từ cực dương (+) qua công tắc từ qua điện trở hạn chế R qua Điôt quang (Led) làm nó sáng lên báo hiệu mạch đã hoạt động. Cảm biến này được sử dụng để điều khiển tốc độ và giới hạn dừng khi nó mở và đóng cửa. Cảm biến vị trí và dịch chuyển: Cảm biến này lấy sự dịch chuyển làm tín hiệu. Có hai phương pháp để xác định vị trí và dịch chuyển được dùng trong cảm biến vị trí và dịch chuyển. Cách 1: ứng với mỗi dịch chuyển cơ bản cảm biến sẽ phát ra một xung. Khi đó sự dịch chuyển và vị trí được xác định bằng cách đếm xung phát ra. Cách này được dùng để nhận biết tín hiệu thay đổi tốc độ động cơ chứ không dùng để đóng mở động cơ. Cách 2: Cảm biến cung cấp một tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của phần tử trong cảm biến liên quan với vật mà ta cần đo sự dịch chuyển. Sự thay đổi tín hiệu sẽ cho ta biết độ dịch chuyển của vật thể. Cảm biến này không được dùng để lấy tín hiệu trong hệ thống cửa tự động vì đối tượng di t động với 2 cấp tốc độ khác nhau, để cửa có thể tự động chuyển tốc độ khi tới những vị trí ta đã xác định thì phải dùng cảm biến để nhận biết hành trình của cửa, sau đó sẽ đưa đến lệnh điều khiển cho cửa chuyển tốc độ. Khi có người thực sự muốn đi qua cửa, cảm biến xác định trong một khoảng thời gian ngắn (2-3 giây từ khi người đi vào thị trường tín hiệu của cảm biến), cảm biến sẽ phát một tín hiệu đến bộ xử lý trong mạch điều khiển. Mạch điều khiển xử lí tín hiệu này rồi ra lệnh đến khâu chấp hành điều khiển động cơ truyền động. Động cơ quay, qua cơ cấu dây đai truyền động cho con lăn, kéo cửa ra. Ban đầu, cửa mở nhanh với vận tốc lớn v1 (điều này là cần thiết vì ở khâu cảm biến xác định đã tốn một khoảng thời gian nên việc mở nhanh cửa sẽ bù trừ thời gian đã bị chậm). Khi gần hết hành trình mở cửa sẽ nhận được một tín hiệu tác động và giảm tốc độ xuống v3 để đảm bảo cửa dùng đúng chỗ và tránh va chạm cơ khí. Khi cửa đã mở ra hết tín hiệu phải đảm bảo không có điện tiếp tục cấp vào động cơ vì nếu không sẽ làm động cơ cháy. Khi cảm biến đã xác định chắc chắn hết người đi qua cửa, động cơ sẽ hoạt động và quay với chiều ngược lại khi truyền động cho cửa. Cửa sẽ được đóng lại qua 3 cấp tốc độ. Ban đầu, cửa đóng rất nhanh với vận tốc v1, theo đúng yêu cầu chung của cửa tự động mà ta đã nêu. Sau khi đi được một hành trình xác định hoặc một thời gian nhất định (khoảng 1/3 hành trình đóng) thì cửa sẽ nhận được một tín hiệu tác động giảm tốc độ xuống vận tốc v2 (v1>v2>v3). Lí do chính của việc giảm tốc độ này là để không tạo cho người có cảm giác không an toàn. Khi gần hết hành trình đóng, cửa sẽ nhận được một tín hiệu tác động khác ra lệnh giảm tốc lần nữa xuống vận tốc v3 để cửa dừng chính xác tránh va đập. Sau khi cửa đã đóng lại hoàn toàn thì phải dừng cấp điện cho động cơ để tránh gây cháy động cơ. Giả sử cửa đang đóng mà có người đi vào thì cửa phải mở ra ngay mà không cần thời gian xác định cảm biến điều khiển đóng m._.