BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Thiết kế xây dựng mô hình đóng mở cửa kính tự động tại các tòa nhà MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 3 1.1. MỘT SỐ LOẠI CỬA ĐỐNG MỞ TỰ ĐỘNG HIỆN NAY 3 1.1.1. Cửa cuốn 3 1.1.2. Cửa kéo: 4 1.1.3. Cửa trƣợt 4 1.2. KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 5 1.3. KHẢO SÁT CỬA TỰ ĐỘNG Ở SIÊU THỊ BIG C HẢI PHÒNG 6 CHƢƠNG 2 . CÁC YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO MÔ HÌNH CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 8 2.1. CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH 8 2.1.1. Yêu cầu về chƣơng trình chung 8 2.1.2. Yêu cầu về cơ khí. 8 2.2. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC CHẾ TẠO MÔ HÌNH 9 CHƢƠNG 3 . CHỌN HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 10 3.1. VAI TRÒ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 10 3.2. CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 10 3.2.1. Phần tĩnh hay stato 10 3.2.2. Phần quay hay rôto 12 3.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 13 3.3.1. Phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập 14 3.3.2.Ảnh hƣởng của các tham số đến đặc tính cơ 16 3.3.3. Vấn đề đảo chiều 20 3.3.4. Một số yêu cầu kĩ thuật khác 20 3.4. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 21 3.4.1. Nguyên lí điều chỉnh điện áp phần ứng 21 3.4.2. Nguyên lí điều chỉnh từ thông động cơ 24 3.5. VÀI NÉT VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ BẰNG NAM CHÂM VĨNH CỬU 26 CHƢƠNG 4. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁCH PHÁT HIỆN VẬT THỂ 29 4.1. PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẬT THỂ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SÓNG 29 4.1.1. Phân loại và đặc điểm của cảm biến vi sóng 29 4.2 . PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẬT THỂ DỰA TRÊN HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN 31 4.2.1. Tế bào quang dẫn 31 4.2.2. Photodiode 32 4.2.3. Phototranzito 32 4.3. PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẬT THỂ BẰNG NHẬN DẠNG HÌNH ẢNH 33 4.4. CẢM BIẾN TIẾP CẬN 35 4.4.1. Cảm biến tiếp cận điện cảm 35 4.4.2. Cảm biến tiếp cận điện dung 36 4.4.3 Cảm biến tiếp cận quang học 36 4.5. CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 38 4.5.1. Bố trí cạnh nhau 39 4.5.2. Bố trí đối diện 39 CHƢƠNG 5. GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 40 5.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 40 5.2. ĐẶC TÍNH CỦA AT89C51 40 5.3. SƠ ĐỒ CHÂN VÀ CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA CHÍP AT89C51 42 5.4. CẤU TRÚC CỦA PORT In/Out 46 5.5. TỔ CHỨC BỘ NHỚ 47 CHƢƠNG 6. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CHO MÔ HÌNH CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 50 6.1 PHẦN CƠ 50 6.1.1 Khung mô hình 50 6.1.2Cánh cửa 51 6.2. PHẦN ĐIỆN 53 6.2.1. Động cơ 53 6.2.2. Cảm biến 53 6.2.3. Máy biến áp 54 6.3. MẠCH ĐIỆN 54 6.3.1. Mạch nguồn 54 6.3.2. Mạch động lực 54 6.3.3. Mạch điều khiển 55 6.3.4. Mạch in 55 6.4. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 56 6.4.1. Phần mềm và ngôn ngữ lập trình 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu đƣợc trong từng công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình thƣờng (cửa không tự động) mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhƣợc điểm gây phiền toái cho ngƣời sử dụng đó là: cửa thƣờng chỉ đóng mở dƣợc khi có tác động của con ngƣời vào nó. Vì vậy mà dùng cửa thƣờng làm tốn thời gian và gây cảm giác ngại cho ngƣời sử dụng. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con ngƣời 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 nhƣợc điểm của cửa thƣờng. Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra đƣợc một loại cửa vừa duy trì đƣợc những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhƣợc điểm lớn của loại cửa bình thƣờng . 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 ta có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng nhƣ có thể lƣờng trƣớc những khói khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy đƣợc ƣu nhƣợc điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa ƣu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con ngƣời Xuất phát từ thực tế trên em thực hiện đề tài :”Thiết kế xây dựng mô hình đóng mở cửa kính tự động tại các tòa nhà” 2 Cụ thể đồ án của em gồm các chương sau: Chƣơng 1:Giới thiệu chung về cửa đóng mở tự động Chƣơng 2:Các yêu cầu và mục đích chế tạo mô hình cửa đóng mở tự động Chƣơng 3:Chọn hệ truyền động cho cửa đóng mở tự động Chƣơng 4:Giới thiệu chung về cách phát hiện vật thể Chƣơng5:Giới thiệu về vi điều khiển AT89C51 Chƣơng 6:Thiết kế tính toán lựa chọn các phần tử cho mô hình cửa đóng mở tự động 3 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 1.1. MỘT SỐ LOẠI CỬA ĐỐNG MỞ TỰ ĐỘNG HIỆN NAY Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trƣợt Nhƣng chúng thƣờng đƣợc sản xuất ở nƣớc ngoài bán tại việt nam với giá thành khá cao. Vì thế chúng không đƣợc sử dụng rộng rãi. Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lƣợng và chủng loại. 1.1.1. Cửa cuốn Hình 1.1. Cửa cuốn Loại cửa này có ƣu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần động cơ công suất nhỏ. Loại cửa này thƣờng đƣợc dùng cho gara ô tô. Nó có tính kinh tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm đƣợc loại cửa này. Nhƣng có nhƣợc điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác 4 1.1.2. Cửa kéo: Hình 1.2. Cửa kéo Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ đƣợc gắn cố định với trần nhà. Cửa đƣợc động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ƣu điểm của loại này là đơn giản nhƣng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều. Có lẽ nhƣợc điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu đƣợc sức nặng của cửa. Vì vậy trong thực tế ngƣời ta ít sử dụng loại cửa kéo này do nhƣợc điểm là phải gắn đủ chắc để chịu sức nặng nếu không sẽ rất nguy hiểm cho ngƣời sử dụng. 1.1.3. Cửa trƣợt Hình 1.3. Cửa trựơt Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trƣợt cố định cho phép cánh cửa thể trƣợt qua trƣợt lại. Loại cửa này thƣờng đƣợc sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, cơ quan hay sân bay, nhà ga, trung tâm thƣơng mại 5 Loại cửa này có ƣu điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giác thoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhƣng nơi công cộng, cơ quan Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết đƣợc ngƣời, máy móc cũng nhƣ loài vật có thể đi qua. Nhƣợc điểm của loại cửa này là độ chắc chắn không cao , nhẹ nhàng nhƣng không có nghĩa là gọn gàng mà ngƣợc lại có khi lại rất cồng kềnh Nhƣng trên thực tế loại cửa này lại đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất hiện nay. 1.2. KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm, ta nhận thấy cửa tự động đƣợc sử dụng chủ yếu ở những nơi giao dịch thƣơng mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn. Vì những nơi này có lƣợng ngƣời 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 đáp ứng đƣợc những yêu cầu trên . Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử dụng nhƣ trọng lƣợng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa. 6 Theo trọng lƣợng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh ,loại 180kg/2 cánh ….Ngoài ra ngƣời 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: sử dụng ở những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhƣng lại có số lƣợng ngƣời đi qua lại không nhiều .Hay những loại cổng có kích thƣớc lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn … + Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này đƣợc 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 Ngoài ra một số nơi 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. 1.3. KHẢO SÁT CỬA TỰ ĐỘNG Ở SIÊU THỊ BIG C HẢI PHÕNG Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng lƣợng mỗi cánh khoảng 80 kg. Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng phƣơng 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 vƣợt 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 ngƣời phải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho ngƣời 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 ngƣời muốn đi vao từ đằng xa.Gần hết hành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác. [...]... chung - Cửa phải tự động mở khi có ngƣời ra vào, và phải tự động đóng khi không có ngƣời đi lại - Cửa thiết kế để có thể đóng mở một cách thông minh - Khi cửa đang đóng lại , nếu lại có tín hiệu ngƣời thì cửa lại lập tức mở ra - Dùng kỹ thuật vi điều khiển để viết chƣơng trình hoạt động cho cửa 2.1.2 Yêu cầu về cơ khí Yêu cầu của mô hình là phải giống với cửa thật cả về hình thức và chất lƣợng hoạt động. .. việc lắp đặt cửa tự động thƣờng đƣợc sắp xếp ở những nơi mà tầm nhìn có độ rộng lớn,không gian rộng và thƣờng có các loại cửa khác đi kèm nhƣ cửa đẩy hay cửa cuốn để tạo thêm mỹ quan 7 CHƢƠNG 2 CÁC YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO MÔ HÌNH CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 2.1 CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH - Kích thƣớc gọn gàng - Hệ thống cơ hoạt động tốt - Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế - Hệ thống cửa đáp ứng... Do đó, việc thiết kế kết cấu cơ khí cho mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật nhƣ đối với cửa thật: Khung cửa , cánh cửa, rãnh trƣợt , xích , bánh răng , trục quay Ngoài ra, còn có các kết cấu phụ để tạo ra mô hình cửa tự động thật hoàn chỉnh nhƣ cửa thật Động cơ ở đây là loại động cơ 1 chiều đƣợc cấp nguồn 8 bởi bộ chỉnh lƣu cầu một chiều,kết hợp với bộ đảo chiều cho phép động cơ có thể... ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể chế tạo đƣợc cửa tự động phục vụ thực tế 9 CHƢƠNG 3 CHỌN HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 3.1 VAI TRÕ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU - Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn đƣợc coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng - Do động cơ... ĐÍCH CỦA VIỆC CHẾ TẠO MÔ HÌNH - Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này sinh viên cũng phải tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệu khác nhau Điều đó mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉ trong một lĩnh vực tự - Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điêu kiện cho sinh viên có cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ... cao trong dải điều chỉnh rộng Trong mô hình ta sử dụng động cơ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu có công suất 24w và sử dụng phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ 28 CHƢƠNG 4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁCH PHÁT HIỆN VẬT THỂ Vấn đề phát hiện vật thể là một trong những vấn đề cơ bản trong đề tài thiết kế, điều khiển cửa tự động Để phát hiện vật thể chúng ta... b có cách bố trí nam châm hình tia thông dụng cho các máy nhiều cực khi 2p = 4 Vì chiều dài của nam châm ngắn , tác dụng khử từ của sức từ động phần ứng dọc theo đƣờng sức từ ở kết cấu này rất rõ rệt Để giảm hiện tƣợng đó cần chế tạo nam châm có lực kháng từ mạnh ( nam châm Ferittberi ) và làm các mặt cực của nam châm bằng vật liệu từ mềm Kiểu kết cấu c đặc biệt thích hợp khi 2p = 2 , khi đó các. .. mạch phần ứng ở các động cơ có công suet lớn hơn ngƣời ta sử dụng kích thích có bù Trong trƣờng hợp đó động cơ đƣợc trang bi dây quấn kich thích mà sức từ động của nó đủ để điều chỉnh từ trƣờng trong phạm vi cho trƣớc Khi tính tóan và thiết kế động cơ điện một chiều có nam cham vĩnh cửu cần xét dến đặc thù của ảnh hƣởng của sức từ động phần ứng là tác dụng khử từ là chủ yếu hơn đối với động cơ đồng... TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 3.4.1 Nguyên lí điều chỉnh điện áp phần ứng - Để điều chỉnh điên áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lƣu điều khiển .Các thiết bị nguồn này có các chức năng biến năng lƣợng điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh đƣợc nhờ tín hiệu điều khiển Uđk Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động. .. ứng, lúc này động cơ gọi là động cơ kích từ song song _ + Uu Ckt Hình 3.1 Sơ đồ nối dây của động cơ Rkt Rf kích từ song song E - Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ đƣợc gọi là động cơ kích từ độc lập 13 U E U T 1 Rf U CKT U TIkt 1 Rkt Ukt p 3 Hình 3.2 Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ . Luận văn Thiết kế xây dựng mô hình đóng mở cửa kính tự động tại các tòa nhà MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ. chung về cửa đóng mở tự động Chƣơng 2 :Các yêu cầu và mục đích chế tạo mô hình cửa đóng mở tự động Chƣơng 3:Chọn hệ truyền động cho cửa đóng mở tự động Chƣơng