Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG VĐK AT89C51 potx

Nội dung cụ thể bao gồm: Cấu trúc bên trong và bên ngoài buồng thang mô hình, giới thiệu về cơ cấu truyền động được dùng trong mô hình, hoạt động của mô hình, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Đào Phú Hội Đoàn Văn Công

Phạm Anh Tuấn

Đề tài : Thiết kế thang máy

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG VĐK AT89C51

1.1 Giới thiệu chương

Chương này xây dựng mô hình thang máy chở người 3 tầng đơn giản Nội dung cụ thể bao gồm: Cấu trúc bên trong và bên ngoài buồng thang mô hình, giới thiệu về cơ cấu truyền động được dùng trong mô hình, hoạt động của mô hình, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý điều khiển cho mô hình, lưu đồ giải thuật điều khiển thang máy

1.2 Mô tả cấu trúc chi tiết của mô hình

1.2.1 Cấu trúc bên trong buồng thang

Bên trong buồng thang có 3 nút điều khiển ( tạm gọi là các nút yêu cầu đến tầng - DT: DT1, DT2, DT3) và đèn tương ứng minh hoạ cho trạng thái yêu cầu của mỗi nút ấn Nhưng do bên trong buồng thang chỉ là mô hình rất nhỏ không thể điều khiển từ bên trong được cho nên em để 3 nút bấm này ở trên mạch chính và 4 led hiển trạng thái di chuyển trên mạch chính

1.2.2 Cấu trúc bên ngoài buồng thang

Bên ngoài buồng thang có 4 nút ấn và các nút nhân em để trên mạch chinh, đồng thời còn có 3 led 7 đoạn trên 3 tầng hiển thị số tầng mà buồng thang đang đứng hoặc đang di chuyển đến

- Tầng 1 có 1 nút ấn để yêu cầu lên các tầng trên ( 1GTL), và có 1 đèn trạng thái (LEN) minh hoạ cho yêu cầu của nút ấn : khi nút 1GTL được nhấn thì Led LEN sẽ sáng, đến khi nào buồng thang dừng ở tầng 1 thì led LEN sẽ tắt đi và Led NGHI sáng

- Tầng 2 có 2 nút ấn gọi tầng (2GTL, 2GTX) và 2 đèn trạng thái Khi nút 2GTL nhấn thì led LEN sẽ sáng, đến khi buồng thang dừng thì led LEN sẽ tắt đi và led NGHI sáng, 2GTX thì led XUONG sẽ sáng, đến khi nào buồng thang dừng ở tầng 1 thì led XUONG sẽ tắt đi và Led NGHI sáng

- Tầng 3 có 1 nút ấn gọi tầng (3GTX) và 1 đèn trạng thái khi nút 3GTX được nhấn thì Led XUONG sẽ sáng, đến khi nào buồng thang dừng ở tầng 1 thì led XUONG sẽ tắt đi và Led NGHI sáng

1.2.3 Cơ cấu truyền động của thang

- Cơ cấu truyền động để nâng, hạ buồng thang ở đây dùng 1 động cơ điện 1 chiều, buồng thang được kéo bởi 1 cáp gắn ở puly trục hộp giảm tốc qua ròng rọc gắn trên nóc của cơ cấu

- Một cơ cấu để đóng mở cửa tầng khi buồng thang đến tầng cần phục vụ ( dùng 1 động cơ 1 chiều có đảo chiều)

- Để điều khiển cấp điện cho 2 động cơ : 1 động cơ truyền động nâng - hạ buồng thang, và 1 động cơ để truyền động đóng - mở cửa tầng Ở đây dùng 2 rơle để điều khiển cho động cơ truyền động nâng hạ buồng thang Dùng 2 rơle để điều khiển 2 chiều chuyển động cho động cơ đóng mở cửa tầng

- Tương ứng trên mỗi tầng có gắn cảm biến tầng xác định vị trí của buồng thang

1.2.4 Nguồn điện sử dụng cho mô hình

- Dùng nguồn 12V, 5V DC cấp cho động cơ truyền động nâng hạ buồng thang, đóng và mở của buồng thang

- Dùng nguồn 5V DC cấp cho mạch điều khiển

1.2.5 Hoạt động của mô hình

Các nút yêu cầu điều khiển (DT và GT) có thể được chọn liên tiếp và được lưu giữ (lúc này các đèn trạng thái nhớ sẽ sáng), khi đó chúng được xử lý ưu tiên theo hành trình

- Khi buồng thang được điều khiển đến tầng yêu cầu nó sẽ dừng lại, lúc này đèn báo trạng thái tại tầng đó cũng tắt, cửa buồng thang sẽ mở ra trong khoảng 4s sau đó sẽ tự động đóng lại Nếu còn yêu cầu đến các tầng khác thì thang máy tiếp tục, còn nếu không nó sẽ dừng lại tại vị trí đó Nếu thang máy đang ở vị trí đó mà nút gọi tầng tại vị trí đó được nhần thì cửa buồng thang sẽ mở ra trong khoảng 4s và sau đó sẽ tự động đóng

1 3 Sơ đồ khối của mô hình mô phỏng và chức năng từng khối

KHỐI HIỆN THỊ

KHỐI ĐIỀU KHIỂN CÔNG

SUẤT

KHỐI TRUYỀN ĐỘNG

KHỐI CẢM BIẾN

KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

KHỐI DỮ LIỆU NÚT

NHẤN

KHỐI NGUỒN

Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển thang máy

 Chức năng nhiệm vụ của các khối :

Khối cảm biến: Cung cấp vị trí của buồng thang, các giới hạn của thang cho khối xử lý.

Khối dữ liệu nút nhấn: Cung cấp dữ liệu cho khối xử lý trung tâm về hoạt động gọi tầng, chọn tầng Khối hiện thị: Hiện thị vị trí, trạng thái của buồng thang Xác nhận khi có hiện tượng gọi tầng.

Khối điều khiển công suất: Cung cấp nguồn cho khối truyền động gồm có động cơ một chiều điều

khiển đóng mở cửa và động cơ một chiều điều khiển buồng thang di chuyển Sự thay đổi các cấp điện

áp được nhận lệnh từ khối mạch điều khiển trung tâm

Khối truyền động: Bao gồm có 1 động cơ 1 chiều điều khiển sự di chuyển của buồng thang và 1

động cơ điện 1 chiều điều khiển đóng mở của

Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển trạng thái hoạt động của thang Nhận và xử lý các thông tin

do các khối cung cấp

Khối nguồn: Cung cấp nguồn 1 chiều cho động cơ và các mạch hoạt động.

1.4 Sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn linh kiện 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý của board mạch chính

Mạch động cơ

Mạch cảm biến

1.4.2.1 LED 7 đoạn

Q1 : Transistor điều khiển cấp nguồn cho anode chung của led Chọn Q1 là A1013

Rb : điện trở nối cực base của Q1 để phân cực cho Q1

Dòng trên một đoạn khi led sáng là 15mA , như vậy khi tất cả các led trên 1 hàng sáng thì dòng Ic của Q1 phải là Ic = 16*15= 240mA

RL : là điện trở hạn dòng cho led được nối với uln2803

RL=

5−0,2−2

15 mA ≈200 Ω , chọn RL=220Ω

R

5 V

R

2 2 0 2 2 0

R

U 5

7 4 L S 4 7

R 2 2 0R 2 2 0 2 2 0 2 2 0R 2 2 0R

- Tính toán chọn R hạn dòng cho LED 7 đoạn:

- Ta chọn điện áp qua led là 4V và dòng qua led là 50mA, nguồn cung cấp cho led

là 5V nên điện trở hạn dòng R là

R= 5V −4V

0,050 A =200Ω

- Ta chọn trở R=220 Ω

Sơ đồ mạch điều khiển led 7 đoạn

chọn n = 6 thì IB=

6∗105 mA

5−0,7

10 =430 Ω , chọn Rb=1KΩ

1.4.3 Mạch so sánh điện áp ngõ vào của cảm biến

4.4.3.1 Giải thích sơ đồ nguyên lý

3

1 2

5 V

D 1

D 2

L M 3 2 4 3

2

1

+

-O U T

R 2

0

V 0

Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh điện áp ngõ vào của cảm biến

Chọn Opamp để so sánh là LM 324

Led phát D1 phát sáng làm cho led thu D2 lúc này có dòng chảy qua D2 cho áp rơi trên D2 tăng

Áp ở cổng vào không đảo của Opamp được điều chỉnh để khi D1 phát D2 thu được thì mức áp ở cổng đảo thấp hơn áp ở cổng vào không đảo nhưng phải nhỏ hơn áp ở cổng vào không đảo khi D2 không thu được ánh sáng từ D1 phát

Như vậy khi D1 phát sáng cho D2 thu được thì đầu ra của Opamp là mức 5V và ngược lại khi D2 không thu được ánh sáng từ D1 phát thì đầu ra của Opamp là mức 0V Thực tế 2 mức áp này là 0.5V và 3.5V đủ phân biệt mức ngưỡng 0 và 1

4.4.3.2 Tính và chọn linh kiện :

Để LED D1 có cường độ phát sáng bình thường, giả sử chọn dòng qua LED D1 là 3,5mA, với nguồn cung cấp là 5V, từ đó ta tính được điện trở kéo lên cho LED D1:

(5−1,5)V

0 ,0035 A=1k Ω

Ở LED D2 khi không nhận được ánh sáng thì điện trở là rất lớn so với R2, khi nhận được ánh sáng thì điện trở của D2 khoảng 10kΩ

R D+R2<2 5V , trở kháng của D2 khi

5 V ∗10∗103

10∗103+R2 <2 5 V => R2 = 10 kΩ

Ta chọn điện trở R2 là 10kΩ

4.4.4 Mạch điều khiển động cơ

4.4.4.1 Sơ đồ nguyên lý

4.4.4.2 Tính dòng qua rơle :

- Relay có thông số kỹ thuật sau : 12v/360 Ω

12

Nên Ic = 10 + 30 =40 mA

12 −1,8

I c

β min

2 K 2

R 3

R 2

M O T O R

D 4 6 8

5 V

3 4 5

6 8 7 1 2

R 1

R 4

1 2 V

D C 1

1 2 V

U 7

O P T O 1

2

4 5

Hình 4.8 Sơ đồ điều khiển động cơ

⇒ I B≥40mA

5− 0,7

Chọn R3 = 2K2

1.5 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển thang máy

S

Đ

Tầng

2 ,3 gọi ?

Tầng 1,2 gọi start

Chạy xuống T=3 hiển thị Chạy lên , T=1,hiển thị

Tầng 2 có

dữ liệu Tầng 2 có

dữ liệu

Dừng tầng ,xóa dữ liệu t2,hiển thị Dừng tầng,xóa dữ liệu

tầng 2,hiển thị

Tầng 3 có gọi

Tầng 1 gọi

Chạy lên,T=2,dừng tầng,xóa dữ liệu T3,T=3,hiển thị

Chạy xuống,T=2,dừng tầng,xóa dữ liệu T1,T=1 ,hiển thị

end Đ

1.6 Hiển thị LED 7 đoạn

Đ S

Đ

Đ

Đ

start

Hiện tầng led 7 đoạn,led sáng

Hiện tầng led 7 đoạn,led sáng

Hiện tầng led 7 đoạn,led sáng

Thang

dừng

thang đi xuống

Thang

đi lên Tín hiệu vào

1.7 Thuật toán đóng mở cửa

start

Mở cửa.relay 2s

end

Mở cửa Đóng cửa relay 6s Dừng đợi 2s

Đóng cửa Dừng đợi 2s

1.7 thuật toán điều khiển động cơ nâng hạ buồng thang

S S

Lên xuống

Relay 1 off

Cảm biến

dừng

Cảm biến

dừng

T/h gọi thang ,hiển

thị

T/h gọi thang,hiển

thị

Relay 2 on Relay 1 on

Relay 2 off