Thiết kế và điều khiển mô hình thang máy bằng vi xử lý PIC 16F877A

Phân lo i thang máy... - Thang máy chuyên ch hàng có ng i đi kèm.. - Thang máy chuyên ch hàng không có ng i đi kèm... D ng chính xác bu ng thang... J: mômen quán tính.. Mhãm: mômen hãm..

TP H Chí Minh, tháng 2 n m 2012

Trong nh ng n m g n đây, t i Vi t Nam, yêu c u v nhà t ng trong khi qu

đ t h n ch Do đó, xu h ng phát tri n nhà theo chi u cao là t t y u Vì v y thang máy ngày càng t ng v s l ng c ng nh đ cao

M c đích nghiên c u c a em là: Thi t k và đi u khi n mô hình thang máy

b ng vi x lý PIC16F877A – đây là m t đ tài khá m i trong vi c ng d ng th c hành vi x lý Do dó nhi m v nghiên c u c a em l i càng khó kh n h n trong khi

hi u bi t c b n v thang máy ch a nhi u Tuy nhiên, đ hoàn thành nghiên c u và nâng cao hi u bi t c a b n thân, em dã c g ng tìm hi u qua các tài l u và qua th c

t l p ráp mô hình thang máy

Vì đây là thi t k mô hình thang máy và hi u bi t thang máy ch a nhi u, nên nghiên c u ch t p trung vào các ph n chính sau:

- Gi i thi u v thang máy

- M t s m ch s d ng trong mô hình

- L u đ gi i thu t và gi i thu t cho mô hình thang máy

L I C M N

u tiên em xin g i l i chúc s c kh e đ n toàn b th y cô và các đoàn th c a

tr ng i h c M Tp.H Chí Minh Em g i l i cám n đ n khoa Xây d ng và

i n đã t o đi u ki n cho em đ c nh n đ tài t t nghi p

V i s c g ng c a b n thân và s giúp đ t gia đình, b n bè cùng s ch b o

t n tình c a các th y cô trong b môn, đ c bi t là s h ng d n c a th y T ng Thanh Nhân mà em đã hoàn thành đ án này Em r t mong nh n đ c nh ng góp ý , b sung c a th y cô và b n bè đ đ án c a em đ c hoàn thi n h n

Em xin g i đ n gia đình, b n bè, th y T ng Thanh Nhân các th y cô trong b môn l i cám n trân thành nh t

Ch ng 1: GI I THI U THANG MÁY 1

1.1 Khái ni m chung v thang máy 1

1.2.1 Theo công d ng thang máy 21.2.2 Theo h th ng d n đ ng cabin 41.2.3 Theo v trí đ t b t i kéo

1.2.4 Theo h th ng v n hành

1.2.5 Theo thông s c b n

1.2.6 Theo k t c u các c m c b n

1.2.7 Theo v trí c a cabin và đ i tr ng gi ng thang

1.2.8 Theo qu đ o di chuy n c a cabin

1.3 Các nguyên t c ho t đ ng c b n c a thang máy

1.4 Nh ng tham s c n bi t đ i v i thang máy

1.5 Các yêu c u truy n đ ng thang máy

1.5.1 Yêu c u c b n c a h truy n đ ng thang máy

7

7

8

8 91.5.3 B c m bi n d ng chính xác bu ng thang 11

Ch ng 2: GI I THI U MÔ HÌNH THANG MÁY 14

2.1 Gi i thi u mô hình thang máy 142.1.1 ng c truy n đ ng 142.1.2 Dây truy n đ ng

2.2 S đ kh i mô hình thang máy 15

Ch ng 3: PHÂN TÍCH VÀ THI T K M CH I U KHI N TRONG MÔ

HÌNH THANG MÁY DÙNG PIC 16F877A 20

4.2.2 Quá trình đi lên và đi xu ng c a bu ng thang

4.2.3 Ho t đ ng chính c a mô hình thang máy

DANH M C TÀI LI U THAM KH O

DANH M C WEBSITE THAM KH O

71 71

CH NG 1: GI I THI U THANG MÁY

1.1 Khái ni m chung v thang máy

Thang máy là m t thi t b chuyên dùng đ v n chuy n ng i, hàng hóa, v t li u, v.v… theo ph ng th ng đ ng ho c nghiêng m t góc nh h n 15o

so v i ph ng th ng

đ ng theo m t tuy n đã đ nh s n

Thang máy th ng đ c s d ng trong các khách s n, công s , chung c , b nh

vi n, đài quan sát, v.v… c đi m v n chuy n thang máy so v i các ph ng ti n v n chuy n khác là th i gian c a m t chu k v n chuy n bé, t n su t v n chuy n l n Ngoài ý ngh a v v n chuy n, thang máy còn là m t trong nh ng y u t làm t ng v đ p và ti n nghi c a công trình

Tùy theo đ i t ng nâng, chuy n khác nhau mà thang máy có c u t o phù h p

Nh ng thang máy có th phân thành 2 ph n chính:

- Bu ng thang: Cabin, đ i tr ng, h gi ng

- Bu ng máy (n i đ t ph n máy , b trí trên cùng c a gi ng thang)

Hình 1.1 – K t c u c a thang máy

1.2 Phân lo i thang máy

Thang máy hi n nay r t đa d ng, v i nhi u ki u, lo i khác nhau đ phù h p v i

m c đích s d ng c a t ng công trình Có th phân lo i thang máy theo các nguyên t c và

đ c đi m sau:

1.2.1.Theo công d ng thang máy:

- Thang máy chuyên ch ng i (thang máy dân d ng) Lo i này th ng dùng trong khách s n, công s , chung c , tr ng h c v.v…

Hình 1.2 – Thang máy dân d ng

- Thang máy chuyên ch b nh nhân Thang máy lo i này th ng th y b nh

vi n, khu đi u d ng Nó có kích th c l n đ ch a đ c b ng ca ho c gi ng

c a b nh nhân, cùng v i bác s , nhân viên và d ng c c p c u đi kèm

Hình 1.3 – Thang máy chuyên ch b nh nhân

- Thang máy chuyên ch ng i có tính đ n hàng đi kèm Th ng đ c dùng cho siêu th , khu tri n lãm

- Thang máy chuyên ch hàng có ng i đi kèm Th ng th y kho, nhà máy, công x ng v.v…

Hình 1.4 – Thang máy chuyên ch ng i và hàng

- Thang máy chuyên ch hàng không có ng i đi kèm Lo i thang này chuyên dùng đ ch v t li u, th c n trong khách s n, nhà n t p th v.v…

i đi kèm

1.2.2.Theo h th ng d n đ ng cabin

- Thang máy d n đ ng b ng đi n c đi m lo i này là không b h n ch trong hành trình lên xu ng

- Thang máy d n đ ng cabin b ng bánh r ng

- Thang máy th y l c c đi m c a lo i thang này là hành trình b h n ch (t i

Hình 1.6 – Thang máy có b t i đ t trên gi ng thang

a,b) Thang máy d n đ ng b ng puly ma sát

c) Thang máy d n đ ng b ng tang cu n cáp

Hình 1.7 – Thang máy có b t i đ t d i gi ng thang

- i v i thang máy th y l c: bu ng máy đ t t i t ng tr t

Hình 1.8 – Thang máy có b nâng th y l c

1.2.4.Theo h th ng v n hành

- Theo m c đ t đ ng: lo i n a t đ ng và lo i t đ ng

- Theo t h p đi u khi n: đi u khi n đ n, đi u khi n kép, đi u khi n theo nhóm

- Theo t h p đi u khi n: đi u khi n trong cabin, đi u khi n ngoài cabin, đi u khi n c trong và ngoài cabin

- Theo b hãm b o hi m an toàn cabin

1.2.7.Theo v trí c a cabin và đ i tr ng gi ng thang

- i tr ng b trí phía sau cabin

- Thang máy nghiêng

- Thang máy zigzag

1.3 Các nguyên t c ho t đ ng c b n c a thang máy

C n c vào đi u ki n làm vi c c a thang máy và ph thu c vào s an toàn c a h

th ng nên c c u đi u khi n thang máy c n tuân th theo m t s yêu c u sau:

- Khi bu ng thang đang di chuy n thì các c a t ng, c a bu ng thang, c a t ng

h m ph i đóng kín đ đ m b o cho ng i v n hành và hàng hóa v n chuy n

- Trong các thang máy hi n đ i, khi thang máy đang ho t đ ng v n có th n nút

g i t ng vì trong m ch đi u khi n có b nh và ch đ u tiên đôi v i các l n

g n đ ng chuy n r i c a bu ng thang

Nguyên lý chung khi đi u khi n thang máy:

- G i bu ng thang t i c a t ng

- i u khi n đ i t ng t i c a t ng

- i u khi n bu ng thang khi s a ch a trên bu ng máy

Khi có s c , ho c đi u ki n liên đ ng ch a tác đ ng đ thì thang s không ho t

đ ng cho dù đi u khi n b ng cách nào

Trong bu ng thang, ngoài nút g i t ng, đóng m c a còn có đèn chi u sáng, đi n tho i, chuông c p c u và nút d ng t ng đ t ng t khi có s c

1.4 Nh ng tham s c n bi t đ i v i thang máy

- Công su t t nh c a đ ng c khi nâng tài không có đ i tr ng

- Do thang máy có đ i tr ng nên tính toán đ i tr ng phù h p là c n thi t Kh i

1.5.Các yêu c u truy n đ ng thang máy

1.5.1 Yêu c u c b n c a h truy n đ ng thang máy

Yêu c u c b n c a h truy n đ ng thang máy là b o đ m cho bu ng thang chuy n

đ ng êm Bu ng thang chuy n đ ng êm hay không là ph thu c vào gia t c khi kh i đ ng, khi hãm, khi phanh Các tham s đ c tr ng cho chuy n đ ng c a thang máy là:

- V n t c di chuy n: v (m/s)

- Gia t c: a (m/s2)

- gi t: (m/s3)

T c đ thang máy đ c thi t k c n c theo lo i t i mà nó mang và quãng đ ng

t ng ho t đ ng T c đ quy t đ nh n ng su t c a thang máy V i nhà cao t ng, vi c dùng thang máy có t c đ s ti t ki m đ c nhi u th i gian Tuy v y đ t ng t c thang máy đòi

h i chi phí t ng N u t ng t c đ thang máy t 0,75(m/s) lên 3,5(m/s) thì giá thành s t ng lên t 4 đ n 5 l n Do v y, tùy theo đ cao c a nhà mà ph i ch n thang máy có t c đ phù

h p

T c đ di chuy n trung bình c a bu ng thang có th t ng b ng cách gi m th i gian

m máy (đ ng c truy n đ ng) và hãm máy Có ngh a là t ng gia t c, nh ng khi gia t c

l n s gây c m giác khó ch u cho ng i, có th gây đ v hàng hóa và các ch t l ng trong khi di chuy n

M t đ i l ng quan tr ng trong yêu c u truy n đ ng thang máy là đ gi t gi t sinh ra do s thay đ i đ l n c a gia t c gi t có nh h ng r t l n t i chuy n đ ng êm

c a thang máy Công th c tính đ gi t c a thang máy là:

- o hàm b c nh t c a gia t c:

- o hàm b c hai c a t c đ :

Trong tr ng h p v i thang máy thông th ng ta ph i tính theo 5 giai đo n: m máy, ch đ ho t đ ng n đ nh, hãm t i t c đ th p, bu ng thang đ n t ng, hãm d ng Trong tr ng h p thang máy đ n gi n v i t c đ ch m và quãng đ ng nh có th ch tính

đ n ba giai đo n: m máy, ch đ ho t đ ng n đ nh, hãm d ng

1.5.2 D ng chính xác bu ng thang

Vi c chuy n đ ng c a thang máy có m t yêu c u quan tr ng không th thi u là

d ng chính xác Trong khi chuy n đ ng bu ng thang c a thang máy c n ph i d ng N u

bu ng thang d ng không chính xác s gây ra các hi n t ng: khó kh n cho vi c b c d hàng, đ c bi t là các hàng n ng ph i dùng con l n, xe đ y Trong m t s tr ng h p có th không th c hi n đ c vi c x p và b c d hàng hóa

Theo tiêu chu n Vi t Nam, khi đ t lên thang máy m t t i tr ng G = 2,5Gđm thang

ph i đ m b o d ng chính xác t i sàn v i sai l ch cho phép không quá 2cm Thang máy

d ng chính xác giúp cho vi c b c d hàng hóa ra vào d dàng, do có t ng n n su t ho t

đ ng c a thang máy

kh c ph c h u qu và đ t đ c đ chính xác cao khi d ng, ta có th g p ph i

m t s v n đ không mong mu n nh sau:

- H ng thi t b đi u khi n

Quá trình hãm bu ng thang x y ra nh sau: khi bu ng thang đ n g n sàn t ng, công

t c chuy n đ i t ng c n c p l nh lên h th ng đi u khi n d ng c đ d ng bu ng thang Trong kho ng th i gian t, bu ng thang đi đ c m t quãng đ ng là S’ :

S’ = vo t Trong đó:

vo : t c đ lúc b t đ u hãm

t : th i gian tác đ ng c a thi t b đi u khi n

Khi c c u phanh tác đ ng là quá trình hãm bu ng thang, trong th i gian này bu ng thang đi đ c m t quãng đ ng S”:

J: mômen quán tính h quy đ i v chuy n đ ng c a bu ng thang (kg.m2

S1: quãng đ ng tr t nh nh t c a bu ng thang khi phanh

S2: quãng đ ng tr t l n nh t c a bu ng thang khi phanh

d ng chính xác bu ng thang cho thang máy c a nhà cao t ng có t c đ bu ng thang trung bình, ta ph i l u ý đ n y u t t c đ c a bu ng thang tr c khi phanh hãm t c

đ c a bu ng thang tr c khi phanh hãm t c đ

Hình 1.10

BK1, BK2 : C m bi n d ng chính xác bu ng thang

BK1đ t cách sàn t ng m t kho ng S đ phát l nh d ng đ ng c BK2 tác đ ng sau khi bu ng thang đi đ c m t kho ng so v i v trí ban đ u(sàn t ng d i), đ phát tín hi u

đ i c p t c đ ban đ u V i t c đ nh c a bu ng thang thì vi c d ng êm và chính xác

bu ng thang s d th c hi n

A

Do nhi u y u t nh s thay đ i c a Mhãm, MJ, t c đ tr c khi d ng nên làm cho

bu ng thang có th chuy n đ ng v i quãng đ ng Smax và Smin, tr s sai l ch này là S

và t ng ng v i góc quay c a puli kéo đ i tr ng A là

: góc quay c a A

: v n tóc góc c a đ ng c : t c đ chuy n đ ng c a bu ng thang

đ c chua làm hai ph n:

: thành ph n sau khi phát l nh d ng nh ng đ ng c v n quay v i m t t c

đ không đ i cho đ n khi các khí c đi n tác đ ng

t: th i gian đ khí c đi n tác đ ng

: thành ph n sau khi đ ng c đ c l nh hãm, nh ng đ ng đ ng c v n quay m t góc nào đó do n ng l ng còn d th a trong h th ng

J: mômen quán tính

Mhãm: mômen hãm

L y vi phân toàn ph n:

L y đ o hàm g n đúng:

Qua bi u th c trên ta th y ph phu c vào 3 y u t chính , J, Trong đó

J, là hai tham s r t khó đi u ch nh vì nó ph thu c r t nhi u vào cách thành ph n khác Do v y thì tr c khi d ng thang máy ta c n ph i gi m t c đ c a bu ng thang

Hình 1.11 – C m bi n ki u c m ng

1)Thanh s t đ ng

2)M ch t h 3)Cu n dây

C u t o c a nó g m m ch t h 2, cu n dây 3 Khi m ch t h do đi n kháng

c a cu n dây bé nên dòng xoay chi u qua cu n dây l n Khi thanh s t đ ng 1 làm kín

m ch t , t thông sinh ra trong m ch t t ng Làm t ng đi n c m L c a cu n dây và dòng

đi qua cu n dây s gi m xu ng i n c m cu n dây t ng hay gi m ph thu c vào v trí c a thanh s t đ ng 1

N u đ u n i ti p v i cu n dây c a b c m bi n vào m t r -le ta s đ c m t

ph n t phi ti p đi m đ d ng trong h th ng đi u khi n Tùy thu c vào m c đích s d ng

có th dùng nó làm công t c chuy n đ i t ng, c m bi n v trí đ th c hi n vi c d ng chính xác bu ng thang ho c c m bi n ch v trí bu ng thang Ta m c nh hình 1.12

Hình 1.12

Cu n dây c a r -le RTr đ c đ u n i ti p v i cu n dây c a c m bi n ki u c m

ng (CB) nâng cao đ tin c y, ta đ u thêm t C song song v i cu n dây c a b c m

bi n, tr s đi n dung c a t đ c tính toán sao cho khi thanh s t 1 che kín m ch t s t o

đ c dòng c ng h ng Khi m ch t c a c m bi n h , dòng đi qua cu n dây r -le RTr đ

l n lam cho nó tác đ ng Khi m ch t kín, dòng đi n đi qua cu n d y gi m xu ng g n

b ng 0, l c này r -le không tác đ ng Thông th ng b c m bi n CB đ c l p thành

gi ng thang, còn thanh s t đ ng 1 đ c l p bu ng thang

b) C m bi n k u chân không

B c m bi n v trí ki u chân không th c ch t là m t r -le t đ ng c t b ng cách thay đ i t tr ng tác đ ng lên nam châm liên ti p đi m (QT) nh hình 1.13

Hình 1.13 – C m bi n ki u chân không NCVC: Nam châm v nh c u QT: Ti p đi m th ng h

C u t o c u c m bi n ki u chân không bao g m: m t nam châm v nh c u (NCVC), tác đ ng vào c p ti p đi m th ng m đ t trong ng th y tinh đã đ c hút chân không tr ng thái bu ng thang bình th ng, d i tác d ng l c hút c a NCVC ti p đi m

QT đóng l i Khi b lá thép kim lo i ch n gi a NCVC và QT, ti p đi m QT s m ra

th c hi n cho vi c d ng chính xác bu ng thang và đ m bao sao cho sàn

bu ng thang và sàn t ng n m trên m t m t ph ng Ta s d ng m t c m bi n ki u chân không đ c b trí nh sau: các lá thép kim lo i đ c đ t c đ nh d c gi ng thang, cách v trí sàn c a m i t ng m t v trí đã đ c tính toán Còn c m bi n ki u chân không đ t trên nóc c a bu ng thang

CH NG 2: GI I THI U MÔ HÌNH THANG MÁY

2.1.Gi i thi u mô hình thang máy

Mô hình thang máy có 4 t ng bao g m t ng tr t (t ng 0), t ng 1, t ng 2 và t ng 3

i tr ng đ c đ t m t bên đ i v i bu ng thang nh hình 2.1

Hình 2.1 – i tr ng đ t m t bên bu ng thang

Bên hông bu ng thang và bên hông đ i tr ng có 2 c p thanh ray t ng ng v i đ i

tr ng và bu ng thang Thanh ray giúp cho bu ng thang và đ i tr ng di chuy n lên xu ng

Dây truy n đ ng dùng trong mô

hình thang máy là dây xích lo i nh M t đ u

m c vào đ i tr ng, đ u còn l i m c vào bu n thang Hình 2.2

2.2.S đ kh i c a mô hình thang máy

Hình 2.3 – S đ kh i c a mô hình thang máy

2.3.Gi i thi u nhi m v c a t ng kh i

2.3.1.Kh i PIC 16F877A

Trung tâm x lý tín hi u Nh n tín hi u t kh i bàn phím và kh i c m bi n Các tín

hi u này đ c x lý và đ a ra kh i hi n th và kh i đi u khi n đ ng c

Tín hi u nh n t kh i bàn phím là m c đi n áp t i các c t c a bàn phím khi kh i PIC16F877A xu t đi n áp m c cao ho c m c th p t i v trí các hàng

Tín hi u nh n t kh i c m bi n là m c đi n áp t i ngõ ra c a các op-amp trong

kh i c m bi n Khi bu ng thang đ n v trí t ng, ngõ ra c a op-amp t i v trí t ng đó có giá

Hình 2.4 – Kh i PIC16F877A

2.3.2 Kh i bàn phím

Hình 2.5 – Kh i bàn phím

Ngõ ra c a kh i bàn phím đ c đ a vào portB c a kh i PIC16F877A Khi có s thay đ i m c đi n áp t i RB0, kh i PIC16F877A s b t đ u quá trình quét phím đ xác

2.3.3 Kh i c m bi n

C m bi n dùng trong kh i là c m bi n h ng ngo i Kh i này đ c chia làm 2 ph n:

- C m bi n v trí bu ng thang g n d c theo thanh ray c a bu ng thang Khi

bu ng thang đ n v trí c a t ng, đi n áp ngõ ra ng v i c m bi n đó s là m c cao Ng c l i, khi không có bu ng thang t i v trí t ng, đi n áp ngõ ra c a c m

bi n t ng ng s là m c th p

- C m bi n v trí c a bu ng thang và c m bi n v t c n vào đ c g n t i bu ng thang Khi c a đã đóng h t, đi n áp ngõ ra ng v i c m bi n t i v trí c a đóng

2.3.4 Kh i led hi n th

Kh i led hi n th bao g m IC ch t 74HC573, IC gi i mã BCD 74LS247, led 7 đo n

lo i anode chung và led đ n V i led 7 đo n ta hi n th v trí c a bu ng thang Tr ng thái

đi lên ho c đi xu ng c a bu ng thang đ c hi n th trên led đ n

Hình 2.7 – IC ch t 74HC573 Giá tr v trí bu ng thang đ a ra t kh i PIC16F877A h nh phân Giá tr v trí,

tr ng thái di chuy n c a bu ng thang và đi u khi n ch t d li u đ c l y t portA c a kh i PIC16F877A Khi chân LE c a 74HC573 có đi n áp m c cao, d li u ngõ ra s chính là

d li u ngõ vào c a IC ch t Khi chân LE có đi n áp m c th p, d li u ngõ ra s không thay đ i b t ch p có s thay đ i d li u t i ngõ vào.Giá tr v trí c a bu ng thang l y t ngõ ra Q0 và Q1 c a IC ch t đ c đ a vào ngõ vào c a IC gi i mã BCD 74LS247 và xu t

ra led 7 đo n

2.3.5 Kh i đi u khi n đ ng c

ng c c a bu ng thang và đ ng c truy n đ ng là đ ng c đi n m t chi u T ng

đ ng c đ c n i vào t ng m ch c u H V i m ch c u H này, ta đi u khi n đ c đ ng c quay thu n ho c quay ngh ch tùy theo m c đích ho t đ ng c a thang máy

Hình 2.8 – Kh i đi u khi n đ ng c

Tín hi u đi u khi n đ ng c đ c l y t chân RC0, RC1, RC2, RC3 c a kh i PIC16F877A Tín hi u đi u khi n này đ c đ a vào opto cách ly quang v i m c đích tách

kh i PIC16F877A ra kh i ph n công su t c a kh i đi u khi n đ ng c

Chân RC0 và RC1 đi u khi n quay thu n và quay ngh ch đ ng c truy n đ ng di chuy n lên xu ng c a bu ng thang Chân RC2,RC3 đi u khi n vi c quay thu n và quay ngh ch c a đ ng c c a bu ng thang S quay thu n ho c quay ngh ch c a bu ng thang

ng v i vi c đóng ho c m c a bu ng thang

2.3.6 Kh i ngu n

Kh i có nhi m v c p ngu n cho các kh i khác ho t đ ng Kh i t o ngu n 5VDC

và 6VDC Ngu n 6VDC dùng cho đ ng c truy n đ ng và đ ng c c a bu ng thang Ngu n 5VDC đ c dùng làm ngu n nuôi cho các kh i

Hình 2.9 – Kh i ngu n

CH NG 3: PHÂN TÍCH VÀ THI T K M CH I U KHI N

TRONG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG PIC 16F877A

3.1 Kh i PIC 16F877A

ây là trung tâm x lý tín hi u V i IC đ c dùng cho l p trình x lý là PIC 16F877A Lo i vi x lý này có l nh dài 14bit, b nh ch ng trình g m 8000 t nh , m i

t nh dài 14bit

PIC 16F877A có 368 byte RAM và 256 byte EEFROM Có th làm vi c v i xung

nh p th ch anh 20MHz tr xu ng Trong mô hình thang máy ta s d ng th ch anh 20MHz

3.1.1 Chân Reset, dao đ ng, ngu n

Chân Master Clear (chân s 1 c a PIC) còn đ c g i là Reset Khi đi n áp trên chân Master Clear xu ng m c th p thì PIC b reset Khi đi n áp trên chân này lên cao tr l i thì PIC làm vi c

đ c dùng đ đ a vào chân LE c a 74HC573 (IC ch t)

- Port B: có 8 chân t B0 đ n B7, đ c n i vào kh i bàn phím B0 đ c dùng cho

vi c nh n ng t ngoài Ng t ngoài s y ra khi có s thay đ i đi n áp t m c cao xu ng m c

c ng t v n đ c set bình th ng khi th a mãn đi u ki n ng t s y ra b t ch p tr ng thái

c a bit GIE, tuy nhiên ho t đ ng ng t v n ph thuôc vào bit GIE và các bit đi u khi n khác Bit đi u khi n ng t RB0/INT và TMR0 n m trong thanh ghi INTCON, thanh ghi này còn ch a bit cho phép các ng t ngo i vi PEIE Bit đi u khi n các ng t n m trong thanh ghi PIE1 và PIE2 C ng t c a các ng t n m trong thanh ghi PIR1 và PIR2.Vi c xác đ nh ng t ngoài c n 3 ho c 4 chu kì l nh, tùy thu c vào th i đi m ng t s y ra

Ng t này d a trên s thay đ i tr ng thái c a pin RB0/INT C nh tác đ ng gây ra

ng t có th là c nh lên hay c nh xu ng và đ c đi u khi n b i bit INT_EDG Khi có c nh tác đ ng thích h p xu t hi n t i pin RB0/INT, c ng t INTF đ c set b t ch p tr ng thái các bit đi u khi n GIE và PEIE

3.2 Kh i bàn phím

Kh i bàn phím đ c thi t k nh bàn phím ma tr n 3x4, nh hình 3.5

Hình 3.5 – S đ nguyên lý kh i bàn phím

tr ng thái bình th ng – không có b t kì phím nào nh n, đi n áp t i chân B1, B2

và B3 (t ng ng v i các hàng ngang trên bàn phím) luôn m c th p (0VDC) i n áp t i chân B4, B5, B6 và B7 (t ng ng v i các c t trên bàn phím) luôn m c cao

Khi có b t kì phím nào đ c nh n, đi n áp t i c t c a phím nh n s xu ng m c

th p Tín hi u đi n áp này đ a qua 74LS08 (IC logic AND lo i 2 ngõ vào) ta thu đ c t i chân th 8 c a 74LS08 là đi n áp m c th p Chân th 8 này n i ti p v i chân B0 c a PIC

T đó b t đ u ch ng trình ng t ngoài, tu n t cho giá tr đi n áp t i B1 xu ng m c th p, B2 và B3 lên m c cao Sau đó b t đ u quá trình xét tín hi u đi n áp t i B4, B5, B6, B7

N u đi n áp thu đ c là đi n áp m c th p ta s xác đ nh đ c v trí nút đ c nh n N u không xác đinh đ c đi n áp m c th p s tu n t làm l i công vi c trên v i B2 và B3

3.3 Kh i c m bi n

C m bi n s d ng trong kh i c m bi n là c m bi n h ng ngo i, v i đ u thu h ng ngo i lo i led thu h ng ngo i 2 chân M ch h ng ngo i đ c m c theo hình 3.6

Hình 3.6 – S đ nguyên lý c a m ch thu phát h ng ngo i

IC LM432 đ c tích h p g m 4 op-amp bên trong Nh th ta có th m c đ c 4

m ch thu phát h ng ngo i nh ng ch v i 1 LM324 Op-amp dùng làm m ch so sánh đi n

áp đi n áp ngõ vào t đó đ a ra đi n áp m c cao ho c m c th p t i ngõ ra

Nguyên lý m ch thu phát h ng ngo i: Khi led thu h ng ngo i không nh n đ c tín

hi u t led phát, đi n tr led thu r t l n i n áp t i chân 2 c a op-amp l n h n đi n áp t i chân 3 c a op-amp (V2 > V3) Do đó t i ngõ ra ta thu đ c đi n áp th p Khi led thu h ng ngo i nh n đ c tín hi u t led phát, đi n tr led thu gi m xu ng m nh (l ng đi n tr

gi m ph thu c vào c ng đ ho c kho ng cách c a led phát) Lúc này V2 s nh h n V3 nên ta thu đ c giá tr đi n áp cao t i ngõ ra a op-amp

bi t đ c v trí c a bu ng thang, ta g n nh ng đ u thu h ng ngo i trên thay ray

ng v i t ng v trí d ng c a bu ng thang Khi bu ng thang d ng, ngõ ra c a op-amp có

đ u thu h ng ngo i t ng ng s đ a ra tín hi u đi n áp m c cao

bi t v trí c a c a bu ng thang và ng i ho c v t c n đ ng t i c a bu ng thang,

ta g n t ng c p thu phát h ng ngo i ng v i v trí c a đã m h t, đóng h t và v trí gi a

c a c a bu ng đ phát hi n ng i Khi có ng i t i c a, ngõ ra op-amp c a đ u thu c m

bi n h ng ngo i xác đinh ng i s đ a ra tín hi u m c th p và ng c l i Khi c a đã đóng

h t, ngõ ra op-amp c a led thu h ng ngo i t i v trí c a đóng h t và v trí c a m h t s có

Nguyên lý ho t đ ng c a 74HC573: n u chân OE n i v i GND thì IC cho phép

xu t ngõ ra và ng c l i khi n i OE v i VCC Khi m c đi n áp t i chân LE m c cao, IC

ch t nh n tín hi u vào t các ngõ vào D0 đ n D7 và đ a ra tín hi u t ng ng này đ n ngõ

ra Q0 đ n Q7 Khi m c đi n áp t i LE xu ng m c th p, ngõ ra Q0 đ n Q7 v n gi nguyên

và không thay đ i so v i tín hi u t i Q0 đ n Q7 lúc đi n áp t i LE m c cao

Tín hi u ngõ ra Q0, Q1 đ a vào 74LS247 gi i mã t h nh phân sang mã BCD và

hi n th qua led 7 đo n Tín hi u ngõ ra Q2, Q3 n i ti p v i led đ n hi n th tr ng thái đi lên ho c đi xu ng c a bu ng thang

Hình 3.8 – S đ nguyên lý 74LS247 và led 7 đo n lo i anode chung

3.5 Kh i đi u khi n đ ng c

Kh i đi u khi n đ ng c bao g m 2 m ch c u H, đ ng c truy n đ ng, đ ng c c a

bu ng thang, 4 opto P817, 4 MOSFET kênh p IRF9540, 4 MOSFET IRF540, 4 transistor

lo i NPN C1815, đ c l p nh hình 3.9

Hình 3.9 – S đ nguyên lý kh i đi u khi n đ ng c Chân s 1 c a opto n i ti p v i chân đi u khi n đ ng c t PIC 16F877A Opto

đ c s d ng nh m cách ly kh i PIC 16F877A v i ph n công su t t m ch c u H M t

m ch c u H dùng đ đi u khi n đ ng c truy n đ ng, m ch còn l i đi u khi n đ ng c c a

bu ng thang V i m ch c u H ta có th đi u khi n đ ng c quay thu n ho c quay ngh ch MOSFET đ c dùng thay cho BJT trong m ch c u H vì MOSFET thích h p cho các m ch công su t l n T đó, ta có th phát tri n mô hình thang máy sau này cho phù

h p v i đ ng c công su t l n MOSFET kênh P đ c dùng cho các khóa phía trên, MOSFET kênh N đ c dùng cho các khóa phía d i

gi i thích cho lý do t i sao MOSFET kênh N l i không dùng làm khóa phía trên

ta m c 1 MOSFET kênh N v i chân D n i VCC, chân S n i ti p v i đ ng c , chân còn l i

đ ng c n i v i GND nh hình 3.10

Hình 3.10

Khi MOSFET không đ c kích, không có dòng đi n trong m ch, đi n áp chân S

b ng 0 Khi MOSFET đ c kích và d n, đi n tr d n chân DS c a MOSFET r t nh so v i

tr kháng c a đ ng c nên đi n áp t i chân S g n b ng đi n áp ngu n Khi MOSFET đ c kích d n thì đi n áp kích t i chân G ph i l n h n chân S ít nh t 3V Nh v y đ kích đ c MOSFET d n thì đi n áp chân G ph i ít nh t l n h n đi n áp ngu n 3V, đi u này r t khó

đ kích đ c MOSFET d n t PIC Do đó MOSFET kênh N không phù h p làm khóa phía trên Tuy nhiên đi n tr d n DC c a MOSFET kênh P l i l n h n đi n tr d n DC c a MOSFET kênh N nên trong m ch dùng 2 lo i MOSFET thì MOSFET kênh P th ng b nóng và d h ng h n MOSFET kênh N

Khi opto nh n tín hi u t kh i PIC đ đi u khi n đ ng c , led phát trong opto s kích d n cho transistor bên trong opto Khi opto d n, s xu t hi n đi n tr d n gi a 2 chân transistor kho ng vài tr m Ohm Do đó n u mu n kích MOSFET b ng đi n áp m c cao ta nên m c n i ti p vào chân E c a transitor này m t đi n tr có giá tr vài ngàn Ohm đ t o

c u phân áp T đó m c n i ti p vào n i kích d n cho m ch c u H

V i các khóa trên (IRF9540 – MOSFET kênh P), ta dùng thêm transistor C1815 đ làm m ch kích Khi ch a kích C1815, chân G c a IRF9540 đ c n i lên VCC b ng đi n

tr 1K, lúc này đi n áp t i chân G g n b ng đi n áp chân S – c ng là VCC nên IRF9540 không d n

Khi nh n tín hi u kích d n t opto, transistor C1815 d n làm đi n áp chân G c a IRF9540 xu ng g n b ng 0C Khi đó đi n áp chân G nh nhi u h n so v i đi n áp chân S, MOSFET IRF9540 d n ng th i đi n áp chân G c a IRF 540 (khóa d i) l n h n nhi u

so v i chân S c a IRF540 – 0V, MOSFET IRF540 d n Nh v y khóa trên và khóa d i

v trí chéo nhau trong m ch c u H đã đóng l i, đ ng c b t đ u ch y

Khi không nh n tín hi u kích d n t opto, transistor C1815 ng ng d n, MOSFET IRF9540 có đi n áp chân G g n b ng v i đi n áp t i chân S (b ng VCC) MOSFET IRF9540 ng ng d n MOSFET IRF540 có đi n áp chân G b ng v i đi n áp chân S (b ng 0V) MOSFET IRF540 ng ng d n Khóa trên và khóa d i v trí chéo nhau trong m ch

c u H m ra, đ ng c ng ng ch y

3.6 Kh i ngu n

Hình 3.11 – S đ nguyên lý kh i ngu n

Kh i có nhi m v chuy n đi n áp xoay chi u 220V thành đi n áp m t chi u 5V và 6V nh hình 3.11 i n áp m t chi u 5V c p cho các kh i PIC, kh i bàn phím, kh i c m

bi n, kh i hi n th ho t đ ng i n áp m t chi u 6V c p cho kh i đi u khi n đ ng c

LM7805 là IC n áp có ngõ ra đi n áp d ng 5VDC LM7806 là IC n áp có ngõ

ra đi n áp d ng 6VDC T 2200uF có tác d ng l c ph ng đi n áp ra t c u diode đ đ a

t i ngõ vào IC n áp T 104 phía tr c IC n áp có tác d ng l c nhi u T 470uF có tác

d ng l c ph ng đi n áp ra t IC n áp T 104 phía sau IC n áp có tác d ng l c nhi u trên

đ ng dây dài

CH NG 4: L U GI I THU T

L u đ gi i thu t c a đi u khi n mô hình thang máy chia thành 2 ph n chính bao

g m: ng t – nh n tín hi u g i t ng, đi u khi n ho t đ ng c a mô hình thang máy

4.1 Ng t – nh n tín hi u g i t ng

Khi có b t kì phím đ c nh n, đi n áp t i c t có phím đ c nh n xu ng m c th p Tín hi u đi n áp này đ a t i ngõ vào logic AND và thu đ c tín hi u đi n áp m c th p t i ngõ ra Tín hi u đi n áp m c th p này kích b t đ u ng t ngoài Ng c l i, khi không có phím nào đ c nh n, ngõ vào logic AND m c cao, ta thu đ c tín hi u ngõ ra m c cao, không kích ng t ngoài Ng t ngoài đ c khai báo v i tr ng thái t m c đi n áp cao xu ng

m c đi n áp th p t i chân RB0

Khi có ng t ngoài s y ra, ch ng trình đ a vào ph n ng t ngoài và t t ch c n ng

ng t ngoài Các hàng c a kh i phím ma tr n đ c thay đ i giá tr đi n áp (011,101,110 –

t ng ng v i các hàng và l n l t) Xen k quá trình thay đ i đi n áp là quá trình dò giá

tr đi n áp t ng c t C t có giá tr đi n áp m c th p là c t có nút đ c nh n K t h p v i quá trình thay đ i đi n áp c a hàng mà ta k t lu n đ c v trí nút đ c nh n

M i phím có m t công d ng khác nhau Hàng 1 là 4 nút ch n v trí d ng bu ng thang t ng tr ng cho 4 nút ch n v trí d ng bu ng thang l p bên trong bu ng thang Hàng

2 bao g m 3 nút g i bu ng thang đi lên t ng tr ng cho 3 nút g i lên l p bên ngoài cabin

và 1 nút m c a cabin Hàng 3 bao g m 3 nút g i bu ng thang đi xu ng t ng tr ng cho 3 nút g i xu ng l p bên ngoài cabin và 1 nút đóng c a cabin

Khi phím ch n v trí d ng bu ng thang hay phím g i bu ng thang đi lên ho c g i

bu ng thang đi xu ng đ c nh n, ta xét theo tr ng thái c a thang Sau đó, ta xét đ n giá tr

t ng g i Giá tr t ng g i đem so sánh v i v trí thang mà đ a vào thanh ghi dungtang ho c

đ a vào nholen hay nhoxuong

Khi phím m c a cabin ho c đóng c a cabin đ c nh n, tr ng thái “chophep = 1”, thì l nh đóng c a ho c m c a m i có tác d ng Tr ng thái “chophep” quy đ nh l nh đóng ho c m c a đ c th c thi V i m c đích tránh tình tr ng m c a khi thang ch a

d ng, ho c t ý m c a t i t ng không có l nh d ng

Tr c khi k t thúc ch ng trình ng t ngoài, ta đ t cho các hàng có m c đi n áp

th p V i tr ng thái này, sau khi m l i ch c n ng ng t ngoài, bàn phím s luôn tr ng thái ch phím b t kì đ c nh n Nh th , ng t ngoài s luôn luôn ch tín hi u ng t

Hình 4.1 – L u đ gi i thu t quá trình ng t ngoài

Hình 4.2 – L u đ gi i thu t quá trình so sánh v trí bu ng thang và l u giá tr

L u vào thanh ghi dungtang

Cabin đi lên

L u vào thanh ghi dungtang

L u vào thanh ghi nhoxuong

L nh trong cabin ?

L u vào thanh ghi nholen

L u vào thanh ghi duntang

L u vào thanh ghi nholen

L u vào thanh ghi nhoxuong

L nh trong cabin ?

B t đ u

K t thúc

Hình 4.3 – L u đ gi i thu t nút đóng c a bu ng thang

Hình 4.4 – L u đ gi i thu t nút m c a bu ng thang

4.2 Ho t đ ng c a mô hình thang máy

Khi thang máy ch đ ch tín hi u, bu ng thang d ng di chuy n, ch tín hi u đ a vào đ ti p t c ho t đ ng Khi ch đ đi lên, thang máy s u tiên d ng khi có l nh d ng các t ng có cùng ho c v trí cao h n v trí bu ng thang Các l nh g i có v trí th p h n v trí bu ng thang s đ a l nh vào thanh ghi nh tùy theo g i lên ho c g i xu ng Khi ch

đ đi xu ng, thang máy s u tiên d ng khi có l nh d ng các t ng có cùng ho c v trí

th p h n v trí bu ng thang Các l nh g i có v trí cao h n v trí bu ng thang s đ a l nh vào thanh ghi nh tùy theo g i lên ho c g i xu ng

N

N

Y

Y Nút m c a

Khi có l nh d ng t i t ng, đ ng c truy n đ ng ng ng ho t đ ng Bu ng thang b t

đ u m c a N u có l nh đóng c a thì bu ng thang s d ng m c a và b t đ u đóng c a

N u không có l nh đóng c a thì c a s ti p t c m và ch d ng m c a khi c a đã m h t Lúc này, đi n áp thu v t kh i c m bi n ng v i v trí c m bi n c a m h t s là m c cao

N u có l nh đóng c a c a bu ng thang s đóng l i N u không có l nh thì sau 3 giây, c a

s t đóng l i Trong quá trình đóng, n u có ng i vào bu ng thang ho c có l nh m c a thì c a s m ra h t và làm l i quá trình đóng c a Sau khi c a đóng h t, đi n áp thu đ c

t kh i c m bi n ng v i c m bi n v trí c a đóng h t là m c th p, đ ng c đi u khi n c a

s d ng ho t đ ng và k t thúc quá trình m - đóng c a c a bu ng thang

4.2.2 Quá trình đi lên và đi xu ng c a bu ng thang

Hình 4.6 – L u đ gi i thu t quá trình đi lên c a bu ng thang

dilen=dixuong=0