THIẾT kế hệ THỐNG cửa tự ĐỘNG

1.1.3 Khái quát chung về cửa tự động: Cửa tự động là một loại cửa có thể đóng mở một cách tự động mà không cần sựtác động trực tiếp của con người.. Để đảm bảo độ êmkhi chạy, cửa sẽ không

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU:

1.1.1 Khái quát về toàn cầu hóa:

Có người cho rằng toàn cầu hóa đã manh nha xuất hiện từ thưở bình minh của nềnvăn minh phương Tây Có người gắn liền sự ra đời của toàn cầu hóa với làn sóng thựcdân hóa đầu tiên của các cường quốc Châu Âu thế kỷ 15-16, hay sự xuất hiện của cáccông ty như Đông Ấn Hà Lan với những tuyến đường giao thương nối liền từ Âu sang Á.Cũng có người cho rằng toàn cầu hóa xuất hiện khi bức điện tín đầu tiên được truyềnxuyên Đại Tây Dương lần đầu tiên vào giữa thế kỷ 19 Toàn cầu hóa là một xu hướng tấtyếu không để tránh khỏi và kéo theo sự phát triển cũng như phổ cập của các tiến bộ côngnghệ khiến thế giới chuyển mình một cách mạnh mẽ với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết

Các nguồn lực tạo nên một quốc gia cường thịnh có thể kể đến là tài nguyên, nhânlực và tri thức Khi tài nguyên hữu hạn cạn kiệt, nhân lực có thể dễ dàng thay thế bằngmáy móc thì tri thức là yếu tố sót lại với giá trị không hạn mức để phát triển một đấtnước Muốn có nguồn tri thức tân thời đáp ứng nhu cầu phát triển cũng như chạy đua kĩthuật thì học hỏi là nhu cầu tiên quyết Thay vì phải gửi nguồn lực quốc gia đi nước ngoàithì chi bằng đem các tiến bộ kĩ thuật về nước ta Toàn cầu hóa vốn dĩ là giai đoạn khôngthể tránh khỏi nếu không nói tất yếu nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế thông quacác cơ hội tiềm năm Không nằm ngoài xu thế kinh tế đương đại đó, có thể nói Việt Nam

đã bắt đầu gia nhập tiến trình toàn cầu hóa từ những năm 1986 với phương châm “đađang hóa, đa phương hóa quan hệ đối ngoại Việt Nam sẵn sàng là bạn của tất cả cácnước trong cộng đồng quốc tế, phấn đấu vì hòa bình, độc lập và phát triển” Bước nhảyvọt quan trọng nhất chắc chắn là vào ngày 11 tháng 1 năm 2007 khi Việt Nam chính thứcgia nhập Tổ chức thương mại thế giới (WTO) sau 11 năm đàm phán

Xu thế toàn cầu hóa cũng như gia nhập các tổ chức kinh tế thế giới (WTO,ASEAN, APEC,…), kí kết các Hiệp định thương mại tự do tạo nên những thách thức vềmặt chủ quyền, nhưng cũng không thể phủ nhận các tác động vô cùng tích cực đến côngnghệ đang dần lạc hậu, giúp nguồn tri thức nước ta có thể tiếp cận với các tiến bộ khoahọc trên toàn thế giới Kĩ thuật tiên tiến của các quốc gia đi trước, các nghiên cứu về đổimới công nghệ chưa bao giờ dễ tiếp cận đến thế Các sản phẩm kĩ thuật cao du nhập vàonước ta hằng ngày và dần trở nên quen thuộc

1.1.2 Bối cảnh ra đời của cửa tự động:

Trong thời đại công nghệ phát triển tính theo ngày, việc đảm bảo tối ưu sự tiệnnghi trong mọi khía cạnh cuộc sống của con người là một nhu cầu chính đáng Các sảnphẩm tự động hóa giúp tối ưu môi trường làm việc, sinh hoạt Chiếc cửa tự động cơ khíđầu tiên được phát minh vào năm 1931 ở Mỹ nhưng đến năm 1960, những hệ thống cửa

tự động của Horton Automatics mới được bán trên thị trường Cửa tự động vì sự tiện nghicủa con người mà dần được cải tiến và tối ưu qua các năm, độ chính xác cũng như tốc độluôn được cải thiện qua mỗi thế hệ cửa Trong những năm 1970 khi mà cảm biến chuyểnđộng được phát minh, nó là cú thúc mạnh đẩy cửa tự động trở nên phổ biến để đáp ứngnhu cầu của người khuyết tật thông qua công nghệ “không chạm” ở một mức độ lớn

1980, cửa xoay tự động được phát minh và công nghệ cảm biến chuyển động trở nênthông dụng ở cửa trượt 1990, cảm biến nhiệt chuyển động trở thành cảm biến chủ yếudùng cho các cửa tự động

Không ai rõ chiếc cửa tự động đầu tiên xuất hiện ở Việt Nam là khi nào và ở đâu,nhưng ngày nay chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp chúng ở các trung tâm thương mại, siêuthị lớn nhưng vẫn chưa thật sự phổ cập trong các cửa hàng vừa và nhỏ Vì vậy đề tài

“Thiết kế cửa tự động” mang ý nghĩa nghiên cứu về hệ thống nguyên lý thuyết và dựng

mô hình mô phỏng nhằm tìm hướng phát triển để cửa tự động trở nên thông dụng hơn

1.1.3 Khái quát chung về cửa tự động:

Cửa tự động là một loại cửa có thể đóng mở một cách tự động mà không cần sựtác động trực tiếp của con người Chỉ cần khi có con người hoặc vật đến gần thì cửa sẽ tựđộng mở ra và khi không có người thì nó sẽ tự động đóng lại Loại cửa này rất tiện lợigiúp người hoặc vật có thể đi ra đi vào dễ dàng, thay thế cho việc đóng mở cửa bằng taymất thời gian và gây không ít phiền toái, rất thuận tiện cho cho việc lưu thông, bốc dỡhàng hóa, tiện lợi cho người mang vác vật cồng kềnh (như ở sân ga, bến cảng, v.v…)

Hiện nay trên thế giới tồn tại nhiều loại cửa tự động với nhiều hình dáng - kíchthước - chức năng khác nhau, thỏa mãn các yêu cầu và mục đích của người dùng Tínhnăng và công dụng cũng ngày càng được nâng cao, an toàn và đảm bảo hiệu quả về tiếtkiệm không gian, thời gian và năng lượng

Cửa tự động cũng có một hệ thống điện tương đối phức tạp, phải đảm bảo chạyđúng vị trí Làm thế nào để người vào và người ra không phải đợi quá lâu trong khi cửađang ở trạng thái đóng hoặc mở và lưu lượng người ra vào liên tục như thế đòi hỏi việcthiết kế phần điện và phần lập trình là hết sức phức tạp

Song song đó, cửa cũng cần phải đảm bảo an toàn cho hành khách , hàng hóa.Ngoài các hệ thống đóng cắt bằng điện, giám sát hoạt động của cửa thông qua các cảmbiến, nó còn có các hệ thống bảo vệ cơ khí cho cửa khi sự cố xảy ra Để đảm bảo độ êmkhi chạy, cửa sẽ không dừng lại mà hãm nhẹ bằng điện và phải đảm bảo đóng mở chínhxác, đúng lúc để cho người ra vào được thuận lợi nhất.

Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đờisống con người là tất yếu và vô cùng cần thiết và có thể khắc phục những nhược điểmcủa cửa thường Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa tự động được thiết kế thỏa mãn và khắcphục những nhược điểm của cửa thông thường Vì khi sử dụng cửa tự động người dùnghoàn toàn không phải tác động trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động mở theo ýmuốn của mình Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người

sử dụng như: nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó thì cửa tự động không những chỉtạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp họ đi qua mà không cần phải tác động trựctiếp, tiết kiệm thời gian để đóng mở cửa Đặc biệt,ở môi trường công cộng, cửa tự dộngngày càng phát huy ưu điểm giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, giảm đinhững va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa

Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh được phổ biến khá Nếu ta dùng loạicửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không có người qua lại để tránh thấtthoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó vì ýthức của mỗi người ở nơi công cộng là rất khác nhau Do đó, cửa tự động, với tính chất làluôn 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 rãihơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt động của cửa tự động

để nó ngày càng hiện đại hợn, tiện ích hơn Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể

về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo mô hình và mô tả hoạt động, hình dáng, cấu tạo của

nó Từ mô hình này ta có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như

có thể lường trước những khó khăn có thể gặp phải khi chế tạo cũng như các ưu nhượcđiểm và tiến hành khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh, tạo nên sản phẩm hoànthiện hơn cho con người

1.2 PHÂN LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG:

1.2.1 Phân loại theo sơ đồ dẫn động:

Cửa đóng mở theo thủy lực:

Đặc điểm của loại cửa này là được kéo sang trái và sang phải, nhờ pittong-xilanhthủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay cửa tự động bằng thủy lực không được ứngdụng nhiều trong thực tế

Cửa đóng mở theo phương pháp dẫn động điện

Loại này đóng mở cửa nhờ động cơ điện một chiều được truyền qua hộp giảm tốctới puly rồi tới dây đai treo cửa và nhờ đó mà hành trình kéo cửa của nó không bị hạnchế Hệ thống cửa hoạt động theo nguyên tắc này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế vì

có kết cấu đơn giản, tiết diện nhỏ, chuyển động êm, an toàn và tiết kiệm không gian sửdụng

1.2.2 Phân loại theo tính chất và công dụng của cửa:

Cửa kéo:

Loại cửa này còn khá lạ ở nước ta, với kết cấu đơn giản gồm một động cơ đượcgắn cố định với trần nhà và kéo cửa bằng một đoạn dây

• Ưu điểm: đơn giản nhưng hiệu quả cao, cánh cửa chắc

• Nhược điểm: động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu đượcsức nặng của cửa

Vì vậy trong thực tế người ta ít dùng loại cửa kéo này do nhược điểm trên có thể

sẽ gây nguy hiểm cho người sử dụng

Hình 1.1: Cửa kéo thực tế.

Cửa cuốn:

Loại cửa này có khả năng cuộn tròn lại được Khi có tín hiệu điều khiển đóng mởcửa, động cơ sẽ tác động qua một trục và cuốn lá cửa quanh trục đó Loại cửa này có ưuđiểm là gọn nhẹ, tiện dụng và dễ sử dụng vì chỉ cần một động cơ công suất nhỏ Cửacuốn thường được dùng làm cửa cho gara ô tô, có tính kinh tế cao vì dễ chế tạo Nhưngcũng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác.

Hình 1.2: Cửa cuốn thực tế.

Cửa trượt

Đây là loại cửa được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay, có thể dễ dàngbắt gặp loại cửa này ở những trung tâm thương mại lớn (BigC, Metro,… ), các ngânhàng, các bệnh viện và khách sạn lớn.

Cửa được treo lên trên 1 hệ thống dây đai và puly Hai puly quay tròn được là nhờ

1 động cơ điện 1 chiều hoặc động cơ điện đặc biệt không chổi than Hai cánh cửa đượcđặt trên thanh ray để làm dẫn đường cho cửa đẩy ra đẩy vô không bị chệch hướng Cửa

có gắn cảm biến hồng ngoại để phát hiện người và vật khi đến gần

Nhược điểm của loại cửa này là không chắc chắn, và do tính phổ biến, yêu cầu mỹquan của công trình cho nên đôi khi kết cấu cơ khí của cửa rất cồng kềnh

Do tính phổ biến của nó mà nên loại này lại được chia thành nhiều loại:

• Cửa trượt 1 cánh (mở về một bên): loại cửa này được sử dụng ở những nơi có sốlượng người ra vào không nhiều hay các cơ sở không có tính chất giao dịch

• Cửa trượt 2 cánh (mở về hai bên)

• Cửa trượt xếp

• Cửa trượt tròn

Hình 1.3: Cửa trượt 2 cánh ngoài thực tế.

Hình 1.4: Cửa trượt tròn

1.3 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Đứng trước xu thế phát triển tất yếu trong thời kì hội nhập quốc tế, tự động hóa làmột ngành khoa học phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây Tự động hóa có mặt ởkhắp nơi, mọi lĩnh vực trong cuộc sống Trong các nhà máy xí nghiệp, xưởng sản xuấtđều có các dây truyền sản xuất tự động Hoặc ở sân bay, nhà ga, siêu thị, các tòa cao ốc,trung tâm thương mại là các cửa tự động, thang máy, các máy bán hàng tự động

Một vấn đề đặt ra là việc nghiên cứu các ứng dụng của tự động hóa áp dụng trongquá trình phát triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành Điện.Việc học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của tự động hóa bằng nhiều phươngthức 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

Qua những lý do trên, em xin đề xuất làm đề tài “Mô hình cửa tự động” với mongmuốn lấy ý kiến phản hồi nghiên cứu đề tài cùng với đánh giá hoạt động thực hiện Đồngthời đề xuất một số giải pháp nâng cao trình độ về kiến thức tự động hóa

1.4 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này giúp cho sinh viên có những hiểubiết sâu sắc về lĩnh vực điều khiển thông minh và có thể nắm bắt được nhiều kiến thứccủa các ngành như: điện, điện tử, cơ khí…

Việc tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ hội học tập,thực nghiệm Để từ đó sinh viên tích lũy được nhiều kinh nghiệm, nâng cao tay nghề,trình độ chuyên môn phục vụ công tác

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

2.1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ:

Cửa thiết kế có thể đóng mở thông minh, khi cảm biến quang số 1 có tín hiệungười hoặc vật thể từ đằng xa lại gần thì cửa mở ngay để người hoặc vật thể có thể lậptức ra vào mà không làm giảm tốc độ di chuyển của đối tượng Khi cửa mở gần hết thìcông tắc hành trình mở được kích hoạt để cửa dừng lại Khi tín hiệu người hoặc vật thểvừa qua khỏi cảm biến quang số 2 đặt gần cửa, cửa sẽ đóng lại Nhưng khi cảm biếnquang số 1 phát hiện tín hiệu mà sau 20 giây cảm biến quang gần cửa không phát hiện tínhiệu đối tượng đi qua thì cửa cũng sẽ tự động đóng lại Khi gần hết hành trình đóng thìcửa kích hoạt công tắc hành trình đóng để cửa dừng lại kết thúc một chu kì làm việc nếucảm biến quang số 1 phát hiện lại có tín hiệu người và vật thể thì cửa lại lập tức mở ra bắtđầu một chu kì mới

2.2 LƯU ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH:

saiđúng

Hình 2.1: Lưu đồ giải thuật cửa tự động

Cảm biến quang số 1

phát tín hiệu

Cửa đợi 20giây chongười và vật

đi qua cửa

Động cơ quay nghịch cửa

trên

Hoàn thành 1 chu kìCửa dừng lại

Cảm biến quang số 2 phát

hiện người hoặc vật vừa đi

qua khỏi cửa

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH ARDUINO

3.1 PHẦN CỨNG CỦA MÔ HÌNH ARDUINO:

3.1.1 Arduino UNO R3:

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác vớinhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạchnguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM Atmel32bit Những mẫu hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vàoanalog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thườngnói tới chính là dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ

3 (R3) Arduino Uno R3 có chức năng xử lý tín hiệu nhận được từ các cảm biến vàđưa tín hiệu đến những bộ phận hiển thị như là LCD và đồ thị Excel thông qua cổngCOM

Hình 2.1 Board mạch Arduino Uno R3 3.1.1.1 Thông số kĩ thuật của Arduino UNO R3:

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của Arduino UNO R3

Loại vi điều khiển ATmega328 họ 8 bit

Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Điện áp vào khuyên dùng 7-12V

Điện áp vào giới hạn 6-20V

Số chân Digital I/O 14 chân (6 chân hardware)

Số chân Analog 6 chân (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50mA

dùng bởi bootloader)

3.1.1.2 Vi điều khiển Atmega328 SMD:

Arduino UNO sử dụng được ba vi điều khiển họ 8bit: AVR là ATmega8,ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điềukhiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đonhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…

Hình 3.2 Vi điều khiển Atmega328 SMD

Nguồn 5V có thể được cấp cho Arduino UNO thông qua cổng USB hoặc cấpnguồn khác với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V DC Thườngthì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổngUSB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, Arduino UNO sẽ hỏng

3.1.1.3 Cấu trúc chân Arduino UNO:

Các chân năng lượng của Arduino UNO:

• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi dùng cácthiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì phải được nối những chânnày với nhau

• 5V : cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.

• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA

• VIN (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, ta nối cực dươngcủa nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

• IOREF: có thể đo điện áp của vi điều khiển trên Arduino UNO ở chân này vì

nó luôn có giá trị 5V Nhưng không thể lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụngbởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương vớiviệc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

Hình 3.3 Các chân năng lượng của Arduino UNO R3

3.1.1.4 Bộ nhớ:

• 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớFlash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ đượcdùng cho bootloader

• 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): là nơi lưu trữ giá trị cácbiến đã khai báo khi lập trình Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộnhớ RAM Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

• 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):đây giống như một chiệc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu củamình vào đây mà mình không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệutrên SRAM

3.1.1.5 Các cổng vào ra:

• Chân Serial: gồm 1(TX) và 0(RX), dùng để gửi (transmit – TX) và nhận(receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino UNO có thể giao tiếp với thiết bịkhác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth còn được gọi kết nối Serialkhông dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này

• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độphân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàmanalogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ởchân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như nhữngchân khác

• Chân giao tiếp SPI: 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK) Ngoài các chứcnăng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thứcSPI với các thiết bị khác

• LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấmnút RESET, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân

số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Hình 3.4 Các chân Serial, PWM, SPI và LED 13 3.1.1.6 Các chân analog:

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit(0→210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên board,bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạncấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áptrong khoảng từ 0V→2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếpI2C/TWI với các thiết bị khác

Hình 3.5 Các chân Analog 3.1.2 Motor shield L298N:

Hình 3.6 Motor shield L298N và các chân

Thông số kỹ thuật:

• Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H

• Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V

• Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A

• Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V

• Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA

• Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)

• Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

L298 gồm các chân:

• +12V, +5V: đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ (có thể cấp nguồn 12V ở 12V)

9-• GND: chân này là GND của nguồn cấp cho động cơ

• 2 Jump A enable và B enable

• Gồm có 4 chân Input: IN1, IN2, IN3, IN4

• Output A: nối với động cơ A Tương tự với output B

3.1.3 Động cơ DC giảm tốc V1

Hình 3.7 Đông cơ giảm tốc V1

Động cơ DC giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện naycho các thiết kế đơn giản Động cơ có chất lượng và giá thành vừa phải cùng với khảnăng dễ lắp ráp của nó đem đến chi phí tiết kiệm và sự tiện dụng cho người sử dụng.Động cơ DC giảm tốc V1 cải tiến khác với loại bình thường ở phần thiết kế trục bổ xungthêm những vòng đồng ở các chỗ tiếp xúc giúp đăng độ bền và giảm ma sát, 2 khối chổithan lớn, điều này giúp động cơ V1 cải tiến có độ bền > 10 lần so với động cơ thườngcùng với khả năng chụi được mức điện áp lên đến 12VDC

Thông số kỹ thuật:

3.1.4 Cảm biến siêu âm HY-SRF05

Hình 3.8 Cảm biến siêu âm HY-SRF05

Dùng đo khoảng cách, đo mực chất lỏng, robot dò đường,phát hiện các vết đứt gãytrong dây cáp

• Trig (T) : digital input

• Echo (R): digital output

3.2 PHẦN MỀM:

3.2.1 Phần mềm Arduino IDE (Intergrated Development Environment)

Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino Môi trường lập trìnhArduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows,Macintosh OSX và Linux Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình nàyhoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng.Nó là “ngônngữ Arduino” Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễhọc, dễ hiểu

Hình 3.9 Giao diện phần mềm Arduino

Giao diện của phần mềm Arduino IDE có nhiều phần, tuy nhiên chúng ta chú ýđến những phần quan trọng Chức năng của từng phần như sau:

• Nút kiểm tra chương trình:

Dùng để kiểm tra xem chương trình được viết có lỗi không Nếu chương trình bịlỗi thì phần mềm Arduino IDE sẽ hiển thị thông tin lỗi ở vùng thông báo thông tin

• Nút nạp chương trình vào board Arduino:

Dùng để nạp chương trình được viết xuống mạch Arduino Trong quá trình nạp,chương trình sẽ được kiểm tra lỗi trước sau đó mới thực hiện nạp xuống mạchArduino

• Màn hình hiển thị giao tiếp với máy tính:

Khi nhấp vào biểu tượng cái kính lúp thì phần giao tiếp với máy tính sẽ được mở

ra Phần này sẽ hiển thị các thông số mà người dùng muốn đưa lên màn hình Muốnđưa lên màn hình phải có lệnh Serial.print() mới có thể đưa thông số cần hiển thị lênmàn hình

• Vùng lập trình:

Vùng này để người lập trình thực hiện việc lập trình cho chương trình của mình

• Vùng thông báo thông tin:

Có chức năng thông báo các thông tin lỗi của chương trình hoặc các vấn đề liênquan đến chương trình được lập

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN:

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd ( 12 , 11 , , , , );

const int trigPin = 10 ;

const int echoPin = 9

const int IN1 = 8 ;

const int IN2 = 7 ;

pinMode ( trigPin , OUTPUT );

pinMode ( echoPin , INPUT );

pinMode ( IN1 , OUTPUT );

pinMode ( IN2 , OUTPUT );

void motor_Tien(int speed) { //speed: từ 0 - MAX_SPEED

speed = constrain(speed, MIN_SPEED, MAX_SPEED); //đảm báo giá trị nằm trong một khoảng từ 0 - MAX_SPEED

digitalWrite(IN1, HIGH); //chân này không có PWM

analogWrite(IN2, 255 - speed);

}

void motor_Lui(int speed) {

speed = constrain(speed, MIN_SPEED, MAX_SPEED); //đảm báo giá trị nằm trong một

khoảng từ 0 - MAX_SPEED digitalWrite(IN1, LOW); //chân này không có PWM

digitalWrite ( trigPin , LOW );

duration = pulseIn ( echoPin , HIGH );

CHƯƠNG 4: CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH PLC

4.1 PHẦN CỨNG MÔ HÌNH PLC:

4.1.1 PLC (Programmable Logical Controller)

4.1.1.1 Khái niệm PLC:

PLC là bộ điều khiển logic theo chương trình bao gồm: bộ xử lý trung tâm CPU,

bộ nhớ chứa chương trình và các module giao diện nhập xuất PLC được nối trực tiếp đếncác thiết bị ngõ I/O Vì thế, khi có tín hiệu nhập, CPU sẽ xử lý tín hiệu và gởi tín hiệu đếnthiết bị xuất

Hình 4.1: Sơ đồ khối PLC

4.1.1.2 Vai trò của PLC

PLC được xem như là trái tim của hệ thống điều khiển tự động Với một chươngtrình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong bộ nhớ PLC) thì PLC liên tục kiểm tra trạngthái của hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vàochương trình logic để xử lý tín hiệu và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bị xuất

PLC còn được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản đến phức tạp, hoặc

có thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quátrình phức hợp

4.1.1.3 Ưu nhược điểm của PLC

Ưu điểm:

• Những dây kết nối trong hệ thống điều khiển bằng PLC giảm đến 80% sovới hệ thống điều khiển thông thường

• Công suất tiêu thụ trong hệ thống nhỏ

• Sự thay đổi các ngõ I/O và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờphần mềm điều khiển bằng máy tính hay trên bàn phím lập trình bằng tay

• Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh

• Bảo trì và sửa chữa dễ dàng, độ bền và độ tin cậy vận hành cao

Hình 4.2: PLC của hãng OMRON

4.1.1.4 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC

4.1.1.5 Cấu trúc phần cứng của PLC

Kết nối toàn bộ ngõvào/ra đến PLC

Liệt kê tất cả các ngõ ra, ngõ vào

nối tương đối đến các cổng I/O

của PLC

Chương trình OKChuyển lưu đồ sang

Mô phỏng chương trình

và sửa lỗi phần mềm

Chương trình OK

Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có các bộ phận sau: bộ xử lý, bộ nhớ,

bộ nhập, xuất

4.1.1.5.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

CPU là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiệnchương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên ngoài.CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trìnhđược chứa trong bộ nhớ sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh chương trình Các trạng tháingõ ra được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Toàn bộ các hoạt động thực thi đóđều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ

4.1.1.5.2 Bộ nhớ (Memory)

Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt động của hệ thống Để đảm bảo cho PLC đượchoạt động phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi cần mở rộng bộ nhớ đểthực hiện các chương trình khác

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM): ROM không phải là một bộ nhớ khả biến, nó có thể lậptrình chỉ một lần Do đó không thích hợp cho điều khiển của PLC

Bộ nhớ ghi đọc (RAM): RAM là một bộ nhớ thường được dùng để lưu trữ dữ liệu

và chương trình Dữ liệu trong RAM sẽ mất đi nếu nguồn điện bị mất Tuy nhiên vấn đềnày được giải quyết khi ta gắn thêm vào RAM một nguồn điện dự phòng Ngày nay,người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá thấp của nó và cung cấp pin

dự phòng cho các RAM khi mất nguồn

4.1.1.6 GIỚI THIỆU PLC CP1E N20DR-A

Hình 4.3: Hình ảnh PLC CP1E N20DR-A

Bộ điều khiển lập trình PLC CP1E N20DR-A là một dòng Micro PLC mới củahãng Omron, kinh tế, dễ sử dụng, hiệu quả cao, có thể kết nối với model màn hình cảmứng NB Series của Omron để tạo ra sự tiện dụng và chi phí rất thấp cho các khách hàng.Gồm 2 loại CPU:

+ Loại CP1E-E có giá thành thấp (nhưng hạn chế về chức năng truyền thông)

+ Loại CPE-N đa chức năng

4.1.1.6.1 Các tính năng cơ bản

• Kết nối với module mở rộng (tối đa 3 module cho CPU 30, 40)

• Có 2 núm xoay điều chỉnh giá trị analog 8 bit