THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ THÔNG MINH

Với những lợi ích mà bãi đỗ xe ô tô tự động mang lại như giải quyết được vấn đề tiếng ồn, ô nhiễm trong bãi đỗ xe, tiết kiệm không gian, khắc phục được tình trạng mất cắp phụ tùng hay đồ đạc trong xe, tiết kiệm thời gian gửi…nhờ hệ thống hoàn toàn tự động từ khâu gửi xe đến lấy xe, bãi đỗ xe ô tô tự động là một phương án giải quyết tối ưu nhất cho tình trạng thiếu bãi đỗ xe trên Thế Giới hiện nay. Ở Việt Nam, với sự phát triển mạnh về kinh tế, đô thị hóa, đời sống nhân dân được nâng cao nên các trung tâm mua sắm, khu vui chơi giải trí, siêu thị…càng nhiều, nhu cầu gửi xe ô tô là không nhỏ. Tuy nhiên, hiện tại quỹ đất cho việc xây dựng các bãi đỗ xe có hạn. Trước tình hình đó các nhà lãnh đạo đang cố gắng tìm ra nhiều phương án giải quyết và bãi đỗ xe ô tô tự động là phương án khả thi nhất giải quyết vấn đề đó. Nắm bắt được tình hình trên nên chúng tôi đã đề xuất đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình bãi giữ xe ô tô thông minh” làm luận văn tốt nghiệp Đại học. Với kết quả đạt được của đề tài này chúng tôi mong muốn sẽ khăc phục phần nào vấn đề khó khăn về chật hẹp bãi đỗ xe tại Việt Nam hiện nay. Hy vọng nó sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích cho các bạn muốn tìm hiểu.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE

Ô TÔ THÔNG MINH

Họ tên sinh viên: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2015 Giáo viên hướng dẫn

T.S Vương Thành Tiên Th.S Nguyễn Tấn Phúc

Tháng 05/2015

lượng đời sống được tăng cao Phương tiện đi lại ngày càng nhiều, nhất là xe ô tô,nhưng diện tích xây dựng các bãi đỗ xe lại ít Trước tình hình đó, hệ thống bãi đỗ xedùng thang máy đưa xe lên cao và người lái tự lái xe ra bãi đỗ là phương án kết hợp

đỗ xe nhiều tầng với hệ thống cơ khí đơn giản nhất xuất hiện từ Mỹ năm 1918 sau đólan truyền nhanh chóng sang châu Âu Mãi đến năm 1982, hệ thống bãi đỗ xe ô tô tựđộng hoàn toàn không người lái xe được phát minh đầu tiên ở Đức, sau đó được NhậtBản phát triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện nay nhiều nướctrên Thế Giới bắt đầu ứng dụng công nghệ này, trong đó có Việt Nam, tuy nhiên NhậtBản và Hàn Quốc – hai quốc gia có số lượng bãi đỗ xe ô tô tự động nhiều nhất trênThế Giới

Với những lợi ích mà bãi đỗ xe ô tô tự động mang lại như giải quyết được vấn đềtiếng ồn, ô nhiễm trong bãi đỗ xe, tiết kiệm không gian, khắc phục được tình trạngmất cắp phụ tùng hay đồ đạc trong xe, tiết kiệm thời gian gửi…nhờ hệ thống hoàntoàn tự động từ khâu gửi xe đến lấy xe, bãi đỗ xe ô tô tự động là một phương án giảiquyết tối ưu nhất cho tình trạng thiếu bãi đỗ xe trên Thế Giới hiện nay

Ở Việt Nam, với sự phát triển mạnh về kinh tế, đô thị hóa, đời sống nhân dânđược nâng cao nên các trung tâm mua sắm, khu vui chơi giải trí, siêu thị…càng nhiều,nhu cầu gửi xe ô tô là không nhỏ Tuy nhiên, hiện tại quỹ đất cho việc xây dựng cácbãi đỗ xe có hạn Trước tình hình đó các nhà lãnh đạo đang cố gắng tìm ra nhiềuphương án giải quyết và bãi đỗ xe ô tô tự động là phương án khả thi nhất giải quyếtvấn đề đó

Nắm bắt được tình hình trên nên chúng tôi đã đề xuất đề tài “Thiết kế, chế tạo

mô hình bãi giữ xe ô tô thông minh” làm luận văn tốt nghiệp Đại học Với kết quả đạtđược của đề tài này chúng tôi mong muốn sẽ khăc phục phần nào vấn đề khó khăn vềchật hẹp bãi đỗ xe tại Việt Nam hiện nay Hy vọng nó sẽ là tài liệu tham khảo bổ íchcho các bạn muốn tìm hiểu

Đề tài gồm 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Thiết kế, tính toán cho hệ thống thang nâng di chuyển.

Chương 4: Kết quả và thảo luận.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị.

Minh, tôi được tiếp cận một cách có hệ thống các kiếm thức khoa học tiên tiến hiệnđại của ngành cơ điện tử Kết thúc khóa học tôi được giao đề tài “THIẾT KẾ, CHẾTẠO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ THÔNG MINH” là một đề tài về lĩnh vực khámới mẻ và hấp dẫn hiện nay.

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy (Cô) đã giảng dạy, các Thầy (Cô) trong bộmôn Cơ Điện Tử đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá trình hoànthành đề tài

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy T.S Vương Thành Tiên và thầyTh.S Nguyễn Tấn Phúc đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi đểchúng em hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu đề tài

Chúng tôi bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến bạn bè, gia đình đã khích lệ động viêntôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2015

Sinh viên thực hiện

LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA

TRANG TỰA……….i

LỜI NÓI ĐẦU ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG x

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI 1

1.1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

1.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 2

1.4 CÁCH THỨC NGHIÊN CỨUVÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 2

1.4.1 Một số bãi đỗ xe thông minh 2

1.4.2 Phương án mô hình thiết kế hệ thống thang nâng di (LIFT SLIDE SYSTEM).4 1.4.2.1 Sơ lược về Hệ thống thang nâng di chuyển 4

1.4.2.2 Đặc điểm của Hệ thống thang nâng di chuyển 5

1.4.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của Hê thống thang nâng di chuyển 6

1.4.2.4 Nguyên lý làm việc của Hệ thống thang nâng di chuyển 6

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 ARDUINO 8

2.1.1 Tổng quan về Arduino 8

2.1.1.1 Arduino là gì? 8

2.1.1.2 Sơ lược lịch sử 8

2.1.1.3 Khả năng của bo mạch Arduino 9

2.1.1.4 Phần cứng 11

2.1.1.5 Shield 12

2.1.2 Arduino mega 2560 14

2.2 LABVIEW 2012 16

2.2.1 Tổng quan về Labview 16

2.2.1.1 LabView là gì? 16

2.2.1.2 Tại sao chúng ta lại sử dụng LabView? 17

2.3 KẾT NỐI LABVIEW VỚI ARDUINO 18

2.3.1 Gói VIs Arduino 20

2.3.2 Khối Init 21

2.3.3 Khối Close 22

2.3.4 Các khối Low level 23

2.3.5 Các khối sensors 23

2.4 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 24

2.4.1 Tổng quan động cơ điện một chiều 24

2.4.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều 24

2.4.1.2 Phân loại động cơ điện một chiều 26

2.4.1.3 Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều 26

2.5 MẠCH CẦU H 27

2.5.1 Nguyên lý hoạt động theo chiều thuận 27

2.5.2 Nguyên lý hoạt động theo chiều nghịch 28

2.5.3 Mạch cầu H trong IC SN754410 28

Chương 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG THANG NÂNG DI CHUYỂN 29

3.1 SƠ ĐỒ KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG VÀ NHÀ XE 29

3.2 TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ CHO TỪNG CƠ CẤU 30

3.2.1 Chọn động cơ cho cơ cấu 2 30

3.2.1.1 Kết cấu và bố trí thiết bị của cơ cấu 2 30

3.2.1.2 Các yếu tố liên quan 31

3.2.1.3 Tính chọn công suất động cơ 33

3.2.2.2 Xác định động cơ để di chuyển cơ cấu 3 38

3.2.2.3 Phân phối tỉ số truyền động 42

3.2.2.4 Thiết kế bộ truyền xích 43

3.2.2.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng và thanh răng 48

3.2.2.6 Tính toán trục 54

3.2.3 Chọn động cơ cho cơ cấu 1 55

3.2.3.1 Xác định động cơ để di chuyển cơ cấu 1 55

3.2.3.2 Phân phối tỷ số truyền động 59

3.2.3.3 Thiết kế bộ truyền xích 60

3.2.3.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng và thanh răng 65

3.2.3.5.Tính toán trục 71

3.3 DÙNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT,ĐỘ BIẾN DẠNG, HỆ SỐ AN TOÀN 72

3.3.1 Ứng suất 73

3.3.2 Độ biến dạng 74

3.3.3 Kiểm tra độ bền của hệ thống 75

3.4 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ, TRUYỀN ĐỘNG 76

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 78

4.1 KẾT QUẢ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE Ô TÔ THÔNG MINH 78

4.1.1 Yêu cầu thiết kế 78

4.1.2 Bản vẽ kỹ thuật 78

4.1.3 Sơ đồ giải thuật 85

4.1.4 Sơ đồ điều khiển 86

4.2 KẾT QUẢ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 87

4.2.1 Khung nhà xe 87

4.2.2 Cơ cấu chuyển động ngang 87

4.2.3 Cơ cấu chuyển động đứng 88

4.4 GIAO DIÊN ĐIỀU KHIỂN TRÊN MÁY TÍNH 91

4.4.1 Giao diện người dùng 91

4.4.2 Quá trình hoạt động của hệ thống điều khiển 91

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

5.1 KẾT LUẬN 93

5.2 KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 95

Hình 1.2: Mô hình h th ng bãi đ xe xoay vòng ngang.ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ỗ xe xoay vòng tầng 3

Hình 1.3: Mô hình h th ng bãi đ xe xoay vòng đ ng.ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ỗ xe xoay vòng tầng ứng .4

Hình 1.4: B ng th ng s c a H th ng thang nâng di chuy n.ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ển .5

Hình 1.5: H th ng Lift slide system v i k t c u bê tông.ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ới kết cấu bê tông ết cấu bê tông ấu bê tông .5

Hình 2.1: Logo Arduino 7

Hình 2.2:L u đ ch ng trìnhưu đồ chương trình ồ chương trình ưu đồ chương trìnhơng trình 11

Hình 2.3: Các lo i Board Arduino.ại Board Arduino .12

Hình 2.4: Board Arduino Mega 2560 13

Hình 2 5: Arduino Uno 16

Hình 2.6: Giao di n c a VIPMệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ủa Hệ thống thang nâng di chuyển .17

Hình 2.7: Cài đ t LabVIEW Interface cho Arduinoặt LabVIEW Interface cho Arduino 17

Hình 2.8: N p mã ngu n đ Arduino có th giao ti p v i LabVIEWại Board Arduino ồ chương trình ển ển ết cấu bê tông ới kết cấu bê tông .18

Hình 2.9: Gói VIs Arduino 18

Hình 2.10: Kh i Init và các chân c a kh iống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 19

Hình 2.11: Kh i Closeống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 20

Hình 2.12: Các kh i trong Low Levelống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 20

Hình 2.13: Các kh i trong Sensorsống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 21

Hình 2.14: Động cơ điện một chiềung c đi n m t chi uơng trình ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ộng cơ điện một chiều ều 21

Hình 2.15: S đ t ng quát m ch c u Hơng trình ồ chương trình ổng quát mạch cầu H ại Board Arduino ầng 24

Hình 2.16: S đ nguyên lý đ ng c quay theo chi u thu n.ơng trình ồ chương trình ộng cơ điện một chiều ơng trình ều ận .24

Hình 2.17: S đ nguyên ly đ ng c DC quay theo chi u ngh ch.ơng trình ồ chương trình ộng cơ điện một chiều ơng trình ều ịch .25

Hình 2.18: M ch c u H s d ng IC SB754410ại Board Arduino ầng ử dụng IC SB754410 ụng IC SB754410 25

Hình 3.1:C c u di chuy n đ ng (C c u 2).ơng trình ấu bê tông ển ứng ơng trình ấu bê tông .26

Hình 3.2: Đồ chương trình ịch ển th bi u di n quá trình nâng và h t i c a c c uễn quá trình nâng và hạ tải của cơ cấu ại Board Arduino ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ơng trình ấu bê tông .28

Hình 3.3: S đ đ ng h c c a c c uơng trình ồ chương trình ộng cơ điện một chiều ọc của cơ cấu ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ơng trình ấu bê tông .29

Hình 3.6: Bi u đ phân b ng su t.ển ồ chương trình ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ứng ấu bê tông .67

Hình 3.7: Nh ng v trí có ng su t cao.ững vị trí có ứng suất cao ịch ứng ấu bê tông .67

Hình 3.8: Bi u đ phân b đ bi n d ng.ển ồ chương trình ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ộng cơ điện một chiều ết cấu bê tông ại Board Arduino .68

Hình 3.9: Nh ng v trí có đ bi n d ng cao.ững vị trí có ứng suất cao ịch ộng cơ điện một chiều ết cấu bê tông ại Board Arduino .68

Hình 3.10: H th ng đ b n khi ch u l c.ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ống bãi đỗ xe xoay vòng tầng ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ết cấu bê tông ịch ực .69

Hình 3.11: Nh ng v trí có th b phá h y n u quá t i.ững vị trí có ứng suất cao ịch ển ịch ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ết cấu bê tông ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển .69

Hình 4.1: S đ gi i thu t.ơng trình ồ chương trình ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển ận .72

Hình 4.2: S đ đi u khi n.ơng trình ồ chương trình ều ển .73

Hình 4.3: Khung nhà xe 74

Hình 4.4: C c u chuy n đ ng ngangơng trình ấu bê tông ển ộng cơ điện một chiều 74

Hình 4.5: C m bi n v trí trên c c u ngang.ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển ết cấu bê tông ịch ơng trình ấu bê tông .75

Hình 4.6: C C u Chuy n đ ng đ ng.ơng trình ấu bê tông ển ộng cơ điện một chiều ứng .75

Hình 4.7: C c u chuy n đ ng đ a xe vào bãi.ơng trình ấu bê tông ển ộng cơ điện một chiều ưu đồ chương trình 76

Hình 4.8: Mô hình nhà xe 77

Hình 4.9: M ch đi u khi n.ại Board Arduino ều ển .77

Hình 4.10: Giao di n máy tính.ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 78

Hình 4.11: Gi i thích giao di n.ảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển ệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng 79

Bảng 3.1: Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động 42Bảng 3.2: Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động 59Bảng 3.3: Các thông số thiết kế của 3 cơ cấu 77

Chương 1 GIỚI THIỆU

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI.

1.1.1 Lý do chọn đề tài.

Theo thống kê sơ bộ của Sở Giao thông – Công chính TP.HCM, cuối năm 2004,tại các quận trung tâm Thành phố chỉ có thể bố trí khoảng 3.500 chỗ đậu ô tô, kể cảchỗ đậu được phép trên lề đường và trong các bãi giữ xe công cộng Trong khi đó,hằng ngày hơn 5.800 ô tô có nhu cầu về việc đỗ xe, điều đó dẫn đến tình trạng ô tô cóthể tìm bất cứ chỗ nào để đậu, kể cả gây cản trở giao thông Chỉ tính riêng khu vựctrung tâm Quận 1, nhu cầu đậu xe trung bình là 1.200 xe/ngày, nhưng các bãi đỗ xecông cộng chỉ đáp ứng được khoảng 350 xe, còn bãi đỗ xe của các khách sạn, trungtâm thương mại, cao ốc văn phòng là 500 xe Toàn Thành phố có khoảng 2,6 triệuphương tiện giao thông, trong đó trên 200.000 xe 4 bánh Mức tăng trưởng phươngtiện giao thông, đặc biệt là xe ô tô cá nhân đã tăng vọt từ 12% năm 2003 lên đến 20%năm 2004 Phương tiện cá nhân tăng lên, trong khi diện tích bãi đỗ xe thì vẫn như cũ.Theo tính toán của Sở Giao thông Công chính, lượng xe trên địa bàn Thành phố

sẽ tăng 30%/tháng Trong khi đó, các điểm đậu, bãi đỗ xe hiện có chỉ đáp ứng đượckhoảng 20% trong gần 276.000 ôtô các loại đang lưu hành

Sở Giao thông – Công chính TP Hồ Chí Minh cho biết, số xe đang lưu hành củaThành phố chiếm gần 50% số xe hiện có trên Toàn quốc Theo số liệu năm 2005, trungbình mỗi tháng có thêm từ 2.500 đến 3.000 xe mới được đưa vào lưu hành

Trong khi đó, diện tích bến bãi dành cho xe khách, xe buýt, xe tải, taxi tại TP HồChí Minh là 44 ha, bằng 0,1% diện tích đô thị, trong khi nhu cầu cần có là 300 ha Đếnnăm 2020, theo quy hoạch cần 1.140 ha, bằng 2,6% diện tích đô thị, trong khi tại cácnước là 20%

Trước thực trạng của thành phố ngày càng thiếu bãi đỗ xe nên chúng tôi đã thựchiện đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ THÔNG MINH”nhằm đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe cho tình hình hiện nay

1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài.

Đề tài nghiên cứu mang tính thực tiễn trong việc vận dụng các kiến thức đã được học vào trong thực tế

Về mặt khoa học, đề tài sẽ giúp cho nhóm sinh viên thực hiện hiểu rõ thêm về

cơ cấu và nguyên lý làm việc thực tiễn cũng như phương hướng phát triển của các

 Muc tiêu cụ thể:

- Tham quan, tìm hiểu về các bãi giữ xe hiện có

- Thiết kế, bố trí, tính toán nhà giữ xe gồm:

 Khung nhà xe

 Hệ thống nâng, di chuyển xe

 Hệ thống điều khiển giám sát

- Thiết kế và chế tạo mô hình

- Chỉnh sửa và cải tiến mô hình

- Hiệu chỉnh và khảo nghiệm các chức năng của mô hình

- Lấy số liệu, rút ra kết luận và đề ra hướng phát triển cho mô hình

1.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU.

- Arduino mega 2560

- Phần mềm Labview

- Cảm biến hồng ngoại

- Động cơ DC

- Một số công cụ liên quan

1.4 CÁCH THỨC NGHIÊN CỨUVÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN.

1.4.1 Một số bãi đỗ xe thông minh

 HỆ THỐNG XOAY VÒNG TẦNG (Cycle parking).

- Hệ thống lắp đặt ngầm dưới đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp

- Xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), hệ thống xoay vòng tròn 360o theo phươngthẳng đứng bằng 1 thang phụ để di chuyển lần lượt các pallet đến vị trí thang nângchính khi xe ra/vào hệ thống.

Hình 1.1: Mô hình hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng tầng

 HỆ THỐNG XOAY VÒNG NGANG (Tatol Parking): là loại thiết bị rất hiệu

quả cho nơi có diện tích hình vuông, hình chữ nhật có nhiều tầng, nhiều hàngngầm dưới mặt đất Xe được đưa vào và lấy ra khỏi hệ thống bằng thiết bị nâng

di chuyển theo hai trục đứng và ngang theo một trật tự lập trình trước

Hình 1.2: Mô hình hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng ngang

 HỆ THỐNG XOAY VÒNG ĐỨNG (Mini Rotary): Xe được xếp vào bàn nâng

(pallet) xoay khép kín và nặng nề, mỗi lần muốn đưa xe vào hay đưa xe ra, hệthống bàn nâng phải xoay và kéo theo tất cả xe chứa trên nó

Hình 1.3: Mô hình hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng

1.4.2 Phương án mô hình thiết kế hệ thống thang nâng di chuyển(LIFT SLIDE SYSTEM)

1.4.2.1 Sơ lược về Hệ thống thang nâng di chuyển.

Loại hệ thống đỗ ô tô dạng thang nâng là loại hệ thống rất thuận tiện, an toàn vàkinh tế Với loại này sẽ tăng tối đa diện tích sử dụng, 60 xe có thể đỗ trên diện tích đấtdành cho 3 xe (khoảng 48m2); tốc độ xe ra vào nhanh (60m/phút) Hệ thống tươngthích với PLC Lập trình điều khiển toàn bộ vận hành của hệ thống nên các vấn đề xảy

ra (nếu có) có thể được phát hiện và giải quyết tức thời Do tương thích PLC nên hệthống liên tục cập nhật các thông tin về tình trạng hoạt động của hệ thống và thu thập

dữ liệu về xe vào, ra, cước phí trên cơ sở từng giờ, từng ngày, từng tuần…Hệ thống cóthể được thiết kế với các kích thước khác nhau phù hợp với kích thước cho phép bêntrong toà nhà Rung động, tiếng ồn và lượng điện tiêu thụ được giảm thiểu nhờ thiết bịbiến tần

- Hệ thống lắp ngầm hoặc nổi, mặt bằng từ trung bình đến lớn

- Xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), thang nâng sẽ vừa di chuyển theo chiềungang vừa nâng hạ để đưa xe vào vị trí đỗ

- Số lượng xe tối ưu của hệ thống: 40 – 70 xe

Tuy nhiên, loại này có nhược điểm là việc vận hành của toàn hệ thống phụ thuộcvào thang di chuyển này và thời gian xếp xe chậm hơn so với loại hệ thống tầng dichuyển (Super Parking) nên hiện nay ít được chọn lựa.

Hình 1.4: Bảng thống số của Hệ thống thang nâng di chuyển

Hình 1.5: Hệ thống Lift slide system với kết cấu bê tông

1.4.2.2 Đặc điểm của Hệ thống thang nâng di chuyển.

Hệ thống gồm có những đặc điểm sau:

- Hệ thống lắp đặt ngầm dưới đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp

- Hệ thống gồm 3 tầng mỗi tầng 4 chỗ, thiết kế bãi đỗ cho các loại xe du lịch 7 chỗ

- Năng suất gửi xe tối đa là 12 xe/ngày đêm

- Chuyên dùng để giữ các loại xe có trọng lượng dưới 1850 kg

- Tốc độ di chuyển của cơ cấu nâng là: 24 m/phút.

- Tốc độ di chuyển ngang là: 18 m/phút

- Điều khiển tự động bằng arduino

- Khách hàng tự đưa xe vào nơi đỗ và lấy xe ra

- Ngày làm việc 2 ca

1.4.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của Hệ thống thang nâng di chuyển.

 Ưu điểm:

- Chiếm diện tích nhỏ phù hợp với mặt bằng nhỏ và hẹp

- An toàn cho người và xe

- Gửi và lấy xe dễ dàng nhờ hệ thống điều khiển tự động

 Nhược điểm:

- Chí phí đầu tư lớn

- Tốn năng lượng

1.4.2.4 Nguyên lý làm việc của Hệ thống thang nâng di chuyển.

 Nguyên lý đưa xe vào.

- Bước 1: Chủ xe sẽ chạy xe vào vị trí tập kết trên tấm palet, chủ xe đi ra khỏicửa

- Bước 2: Cửa nhà xe sẽ được đóng lại

- Bước 3: Hệ thống cơ cấu nâng hoạt động đưa xe đến đúng vị trí

 Nguyên lý lấy xe ra:

- Bước 1: Hệ thống nâng và ngang cùng hoạt động đưa xe ra vị trí cơ cấu nâng

- Bước 2: Cơ cấu nâng hoạt động đưa lên trên

- Bước 3: Cửa nhà xe mở ra

- B c 4: Ch xe vào l y xe ra.ưu đồ chương trìnhới kết cấu bê tông ủa Hệ thống thang nâng di chuyển ấu bê tông

Sau khi hiểu được tầm quan trọng của nhà giữ xe chúng tôi đã đặt ra nhữngyêu cầu, tiêu chuẩn cần thiết cho một nhà giữ xe hoàn chỉnh:

- Có độ bền, độ cứng vững cần thiết, không bị biến dạng khi chịu tải trọng

- Độ chính xác cao, khoảng cách giữa các ô giữ xe phải bằng nhau, phù hợp

- Số lượng các ô giữ xe phải phù hợp với kích thước của xe

- Cần phải có độ thẩm mỹ cao

 Từ những yêu cầu trên nhóm đưa ra phương án thiết kế mô hình như sau:

- Nhà giữ xe có kích thước 625x280x720mm

- Bao gồm 3 tầng, mỗi tầng có 4 ô giữ xe

- Kích thước mỗi ô giữ xe là: 275x165mm

- Khung nhà xe được làm từ sắt vuông 14mm

- Lắp các cảm biến, công tắc hành trình vào các khoang chứa xe để có thể nhậnbiết tín hiệu.

- Sử dụng phần mềm Labview thiết kế giao diện điều khiển giám sát hệ thốngthông qua card arduino mega 2560

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

ai quan tâm đến việc tạo các đối tượng tương tác với nhau hoặc với môi trường

Arduino thường gồm một board mạch điện tử có vi xử lý, có thể kết nối với máytính thông qua cổng USB Bằng phần mềm Arduino trên máy tính, người dùng có thểviết và nạp chương trình xuống board, để thực hiện các tác vụ như mong muốn Ngườidùng có thể ứng dụng Arduino để lập trình tương tác với đèn, động cơ, cảm biến hoặccác thiết bị khác

Mô hình Arduino thì rất đơn giản, nhưng sự đóng góp của nó thì rất quan trọng

Hình 2.1: Logo Arduino

2.1.1.2 Sơ lược lịch sử.

Được phát hành năm 2005 như một công cụ khiêm tốn cho sinh viên của Banzi(Một trong các sáng lập viên Arduino) tại Interaction Design Institute Ivrea (IDII)[2],với sự lan truyền nhanh đến chóng mặt và sau đó đã biến Arduino trở thành một hiệntượng

Đội phát triển cốt lõi Arduino gồm Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe,Gianluca Martino, David Mellis và Nicholas Zambetti Massimo Banzi đã được phỏngvấn trên tuần san FLOSS ngày 21 tháng 3 năm 2009 tập trên mạng TWiT.tv, trong đó

ông đã thảo luận về lịch sử và mục tiêu của dự án Arduino Ông cũng có buổi nóichuyện tại Hội nghị TEDGlobal 2012, nơi mà ông vạch ra việc sử dụng khác nhau củabảng mạch Arduino trên Thế Giới.

Arduino là phần cứng nguồn mở: Các thiết kế tham khảo phần cứng Arduinođược phân phối theo giấy phép “Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5” và

có sẵn trên trang web của Arduino Bố trí và sản xuất tập tin cho một số phiên bản củaphần cứng Arduino cũng có sẵn Mã nguồn cho IDE có sẵn và phát hành theo giấyphép GNU General Public License, phiên bản 2

Mặc dù thiết kế phần cứng và phần mềm là tự do sẵn có theo giấy phép copyleft,các nhà phát triển đã yêu cầu tên "Arduino" được độc quyền sản phẩm chính thức vàkhông được sử dụng cho sản phẩm phát sinh mà không có phép Văn bản chính sáchchính thức việc sử dụng các tên Arduino nhấn mạnh rằng dự án là mở cửa cho kết hợpcông việc của người khác vào các sản phẩm chính thức Một số sản phẩm tương thíchvới Arduino phát hành thương mại đã tránh được "Arduino" tên bằng cách sử dụng têncác biến thể "-Duino"

2.1.1.3 Khả năng của bo mạch Arduino.

Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8bit megaAVR của Atmel với hai chipphổ biến nhất ATmega328 và ATmega2560 Các dòng vi xử lý này cho phép lập trìnhcác ứng dụng điều khiển phức tạp do được trang bị cấu hình mạnh với các loại bộ nhớROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ có khả năngxuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog, các chuẩn giao tiếp đa dạng nhưUART, SPI, TWI (I2C)

 Xung nhịp: 16MHz

 EEPROM: 1KB (ATmega328) và 4KB (ATmega2560)

 SRAM: 2KB (Atmega328) và 8KB (Atmega2560)

 Flash: 32KB (Atmega328) và 256KB (Atmega2560)

- Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào:

 Digital: Các bo mạch Arduino đều có các cổng digital có thể cấu hình làm ngõ

vào hoặc ngõ ra bằng phần mềm Do đó người dùng có thể linh hoạt quyết định

số lượng ngõ vào và ngõ ra Tổng số lượng cổng digital trên các mạch dùngAtmega328 là 14, và trên Atmega2560 là 54

 Analog: Các bo mạch Arduino đều có trang bị các ngõ vào analog với độ phân

giải 10-bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn là 5V thì độ phân giảikhoảng 0.5mV) Số lượng cổng vào analog là 6 đối với Atmega328 và 16 đốivới Atmega2560 Với tính năng đọc analog, người dùng có thể đọc nhiều loạicảm biến như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, gyro, accelerometer…

- Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra:

 Digital output: Tương tự như các cổng vào digital, người dùng có thể cấu hình

trên phần mềm để quyết định dùng ngõ digital nào là ngõ ra Tổng số lượngcổng digital trên các mạch dùng Atmega328 là 14, và trên Atmega2560 là 54

 PWM output: Trong số các cổng digital, người dùng có thể chọn một số cổng

dùng để xuất tín hiệu điều chế xung PWM Độ phân giải của các tín hiệu PWMnày là 8-bit Số lượng cổng PWM đối với các bo dùng Atmega328 là 6, và đốivới các bo dùng Atmega2560 là 14 PWM có nhiều ứng dụng trong viễn thông,

xử lý âm thanh hoặc điều khiển động cơ mà phổ biến nhất là động cơ servostrong các máy bay mô hình

- Chuẩn Giao tiếp:

 Serial: là chuẩn giao tiếp nối tiếp được dùng rất phổ biến trên các bo mạch

Arduino Mỗi bo có trang bị một số cổng Serial cứng (việc giao tiếp do phầncứng trong chip thực hiện) Bên cạnh đó, tất cả các cổng digital còn lại đều cóthể thực hiện giao tiếp nối tiếp bằng phần mềm (có thư viện chuẩn, người dùngkhông cần phải viết code) Mức tín hiệu của các cổng này là TTL 5V Lưu ýcổng nối tiếp RS – 232 trên các thiết bị hoặc PC có mức tín hiệu là UART 12V

Để giao tiếp được giữa hai mức tín hiệu, cần phải có bộ chuyển mức (ví dụ nhưchip MAX232) Số lượng cổng Serial cứng của Atmega328 là 1 và củaAtmega2560 là 4 Với tính năng giao tiếp nối tiếp, các bo Arduino có thể giaotiếp được với rất nhiều thiết bị như PC, touchscreen, các game console…

 USB: Các bo Arduino tiêu chuẩn đều có trang bị một cổng USB để thực hiện

kết nối với máy tính dùng cho việc tải chương trình Tuy nhiên các chip AVRkhông có cổng USB, do đó các bo Ardunino phải trang bị thêm phần chuyển đổi

từ USB thành tín hiệu UART Do đó máy tính nhận diện cổng USB này là cổngCOM thay vì là cổng USB tiêu chuẩn

 SPI: là một chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ có bus gồm có 4 dây Với tính

năng này các bo Arduino có thể kết nối với các thiết bị như LCD, bộ điều khiểnvideo game, bộ điều khiển cảm biến các loại, đọc thẻ nhớ SD và MMC…

 TWI (I2C): là một chuẩn giao tiếp đồng bộ khác nhưng bus chỉ có hai dây Với

tính năng này các bo Arduino có thể giao tiếp với một số loại cảm biến nhưthermostat của CPU, tốc độ quạt, một số màn hình OLED/LCD, đọc real – timeclock, chỉnh âm lượng cho một số loại loa…

2.1.1.4 Phần cứng

Một bảng mạch Arduino bao gồm một bộ vi điều khiển Atmel AVR 8-bit và cácthành phần bổ sung để tạo điều kiện lập trình và tích hợp cách mạch điện khác vớibảng mạch Arduino Một khía cạnh quan trọng của Arduino dựa trên tiêu chuẩn kếtnối thống nhất cho bo mạch CPU được kết nối với một loạt mô – đun chuyển đổi tiệních bổ sung được gọi là shield (bộ chắn) Một số shield giao tiếp bo mạch Arduino trựctiếp từ các chân nối khác nhau, nhưng shield được định địa chỉ riêng biệt thông qua

bus kết nối nối tiếp I² C, cho phép shield được xếp chồng lên nhau và được sử dụngsong song nhau Arduino chuẩn sử dụng megaAVR là tổ chợp chip, đặc biệt làATmega8, Atmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560 Một số ít các bộ

vi xử lý khác đã được sử dụng tương thích chuẩn Arduino Hầu hết bo mạch bao gồmmột bộ điều áp tuyến tính 5V và một bộ dao động tinh thể 16 MHz (hoặc cộng hưởnggốm trong một số biến thể dao động), mặc dù một số thiết kế như LilyPad chạy ở 8MHz và chia sẻ bộ điều áp trên bo mạch do hạn chế thông số định dạng thể Bộ vi điềukhiển của Arduino cũng được lập trình trước nhờ một bộ nạp khởi động theo cách đơngiản là tải lên các chương trình vào bộ nhớ flash trên chip, so với các thiết bị khácthường cần một lập trình viên bên ngoài hỗ trợ khi sử dụng

Ở cấp độ khái niệm, khi sử dụng xếp chồng phần mềm Arduino, tất cả bo mạchđược lập trình nhờ kết nối nối tiếp RS-232, nhưng cách này được thực hiện khác nhautheo từng phiên bản của phần cứng Bảng mạch Arduino nối tiếp chứa một mạch dịchcấp để chuyển đổi giữa tín hiệu cấp – RS – 232 và cấp – TTL Bảng mạch Arduinohiện nay được lập trình thông qua cổng USB, cài đặt này sử dụng chip chuyển đổiUSB – sang-nối tiếp như FTDI FT232 Một số biến thể, chẳng hạn như Arduino Mini

và Boarduino không chính thức, sử dụng một bảng mạch có thể tháo rời chuyển đổiUSB-sang-nối tiếp hoặc cáp, Bluetooth hoặc các phương pháp khác (khi được sử dụngvới công cụ vi điều khiển truyền thống thay vì Arduino IDE, lập trình AVR ISP chuẩnphải được sử dụng.)

Bảng mạch Arduino luôn cho thấy hầu hết các chân nối I/O pins của vi điềukhiển để sử dụng bởi các mạch khác Các Diecimila, Duemilanove , và Uno hiện tạicung cấp 14 chân I/O số, 6 trong số đó có thể tạo tiến hiệu điều biến độ rộng xung vàsáu đầu vào tương tự Các chân nằm ở mặt trên bo mạch, thông qua đầu chân cái 0.10-inch (2,5 mm) Một số shield ứng dụng nhúng plug-in cũng đã có ở dạng thương mại

Bo mạch Arduino Nano và Bare Bones tương thích Arduino có thể cung cấp cácchân cắm đực ở mặt duới của bo mạch để kết nối các bo mạch khác không cần hàn

Có rất nhiều bo mạch tương thích Arduino và bo mạch dẫn xuất từ Arduino Một

số có chức năng tương đương với Arduino và có thể được sử dụng thay thế lẫn chonhau Phần lớn là Arduino cơ bản với việc bổ sung các trình điều khiển đầu ra phổbiến, thường sử dụng trong giáo dục cấp trường để đơn giản hóa việclắp ráp các xe đẩy

và robot nhỏ Những biến thể khác là tương đương về điện nhưng thay đổi tham sốdạng (form-factor), đôi khi cho phép tiếp tục sử dụng các Shield, đôi khi không Một

số biến thể sử dụng bộ vi xử lý hoàn toàn khác với mức độ khác nhau về tính tươngthích

2.1.1.6 Phần mềm

Môi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino là một ứng dụng đa nền tảng đượcviết bằng Java và được dẫn xuất từ IDE cho ngôn ngữ lập trình xử lý và các dự án lắpráp Nó được thiết kế để làm nhập môn lập trình cho các nhà lập trình và những ngườimới sử dụng khác không quen thuộc với phát triển phần mềm Nó bao gồm một trìnhsoạn thảo mã với các tính năng như làm nổi bật cú pháp, khớp dấu ngặc khối chươngtrình, và thụt đầu dòng tự động và cũng có khả năng biên dịch và tải lên các chươngtrình vào bo mạch với một nhấp chuột duy nhất Một chương trình hoặc mã viết choArduino được gọi là "sketch"

Chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C++ Arduino IDE đi kèm với mộtthư viện phần mềm được gọi là "Wiring" từ dự án lắp ráp ban đầu, cho hoạt động đầuvào/đầu ra phổ biến trở nên dễ dàng hơn nhiều Người sử dụng chỉ cần định nghĩa haihàm để thực hiện một chương trình điều hành theo chu kỳ:

- setup() : Hàm chạy một lần duy nhất vào lúc bắt đầu của một chương trình

dùng để khởi tạo các thiết lập

- loop() : Hàm được gọi lặp lại liên tục cho đến khi bo mạch được tắt đi.

Khi các bạn bật điện bảng mạch Arduino, reset hay nạp chương trình mới, hàmsetup() sẽ được gọi đến đầu tiên Sau khi xử lý xong hàm setup(), Arduino sẽ nhảy đếnhàm loop() và lặp vô hạn hàm này cho đến khi bạn tắt điện bo mạch Arduino Chutrình đó có thể mô tả trong hình dưới đây:

Hình 2.2:Lưu đồ chương trìnhArduino IDE sử dụng GNU toolchain và AVR libc để biên dịch chương trình và

sử dụng avrdude để tải lên các chương trình vào bo mạch chủ

Do nền tảng Arduino sử dụng vi điều khiển Atmel, môi trường phát triển củaAtmel, AVR Studio hoặc Atmel Studio mới hơn, cũng có thể được sử dụng để pháttriển phần mềm cho các Arduino

2.1.1.7 Các loại bo mạch Arduino.

Về mặt chức năng: bo mạch Arduino chia thành 2 loại: loại bo mạch chính cóchip Atmega, loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thường được gọi làshield)

Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấuhình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau Một số bo

có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth

Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví

dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ…

Hình 2.3: Các loại Board Arduino.

2.1.2 Arduino mega 2560.

Hình 2.4: Board Arduino Mega 2560

Hình trên là cận cảnh con Arduino Mega 2560 Đối với chúng ta lập trình choArduino thì trước tiên quan tâm những thành phần được đánh số ở trên:

(1) _Cổng USB (loại B): Cổng giao tiếp để upload code từ PC lên vi điểu khiểnđồng thời cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điểu khiển với máytính

(2) _Jack nguồn: để chạy Arduino thì có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên, nhưngkhông phải lúc nào cũng cắm với máy tính Lúc đó, ta cần một nguồn 9 – 12V.(3) _Hàng Header: đánh số từ 0 – 53 là hàng digital pin, nhận vào hoặc xuất ra cáctín hiệu số Ngoài ra có một pin đất (GND) và pin điện áp tham chiếu (AREF).(4) _Hàng header thứ hai: chủ yếu liên quan đến điện áp đất, nguồn

(5) _Hàng header thứ ba: các chân để nhận vào hoặc xuất ra các tín hiệu analog Ví

dụ như đọc thông tin của các thiết bị cảm biến

(6) _Vi điều khiển AVR: là bộ xử lý trung tâm của toàn bo mạch Với mỗi mẫuArduino khác nhau thì con chip này khác nhau Ở con Arduino Mega này thì sửdụng ATMega2560

Một số thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.1: Một số thông số kỹ thuật của Arduino mega 2560

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Điện áp đầu vào (input) (kiến nghị ) 7 – 12V

Số chân Digital I/O 54 (có 15 chân điều chế độ rộng xung

PWM)

DC Current for 3.3V Pin 50mA

Trong LabView, xây dựng một giao diện người dùng bằng cách dùng một bộ cáccông cụ và đối tượng Giao diện người dùng chính là mặt máy – front panel Sau đóthêm mã lệnh sử dụng các biểu diễn đồ hoạ của các hàm để điều khiển các đối tượngcủa mặt máy Mã này nằm trong sơ đồ khối Nếu xây dựng chuẩn, sơ đồ khối sẽ nhưmột lưu đồ

LabView được tích hợp đầy đủ cho việc truyền tin với các phần cứng như làGPIB, VXI, PXI, RS-232, RS – 485 và các thiết bị thu nhận dữ liệu…Vì vậy LabView

có các đặc trưng được xây dựng bên trong phù hợp với việc kết nối các ứng dụng củabạn

LabView có thể tạo các ứng dụng biên dịch 32 bit, cho ta tốc độ thực hành nhanhdùng trong các giải pháp thu thập dữ liệu, thử, đo lường và điều khiển Ta cũng có thểtạo các thư viện độc lập dùng chung và chạy được như DLL, vì LabView chính là một

bộ biên dịch 32 bit

LabView có các thư viện đầy đủ dùng cho thu thập, phân tích, hiển thị và lưu trữ

dữ liệu LabView cũng có các công cụ phát triển phần mềm truyền thống Bạn có thểtạm các điểm dừng, chạy mô phỏng chương trình và chạy từng bước cả chương trình

để đơn giản hoá việc gỡ rối và viết chương trình

2.2.1.2 Tại sao chúng ta lại sử dụng LabView?

LabView cho phép ta xây dựng các giải pháp riêng dùng trong các hệ thống khoahọc và kỹ thuật LabView mang đến sự linh động, mềm dẻo và tốc độ thực hiện củamột ngôn ngữ lập trình đầy tính năng mà không có gây ra khó khăn hay phức tạp nào.LabView cung cấp cho hàng ngàn người sử dụng một cách lập trình nhanh hơncác hệ thống đo lường, thu thập số liệu và điều khiển

Bằng cách sử dụng LabView để làm mẫu, thiết kế, kiểm tra và cung cấp đầy đủcác hệ thống thiết bị và có thể giảm bớt được thời gian phát triển hệ thống và tăngnăng suất lên gấp 4 – 10 lần.

LabView có lợi ích về một cơ sở người dùng đã cài đặt, nhiều năm phản hồi sảnphẩm và các công cụ hỗ trợ mạnh Cuối cùng, LabView trợ giúp kỹ thuật NationalInstruments và vùng phát triển đảm bảo sự thành công cho việc phát triển các giảipháp của chúng ta

 Ưu điểm của LabView.

- Tốc độ làm việc nhanh hơn với ngôn ngữ đồ họa (G code)

- Được hỗ trợ một cách nhanh chóng và tự động trong việc sử dụng miễn phí cácDriver thiết bị

- Có thể làm việc lập tức với LabView bằng việc mở và chạy thử các ví dụ

- Kết hợp việc truyền nhận và phân tích dữ liệu vào hàm phân tích nâng cao

- Lưu trữ dữ liệu và thiết lập các báo cáo

- Thiết kế các giao diện người dùng một cách chuyên nghiệp nhất

- Tạo lập các ứng dụng riêng lẻ (Xuất ra file chạy exe)

- Phù hợp với các dòng máy tính đời mới Multicore

- Dễ dàng mở rộng lĩnh vực hoạt động và ứng dụng các công nghệ mới

- Điều kiện được hợp tác và phát triển với cộng đồng kỹ sư trên khắp Thế Giới

 Nhược điểm của LabView

- Cài đặt phần mềm và các công cụ liên quan khá phức tạp

- Phải thực hiện trên máy vi tính hoặc một máy tính nhúng

2.3 KẾT NỐI LABVIEW VỚI ARDUINO

Hình 2.5: Arduino Uno

Để kết nối và làm việc với Arduino, trên LabVIEW cần có 1 bộ VIs củaArduino Thông qua bộ VIs, LabVIEW có thể lấy dữ liệu từ các chân Arduino và xử

lý, điều khiển hoặc hiển thị kết quả trên màn hình máy tính

Do sự phổ biến và chuẩn hóa của Arduino nên bộ VIs của nó đã được phổ biếnrộng rãi không cần người sử dụng phải lập trình Để sử dụng được ta thực hiện theobước sau:

- Bước 1: Cài đặt VI Package Manager (VIPM) – đây là phần mềm quản lý cũngnhư giúp chúng ta download các gói VI của LabVIEW

- Bước 2: Sau khi cài đặt xong ta vào VIPM và tìm giao diện Arduino choLabVIEW với từ khóa “LabVIEW Interface for Arduino” Sau đó cài đặtLabVIEW Interface for Arduino cho LabVIEW, lưu ý là phải đúng phiên bản củaLabVIEW

Hình 2.6: Giao diện của VIPM

Hình 2.7: Cài đặt LabVIEW Interface cho Arduino

- Bước 3: Kết nối Arduino với máy tính qua cổng USB

- Bước 4: Nạp mã nguồn cho Arduino để có thể giao tiếp với LabVIEW

 Khởi động Arduino IDE

 Vào File chọn Open Tìm đường dẫn: <LabVIEW>\vi.lib\LabVIEW Interfacefor Arduino\Firmware\LIFA_Base Ở đây <LabVIEW> là nơi chứa thư mụcLabVIEW sau khi cài đặt.Ví dụ: cài LabVIEW tại ổ C thì <LabVIEW> sẽtương ứng với: C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 20XX.Kích đúp vào LIFA_Base.2

Hình 2.8: Nạp mã nguồn để Arduino có thể giao tiếp với LabVIEW.

Chọn đúng Board và Serial Port sau đó kích vào Upload để nạp vào Arduino.Khi có thông báo Done Uploading là đã nạp thành công và đã có thể làm việc vớiArduino trên LabVIEW

2.3.1 Gói VIs Arduino.

Sau khi kết nối hoàn tất, ta thấy có dòng Arduino trên bảng Functions củaLabview Bên trong gói VIs gồm:

Hình 2.9: Gói VIs ArduinoCác VI này đều có các chân để đưa tín hiệu vào hoặc là xuất tín hiệu ra Cácchân này đều có kiểu dữ liệu cụ thể Để biết được chức năng của VI và kiểu dữ liệucủa các chân thì ta sử dụng “Ctrl+H”.Ta cũng sử dụng wires để tạo kết nối giữa 2 VI

2.3.2 Khối Init

Đây là khối bắt đầu cho một chương trình giao tiếp với Arduino

Hình 2.10: Khối Init và các chân của khối

- Ta có thể thấy khối Init có rất nhiều chân ra song để thiết lập cho việc kết nối tachỉ quan tâm tới một vài chân.Cụ thể là:

 Chân VISA resource là chân thiết lập cổng COM để giao tiếp giữa LabVIEW

 Chân Arduino Resource để kết nối với các khối khác

- Cách thiết lập chân và một số lưu ý nhỏ khi nối các khối

 Một khối được chia làm 2 dãy chân dữ liệu Các chân nằm bên trái của khối làcác chân đưa dữ liệu vào hoặc là các thiết lập ban đầu của tín hiệu.Các chânbên phải là các chân đưa dữ liệu ra hoặc các thành phần của tín hiệu đã táchđược khi qua khối

 Để thiết lập bất kỳ chân nào của một khối ta làm như sau:

o Đưa con trỏ chuột tới chân cần thiết lập sao cho con trỏ chuột trở thànhWiring tool (hoặc có thể dùng Tool Palette)

o Click chuột phải, sau đó trỏ chuột vào Create chọn kiểu thiết lập.Có 3 kiểuthiết lập: Constant (hằng số), Control (điều khiển), Indicator (hiển thị) tùyvào mục đích để lựa chọn phù hợp

 Chân Arduino Resource khối này nối với chân Arduino Resource khối khác

 Chân error out của khối trước thì nối với error in của khối liền sau

 Đối với các khối còn lại ta cũng thiết lập tương tự

2.3.3 Khối Close

Là khối để dóng một chương trình giao tiếp với Arduino và chỉ gồm các chân

cơ bản là Arduino Resource, error in ,error out

Hình 2.11: Khối Close

2.3.4 Các khối Low level.

Bao gồm các khối để đọc, ghi tín hiệu analog hoặc digital từ board Arduino.Ngoài ra còn có các khối phục vụ việc băm xung, bus…

Hình 2.12: Các khối trong Low Level

2.3.5 Các khối sensors.

Bao gồm các khối VI sensor thường dùng như: Cảm biến nhiệt độ, cảm biếnánh sáng, LCD, led 7 thanh, led nhiều màu…đáp ứng rất nhiều ứng dụng thực tiễncũng như nghiên cứu khoa học

Hình 2.13: Các khối trong SensorsNgoài các khối cơ bản kể trên, trong gói Arduino còn có thêm khối Example gồmcác ví dụ đã được thiết kế sẵn và khối Utility.

2.4 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.

2.4.1 Tổng quan động cơ điện một chiều

2.4.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều

Hình 2.14: Động cơ điện một chiềuĐộng cơ điện một chiều gồm hai phần: phần tĩnh và phần động:

- PHẦN TĨNH (Stato) còn gọi phần kích từ động cơ: bộ phận sinh ra từ trường

gồm:

 Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được kích từ

bằng nam châm điện), mạch từ được làm bằng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây

quấn kích thích hay còn gọc là dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ,các cuộn dây diện từ nay được mắc nối tiếp với nhau.

 Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn

kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹthuật điện hay thép cacbon dày 0.5 – 1mm ép lại và tán chặt Trong động cơđiện nhỏ có thể dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông.Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dâyđều được bọc cách điện kỹ thành một khối, tẩm sơn cách điện trước khi đặttrên các cực từ Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nốitiếp với nhau

 Cực từ phụ: được đặt trên các cực từ chính Lõi thép của cực từ phụ thường

làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giốngnhư dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ nhữngbulông

+) Gông từ: làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động

cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại, trong máy điện lớnthường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.+) Các bộ phận khác:

o Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dâyquấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vàvừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắpmáy thường làm bằng gang

o Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổithan bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặtlên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điệnvới giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than chođúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại

+) Tỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vàothành cổ góp nhờ lò xo

 Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện

dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do

dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lạithì đặt dây quấn vào Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dậpnhững lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thônggió dọc trục Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thànhnhững đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thônggió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõisắt.Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vàotrục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto

có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

 Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động

và có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng cóbọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài Kw thường dùngdây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diệnchữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép Để tránh khiquay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đaichặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit

 Cổ góp: gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica

dày từ 0,4 – 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùnghai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điệnbằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần

tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng

2.4.1.2 Phân loại động cơ điện một chiều.

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người taphân loại theo cách kích thích từ các động cơ

Theo đó ta có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:

- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ

hai nguồn riêng rẽ

- Động cơ điện một chiều kích từ song song:cuộn dây kích từ mắc song song phần

ứng

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần

ứng

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: gồm có 2 cuộn dây kích từ, một cuộn mắc

song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

2.4.1.3 Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều.

Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, truyền tải…cả máyphát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vậnhành…nên máy điện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi vàphổ biến Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định trong côngnghiệp giao thông vận tải và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên

tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện…).Mặc dù so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thìgiá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phứctạp hơn Nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điện một chiều vẫn không thể thiếutrong nền sản xuất hiện đại.

cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúcmạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao

- Nhược điểm: có hệ thống cổ góp – chổi than nên vận hành kém tin cậy và không

an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ

2.5 MẠCH CẦU H.

Mạch được gọi là cầu H là vì mạch có 4 transitor mắc theo sơ đồ giống hình chữ

H, để điều khiển chiều quay của động cơ Ngoài còn kết hợp với thành phần bên ngoài

để điều khiển tốc độ (phương pháp điều xung)

Hình 2.15: Sơ đồ tổng quát mạch cầu H

2.5.1 Nguyên lý hoạt động theo chiều thuận.

trên hình 2.16 chỉ chiều của dòng điện Dòng điện đi từ nguồn Vcc Q2 Motor DC Q4 Mass.

Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý động cơ quay theo chiều thuận

2.5.2 Nguyên lý hoạt động theo chiều nghịch.

Nguyên lý hoạt động: khi B ở mức cao A mức thấp, Transitor Q1 Q3 dẫn, Q2 Q4

không dẫn Động cơ quay theo chiều nghịch Chiều của mũi tên trên hình 2.17 chỉchiều của dòng điện Dòng điện đi từ nguồn Vcc →Q2 → Motor → DC → Q4 →Mass

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên ly động cơ DC quay theo chiều nghịch