thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh

Yêu cầu đặt ra đối với các sinh viên chuyên ngành điện tự động hóa là cần phải nắm vững, học hỏi trao dồi kiến thức và kỹ năng từ cơ bản đến phức tạp như: biết cách sử dụng thành thạo cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA THÔNG MINH

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Cảnh Quang

HÀ NỘI - 6/2019

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 4

1.1 VỀ CỬA TỰ ĐỘNG TRONG ĐỜI SỐNG 4

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG 4

PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN 5

PHẦN 3: TỔNG QUAN HỆ THỐNG 5

PHẦN 4: THIẾT KẾ MẠCH 5

4.1 KHỐI NGUỒN 5

4.2 MẠCH PHÁT 6

4.3 MẠCH THU 7

4.4 MẠCH CẦU H SỬ DỤNG TRANSISTOR BJT 8

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 10

LỜI NÓI ĐẦU

Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đang diễn ra theo sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu và thách thức đặt ra cho các sinh viên

Điện tự động hóa là một lĩnh vực mà nước ta đang nghiên cứu và từng bước đẩy mạnh phát triển tạo ra những thành tựu công nghệ ứng dụng vào kinh tế, quốc phòng, đời sống xã hội và đặc biệt là quá trình sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động

Yêu cầu đặt ra đối với các sinh viên chuyên ngành điện tự động hóa là cần phải nắm vững, học hỏi trao dồi kiến thức và kỹ năng từ cơ bản đến phức tạp như: biết cách sử dụng thành thạo các loại cảm biến và kết nối với hệ thống để thu nhận tín hiệu, kỹ năng lập trình trên các hệ thống sử dụng vi điều khiển trong các hệ thống công nghiệp và các ứng dụng trong sinh hoạt sản xuất

Sau thời gian học tập và nghiên cứu cùng với sự nỗ lực của nhóm, chúng em đã hoàn thành đề tài thiết kế hệ thống đóng mở của tự động Môn Điện Tử Tương Tự

là môn cơ sở ngành chỉ cung cấp cho chúng em những kiến thức cơ bản, chúng em phải tự tìm tòi nghiên cứu nên không tránh khỏi những thiếu xót, chúng em mong được sự chỉ bảo của thầy để sản phẩm hoàn thiện hơn và có thể ứng dụng vào thực tế

Em xin chân thành cảm ơn !

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG

1.1 VỀ CỬA TỰ ĐỘNG TRONG ĐỜI SỐNG.

Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là bộ phận không thể thiếu được trong từng công trình kiến trúc Nhưng hầu hết những loại cửa bình thường mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng đó là: cửa thường chỉ đóng mở được khi có tác động của con người vào nó

Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con người là tất yếu và vô cùng cần thiết Do vậy, cần thiết kế ra một loại cửa

tự động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa tự động được thiết kế là để tạo ra được loại cửa vừa duy trì những yêu cầu trước đây, vừa khắc phục những nhược điểm của cửa thông thường Vì khi sử dụng cửa tự động người dùng hoàn toàn không phải tác động trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động mở theo ý muốn của mình

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG.

Hiện nay có nhiều loại cửa tự động: cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt…

Nhưng chúng thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại Việt Nam với giá thành khá cao Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lượng và chủng loại

1.2.1 Cửa Kéo: Loại cửa này còn khá lạ ở nước ta, với kết cấu đơn giản một động

cơ được gắn cố định với trần nhà Cửa được động cơ kéo bằng một đoạn dây Ưu điểm: đơn giản nhưng hiệu quả, cánh cửa chắc Nhược điểm: động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức 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

1.2.2 Cửa Cuốn: Loại cửa này có khả năng cuộn tròn lại được Khi có tín hiệu

điều khiển đóng mở cửa, động cơ của cửa sẽ tác động qua một trục cuốn cửa cuộn tròn quanh trục đó Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, chỉ cần một động cơ công suất nhỏ Thường được dùng làm cửa cho gara ô tô Nó

có tính kinh tế cao vì dễ chế tạo Nhưng cũng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác

1.2.3 Cửa Trượt: Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh cố định cho phép cánh

cửa có thể trượt qua lại Cửa trượt có nhiều loại, tùy thuộc vào hình dạng rãnh trượt như rãnh thẳng thì là loại cửa chuyển động tịnh tiến, rãnh tròn thì là loại cửa

chuyển động xoay tròn Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách

sạn, sân bay, nhà ga… Cửa này có ưu điểm là kết cấu nhẹ nhàng tạo cảm giác thoáng đạt, thoải mái và lịch sự Loại cửa này có thiết kế khá dễ dàng.Loại cửa này

ở nước ta được dùng khá là phổ biến

PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN.

Đối tượng điều khiển ở đây là một động cơ một chiều có gắn với hệ thống cánh cửa, cánh cửa mở khi động cơ quay thuận chiều và đóng khi động cơ quay ngược chiều

PHẦN 3: TỔNG QUAN HỆ THỐNG.

Sơ đồ khối của hệ thống

PHẦN 4: THIẾT KẾ MẠCH.

4.1 KHỐI NGUỒN.

Hình 3.2: Khối nguồn

-Điện áp vào: 220VAC

-Điện áp sau khi qua biến áp: 16VAC

-Điện áp ra khi qua chỉnh lưu cầu cùng IV 78L12: 12VDC

-Dòng điện ra: dòng nhỏ, thích hợp dùng cho các mạch phát, mạch thu Với dòng nuôi motor, tùy thuộc loại motor khác nhau mà ta sẽ thiết kế dòng phù hợp để đảm bảo công suất

4.2 MẠCH PHÁT.

Hình 3.3: Mạch phát hồng ngoại

-Nguồn VCC: 12V

-Cấu tạo: 1 IC 555, 2 điện trở R2 và R5, biến trở RA3, tụ điện C4, tụ hóa C3, LED D1

-Nhiệm vụ: tạo tín hiệu xung truyền tới mạch phát

4.3 MẠCH THU

Hình 3.4: Mạch thu hồng ngoại

Trong mạch thu hồng ngoại ta sử dụng một transistor để thay thế cho mạch đảo ( cổng NOT):

Hình 3.5: mạch đảo ( cổng NOT)

4.4 MẠCH CẦU H SỬ DỤNG TRANSISTOR BJT

4.4.1 Cấu tạo

- Mạch cầu H: Xét một cách tổng quát, mạch cầu H là một mạch gồm 1 nguồn DC,

1 motor và 4 "công tắc" được mắc theo hình chữ H

4.4.2 Nguyên tắc hoạt động mạch cầu H transistor BJT

Hình 2.1 Mạch cầu H

Bằng cách điều khiển 4 "công tắc" này đóng mở, ta có thể điều khiển được dòng điện qua động cơ cũng như các thiết bị điện tương tự 4 "công tắc" này thường là Transistor BJT, MOSFET hay relay Tùy vào yêu cầu điều khiển khác nhau mà người ta lựa chọn các loại "công tắc" khác nhau

- Mạch cầu H dùng transistor BJT là loại mạch được sử dụng khá thông dụng cho việc điều khiển các loại động cơ công suất thấp Lí do đơn giản là vì transistor BJT thường có công suất thấp hơn các loại MOSFET, đồng đời cũng rẻ và dễ tìm mua, sử dụng đơn giản

- Đây là sơ đồ tổng quát của một mạch cầu H sử dụng transistor BJT

Hình 2.2 Mạch cầu H sử dụng transistor

- Trong sơ đồ này, A và B là 2 cực điều khiển Còn 4 diode có nhiệm vụ triệt tiêu dòng điện cảm ứng sinh ra trong quá trình động cơ làm việc Nếu không

có diode bảo vệ, dòng điện cảm ứng trong mạch có thể làm hỏng các

transistor

Transistor BJT được sử dụng là loại có công suất lớn và hệ số khếch đại lớn

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.

Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu, chúng em đã hoàn thành đề tài thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động

Các vấn đề đã giải quyết:

- Về cơ bản đã tìm hiểu được tính năng, các thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của một số linh kiện, thiết bị điện phục vụ cho ghép nối hệ thống

- Nắm được cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các khối trong hệ thống điều khiển cửa tự động Với đề tài này, trong tương lai em sẽ phát triển nó ở mức cao hơn và tích hợp thêm tính năng bảo mật, tính năng tự động đóng mở cửa để lưu thông không khí và điều hòa nhiệt độ theo nhiệt độ lập trình trước… Ứng dụng rộng rãi vào trong cuộc sống như hệ thống cửa tự động thông minh cho gia đình, siêu thị…

Do kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế nên bản báo cáo không tránh khỏi những khiếm khuyết kỹ thuật, kính mong thầy tham gia góp ý để em hoàn thiện đề tài, để đề tài sát với thực tế và sẵn sàng ứng dụng sử dụng trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công (2005), Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, NXB Khoa học và kỹ thuật

2 Hồ Khánh Lâm (2008), Giáo trình kỹ thuật vi xử lý, NXB Thông tin và truyền thông

3 Một số trang web tham khảo : http://codientu.org/, http://www.hocavr.com, google.com