Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử đề tài thang máy

LỜI CẢM ƠN.
Đầu tiên, em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Giao
Thông Vận Tải nói chung và các thầy cô giáo trong ngành Cơ điện tử nói riêng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt cho em nhưng kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy giáo Trịnh Tuấn Dương đã tận
tình giúp đỡ, chỉ bảo và trực tiếp hướng dẫn em trong thời gian qua để em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đã luôn tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án
tốt nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn luận văn này của em không tránh khỏi những
sai sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn.
Hà nội, 5 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện.
Lê Xuân Ngừng.
1
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lê Xuân Ngừng K51- Cơ Điện Tử
TÓM TẮT
Được sự hướng dẫn của thầy Trịnh Tuấn Dương em đã tiến hành nghiên cứu và trình
bày luận văn trong năm chương:
Chương 1. “Tổng quan về thang máy”. Trong chương này em trình bày tóm tắt cơ sở,
lịch sử phát triển của thang máy, các khái niệm, định nghĩa vai trò của thang máy và các
ứng dụng, các xu thế trong tương lai và tình hình tiếp cận thang máy trong sản xuất công
nghiệp nay. Đây là các kiến thức cơ sở cần thiết trước khi nghiên cứu hoạt động của thang
máy.
Chương 2. Giới thiệu các linh kiện trong đồ án, về cấu tạo, chức năng và nguyên lí
hoạt động của chúng.
Chương 3. Phần thiết kế và thi công nội dung chính là thiết kế mạch, nguyên lí hoạt
động các khối trong sơ đồ nguyên lí,các phần mềm trong quá trình thiết kế và thi công và
sơ đồ khối tổng quan hoạt động nguyên lí.
Phần “Kết luận”. Nội dung chính của phần này là trình bày tóm tắt lại một số kết quả

chính mà luận văn đạt được cùng với đó là một số vấn đề có thể tiếp tục mở rộng nghiên
cứu trong luận văn.
2
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lê Xuân Ngừng K51- Cơ Điện Tử
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
LỜI NÓI ĐẦU
3
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lê Xuân Ngừng K51- Cơ Điện Tử
Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa –Hiện
đại hoá đất nước, đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm nhanh chóng sánh vai
cùng các quốc gia tiên tiến trên thế giới, lĩnh vực Tự Động Hoá Công Nghiệp ngày càng
chứng tỏ vai tro không thể thiếu được.
Không chỉ phục vụ trong
công nghiệp hóa, lĩnh vực tự động hóa còn thể hiện bản chất của một nước hiện đại .
Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện nhiều công trình xây dựng cao
tầng đồ sộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc
tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đều có xu hướng “phát triển theo chiều cao”. Đó là một
qui luật phát triển hiển nhiên. Đi đôi với sự phát triển này là nhu cầu về thiết bị chuyển tải
hàng hoá và con người theo “độ cao”. Thiết bị hiện đại đó chính là Thang máy.
Đề tài thang máy đã được
các anh chị khóa trước làm, nhưng chưa đạt được kết quả như mong muốn nên e quyết
định chọn đề tài này để hoàn thành nốt những thiếu sót của các anh chị khóa trên.
Do chưa có nhiều kinh
nghiệm, cũng như những khó khăn trong việc tìm tài liệu thực tế nên em không thể tránh
những thiếu sót trong quá trình hoàn thành luận văn, kính mong qúy thấy cô và các bạn
thông cảm, góp ý và chỉ bảo thêm cho em.
4
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lê Xuân Ngừng K51- Cơ Điện Tử
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1. Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và người theo phương thẳng
đứng.
Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan
sát,.v.v. đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là
thời gian của một chu k vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên
tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp
và tiện nghi của công trình . Thang máy là một thiết bị vận chuyển được hỏi tính an toàn
nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người. Vì vậy, yêu
cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải
tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu vè kỹ thuật an toàn được quy định trong các
tiêu chuẩn, quy trình quy phạm.
Một hệ thống thang máy không chỉ thỏa mãn về mặt hình thức như thiết kế Cabin sang
trọng, tinh tế, đẹp mắt mà còn đạt đủ tiêu chuẩn , chứng chỉ an toàn, đảm bảo tính tin cậy
cao bao gồm các thiết bị an toàn như : Hệ thống UPS ( Uninterruptible Power Supplier) là
bộ lưu trữ điện dự phòng , cung cấp điện cho hệ thống thang máy trong trường hợp mất
điện đột ngột, đảm bảo nguồn điện chiếu sáng , bộ đàm trong thang máy (interphone) ,
chuông báo , phanh an toàn khi mất điện , bộ đóng cắt an toàn cửa cabin v v…
1.2. Lịch sử phát triển của thang máy:
Thang máy đầu tiên dùng cho công chúng ra mắt vào năm 1853 đó chính là chiếc
thamg máy của hang OTIS-Mỹ. Và vào cuối thế kỷ 19 hãng thang máy thứ 2 ra đời :
Schindler của Thụy Sỹ. Thang máy Schindler cũng chế tạo thành công và bắt đầu lắp đặt
ở nhiều công trình.
Sang thế kỉ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như Kone của Phần Lan; Nippon ,
Mitsubishi của Nhật Bản ; Thyssen của Đức; Sabiem của Italia; LG của Hàn Quốc…. Các
thang máy đã được thiết kế, thử nghiệm nên hoạt động êm và dừng tầng chính xác hơn .
Cho tới những năm 1975 thang máy trên thế giới đã đạt tới tốc độ 400m/phút , những
5
thang máy lớn với tải trọng lên tới 25 tấn đã được chế tạo thành công. Thời gian này xuất
hiện nhiều hãng thang máy nữa ra đời.

Đến năm 1981 trên thế giới đã xuất hiện công nghệ hệ thống điều khiển thang máy
bằng phương pháp biến đổi tần số VVVF . Thành tựu này là mốc quan trọng đưa ngành
thang máy lên tầm cao mới . Ngoài ưu điểm đõ dừng tầng êm ái nó còn khai thác cho
nhân oại giảm thiểu khả năng tiêu thụ điện còn 50% so với trước.
Càng ngày công nghệ càng được nâng cấp , cải tiến trong ngành thang máy. Các thang
máy tốc độ cao lần lượt xuất hiện. Thang máy tốc độ 500m/phút rồi đến 600m/phút rồi
800m/phút lần lượt ra đời. Ngày nay chúng ta thấy đối với giải pháp thang máy cho các
nhà cao ốc đã lên tới trên 100 tầng.
Cùng với sự phát triển của các hãng thang máy trên thế giới , ở Việt Nam lần lượt các
công ty thang máy ra đời. Phải kể đến những đơn vị đầu tiên trong ngành thang máy như:
công ty thang máy Tự Động, thang máy Thiên Nam, Thái Bình, Á Châu Meco, Thang
máy Mạnh Thắng…. đến năm 2001 các công ty đã lần lượt ra đời như: Thang máy Thăng
Long, Hanoel, Fuji, … Các dịch vụ phục vụ cho ngành thang máy cũng rất phát triển.
Trong tương lai tới, sẽ có nhiều nhà máy sản xuất tại Việt Nam sẽ ra đời để phục vụ cho
ngành xây dựng.
1.3. Phân loại thang máy
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất da dạng, với nhiều kiểu, loại khác
nhau để phù hợp với mục đích của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo
nguyên tắc và các đặc điểm sau:
Theo công dụng thang máy được phân thành 5 loại:
+, Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các
khách sạn, công sở, các khu chung cư , trường học v v
+, Thang máy chuyên chở người có tính đến hang đi kèm: Loại này thường dung cho các
siêu thị , khu triển lãm v v
+, Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này thường dùng cho các bệnh viện , khu điều
dưỡng… Đặc điểm của nó là kích thước cabin phải đủ lớn để chứa bang ca(cáng) hoặc
6
giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm.
Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho các
loại thang máy này.

+, Thang máy chuyên chở hang có người đi kèm: Loại này thường dung cho các nhà máy,
công xưởng , kho, thang máy dung cho nhân viên khách sạn v v chủ yếu để chở hang
nhưng có người đi kèm để phục vụ.
+, Thang máy chuyên chở hang không có người đi kèm: Loại này chuyên dùng để chở vật
liệu , thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể v v Đặc điểm của loại này chỉ có điều
khiển ngoài cabin (trước các cửa tầng) . Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều
khiển trong cabin vừa điều khiển ngoài cabin.
Theo hệ thống dẫn động cabin:
+, Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện
truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin đươc treo
bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loiaj thang
máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thang răng (chuyên dùng để chở người
phục vụ xây dựng các công trình cao tầng).
+, Thang máy thủy lực (bằng xylanh - pittông): Đặc điểm của loại này là cabinđược đẩy
từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế vìvậy không thể trang
bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiếtdiện giếng thang so với dẫn
động cáp có cùng tải trọng.
Theo các thong số cơ bản:
+, Theo tốc độ di chuyển của cabin:
- Loại tốc độ thấp:ν <1 m/s
- Loại tốc độ trung bình: ν < 1 ÷ 2,5 m/s
- Loại tốc độ cao: ν <2,5 ÷ 4 m/s
7
- Loại tốc độ rất cao: ν > 4 m/s.
+, Theo khối lượng vận chuyển của cabin:
- Loại nhỏ: Q < 500 kg
- Loại trung bình: Q = 500 ÷1000 kg
- Loại lớn: Q = 1000 ÷ 1600 kg
- Loại rất lớn: Q >1600 kg
Theo vị trí đặt bộ tời kéo:

Đối với thang máy điện:
+Thang máy có bộ tời kéo đặt trên giếng thang
+Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang
Theo quỹ đạo di chuyển của cabin
+, Thang máy thẳng đứng
+, Thang máy nghiêng
1.4. Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của thang máy
Thang máy có nhiều kiểu khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau:
Cabin và hệ thống treo cabin – Cơ cấu đóng mở cửa cabin – Bộ hãm phanh bảo hiểm –
Cáp nâng – Đối trogj, và hệ thống cân bằng – Hệ thống ray dẫn hướng – Tủ điện điều
khiển cùng các trạng thiết bị điện để điều khiển thang máy hoạt động theo đúng chức
năng – Cửa tầng – Cửa cabin cùng hệ thống khóa liên động.
1.4.1 Cấu tạo chung của thang máy
8
Hình 1-1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy, dẫn động bằng tời điện với puly cáp bằng ma
sát. Thang máy gồm:
1. Tủ điện điều khiển 19. Hệ thống treo
2. Bộ phận hạn chế tốc độ 20. Cáp nâng
3. Cơ cấu đóng mở cửa 21. Bộ tời kéo
4. Cửa cabin 22. Buồng máy.
5. Sàn cabin
6. Sàn tầng
7. Cửa tầng
8. Cáp của bộ phận hạn chế tốc độ
9. Thiết bị tang cáp hạn chế tốc độ
10. Hố thang
11. Giảm chấn
12,13. Ray dẫn hướng cho đối trọng và cabin
14. Đối trọng
15. Giếng thang

16. Ngàm dẫn hướng
17. Bộ phận bảo hiểm
18. Cabin
9
Hình.1- 1: Cấu tạo thang máy
10
1.4.2. Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện thang máy
- Thang máy phải đảm bảo tuyệt đối an toàn vì nó liên quan trực tiếp tới tính mạng con
người vì thế khi thiết kế thang máy phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về “ Thiết kế
thang máy “ do quốc tế đặt ra.
- Các khí cụ điện , thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của thang máy
phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện làm việc phức tạp của môi trường, nhằm nâng
cao năng suất , an toàn trong vận hành khi sử dụng và khai thác.
- Đối với hệ truyền động điện cho thang máy phải đảm bảo khởi động động cơ truyền
động khi đầy tải, đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen
ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen tĩnh M
c

Khi không có tải trọng mômen của động cơ không vượt quá (15-20)% M
dm
. Mômen
động cơ phụ thuộc vào tải trọng.
-Trong hệ truyền động của thang máy yêu cầu qua trình tang tốc và giảm tốc xảy ra phải
êm. Bởi vậy momen trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật rất an
toàn.
- Do điều kiện làm việc của thang máy thất thường , tải trọng luôn thay đổi lúc non tải lúc
đầy tải nên thang máy được chế tạo có độ bền cơ khí cao. Tất cả các thiết bị được đặt
trong buồng thang và buồng má.
- Khi thiết kế và tính toán thang máy có đưa ra một số yêu cầu kĩ thuật cho chế độ hoạt
động cũng như điều kiện để khống chế các qua trình hoạt động nhằm tạo an toàn cho

người sử dụng là: Khi máy làm việc phải có thiết bị bảo vệ, tín hiệu thông báo để tránh
những tác động bên ngoài.
1.4.3. Các nguyên tắc hoạt động của thang máy.
- Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an toàn của hệ thống
nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một số yêu cầu sau:
11
+ , Khi buồng thang đang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa buồng thang, cửa
tầng hầm phải đòng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hóa vận chuyển.
+ , Trong các thang máy hiện đại khi thang máy hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì
trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ ưu tiên đối với các lệnh gần đường chuyển
rời của buồng thang.
- Nguyên lý chung khi điều khiển thang có 3 cách.
1. Gọi buồng thang tại cửa tầng.
2. Điều khiển đổi tầng trong buồng thang.
3. Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy.
- Khi có sự cố, hoặc các điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang sẽ không hoạt
động cho dù điều khiển bằng cách nào.
- Trong buồng thang, ngoài các nút ấn gọi tầng, đóng mở cửa, còn có đèn chiếu sáng ,
điện thoại, chuông cấp cứu và dừng đột ngột khi có sự cố.
1.5. Chức năng của một số bộ phận trong thang máy
Cabin
Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứahàng, chở
người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,hình dáng, thẩm
mỹ và các tiện nghi trong đó.
Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt,là hệ
thống hai dây dẫn hướng nằm trong mặt phẳng để đảm bảo chuyển động êmnhẹ, chính
xác không rung giật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảocho cabin hoạt động
đều cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tảingười ta sử dụng một đối
trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồngphẳng giống như cabin nhưng
chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắtqua puli kéo.

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệvà kỹ
lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượngtrượt trên
pulicabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyểnđộng nhịp nhàng do
phần khác điều chỉnh đó là động cơ.
12
Động cơ
Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéocabin lên
xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dâyquấn hoặc rôto
lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộngvới yêu cầu sử dụng
tốc độ, mômen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêucầu về kinh tế và cảm giác
của người đi thang máy. Động cơ là một phần tử quantrọng được điều chỉnh phù hợp với
yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lýtrung tâm.
Phanh
- Phanh hãm điện từ: là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứngim ở các
vị trí dừng tầng hoặc khi có sự cố xảy ra. khối tác động là hai má phanhsẽ kẹp lấy tang
phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ, cũng có thểchúng được bố trí trên ca
bin khi đó má phanh sẽ ép vào thanh dẫn hướng. Hoạtđộng đóng mở của phanh được phối
hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc củađộng cơ .
- Phanh bảo hiểm: Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyểncủa buồng
thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằngcách ép vào hai
thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo.
Cửa cabin và cửa tầng
Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng
mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì . Cửa tầng để che
chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong đó . Cửa cabin vàcửa tầng có khoá
tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời . Cửa cabin và cửa tầng khihoạt động phải theo một
quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹkhông có va đập. Nếu không
may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đangđóng thì cửa sẽ mở tự động nhờbộ
phận đặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi vớiđộng cơ qua bộ xử lý trung tâm.
Động cơ cửa

Động cơ cửa gồm có động cơ cửa cabin và động cơ cửa tầng, khi làm việc phảiêm
không gây tiếng ồn . Loại động cơ này thường là động cơ một chiều không chổi than
13
(động cơ servo 1 chiều ) . Để điều khiển được loại động cơ này cần có bộ Driver thường
đi kèm với từng loại động cơ .
1.6. Các thiết bị phụ khác
Quạt gió, chuông liên lạc, các chỉ thị số báo tầng .… được lắp đặt trong cabin đểtạo ra
cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy. Trong các thang máy trở người,
tời dẫn động thường được đặt trên cao và dùng Puly ma sát để dẫn động trong cabin và
đối trọng. Đối với thang máy có chiều cao nâng lớn trọng lượng cáp nâng tương đối lớn
nên trong sơ đồ động người ta treo thêm các cáp hoặc xích cân bằng phía dưới cabin hoặc
đối trọng. Puly ma sát có các loại rãnhcáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang. Mỗi sợi cáp
riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ ba đến năm rãnh. Đối trọng là bộ
phận cân bằng, đốivới thang máy có chiều cao không lớn người ta thường chọn đối trọng
sao chotrọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng ca bin và một phần tử tải trọng
nângbỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp cân bằng. Việc chọn
cácthông số cơ bản của hệ thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằnglớn
nhất và chọn cáp tính công suất động cơ và khả năng kéo của puly ma sát.
Cảm biến vị trí
Trong thang máy cảm biến vị trí dùng để:
- Xác định vị trí của buồng thang.
- Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng.
- Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khibuồng thang
đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác củabuồng thang.
Các loại cảm biến vị trí:
+, Cảm biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển đổi tầng)
Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí, có ưu điểm là kết cấu đơn giản,
thực hiện đủ ba chức năng của bộ phận cảm biến vị trí . Nhưng khi làm việc thì gây tiếng
ồn lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến, tuổi thọ làm việckhông cao, đặc biệt là đối với
thang máy tốc độ cao .

+, Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng
14
Cấu tạo của nó bao gồm: 1 mạch từ hở , 1 cuộn dây .Khi mạch từ hở, do điện kháng của
cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dâytương đối lớn. Khi thanh sắt động làm kín
mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng
đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống.
+, Cảm biến quang
Cảm biến quang gồm nguồn phát quang và bộ thu quang, nguồn phát sử dụng LED hoặc
LASER (thường dùng điôt phát quang), bộ thu sử dụng Transistor quang. Để nâng cao độ
tin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của môi trường thường dùng phần tử
phát quang và thu quang hồng ngoại. Dùng mạch dao động để phát xa và tránh ảnh hưởng
của nhiễu. Khi có vật đi qua giữa bộ phát và bộ thu, bộ thu sẽ thay đổi trạng thái đầu ra.
+, Cảm biến điện dung
Công thức tính điện dung: C=A.K/D, cảm biến sẽ phát hiện vật đến gần vì vậtnày làm
thay đổi điện môi giữa 2 bản cực đến giá trị đặt trước. Cảm biến có thể phát hiện vật đến
gần cách vài cm .
+, Cảm biến điện cảm
Dựa vào từ trường cảm ứng để nhận biết vật kim loại đến gần, dòng điện cảm ứng trong
vật kim loại sẽ tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu làm thay đổi cảm kháng cuộn
dây. Cảm biến này có thể nhận biết bất kì kim loại nào.
Ngoài ra còn có các loại cảm biến khác: bộ cảm biến hồng ngoại, phần tử HALL
1.7. Các yêu cầu đối với thang máy
Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy:
- Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ cao
khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Để đảm cho sự hoạt
động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của
thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố.
- Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ
và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ . Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ kéo buồng
15

thang thì cũng cấp điện luôn cho phanh hãm, làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn
hướng. Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được. Khi mất điện, các má phanh
kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi.
- Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và hệ thống
báo sự cố. Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng
thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm tra trước khi thang được
tiếp tục đưa vào hoạt động.
- Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồng thang dừng
và khi buồng thang đã dừng chính xác.
+, Dừng chính xác buồng thang
- Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng
sau khi đã ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây racác hiện tượng
sau :
- Đối với thang máy chở khách: làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra,
vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất .
- Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng. Trong một
số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng,
nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
-Hỏng thiết bị điều khiển.
- Gây tổn thất năng lượng.
-Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.
-Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng.
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường
trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một
hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thangbao gồm:
mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm.
+, Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy
16
Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo

cho buồng thang chuyển động êm. Việc buồng thang chuyển động êm hay không lại phụ
thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính đặctrưng cho chế độ là
việc của thang máy là: tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a [m/s2]và độ giật ρ[m/s3].
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý
nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng .
Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s),giảm thời
gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định
mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ
của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tănglên 4÷5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ
cao tầng của nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu.
+, Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện thang máy
Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền động,
loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:
-Độ chính xác khi dừng
-Tốc độ di chuyển buồng thang
-Gia tốc lớn nhất cho phép
-Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Thang máy thường được lắp đặt trong môi trường khá là khắc nghiệt. Phòng máy
thường được đặt ở thường được đặt tại đỉnh của toà nhà vì vậy máy nhiệt độ của phòng
máy thường cao. Chế độ làm việc của động cơ là ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cắt điện
lớn, mở máy, hãm dừng liên tục.
Các hệ truyền động cho thang máy:
-Hệ thống máy phát động cơ
-Hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều
-Hệ thống bộ biến tần- động cơ không đồng bộ
-Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ
17
Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệ thống
truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêu kinh tế và kỹ
thuật. Đối với các nhà cao 7 tầng thường chọn hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần

- động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, hệ thống này đang được ứng dụng rất nhiều trong
thực tế và có sự ưu việt hơn các hệ thống khác như:có độ chính xác cao, linh hoạt trong
lắp đặt và sửa chữa, đồng thời tiết kiệm điện năng. Việc thay đổi tốc độ thực chất là thay
đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ,nhờ bộ biến tần. Sao cho đạt được tỉ lệ: Vmin /
Vmax =1/4. Để đảm bảo thang máycó tốc độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có
thêm hộp giảm tốc.
+, Các yêu cầu chọn công suất động cơ truyền động thang máy
Để tính toán chọn được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điềukiện
và tham số sau:
- Sơ đồ động học của thang máy
-Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép
-Trọng tải
-Trọng lượng buồng thang.

18
CHƯƠNG 2: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
2.1. Vi điều khiển PIC18F4523
2.1.1. Lược sử về vi điều khiển PIC.
PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của – “Programmable Intelligent Computer”
( máy tính thong minh khả trình) là một họ vi điều khiển RISC ( Reduced Insteruction Set
Computer) được sản xuất bởi công ty Microchip Technologi.
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc
General Instrument . Lúc này PIC1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
cho máy chủ 16bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC với tên “ Peripheral Interface
Controller” (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi) . CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về
các hoạt động xuất nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ
trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM,
và mặc dù cụm từ PISC chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thật sự là một vi điều
khiển với kiến trúc PISC, chạy một lệnh, một chu kỳ máy ( 4 chu kỳ của bộ giao động).
Năm 1985 General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy

bỏ hầu hết các dự án – lúc đó đã qus lỗi thời. Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM để
tạo thành một bộ vi điều khiển vào/ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất
xưởng với hàng loạt các mudule ngoại vi tích hợp sẵn ( như USATR, PWM, ADC…) với
bộ chương trình từ 512 Word đến 32K Word.
2.1.2. Các khối chính trong vi điều khiển
+, Khối bộ nhớ ROM + RAM
+, Khối xử lý trung tâm (CPU)
+, Tổ chức Bus
+, Các đường vào/ra
19
+, Khối giao tiếp nối tiếp
+, Khối Timer
+, Watchdog
+, Bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC)
2.1.3. Cấu trúc của vi điều khiển PIC
Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng cơ bản là cấu trúc
Havard và cấu trúc Von-Neumann. Điểm khác biệt giữa hai dạng cấu trúc này là cấu trúc
bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình
CPU
RAM
+
ROM
(Program)
x8
Hình.2- 1: Cấu trúc Von - Neumann
20
RAM
CPU
ROM
(Program)

x8
x12(14,16)
Hình.2- 2: Cấu trúc Havard
Đối với cấu trúc Von-Neumann, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm chung
trong một bộ nhớ do đó ta có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt giữa bộ nhớ giữ liệu
và bộ nhớ chương trình. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lý của CPU phải
rát cao, vì với cấu trúc đó trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương tác với bộ nhớ
giữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Đối với cấu trúc này , độ dài lệnh luôn là bội số của 1
byte( do giữ liệu chưa được tổ chức thành từng byte).
Đối với cấu trúc Havard bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành các thành
phần riêng biệt. Như vậy, trong cùng một thời điểm CPU có thể truy xuất đến cả hai bộ
nhớ. Điều này giúp cho tốc độ xử lý của vi điều khiển tăng lên. Ngoài ra, tập lệnh trong
cấu trúc Havard còn được tối ưu tùy theo yêu cầu cấu trúc của vi điều khiển mà không
phụ thuộc cấu trúc dữ liệu.
2.1.4. Thông số của PIC18F4523 sử dụng trong đồ án.
2.1.4.1. Đặc điểm nổi bật của vi điều khiển PIC18F4523
Vi điều khiển PIC18F4523 được phát triển với đặc điểm nổi bật nhất đó là khả năng
tính toán tốc độ cao và các ứng dụng trong điều khiển công suất và điều khiển động cơ.
Các đặc điểm nổi bật của vi điều khiển này bao gồm:
21
- Tần số hoạt động 0-20 MHz
- Độ chính xác dao động nội bộ
+ Bộ phát tín hiệu chuẩn
+ Cho phép lựa chọn nhiều tần số 8MHz đến 31mKHz
- Nguồn cung cấp điện áp 2.0-5.5V
+ Tiêu thụ: 220uA (2.0V, 4MHz), 11uA (2,0V, 32 KHz) 50nA (chế độ chờ)
- Tiết kiệm điện năng Sleep Mode
- Brown-out Reset (BOR) với các tùy chọn phần mềm điều khiển
- 35 đầu vào / đầu ra
+ Cao trở nội tại nguồn

+ Cho phép từng chân lập trình kéo lên điện trở
+ Ngắt-on-Thay đổi pin
- 8K ROM bộ nhớ trong công nghệ FLASH
- Chip có thể được lập trình lại lên đến 100.000 lần
- In-Circuit Serial trình Lựa chọn
+ Chip có thể được lập trình ngay cả khi nhúng trong thiết bị mục tiêu
- 256 byte bộ nhớ EEPROM
+ Dữ liệu có thể được viết hơn 1.000.000 lần
- 368 byte bộ nhớ RAM
- A / D chuyển đổi:
+ 14-kênh
+ Độ phân giải 10-bit
- 3 bộ đinh thời
- Watch-dog hẹn giờ
- Tương tự so sánh với các mô-đun
+ Hai tương tự so sánh
+ Cố định điện áp tham chiếu (0.6V)
+ Lập trình trên chip điện áp tham chiếu
22
- Chỉ đạo kiểm soát đầu ra PWM
- Nâng cao module USART
+ Hỗ trợ RS-485, RS-232 và LIN2.0
+ Auto-Detect Baud
- Giao tiếp đồng bộ Serial Port (MSSP)
+ hỗ trợ chế độ SPI và I2C
2.1.4.2. Chức năng của các chân vi điều khiển
Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523
Hình.2- 3: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523 loại 40 chân
Chức năng của các chân vi điều khiển:
• Chân (1) sử dụng làm chân tạo bộ reset cho vi điều khiển

23
• Các chân OSC1/CLK1/RA7(13) và OSC2/CLK0/RA6(14) dung mắc thạch
anh cho mạch ,tạo xung nhịp cho vi điều khiển hoặc dung làm chân
CLKIN/CLKOUT.
• Các chân từ (2) đến (10) được sử dụng làm chân IN/OUT tín hiệu số hoặc
INPUT tín hiệu tương tự. Ngoài ra các chân (4) và (5) có thể sử dụng làm
chân chuyển đổi A/D. Chân (4) (5) (6) còn được sử dụng làm chân tín hiệu từ
Encoder.
• Chân (12) (31) dung để cung cấp điện áp V
SS
=0 cho vi mạch và điện áp cho
các chân I/O.
• Chân (11) (32) dung để cung cấp điện áp V
DD
=5V cho vi mạch và cho các
chân I/O.
• Chân (15) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc chân T1OSO/T13CK1.
• Chân (16) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture2
input/campare2 output/PWM2 output.
• Chân (17) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture1
input/campare1 output/PWM1 output.
• Chân (18) dùng làm chân I/O tín hiệu số
• Chân (19) đến (22) và (27) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu
hai chiều.
• Chân (28) đến (30) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai
chiều và tăng cường đầu ra cho ccp1.
• Chân (23) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
• Chân (24) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
• Chân (25) dùng làm chân I/O tín hiệu số và TX/CK dung cho ghép nối máy
tinh.

• Chân (26) dùng làm chân I/O tín hiệu số và RX/TD dung cho ghép nối máy
tinh.
• Chân (33) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 0,input tín hiệu ccp1 và tìn hiệu
tương tự đầu vào 12.
• Chân (34) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào
10.
• Chân (35) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào
8.
24
• Chân (36) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc tìn hiệu tương tự 9 và làm
chân Capture2 input/campare2 output/PWM2 output.
• Chân (37) dùng làm chân I/O tín hiệu số và tìn hiệu tương tự đầu vào 11.
• Chân (38) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGM.
• Chân (39) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGC.
• Chân (40) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGD.
Hình.2- 4: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523 loại 44 chân
25