Tải bản đầy đủ (.pdf) (73 trang)

Nghiên cứu thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.75 MB, 73 trang )

Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
LỜI CAM ĐOAN!
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế mô hình cửa
đóng mở tự động dùng cho đào tạo ” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của
Thầy Lưu Đức Dũng. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với mô hình cửa
tự động
Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đã được nghi
trong bảng những tài liệu tham khảo mà không sử dụng bất cứ một tài liệu nào
khác. Nếu phát hiện ra sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Sinh viên
NGUYỄN THỊ
VIỆN
1
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong xã hội hiện đại của chúng ta bắt gặp rất nhiều loại cửa
đóng mở tự động ở những nơi công cộng . Việc sử dụng các loại cửa tự động
không những góp phần tăng sự sang trọng và hiện đại cho nơi sử dụng mà còn
giúp tiết kiệm thời gian, đem đến sự tiện lợi cho những người qua lại. Chính vì
vậy mà từ khi ra đời cho tời nay cửa tự động đã không ngừng được cải tiến ,hiện
đại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Nhìn chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế cho các loại cửa thông
thường, nó có chức năng tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở ra
khi có người cần đi qua và tự động đóng lại khi không còn người qua lại.
Ưu điểm chính của loại cửa này là nò hoàn toàn tự động không cần sự điều
khiển của con người, nó có thể hoạt động liên tục, chính xác 24/24 giờ mỗi
ngày. Việc sử dụng các loại cửa tự động đã trở thành một nhu cầu gần như
không thể thiếu tại những nơi công cộng như khách sạn, nhà ga, sân bay, siêu thị
….
Cửa tự động là một thiết bị phục vụ cho việc ra vào của con người nên nó đỏi
hỏi


sự hoạt động chính xác cao và hoàn toàn tự động. Bên cạnh dó vì thường
lắp đặt ở mặt tiền nơi ra vào chính của các tòa nhà nên nó cũng đỏi hỏi phải có
tính thẩm mỹ cao mang lại sự sang trọng cho nơi sử dụng.
Với những ưu điểm như vậy các loại cửa tự động đang được sử dụng ngày
càng rộng rãi. Tuy nhiên trên thị trường trong nước hiện nay các loại cửa tự
động đang dùng đa phần vẫn được nhập từ nước ngoài. Mặc dù đội ngũ nhân lực
tự động hóa trong nước khá lớn song sản phẩm cửa tự động mang thương hiệu
Việt Nam gần như rất ít. Với phương châm cung cấp đến các học sinh, sinh viên
chuyên ngành tự động hóa một thiết bị thực hành để làm quen với việc điều
khiển cửa tự động nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài đồ án tốt nghiệp
là : “Tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa tự động dùng cho đào tạo” nội dung đồ án
gồm các phần cơ bản sau:
- Tổng quan về cửa đóng mở tự động
- Thiết bị điện trong mô hình cửa tự động.
- Tìm hiểu thiết kế mô hình
- Lập trình điều khiển PLC
2
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Chúng em vô cùng biết ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy Lưu Đức Dũng cùng các
thầy cô giáo trong Ngành Tự Động Hóa thuộc trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
đã giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này. Do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm
thực tế còn chưa tốt nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót.
Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy để
chúng em có thể rút kinh nghiệm và hoàn thiện tốt hơn cho bản thân cũng như cho
đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!
3
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG

1.1. TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG.
Ngày nay trong xã hội hiện đại chúng ta bắt gặp rất nhiều các loại cửa đống mở tự
động ở những nơi công cộng. Việc sử dụng các loại của tự động góp phần làm tăng sự
sang trọng và hiện đại cho những công trình sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến sự
tiện lợi cho người qua lại. Chính vì vậy từ khi ra đời của tự động không ngừng được cải
tiến, hiện nay trên thị truờng xuất hiện cửa tự động với nhiều chủng loại rất đa dạng phong
phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng. Các loại cửa hiện có mặt trên thị truờng.
1.1.1. Cửa trượt tự động – Automatic sliding door.
Hình 1.1.Cửa trượt tự động
Ai cũng có thể nhận ra lợi thế của những cánh cửa trượt trong thiết kế không gian
sinh hoạt đô thị ngày nay. Đầu tiên là việc tiết kiệm diện tích. Sau nữa là vẻ thanh lịch
mà thiết kế này mang đến cho từng không gian.
Những cánh cửa trượt luôn được xem là một giải pháp gắn với tinh thần tiết kiệm
diện tích trong thiết kế nội thất. Tiết kiệm diện tích là một ưu thế, còn một điểm mạnh
khác khiến cửa trượt là lựa chọn cho những không gian hiện đại chính là vẻ đẹp đơn
giản đến mức tối đa – một phong cách của thiết kế tối giản (minimalism) mà ngày nay
đã được đẩy lên thành trào lưu của thiết kế đương đại.
Kết hợp với những hỗ trợ về kỹ thuật tiên tiến như bánh xe, hệ thống ray trượt cao
cấp, thậm chí cả điều khiển tự động vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa hay mắt
điện tử thông minh, những cánh cửa trượt càng trở nên tuyệt vời hơn nữa.
Về mặt nguyên lí, một khi được kéo ra thì các cánh cửa trượt gần như mất dạng
vào các mảng tường, điều này mở ra một cơ hội đối thoại gần như hoàn hảo giữa các
không gian. Vì thế, ngoài chức năng đóng –mở, hệ thống cửa trượt còn là hệ ngăn cách
thật linh hoạt giữa các không gian với nhau, hay giữa không gian bên trong nội thất
4
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
với thiên nhiên bên và môi trường bên ngoài.Như vậy ngoài tính năng linh động, cửa
trượt cũng góp phần mang lại cảm giác cho một không gian hiện đại.
Những cánh cửa trượt hiện đại không chỉ đóng khung trong chất liệu gỗ truyền
thống mà chỉ mở rộng với khung kim loại cao cấp hay nhựa tổng hợp, mà tiêu chí đầu

tiên là phải nhẹ và bền. Với chất liệu ấy, cửa trượt có thể sử dụng ở rất nhiều nơi trong
không gian nội thất, từ phòng khách đến phòng ngủ, cả buồng tắm, nhà bếp
Cửa trượt là một lựa chọn đầy ưu thế. Các thiết bị được sử dụng trong loại cửa này bao gồm :
1.1.1.1 Motor ( DC Brushless Motor ).
Được thiết kế và sản xuất tại Nhật, đây là loại môtơ điện một chiều không sử dụng
chổi than cho phép cửa hoạt động với tần suất cao mà không bị nóng. Với moment
xoắn lớn cộng với hệ thống gá được chế tạo đặc biệt giúp cho sự vận hành của cửa hết
sức nhẹ nhàng không bị rung. Tải trọng tối đa cho 2 cánh cửa lên tới 240 kg hoặc 150
kg cho cửa một cánh.
Hình 1.2. Bộ điều khiển và giá đỡ của cửa trượt tự động
Hình 1.3. Bộ điều khiển trung tâm và ray.
1.1.1.2.Bộ điều khiển ( MICOM Controller).
Sử dụng Micro computer, lập trình hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức năng
đóng – mở, có thể kết kết hợp với các thiết bị khác như đầu đọc thẻ, khóa điện, sesonr
an toàn đảm bảo độ an toàn cao và an ninh cao. Trong khi cửa đang mở hoặc đóng ,
nếu gặp chướng ngại vật cửa sẽ dừng lại, đổi chiều và sau đó sẽ từ từ đóng lại hoặc mở
ra. Nếu sau ba lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và hoạt động trở lại khi
có tín hiệu từ mắt thần (sensor).

5
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
1.1.1.3. Mắt cảm biến (SENSOR).
Cho phép cửa có tầm quét xa , nhạy và liên tục. Giúp cho cửa giữ nguyên mở
nếu có người hoặc vật cản nằm trong vùng hoạt động của cửa.
1.1.1.4. Hộp kỹ thuật ( RAIL BASE).
Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khỏe
và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình sử dụng .
1.1.1.5. Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn.
Ngăn ngừa việc phá hỏng bộ điều khiển và motor. Khi tải vượt quá mức, tín hiệu
sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thời

gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường độ thấp . Nếu không tiếp tục có sự
quá tải , cửa sẽ trở lại hoạt động bình thường, tốc độ hoạt động của cửa lại phục hồi .
Tuy nhiên , khi quá tải lại tiếp tục , cửa sẽ dừng hoạt động để bảo vệ động cơ .
1.1.1.6. Chế độ làm việc.
Tự động : Cửa tự động đóng khi không có người , mở khi có người qua lại
Mở thường trực : Cửa lúc nào cũng mở .
Mở một chiều : Dành cho các cửa hàng , siêu thị . Ở chế độ này chỉ cho phép người di
qua một chiều nhất định (đi ra hoặc đi vào) .
Chế độ đóng cửa vào ban đêm và mở cửa lại vào sáng hôm sau : Cho phép đặt chế độ
đóng cửa vào ban đêm , và mở cửa lại vào sáng hôm sau . Giờ đóng, mở cửa do người
điều khiển tự cài đặt . Ngoài ra còn có chế độ khóa cửa theo yêu cầu sử dụng , khi đó
hệ truyền động bị khóa nên người khác không thể mở cửa .
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.
Hình 1.4. Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động
6
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
1.1.2. Cửa mở cánh tự động – Automatic swing door.
Hình 1.5 Cửa mở cánh tự động.
Dựa trên sự phát triển của các loại cửa mở cánh sử dụng bản lề sàn thông thường ,
cửa mở cánh tự động thực sự tạo nên một phong cách mới cho công nghệ sản xuất cửa
tự động đó là : Hiện đại và tiện lợi.
Khi không có chỗ để lắp ray cửa trượt thì giải pháp cửa mở cánh tự động là giải
pháp tối ưu, người sử dụng hoàn toàn không còn phải bận tâm về chiều rộng của nơi
lắp đặt. Khi có người vào, thì cửa sẽ tự động mở vào phía trong và ngược lại .
Mỗi khi gặp vật cản, cửa sẽ tự động đảo chiều. Đặc biệt, với hai cảm biến an toàn
(Safety Beam Seor) gắn ngay trên cửa sẽ tránh được va chạm người hoặc đồ vật trong
phạm vi hoạt động của cửa.
Toàn bộ Bộ điều khiển, Môtơ của cửa đều nằm gọn trong hộp kỹ thuật kích thước
nhỏ gọn ngay trên khung cửa nên có thể lắp cho cửa nhôm kính, cửa gỗ hoặc thậm chí
cả cửa thép.

Đẩy cửa:
Kéo cửa:
Hình 1.6 Giá đỡ cửa mở cánh tự động
7
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động

Thông số kĩ thuật cửa mở cánh tự động.
Hình 1.7. Thông số kỹ thuật cửa mở cánh tự động
1.1.3. Cửa mở trượt gấp tự động – Automatic folding door.
Hình 1.8 Cửa mở trượt gấp tự động
Cửa mở trượt gấp được sử dụng rất hiệu quả với những công trình có lưu lượng
người qua lại lớn hoặc cần có độ mở thông thủy lớn nhất. Cửa mở trượt gấp không chỉ
phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong
các nhà máy, phòng thí nghiệm, ….
Hình 1.9 Mặt cắt theo chiều dọc giá đỡ và mặt bên ngoài của cửa
8
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Thông số kỹ thuật cửa mở trượt gấp tự động:
Model SF 2004
Kiểu mở Mở trượt gấp 90
o
Bộ điều khiển Micom processor
Motor
45 W Fuji Micro DC Brushless Motor
Động cơ điện 1 chiều không chổi than
Điện áp AC 220 V - 50 ~ 60Hz
Tải trọng cánh cửa Max 50 kg x 2 hoặc 50Kg x 4
Kích thước cánh cửa Max 700mm
Hộp kỹ thuật 150 x 170 mm
Tốc độ mở / đóng đến 90

o
2 – 5 /s ( Có thể điều chỉnh )
Thời gian giữ cửa mở 0.5 to 13 s ( Có thể điều chỉnh)
Hình1.10.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động
1.1.4. Cửa trượt xếp lớp tự động – Automatic telescopic door.
Hình 1.11. Cửa trượt xếp lớp tự động.
Cửa trượt xếp lớp dựa trên nguyên lý hoạt động của cửa trượt thông thường được
thiết kế lại bộ gá, dây curoa phụ…Thay vì chỉ có hai cánh trượt sang hai bên như các
loại cửa trượt thông thường, cửa trượt xếp có đến 4 cánh trượt sang hai bên. Sử dụng
cửa trượt xếp sẽ làm cho cửa có độ mở thông thoáng lên tới 75% so với 50% của cửa
trượt thông thường. Cửa trượt xếp được sử dụng rất hiệu quả và thực sự phù hợp với
những công trình đòi hỏi chỉ lắp cửa trượt theo yêu cầu độ mở thông thủy lớn hơn
hoặc có lưu lượng người qua lại lớn. Cửa trượt xếp không chỉ phù hợp với các
showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy,
phòng thí nghiệm ….
9
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Hình 1.12 Bộ điều khiển và gá đỡ của cửa trượt xếp lớp

Động cơ, được cải tiến thông qua động cơ điện một chiều không chổi than, sự
chuyển động của các bánh răng.
Cấu trúc bộ gá con lăn, bộ gá hợp kim và sử dụng hai con lăn hợp kim bọc một hợp
chất nhựa luôn giữ cho cánh cửa vững chắc cân bằng, chống mọi trường hợp xô lật
cánh và giúp cho cửa vận hành êm hơn.
Khi tải vượt quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều
chỉnh giảm tốc độ cũng như thờ gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường
độ thấp. Nếu không tiếp tục có sự quá tải, cửa sẽ trở lại hoạt động bình thường, tốc độ
hoạt động của cửa lại tự phục hồi. Tuy nhiên, khi sự quá tải lại tiếp tục, cửa sẽ dừng lại
để bảo vệ động cơ.
Mắt cảm biến an toàn, giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật nằm

trong vùng hoạt động của cửa.
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.
Hình 1.13.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động
1.1.5. Cửa trượt cánh cong tự động – Automatic circle sliding door.
Hình 1.14. Cửa trượt cánh cong tự động
10
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Ray của cửa trượt vòm cong.

Hình 1.15.Ray của cửa trượt cánh cong tự động
Thật là đẹp với một công trình sử dụng cửa cong tự động. Dường như có một sự
cách điệu từ cửa trượt và cửa mở cánh thông thường để tạo nên sự khác biệt của cửa
cong tự đó là sự mềm mại và tính tiện dụng.
Chỉ cần kết hợp 2 bộ cửa cong, chúng ta đã có một hệ thống cửa tự động liên hoàn
khép kín gọi là: Phòng ngăn gió. Nó thực sự thích hợp với những công trình sử dụng
điều hòa không khí trung tâm hoặc muốn ngăn chặn tối đa bụi và gió từ bên ngoài.
Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong tự động.

Hình 1.16.Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong
1.1.6. Cửa xoay tự động – Automatic revolving door.
Hình 1.17.Cửa xoay tự động
Với nét kiến trúc khác biệt, cửa xoay tự động được dùng tại các ngân hàng, khách
sạn, những tòa nhà có lưu lượng người qua lại lớn, tốc độ lưu thông cao nhưng vẫn bảo
đảm độ an toàn. Giữ nhiệt, tránh gió, bụi, tránh được nguy cơ gió đập….
Cửa có thể làm việc tự động hoàn toàn,hoặc bán tự động (có sự trợ giúp của động
cơ điện để mở cửa) và báng tay (dùng lực của người để đẩy cửa).
11
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Cửa được gắn mắt thần cảm biến, khi có người ra vào, cửa tự động hoạt động, bình
thường cửa sẽ dừng lại để tiết kiệm năng lượng. Cảm biến cũng sẽ đảm bảo an toàn

cho người đi qua vì khi vướng hành lý hoặc người đi vào buồng cửa dùng lại thì cửa
cũng sẽ dừng lại.
Khung cửa được làm bằng nhôm hợp kim nên bền đẹp và nhẹ.
Mô tả thiết bị:
- 2 radar phát hiện chuyển động lắp phía trong và phía ngoài, tín hiệu radio
- 2 sensor phát hiện vật cản lắp trong và ngoài, chếch lối đi bên phải, tránh kẹt.
- 2 sensor phát hiện va chạm lắp dọc hai vách cong, chếch lối đi bên phải.
- 3 sensorphats hiện va chạm lắp dưới 3 cánh xoay.
- 1 hộp điều khiển nút bấm điều khiển có 5 chế độ.
- 1 khóa key switch để dùng khóa xích
Hình 1.18. Cơ cấu quay của cửa cánh cong tự động.
Một số tiêu chuẩn.
Hình 1.19. Tiêu chuẩn của cửa cánh cong tự động
12
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
1.1.7. Cửa cuốn tự động.

Hình 1.20. Cửa cuốn tự động.

Cửa cuốn tự động mang những đặc tính vượt trội, thân cửa làm bằng hợp kim
Alumi siêu bền có độ đàn hồi cao. Vận hành ấn tượng: Siêu êm – siêu nhẹ - siêu
nhanh. Tự động đảo chiều khi gặp chướng ngại vật. Báo động khi có đột nhập. Được
thiết kế dễ dàng thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp. Khi mất điện, có thể mở cửa
bằng tay một cách nhẹ nhàng. Kiểu dáng hiện đại, màu sắc đa dạng và phong phú. Có
thể bổ sung nhiều lựa chọn: Đèn báo sáng, còi báo động, UPS, mắt hồng ngoại
(sensor), Card điều khiển trung tâm, hẹn giờ đóng mở. Cửa cuốn tự động phù hợp với
mọi công trình: Nhà ở - cửa hàng – ki ốt – kho hàng – nhà xưởng Gara ô tô – siêu thị
….
Motor của cửa cuốn tự động dùng điện áp 24v DC sẽ không gây nguy hiểm cho người
sử dụng. Khi đóng cửa, hệ thống motor sẽ tự động khóa bộ ly hợp, khi chốt ly hợp bị

mở/gẫy (do kẻ gian) thì còi báo động sẽ được kích hoatjvaf thông báo có đột nhập.
Công nghệ khóa Advanced Rolling Code và hàng tỉ mã số được tạo ra nhằm ngăn
ngừa hoàn toàn khả năng copy mã số mở cửa của kẻ gian. Trong nhưng trường hợp
khẩn cấp có thể mở cửa bằng tay nhanh chóng bằng “dây rút chốt hãm”.

Hình 1.21. Motor cửa cuốn
Có thể đóng mở cửa một cách dễ dàng và thuận tiện trong khoảng cách 50m và
trong mọi điều kiện thời tiết nhờ bộ điều khiển từ xa.
13
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Hình 1.22. Điều khiển sóng rađiô
Trong trường hợp mất điện vẫn mở được cửa nhờ bộ lưu điện (UBS), có khả năng
lưu điện để sử dụng trong vài ngày.
Hình 1.23. Bộ lưu điện
Hệ thống cao su giảm chấn dưới đáy ngăn không cho nước và bụi đi vào nhà.
Hình 1.24. Trục cuốn motor
Ray cửa giúp cố định vị trí cửa, giúp cửa vận hành êm nhẹ.
a) Ray dẫn hướng b) Ray di động
Hình 1.25. Các loại ray

Công tắc Remote Tubular motor Nắp thư
14
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động

Chốt cài ray di động Hộp inox Công tắc Khóa ngang
Hình 1.26. Các phụ kiện của cửa cuốn tự động
1.1.8. Cửa nâng garage.
Cửa nâng garage đem lại cho khách
hành một sự lựa chọn hoàn hảo cho các công
trình đòi hỏi chất lượng cao và kiến trúc độc

đáo.
Cửa garage nâng loại một tấm và nhiều
tấm đều có những ưu điểm riêng nên loại cửa
này thích hợp cho nhiều công trình khác nhau
tại nhiều nước trên thế giới.
Cửa được thiết kế với kĩ thuật cao, mẫu
mã hiện đại cho các công trình kiến trúc đa
dạng.
Cửa có thể sản xuất bằng gỗ, thép, inox

Hình 1.27. Cửa nâng garage

1.2. CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN CỬA
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cửa tự động, nhưng công nghệ logic
điều khiển cửa không khác biệt với nhau nhiều.
Các cửa tự động đều có các cảm biến gắn bên trong và bên ngoài phát hiện người đi
tới, các cảm biến nhận biết vị trí cần giảm tốc, các cảm biến báo cần ngát điện động cơ.
Khi có người đi vào (hoặc có người đi ra), cảm biến bên ngoài cửa (cảm biến bên
trong cửa) phát hiện , truyền tín hiệu về bộ điều khiển. Bộ điều khiển ra tín hiệu khởi
động động cơ mở cửa. Động cơ được điều khiển ở nhiều cấp tốc độ, khi bắt đầu mở
cửa, động cơ chạy nhanh sau đó chạy chậm daanfvaf dừng lại cửa được mở hoàn toàn.
Khi có người đi qua, cửa bắt đầu đóng, động cơ chạy nhanh sau đó chạy chậm dần và
dừng lại, cửa được đóng hoàn toàn. Việc giảm tốc độ cuối mỗi hành trình đóng mở cửa
làm giảm động năng của cửa giúp dừng chính xác cánh cửa và không gây ra va chạm.
Tốc độ mở cửa có thể nhanh hơn tốc độ đóng cửa để không gây cảm giác nguy hiểm
khi nhìn vào.
15
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Khi cửa đang đóng lại mà có người đi tới (đi ra hoặc đi vào) cửa sẽ mở ra, tùy theo
vị trí của cửa lúc đó mà cửa sẽ mở nhanh hay chậm. Nếu cửa đang ở vị trí trong hành

trình mở nhanh thì cửa sẽ mở nhanh sau đó đóng chậm dần và dừng lại. Nếu cửa đang
ở vị trí trong hành trình mở chậm thì cửa sẽ mở chậm sau đó dừng lại.Khi cửa đã đóng
hoặc mở động cơ truyền động phải ngắt điện.
Để đề phòng trường hợp có người đi qua mặt cửa nhưng không đi vào hoặc đi ra
mà cửa vẫn mở thì cảm biến sẽ được đặt để có thể nhận biết được người ở một khoản
cách đủ xa, bộ điều khiển cũng được đặt thời gian để sau khoảng thời gian đó nếu vẫn
thấy cảm biến liên tục báo có người tới thì mới ra tín hiệu mở cửa còn nếu như người
đó chỉ đi ngang qua cửa trong một thời gian ngắn thì cửa sẽ không mở ra.
Khi có đông người qua lại ( ví dụ như đầu hoặc cuối giờ làm việc), cảm biến ra tín
hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh để cửa hoạt động ở chế
độ mở thường trực cho mọi người ra vào. Nếu lượng người qua lại không còn đông
nữa, cảm biến sẽ báo để bộ điều khiển trung tâm đưa cửa sẽ trở lại chế độ bình thường,
tốc độ hoạt động của cửa lại tự động phục hồi.
Cảm biến cũng sẽ đảm bảo an toàn cho người đi qua. Khi có người hoặc hành lý
giữa hai cánh cửa thì cửa lại mở ra. Nếu sau 3 lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên vị trí
mở và sẽ đóng trở lại khi có tín hiệu từ cảm biến báo không có vật.
Trường hợp cửa bị khẹt do vướng phải chướng ngại vật trên thanh ray, dây curoa
hoặc kẹt trục động cơ thì để đảm bảo an toàn cửa sẽ mở hết hoặc bộ điều khiển sẽ cắt
điện cho động cơ và cửa dừng lại tại vị trí xảy ra sự cố, đồng thời ra tín hiệu báo cho
người điều khiển để khắc phục sự cố.

16
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
CHƯƠNG 2
THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG
Các thiết bị thường dùng trong mô hình cửa tự động:
Cảm biến:
- Cảm biến người:
+Cảm biến tiệm cận.
+ Cảm biến hồng ngoại

+ Cảm biến siêu âm
+ Cảm biến quang
Cảm biến vị trí:
+ Công tắc hành trình
+ Encoder
Thiết bị đóng cắt:
+ Rơ le thời gian.
+ Rơ le trung gian.
Động cơ:
Động cơ một chiều:
+ Động cơ một chiều có chổi than.
+ Động cơ một chiều không chổi than.
Động cơ điện xoay chiều:
+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha.
+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 1 pha.
Động cơ bước:
+ Động cơ bước nam châm vĩnh cửu.
+ Động cơ bước điện từ trở.
2.1. THIẾT BỊ CẢM BIẾN.
2.1.1 Cảm biến phát hiện người qua cửa.
Cảm biến là thiết bị tiếp nhận thông tin thay đổi từ môi trường bên ngoài và biến
đổi thành các đại lượng điện để điều khiển các thiết bị khác. Cảm biến là một trong ba
thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển.
Cảm biến là các phần tử nhạy cảm dùng để biến đổi các đại lượng đo lường, kiểm
tra hay điều khiển từ dạng này sang dạng khác thuận tiện hơn cho việc tắc động của
các phần tử khác. Cảm biế thường dùng ở khâu đo lường và kiểm tra.
Các loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa các quá trình sản xuất
và điều khiển tự động các hệ thống khác nhau.
2.2. PHÂN LOẠI CẢM BIẾN.
2.2.1. Cảm biến tiếp xúc.

- Gắn trực tiếp lên đại lượng cần đo và tín hiệu phát ra của chúng có thể một đại
lượng vật lý có tương quan tỷ lệ với đại lượng đo.
2.2.2. Các loại cảm biến không tiếp xúc.
+ Cảm biến điện từ đo khoảng cách, phát hiện vật thể.
+ Cảm biến điện dung.
+ Cảm biến quang học đo khoảng cách phát hiện sự hiện diện.
17
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
+ Cảm biến quang học
+ Cảm biến hồng ngoại.
2.3. TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN.
2.3.1. Cảm biến tiếp cận.
Cảm biến tiếp cận là loại cảm biến được sử dụng để phát hiện sự có mặt hoặc
không có mặt của đối tượng bằng kỹ thuật cảm biến không có tiếp xúc cơ học. Các
cảm biến tiếp cận sử dụng nguyên lý thay đổi điện cảm hay thay đổi điện dung của
phần tử mạch điện đơn giản, không đồi hỏi tiếp xúc cơ học. Tuy nhiên cảm biến này
có hạn chế về tầm hoạt động với khoảng cách tối đa là 100m. Các kỹ thuật tiếp cận
dựa trên nguyên lý vi sóng và quang học có tầm hoạt động lớn và sử dụng rộng lớn và
được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Cảm biến tiếp cận quang học sử dụng nguồn sáng và cảm biến quang. Đối tượng
cần phát hiện sẽ cắt chùm tia sáng là cảm biến tác động. Người ta thường bố trí cảm
biến tiếp cận quang học như dưới đây.
+ Cảm biến đặt đối diện với nguồn phát:
Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia. Ưu điểm và nhược điểm của cách bố trí
này là:

Ưu điểm.
- Cự ly cảm nhận xa .
- Có khả năng thu được tín hiệu mạnh.
- Tỷ số tương phản sáng/ tối lớn nhất .

- Đối tượng phát hiện có thể lặp lại
Nhược điểm.
- Đòi hỏi dây nối qua vùng phát hiện giữa nguồn sáng và cảm biến.
- Khó chỉnh thẳng hàng giữa cảm biến và nguồn sáng.
- Nếu đối tượng có kích thước nhỏ hơn đường kính hiệu dụng của chùm tia cần
có thấu kính để thu hẹp chùm tia.


Hình 2.1. Phát hiện đối tượng nhờ ánh sáng phản chíếu khuếch tán
Nguồn
sáng
Cảm
biến
Nguồn
sáng
Cảm
biến
Vật thể
18
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
2.3.2. Cảm biến hồng ngoại.
Hình 2.2. Cảm biến hồng ngoại RK210PT
Hồng ngoại là loại tia có bản chất sóng điện từ nằm ngoài cùng ánh sáng có thể
nhìn thấy có bước sóng lớn hơn bước sáng của tia đỏ ( ג< 760 μm).Sóng hồng ngoại
được tạo ra dễ dàng bằng cách tạo dao động cho diode phát hồng ngoại chuyên dụng.
Do đó hồng ngoại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Tia hồng ngoại với bản chất
sóng điện từ nên có thể phản xạ khi gặp bề mặt vật thể. Ta có thể ứng dụng đặc điểm
này để phát hiện vật thể, cảm biến hồng ngoại sẽ phát xạ ra các tia hồng ngoại, sau đó
dựa trên tín hiệu phản xạ về thì nó sẽ phân tích xem có chuyển động hay không. Còn
đối với các cơ thể sống, không hoạt động trong vùng phát xạ, thì nó vãn phát hiện

được sự xuất hiện của cơ thể sống, vì các cơ thể cũng tự bức xạ nhiệt,và cảm biến cũng
thu được các bực xạ này. Trong mạch phát hiện vật thể hoạt động trên nguyên lí thu
phát hồng ngoại người ta bố trí các diode và sensor thu hồng ngoại thành từng cặp theo
một số cách sau:
- Bố trí cạnh nhau
Trong cách bố trí này tia hồng ngoại từ diode phát ra khi gặp bề mặt vật cản sẽ
phản xạ lại. Do sensor thu được đặt cạnh diode phát nên sẽ thu được tín hiệu phản xạ
này.
-Bố trí đối diện:
Trong cách bố trí này, khi không có vật chắn, tia hồng ngoại từ diode phát luôn tới
và được sensor thu. Khi có vật chắn, tia hồng ngoại sẽ không đi thẳng mà phản xạ lại
do đó không tới được sensor thu.
Ngoài ra hồng ngoại còn được sử dụng để truyền tin không dây do đó có khả năng
chống nhiễu tốt hơn ánh sáng thông thường , do đó có thể mang thông tin mã hóa.
Thiết bị thu phát hồng ngoại lại khá đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ. Với những ưu
điểm trên hồng ngoại được lựa chọn như một giải pháp tối ưu trong việc thiết kế mạch
phát hiện vật thể cho cửa tự động.
. PIR ( Pasive Infraed) KC7786.
KC7786 là thiết bị cảm biến cỡ nhỏ được cấu tạo bởi bộ khuếch đại và chuyển
mạch logic. Phần trung tâm của thiết bị là bộ điều chỉnh KC778B có độ tin cậy cao.
Khả năng phát hiện sự di chuyển của người từ khoảng cách 5m.
Nó cũng rất thích hợp với những hệ thống cảnh báo chống trộm, chiếu sáng….
Hình 2.3. Cảm biến hồng ngoại KC7786
19
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Bộ điều khiển cảm biến:
Hình 2.4. Bộ điều khiển cảm biến
Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong cửa tự động dùng để nhận biết có người
đang đi tới để mở cửa kịp thời khi có người đi tới và đóng cửa kịp thời khi
không còn người đi qua.

Hình 2.5. Vị trí gắn cảm biến trên cửa tự động
2.3.3. Cảm biến siêu âm:
Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát
sóng siêu âm.
Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo cảm biến siêu âm.
Chú thích:
Bộ biến âm .
Đế nhựa tổng hợp.
Phần giảm âm.
Cáp điện.
Vỏ bọc kim loại.
Vỏ bọc.

Một số thông tin kỹ thuật:
SRF02 - Chi tiết
Điện áp - Nguồn 5V
Dòng - I= 4mA
Tần số - 40KHz
Phạm vi hoạt động - 15cm - 6m.
Khả năng hoạt động - Điều khiển liên tục 64 bước
20
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Kiểu kết nối - 1
2 -
Tốc độ truyền 12C.
đường truyền tương tự - connects up to 16
devices to any uP or UART serial port
Điều khiển tự động -
Không định kích cỡ hoạt động, tự xử lí và hoạt động

nhanh
Thời gian hoạt động - Thời gian hồi đáp,đưa tín hiệu điều khiển
Hệ đơn vị - Đo trong hệ inch,mm,uS
Trọng lượng - 4.6 m
Kích thước - 24mm x 20mm x 17mm chiều cao
t
2
t
1
?t
Hình 2.7. Thông số kỹ thuật và giản đồ xung của cảm biến siêu âm
2.3.4. Cảm biến quang:
Cảm biến quang là loại cảm biến đo vị trí và dịch chuyển theo phương pháp quang hình
học gồm nguồn phát sáng kết hợp với một dầu thu quang (thường là tế bào quang điện).
Cảm biến quang gồm có:
- Biến quang phát xạ.
- Biến quang soi thấu.
Ứng dụng:
- Nhận biết vị trí của chi tiết trong máy CNC
- Cảm biến màu sản phẩm hóa thực phẩm
- Cảm biến lùi định vị khoảng cách các vật đối với ô tô, để đảm bảo an toàn
- Cảm biến định vị trí trục khuỷu, bướm ga, chân ga để nâng cao hiệu suất, tính
toán lượng nhiên liệu được đốt trong động cơ đốt trong.
- Đếm sản phẩm trong dây chuyền …
Hình ảnh và thông số kỹ thuật của một vài cảm biến quang :

Hình 2.8 Cảm biến quang phát xạ
21
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Hình 2.9. Cảm biến quang điện

2.4. CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH.
Hình 2.13. Công tắc hành trình
2.4.1. Khái niệm:
Công tắc hành trình là một thiết bị thực hiện chức năng đóng mở mạch điện. Nó
thường được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến
một vị trí đặt trước sẽ tác động lên công tắc .
- Hành trình có thể tịnh tiến hoặc quay.
- Người ta có thể sử dụng công tắc hành trình vào các mục đích như:
+ Giới hạn hành trình (khi cơ cấu đến vị trí giới hạn cà tác động vào công tắc
sẽ làm tắt nguồn cung cấp cho cơ cấu nên nó không vượt qua vị trí giới hạn ).
+ Hành trình tự động : Kết hợp với các rơle, PLC hay vi điều khiển để khi cơ
cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động hoặc tác
động trực tiếp đến cơ cấu đó.
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động.
Các công tắc hành trình có thể là:
+ Các nút ấn thường đóng, thường mở.
+ Công tắc hai tiếp điểm .
+ Công tắc quang.
+ Công tắc từ.
2.5. ENCODER.
2.5.1 Khái niệm:
Nhiệm vụ của encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển
đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác
định được vị trí trục hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder được sử dụng làm phần tử
chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot.
22
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Hình 2.13. Encoder kiểu quay.
Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà ta có hai kiểu Encoder : thẳng và quay.
- Nguyên lí hoạt động hoàn toàn giống nhau nhưng Encoder thẳng có điểm khác

cơ bản với Encoder quay là chiều dài của Encoder phải bằng tổng chiều dài
chuyển động tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo bằng chiều dài thước.
- Encoder quay chỉ là một đĩa nhỏ và kích thước của encoder quay không phụ thuộc
vào khoảng cách đo, do đó kích thước của nó nhỏ gọn hơn so với loại thẳng.
- Encoder quay có thể dùng để đo cả hai thông số là dịch chuyển và tốc độ.
- Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ
một dộng cơ ( động cơ bước, động cơ một chiều và động cơ xoay chiều ) qua vít
me, đai ốc, bi tới bàn máy, có thể nhờ Encoder lắp trong cụm truyền dẫn.
2.6. PHÂN LOẠI ENCODER.
2.6.1. Encoder tuyệt đối.
Encoder tuyệt đối kết cấu gồm các phần sau ; nguồn sáng, đĩa mã hóa và các
photosensor.
Đĩa mã hóa được chế tạo từ vật liệu trong suốt. Mặt đĩa được chia thành các góc đều
nhau và các đường tròn đồng tâm. Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các
góc hình thành các phân tố diện tích. Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi
hai vòng tròn đồng tâm gọi là dải băng. Số dải băng trên đĩa tùy thuộc khả năng công
nghệ. Công nghệ ngày nay cho phép chia đĩa mã hóa lớn nhất là dải. Trên các đĩa băng,
các diện tích phân tố, có phân tố để trong suốt ( ánh sáng có thể xuyên qua được ) và
cũng có phân tố được phủ một lớp mà ánh sáng không thể xuyên qua được. Sự trong
suốt đặc trưng tính của các phân tố.
Hình 2.14. Đĩa quang.
23
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
a. Nguyên lý hoạt động của Encoder tuyệt đối:
Đĩa mã hóa được lắp trên trục, đối diện qua đĩa mã hoá bên trái ta bố trí nguồn sáng
(đèn Led ), phía bên kia của đĩa ( bên phải )ta bố trí các photosensor, khuyếch đại và
Trigger Smiths.
Tương ứng với mỗi dải băng ta lắp nguồn sáng. Nguồn sáng và các photosensor
được lắp cố định. Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hoá, nếu đối diện với
tia sáng là diện tích phân tố trong suốt, ánh sáng truyền qua đĩa tới photosensor làm

xuất hiện dòng chạy qua photosensor.
Nếu đối diện với tia sáng là phân tố bị phủ lớp chắn sáng, ánh sáng không tới được
photosensor và trong photosensor không có dòng điện chạy qua . Dòng ra của
photosensor nhỏ vì vậy mà ta đưa ra bộ khuyếch đại, khuyếch đại đủ lớn để đưa đến
tầng tiếp theo.
Do qua trình quay đĩa mã hoá , cường độ ánh sáng tăng từ nhỏ dến cực đại ( tia
sáng xuyên qua hoàn toàn) và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng bị chặn , dòng trong
photosensor bằng không. Vì vậy để có xung ra là xung vuông ta cho tín hiệu qua mạch
sửa dạng xung Trigger Smiths.
Gọi số góc trên đĩa là S và số dải là a, quan hệ giữa số góc và số dải đựoc biểu diễn
qua công thức:
S = 2
a
(2.1)
Trong đó: a là số nguyên dương tuyệt đối.
Giá trị góc chia trên đĩa mã hoá α được tính theo công thức.
α = 360
0
/ S (2.2)
Hình 2.15. Các thành phần cơ bản của Encoder.
24
Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa tự động
Decimal

Rotation
nhiều
(deg.)

nhị
phân


Gray
0 0-22.5 0000 0000
1 22.5-45 0001 0001
2 45-67.5 0010 0011
3 67.5-90 0011 0010
4 90-112.5 0100 0110
5 112.5- 0101 0111
25

×