bài tập lớn đo lường cảm biến bãi đỗ xe ngầm

Luận văn
Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe
ngầm
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
MỤC LỤC
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 2 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay tự động hóa quá trình công nghiệp trong quản lý hệ thống các bãi
đỗ xe thông minh là khá phổ biến và thông dụng và nó đóng góp một vai trò hết
sức quan trọng trong cuộc sống. Ví dụ từ những bãi đỗ xe đơn giản cho tới các
hệ thống bãi đỗ xe thông minh đều ứng dụng những quá trình tự động. Do vậy
việc hiểu biết những kiến thức về quá trình tự động hóa quá trình công nghiệp
đối với sinh viên ngành điện là rất cần thiết. Tự động hóa quá trình công nghiệp
giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về quá trình tự động hóa trong công
nghiệp. Giúp sinh viên hệ thống hóa lại kiến thức đã học , nghiên cứu và làm
quen với công việc thiết kế và xây dựng hệ thống , điều khiển máy điện trong
thực tế hiện nay .
Trong chương trình đào tạo cho sinh viên , thầy giáo đã tạo điều kiện cho
chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu “Xây dựng hệ thống
bãi đỗ xe ngầm” Do lần đầu làm quen với việc thiết kế với khối lượng kiến thức
tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù cố gắng nhưng trong
bài làm của bọn em còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong được sự góp ý kiến
của thầy cô, giúp chúng em có được những kiến thức cần thiết để sau này có thể
ứng dụng trong công việc cụ thể của cuộc sống.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 3 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày

nay

ở

các

trung

tâm

thành

phố

lớn

với

sự

phát

triển

mật

độ

dân

cư
và

xe

cộ

ngày

càng

đông

đúc.

Đặc

biệt

là

sự

gia

tăng

về

số

lượng

xe

ôtô
ngày

càng nhiều

và

điều

này

phần

nào

cũng

phản

ánh

sự

phát

triển

của

một
quốc

gia.

Song song

với

sự

phát

triển

đó,

người

ta

đặt

vấn

đề

là

xây

dựng
những

bãi

giữ

xe

để

phục

vụ

cho

người

dân

trong

công

việc

cũng

như

trong
việc

đi

lại

của

họ.

Vì

thế,

ngày nay

trên

các

nước

tiên

tiến

trên

thế

giới

như
Nhật

Bản,

Hàn

Quốc,…ở

những

thành phố

chật

hẹp,

người

ta

xây

dựng

hệ
thống

bãi

giữ

xe

ôtô

tự

động

được

trang

bị

thiết

bị

nâng

để

di

chuyển

ôtô

từ
mặt

đất

lên

điểm đỗ

trên

cao(hệ

thống

nổi

hoặc

di

chuyển

xe xuống

điểm
đỗ

dưới

lòng

đất

(hệ

thống

ngầm). Đây

là

những

giải

pháp

giúp

tăng

hơn

100
lần số

lượng

xe

trên

một

diện

tích

truyền

thống, cho

phép

giải

quyết

trình
trạng

thiếu

mặt

bằng xây

dựng.
Từ nhu cầu bức thiết từ cuộc sống và trong khuôn khổ môn học chúng em
quyết định chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe ngầm”. Hi vọng đề tài
của chúng em được áp dụng vào thực tế và một phần giải quyết được vấn đề đỗ
xe.
1.2 Một số mô hình bãi xe ở một số nước trên thế giới

Mô

hình

xếp

chồng

(Auto

Stacker):
Mô

hình

này

sử

dụng một

hệ

thống

thủy

lực

để

nâng tối

đa

4

ôtô
xếp

cạnh

nhau

lên một

tầng

cao

để

dành

chỗ

cho

4 xe

khác

ở

bên

dưới.
Tuy

nhiên, giải

pháp

này

chỉ

phù

hợp

với

qui

mô

nhỏ,

hiệu

quả

kinh

tế

không
cao (Hình 1.1)
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 4 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 1.1: Mô hình bãi đỗ xe xếp chồng


Mô

hình

bãi

xe

nhiều

tầng

(Driver

in

Parking)
Mô

hình

này

với

các

đường

dốc

để

chủ

xe
tự lái

vào

và

ra

khỏi

bãi

xe.

Mức

độ

tự

động

hoá
tương đối

không

cao.

Giải

pháp

này

tuy

phổ
biến

nhưng chưa

phổ

biến

về

mặt

không
gian,

ô

nhiễm

môi

trường.
Hình 1.2: Mô hình bãi đỗ xe nhiều tầng

Mô

hình

bãi

xe

tự

động

hoá

dạng

ngầm

(Underground

Automated
Parking):

Mô

hình

này

là

một

bước

cải tiến
so

với

2

mô

hình

trên,sức

chứa

có thể
tăng

gấp

nhiều

lần

so

với

mô

hình

bãi giữ
xe

nhiều

tầng.

Bố

trí

các

xe

sát

nhau và
thu

hẹp

khoảng

cách

giữa

các

tầng, các
khâu

nhận

bão

quản

và

trả

xe

hoàn toàn

được

tự

động

hóa.
Ưu điểm của bãi đỗ xe ngầm là tận dụng được không gian ngầm dưới các
tòa nhà cao tầng, siêu thị, khách sạn…
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 5 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
Hình 1.3:
Mô hình bãi đỗ xe
ngầm
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
1.3 Giới thiệu về yêu cầu công nghệ và phương hướng giải quyết
1.3.1 Yêu cầu công nghệ
Bấm nút START hệ thống hoạt động. Khi có xe vào cửa vào Barie ở cửa
vào tự động được nâng lên. Sau khi xe mua vé(được kiểm tra vé) tiến vào trong
bãi đỗ xe thì cửa tự động đóng lại. Và màn hình sẽ hiển thị tăng thêm 1 xe.
Ở cửa ra khi xe ra sau khi soát vé xong Barie cửa ra tự động mở, khi xe ra
hết Barie tự động đóng lại. Màn hình sẽ hiển thị giảm đi 1 xe.
Số lượng xe trong bãi luôn được hiển thị để người bảo vệ có thể giám sát
được bãi đỗ xe. Khi có 1 xe vào màn hình hiển thị sẽ tăng giá trị lên 1, khi có xe
ra màn hình hiển thị sẽ giảm giá trị đi 1.(giả sử không có xe ra, vào cùng 1 thời
điểm). Khi bãi đỗ xe chưa đầy đèn đèn xanh sáng. Khi bãi đỗ đã đầy xe thì đèn
đỏ sáng và không cho cửa vào mở.
Khi có sự cố hỏa hoạn chuông sẽ kêu cảnh báo và đèn báo cháy sẽ sáng.
1.3.2 Phương hướng giải quyết
- Để phát hiện khi có 1 xe vào hoặc ra chúng em dùng cảm biến quang để phát

hiện xe để phân biệt giữa người và xe chúng e đặt 2 cảm biến cách nhau một
khoảng cách nhất định nếu là người thì chỉ 1 cảm biến tác động nếu là ô tô thì cả
2 cảm biến tác động.
- Để đóng mở Barie cho hệ thông chúng em sử dụng động cơ không đồng bộ 3pha
roto lồng sóc.
- Để đếm số lượng xe chúng em sử dụng 1 Counter Up/Down. Mỗi xe đi qua cảm
biến từ sẽ phát 1 xung về bộ Counter, bộ Counter sẽ xử lý thông tin và đưa kết
quả ra màn hình hiển thị.
- Để báo có sự cố cháy chúng em sử dụng cảm biến hồng ngoại và cảm biến
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 6 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG
2.1 Động cơ không đồng bộ 3 pha
2.1.1. Đặc điểm của động cơ không đông bộ ba pha (ĐK)
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
từ công suất nhỏ đến công suất lớn hơn và chiếm tỷ lệ lớn so với các động cơ
khác . Do kết cấu đơn giản dễ chế tạo , vận hành an toàn và sử dụng nguồn cung
cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. Trong công nghiệp thường sử dụng
động cơ không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ ,
động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhe . v. v .
Tuy nhiên trước đây các hệ động cơ không đồng bộ ba pha có điều chỉnh
tốc độ lại vô cùng hiếm hoi , chiếm tỷ lệ rất nhỏ là do điều chỉnh tốc độ do sự
phát triển của ngành công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kĩ thuật điện , điện
tử và tin học , mà động cơ ĐK mới khai thác được ưu điểm của mình . Nó đã trở
thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với các hệ truyền động khác.
Khác với động cơ điện một chiều , động cơ ĐK được cấu tạo phần cảm và
phần ứng không tách biệt .Từ thông của động co cũng như mô men của động cơ
sinh ra phụ thuộc nhiều vào tham số . Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền đông
điện cho động cơ ĐK là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh.

2.1.2. Cấu tạo
Giống như các loại máy điện khác , động cơ không đồng bộ ba pha gồm
các bộ phận chính sau :
+ Phần tĩnh hay còn gọi là stato
+ Phần quay hay còn gọi là roto
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 7 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.1: Đặc điểm động cơ không đồng bộ 3 pha
2.1.2.1. Phần tĩnh ( hay STATOR):
Trên stator có vỏ , lõi thép và dây quấn
 Vỏ máy :
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn . Thương vỏ máy làm
bằng gang . Đối với vỏ máy có công suất lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm
hàn lại làm vỏ máy , tùy theo cách làm nguội , máy và dạng vỏ máy cũng khác
nhau .Lõi thép là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay lên
giảm bớt tổn hao , lõi thép được làm bằng những lá thép kĩ thuật điện dày 0,5
mm ép lại. Khi đường kính của lõi thép nhỏ hơn 900 mm thì dùng cả tấm thép
tròn ép lại . Khi đường kính lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm thép
hình rẻ quạt (hình 2.2) ghép lại thành khối tròn .
Hình 2.2: Tấm thép hình rẻ quạt
Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm hao
tổn do dòng điện xoáy gây nên . Nếu lõi thép ngắn thì có ghép thành một khối
nếu lõi thép quá dài thì ghép thành những tấm ngắn mỗi tấm thép dài từ 6 đến 8
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 8 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
cm đặt cách nhau 1cm để thông gió tốt . Mặt trong của lá thép có sẻ rãnh để đặt
dây quấn .
 Dây quấn :

Dây quấn stator được đưa vào rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với
lõi thép . Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh
phần ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín . Dây quấn là bộ phận quan
trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng
lượng từ điện năng thành cơ năng . Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của
dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy .
+ Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm :
- Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một don điện nhất
định chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra
một moment cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt.
- Triệt để tiết kiệm vật liệu , kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn
- Dây quấn phần ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :
+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp
Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa dây
quấn xếp và song .
2.1.2.2. Phần quay (hay ROTOR).
Phần này gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn rotor :
- Lõi thép:
Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator lõi thép được
ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rotor của máy. Phía ngoài là thép có sẻ
rãnh để đặt dây quấn.
- Dây quấn rotor :
Phân loại làm hai loại chính rotor kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc :
Loại rotor kiểu dây quấn : rotor kiểu dây quấn (hình 2.3) cũng giống như
dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator.Dây quấn kiểu này
luôn đấu hình sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay
rotor và cách điện với trục .Ba chổi than cố định và luôn tỳ vành trượt này để dẫn
điện và một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều
chỉnh tốc độ .

SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 9 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.3: Rô to kiểu dây quấn
Rotor kiểu long sóc (hình2.4) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt
trong rãnh và bị ngắn mạch bở hai vành ngắn mạch ở hai đầu. Với động cơ nhỏ ,
dây quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn , vành ngắn mạch , cánh
tản nhiệt và cánh quạt làm mát . Các động cơ công suất trên 100kw thanh dẫn
làm bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vành ngắn mạch .
Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều , khe hở trong máy điện không
đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2mm đến 1mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế
dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào , và như vậy có thể làm cho hệ số công suất của
máy tăng cao .
2.1.2.3. Nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ 3 pha.
Khi dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không
khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1= 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là
số cặp cực ; tốc độ từ trường quay ).Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha
tự ngắn mạch nen trong dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua . Từ thông do
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 10 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
dong điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe
hở . Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra
moment . Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor . Trong
những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau .
Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ .
Hệ số trượt s của máy
- Khi n=n1 thì s=0 , còn thì s=1 ; n > n1 , s < 0 và rotor quay ngược chiều từ
trường quay n < 0 thì s > 1.
Rotor quay cùng chiều từ trường những tốc độ n < n1 (0 < s <1)

Giả thiết về chiều quay n1 của từ trường khe hở và của rotor n. Theo quy
tắc bàn tay phải , xác định được chiều sức điện động E2 và I2 ; theo quy tắc bàn
tay trái , xác định được lực F và moment M .Ta thấy F cùng chiều quay của
rotor , nghĩa là điện năng đưa tới stator , thông qua từ trường đã biến đổi thành
cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường qua n1 , như vậy động cơ làm
việc ở chế độ động cơ điện .
Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0 ).
Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ
đồng bộ n > n1 .Lúc đó chiều từ trường quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại ,
sức điện động và dong điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều của M
cũng ngược chiều n1 , nghĩa là ngược với chiều với rotor nên đó là
moment hãm. Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điên , do
động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cũng cấp cho lưới điện , nghĩa là động cơ
làm việc ở chế độ máy phát .
Rotor quay ngược chiều với từ trường n < 0 ( s > 1)
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 11 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điên quay ngược chiều từ trường
quay, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ .
Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại .
Trương hợp này máy lấy điện năng ở lưới điện vào , vừa lấy cơ năng từ động cơ
sơ cấp . Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ .
Phương trình đặc tính cơ
Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta dùng sơ đồ thay thế như hình vẽ
(Hình 2.5)

Hình 2.5: Phương trình đặc tính cơ
Ta có dòng điện stato :
Trong đó : Xnm=X1d +X’2d điện kháng ngắn mạch

U1f : Trị hiệu dụng của điện áp pha stato
Phương trình đặc tính của động cơ ĐK :
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 12 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Đương đặc tính của động cơ (H I-2)
Với :
2.1.3. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ.
Từ phương trình đặc tính cơ ĐK ta thấy các thông số ảnh hưởng đến đặc tính
cơ bao gồm :
2.1.3.1 Ảnh hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ ĐK.
Khi điện áp lưới suy giảm thì theo (I-4) momen Mth tới hạn của động cơ
sẽ giảm bình phường lần biên độ suy giảm của điện áp , theo (I-3) thì Sth vẫn
không đổi .
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 13 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.6: hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ
2.1.3.2 Ảnh hưởng của điện trở kháng mạch stator
Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thì (I-3) và (I-4) cả
Sth và Mth đều giảm
Hình 2.7: Ảnh hưởng của điện trở kháng mạch stator
2.1.3.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor
Đối với động cơ không đông bộ người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto
để hạn chế dòng khởi động thì theo (I-3) , (I-4) thi Sth thay đổi còn Mth = const
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 14 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.8 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor
2.1.3.4 Ảnh hưởng của tần số

Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc
độ của từ trường quay và từ đó thay đổi tốc độ đông cơ.
Từ (I-3) và (I-4) ta thấy : Nếu Xnm = ɷ1L cho nên khi thay đổi tần số thì
Sth và Mth sẽ thay đổi
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 15 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.9: Ảnh hưởng của tần số
2.1.3.5 Ảnh hưởng cúa số đôi cực p
Để thay đổi số cực ở stato người ta thường thay đổi cách đấu dây.
Vì vậy khi thay đổi số đôi cực p thì tốc độ từ trường quay ɷ1 thay đổi dần
đến tốc độ ɷ thay đổi theo .
2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK
2.1.4.1 Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới
Momen động cơ ĐK tỷ lệ với bình phương điện áp stato nên có thể điều
chỉnh được momen tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato khi
giữ nguyên tần số.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 16 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Để điều khiển được tốc độ động cơ ĐK phải dùng bộ biến đổi điện áp
xoay chiều (ĐAXXC)
Nếu coi (ĐAXXC) là nguồn áp lý tưởng (Z=0) thì căn cú vào biểu thức
moment tới hạn ta có quan hệ sau :
Hình 2.10: Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới
Trong đó : Uđm : Điện áp định mức của động cơ
Ub : Điện áp đầu ra của bộ điều áp xung
Mtb : Moment tới hạn khi điện áp là Uđm
MthU : Moment tới hạn khi điện áp là Ub
Phương pháp này được dùng điều chỉnh điện áp cho động cơ ĐK roto lồng

sóc . Khi thực hiện điều chỉnh điện áp cho động cơ ĐK roto dây quấn cần
phải nối thêm điện trở phụ vào mạch roto , khi ta thay đổi điện trở phụ vào
mạch roto sẽ mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và M .Và như vậy thì tổn thất
điều chỉnh sẽ rất lơn .
• Ưu điểm : của phương pháp này là chỉ thích hợp với truyền động và
momen tải là hàm tăng tốc độ
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 17 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
• Nhược điểm : Do tính chất phức tạp của moment , điện áp , tốc độ nên tính
toán người ta thường dùng các phương pháp đồ thị để xây dựng các đặc
tính điều chỉnh , công việc này khá phức tạp.
Phương pháp điều chỉnh điện trở mạch roto
Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ như hình vẽ (hình I-10)
Phương trình đặc tính điều chỉnh :
Hình 2.11: Phương pháp điều chỉnh điện trở mạch roto
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK người ta mắc thêm điện trở phụ vào
mạch roto , khi thay đổi điện trở phụ Rf thì Sth thay đổi còn Mth = sonst dẫn đến
đến thay đổi được tốc độ động cơ khi thay đổi R2f ta có hệ đặc tính cơ cố cùng
Mth nhưng khác Sth.
• Ưu điểm : Đơn giản rẻ tiền , có khả năng hiện đại hóa bằng bán dẫn .
• Nhược điểm : Tổn hao công suất khi điều chỉnh , hiệu suất thấp , phạm vi
điều chỉnh hẹp , điều chỉnh không triệt để.
Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ ĐK
2.1.4.2 Đặc điểm làm việc khi thay đổi tần số
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 18 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Như ta đã biết , tần số của lưới điện quyết định giá trị tốc độ góc của từ
trường quay trong máy điện , do đó băng tần thay đổi tần số dòng điện stato ta có

thể điều chỉnh được tốc độ động cơ.
Để thực hiện phương pháp điều chỉnh này ta dùng biến tần cung cấp cho
động cơ Hình 2.12:
Hình 2.12: Sơ đồ mạch điều khiển
Vì máy điện làm việc ở tần số định mức cho nên khi thay đổi tần số , chế độ
làm việc của nó sẽ bị thay đổi . Sở dĩ như vậy là vì tần số ảnh hưởng trực tiếp
đến từ thông của máy điện.
2.2 Cảm biến
2.2.1 Khái niệm
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các
đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và
xử lý.
Các đại lượng cần đo (m) nhưng không có tính chất điện như nhiệt độ, áp
suất,…tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như
điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác
định của đại lượng đo.
Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, chúng thay đổi
tính chất khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cùa chúng .
- Nguyên lý làm việc của quang điện trở là sự phụ thuộc của điện trở vào
thông lượng bức xạ và phổ bức xạ đó.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 19 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
- Tế bào quang dẫn là càm biến quang điện có độ nhạy cao . Cơ sở vật lý
của tế bào quang điện là hiện tượng quang dẫn do hiệu ứng quang điện trong.
Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh
sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của một số loại cảm biến quang
a) Photo Diot
Sự tiếp xúc của hai bán dẫn loại n và loại p ( vùng chuyển tiếp P_N) tạo

nên vùng nghèo hạt dẫn vì ở tồn tại một điện trường và hình thành hàng rào thế
V
b
(hình 2.13) .Khi không có điện thế bên ngoài đặt lên vùng chuyển tiếp (U=0)
dòng điện qua chuyển tiếp I=0.
Hình 2.13: Cấu tạo của photo diot
- Khi đặt một điện áp lên diot, vói điện áp ngược đủ lớn U
d
>> , chiều cao
của hàng rào thế tăng lên và tên diot chỉ còn dòng điện ngược I
r
= I
0
(I
0
– dòng
điện tối).
- Khi chiếu sáng diot bằng bức xạ có bước sóng sẽ xuất hiện các
cặp điện tử _ lỗ trống, dưới tác dung của điện truong các cặp điện tử _ lỗ trống
chuyển động và dòng điện ngược I
r
tăng lên rất nhanh.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 20 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
- Các vật liệu dùng chế tao Photo diot là Si, Ge (vùng ánh sáng nhìn thấy)
và GaAs, InAs, InSb ( vùng hồng ngoại).
b) Photo transitor
- Photo transitor là các transitor silic loại npn mà vùng bazơ được chiếu sáng,
không có điện áp đặt trên bazơ, chỉ có điện áp trên C, đồng thời chuyền tiếp B-C

phân cực ngược như Hình 8 . Điện áp đặt chủ yếu là phần chuyển tiếp B-C
( phân cực ngược) trong khi đó sự chênh lệch điện thế giữa E và B thay đổi
không đáng kể.
- Khi phần chuyển tiếp B_C được chiếu sáng , sự hoạt động của photo transitor
giống như photo diot ở chế độ quang dẫn với dòng điện ngược:
I
r
= I
0
+ I
p
Với : I
r
: dòng điện ngược
I
0
: dòng điện tối
I
p
: dòng điện sang
c)Cảm biến phát xạ ( Tế bào quang điện)
− Cảm biến phát xạ là biến hiệu quang thành tín hiệu điện nhờ
hiện tượng phát xạ điện tử ở điện cực catot khi có thông lượng ánh sáng
chiếu vào .
− Số lượng điện tử phát xạ tỷ lệ với số photon chiếu vào cực cactot .
− Cảm biến phát xạ được phân thành:
+ Tế bào quang điện chân không.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 21 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

+ Đèn ion khí.
+ Bộ nhân quang điện.
− Cơ chế hoạt động cùa tế bào quang điện như sau:
− Khi có thông lượng ánh sáng chiếu vào, catot hấp thụ photon
và giải phóng điện tử , các điện tử này di chuyển lên bề mặt và thoát ra
ngoài.
− Các vật liệu dùng làm photon cactot là:
+ AgOCs nhạy với vùng hồng ngoại.
+ Cs
2
Sb, K
2
C
s
Sb nhạy với vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng tử
ngoại.
2.2.3 Cảm biến báo cháy
Để phát hiện được có sự cố cháy ta phải sử dụng 3 loại cảm biến đó là cảm
biến nhiệt cảm biến khói và cảm biến lửa.
 Cảm biến nhiệt: là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (nhiệt độ) thành
tín hiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính.
Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi
đặt nó thay đổi. Tuy nhiên nó cũng dễ báo động nhầm khi nguồn nhiệt bên ngoài
tác động vào không theo ý muốn.
 Cảm biến lửa: Khi lửa cháy thì phát ra ánh sang hồng ngoại, do đó ta sử dụng
phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện lửa. Nguyên lý hoạt động là điện trở của
các linh kiện thu song hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sang thu được
thành tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy đối với lửa. Tuy nhiên cũng
dễ báo động nhầm nếu đặt cảm biến ngoài trời hoặc gần nơi có bong đèn sợi đốt.
 Cảm biến khói: Có 2 cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến khói:

SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 22 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
- Cách thứ nhất là sử dụng nguyên tắc Ion hóa
Cảm biến ion hóa sử dụng 1/5000 gram đồng vị Americium 241 (Am) để
tạo ra các tia alpha. Cứ mỗi giây thì lượng Americium này sẽ tạo ra 37 triệu tia
alpha (đây có vẻ là một con số lớn nhưng số lượng tia alpha như thế này vẫn quá
nhỏ để có thể gây ảnh hưởng tới con người). Đối diện với nguồn phát tia alpha là
một bộ phát điện với hai cực âm và dương được sắp xếp như sơ đồ trên. Khi tia
alpha đập vào oxy(O) và nytrogen (N) trong không khí, chúng giải phóng ra các
electron và tạo ra dòng diện. Khói trong đám cháy sẽ làm cho quá trình tạo
electron bị phá vỡ và lúc đó chuông báo cháy + thiết bị báo cháy tự động sẽ được
kích hoạt.
- Cách thứ 2 là sử dụng các linh kiện thu phát quang
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 23 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Bộ cảm ứng quang điện thường sử dụng một chùm tia hồng ngoại
được phát ra từ một chiếc đèn LED (xem hình trên). Đèn này được chiếu thẳng
sang phía bên kia của ống (phần Light catcher). Cảm biến quang điện được đặt
vuông góc với đường đi thông thường của chùm tia hồng ngoại. Khi không có
khói, chùm tia sáng được chiếu thẳng và cảm biến không hề nhận được bất cứ tia
hồng ngoại nào. Khi xảy ra hỏa hoạn, khói bay vào trong ống sẽ đóng vai trò như
một chiếc gương phản chiếu hắt ánh sáng vào cảm biến quang điện và chuông
hỏa hoạn cùng các thiết bị chống cháy tự động sẽ được bật.
Trong 2 cách này thì phương pháp thư nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn
phương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi, khó lắp đặt. Còn cách thứ hai tuy độ
nhạy kém hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thi công cũng như lắp đặt. Vậy nên
em chọn phương pháp thứ hai là dùng cảm biến quang.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 24 KHOA ĐIỆN

TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1 Sơ đồ khối và hoạt động của hệ thống
Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống
Hoạt động: khi có xe tới cửa vào 2 cảm biến quang S1,S2 ở cửa vào bị tác động
kích hoạt mạch điều khiển động cơ mở Barie ở cửa vào. Khi Barie mở tới khi
chạm phải công tắc hành trình HT2 thì động cơ dừng Barie ở vị trí mở cho xe
vào. Khi xe đã nhận vé xe xong đi tiếp vào trong bãi đỗ xe cảm biến S3, S4 bị
tác động kích hoạt động cơ kéo Barie xuống cho tới khi gặp công tắc hành trình
HT1 thì dừng lại Barie ở trạng thái đóng. Khi S1 và S2 bị tác động sẽ có 1 xung
đưa về Counter . Counter sẽ tăng thêm 1 giá trị báo hiệu tăng thêm 1 xe và được
hiển thị trên màn hình của Counter.
- Khi có 1 xe đi ra cảm biến S5 và S6 bị tác động kích hoạt mạch điều khiển điều
khiển động cơ kéo Barie ở cửa ra. Khi Barie mở tới khi chạm phải công tắc hành
trình HT4 thì động cơ dừng Barie mở cho xe ra. Khi xe ra ngoài cảm biến S7, S8
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 25 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13