thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh

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 .....................................................................................................
1


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

2


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 !

3


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
4

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
5


-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.

6


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)

7


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.

8

- 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.
9


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

10


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!

11


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 : ,
google.com

12