Chính vìvậy mà từ khi ra đời cho tời nay cửa tự động đã không ngừng được cải tiến ,hiệnđại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Nhìn chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế c
TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG
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 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).
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
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
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.
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.
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.
THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG
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.
PHÂN LOẠI CẢM BIẾN
- 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
TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN
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
- 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
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 ( 760> גμm).Sóng hồng ngoạim).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:
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.
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.
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
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
Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát sóng siêu âm.
Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo cảm biến siêu âm.
Bộ biến âm Đế nhựa tổng hợp.
Một số thông tin kỹ thuật:
SRF02 - Chi tiết Điện áp - Nguồn 5V
Phạm vi hoạt động - 15cm - 6m.
Khả năng hoạt động - Điều khiển liên tục 64 bước
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
Kích thước - 24mm x 20mm x 17mm chiều cao t 2 t 1
Hình 2.7 Thông số kỹ thuật và giản đồ xung của cảm biến siêu âm
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 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
Hình 2.9 Cảm biến quang điện
CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH
Hình 2.13 Công tắc hành trình
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
ENCODER
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.
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.
PHÂN LOẠI ENCODER
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.
2 4 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:
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.
Hình 2.16 Bit màu xám và tài nguyên thiên nhiên mã nhị phân.
Encoder được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Encoder gia số có hai loại
Gồm có nguồn sáng ( trong kết cấu này nguồn sáng là bóng đèn), thấu kính, thước cố dịnh , đĩa phát xung, photosensor và mạch điện. Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt trên có một hoặc hai dải băng (dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dày giống nhau).
Một trong hai dải băng trên đĩa làm nhiệm vụ phát xung, dải băng còn lại để xác định góc quay không quy chiếu Đĩa phát xung đựoc lắp trên trục và chuyển động quay cùng trục. Đĩa thứơc ( thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được cố định trên vỏ cùng phía với photosensor.Tương ứng với năm rãnh cố định ta lắp năm photosensor , photosensor cũng được lắp cố định với Encoder.
Thấu kính làm nhiệm vụ biến đổi đường đi của các tia sáng thành các tia sáng song song.
Hình 2.17 Encoder gia số kiểu quay. b.Encoder gia số kiểu thẳng:
Encoder gia số kiểu thẳng cũng có những thành phần như Encoder gia số kiểu quay nhưng chỉ khác là thước động là thước thẳng.
Hình 2.18 Nguyên lý hoạt động của Encoder kiểu gia số Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống Encoder kiểu quay:
Encoder gia số kiểu thẳng gồm có nguồn sáng ( trong kết cấu này nguồn sáng là bóng đèn ), thấu kính, đĩa thước cố định, đĩa phát xung, photosensor và mạch điện Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt, trên có một hoặc hai dải băng (dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dày giống nhau).
Một trong hai dải băng trên đĩa làm nhiện vụ phát xung, dải băng còn lại để xác định góc không quy chiếu Đĩa phát xung được lắp trên trục và chuyền động quay cùng trục. Đĩa thước (thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được cố định trên vỏ cùng phía với photosensor. Ưu nhược điểm của encoder gia số.
*Ưu điểm. Đơn giản và rẻ tiền.
Không cần mạch giải mã và không cần bộ đếm.
Tốc độ có thể chọn ở bất kì thời điểm nào
Không đo được vị trí tuyệt đối do sự thay đổi gia số.
Rất nhạy cảm với các tín hiệu bên ngoài.
Ngắt nguồn điện sẽ làm mất gốc 0, muốn đo được phải xác định lại
Hình 2.19 Encoder công nghệ. c.Encoder xung:
- Đầu ra dạng xung nên trong các hệ thông điều khiển không cần có các bộ chuyển đổi ADC.
- Phải có thêm mạch giải mã và đếm.
Với những ưu nhược điểm của các loại Encoder nêu trên , ta nên chọn loại Encoder tương đối 100xung/vòng quay, điện áp đầu vào là 5V, xung ra có điện áp là 5V.
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ ĐIỀU KHIỂN
2.7.1 Khái niệm chung về rơle.
Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực.
2.7.2 Các bộ phận (các khối )chính của rơle a Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu):
Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu dầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tin hiệu phù hợp cho khối không gian. b Cơ cấu trung gian (khối trung gian).
Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động c.Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành):
Làm nhiệm vụ phát tin hiệu cho mạch điều khiển
Hình 2.20.Sơ đồ khối của rơle điện từ Các khối trong rơle điện từ (hình 2.20).
+ Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây.
+ Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện.
+ Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm.
Có nhiều loại rơle với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle. a.Phân loại theo nguyên lý làm việc gồm các nhóm
- Rơle điện cơ (rơle điện từ,rơle cảm ứng…)
- Rơle từ…. b.Phân loại theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành.
- Rơ le không tiếp điểm (rơle tĩnh): Loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điên cảm, điện dung, điện trở,…. c Phân loại theo đặc tính tham số vào.
- Rơ le điện áp…. d Phân loại theo cách mắc cơ cấu
- Rơ le sơ cấp: Được mắc trực tiếp vào mạch cần bảo vệ.
- Rơ le thứ cấp: Được lắp vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện. e Phân theo gia trị và chiều các đại lượng đi vào rơ le.
2.7.4 Đặc tính vào ra của rơle.
Hình 2.21 Đặc tính vào ra của rơle Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơ le như hình minh họa.
Khi X biến thiên từ 0 đến X2 thì Y= Y1 đến khi X= X1 thì Y tăng từ Y= Y1 đến YY2 (nhảy bậc) Nếu X tăng tiếp thì Y không đổi Y= Y2 Khi X giảm từ X2 về lại X1 thì Y= Y2 đến X= X1 thì Y giảm từ Y2 về Y= Y1.
+ X=X2= Xtđ là giá trị tác động rơ le.
+ X=X1=Xnh là giá trị nhả của rơ le.
2.7.4.1 Các thông số của rơle a Hệ số điều khiển rơle.
- Pđk là công suất điều khiển định mức của rơ le, chính là công suất định mức của cơ cấu chấp hành.
- Ptđ là công suất tác động, chính là công suất cần thiết cung cấp cho đầu vào để rơ le tác động.
Là thời gian kể từ thời điểm cung cấp tín hiệu cho đầu vào, đến lúc cơ cấu chấp hành làm việc Với rơ le điện từ là quãng thời gian cuộn dây được cung cấp dòng ( hay áp) cho đến lúc hệ thống tiếp điểm đóng hoàn toàn (với tiếp điểm thường mở) và mở hoàn toàn (với tiếp điểm thường đóng).
2.7.4.2 Một số loại rơle thông dụng a Rơle trung gian.
- Rơ le trung gian được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống bảo vệ điện trong các hệ thống điều khiển tự động.
- Do có số lượng tiếp điểm lớn, từ 4 đến 6 tiếp điểm, vừa thường đóng vừa thường mở Rơ le trung gian được sử dụng khi khả năng đóng cắt của rơ le chính không đủ, hoặc chia tín hiệu từ rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau của sơ đồ mạch điều khiển.
- Trong các bảng mạch điều khiển dùng linh kiện điện tử, Rơ le trung gian thường được dùng làm các phần tử đầu ra để truyền tín hiệu cho bộ phận mạch phía sau, đồng thời cách ly điện áp giữa phần điều khiển thường là điện áp thấp, một chiều (5V, 10V, 12V, 24V) với phần chấp hành thướng là điện áp lớn xoay chiều (220V, 380V)
Hình 2.22 Rơ le trung gian Những yêu cầu khi chọn rơ le trung gian.
Công suất tiêu thụ nhỏ.
Kết cấu sử dụng đơn giản.
Công suất ngắt của hệ thống là đủ lớn. Độ bền cơ, độ bền điện của cặp tiếp điểm.
Số lượng cặp tiếp điểm phù hợp với nhu cầu sử dụng. b Rơ le thời gian.
Trong tự động điều khiển và bảo vệ thường gặp phải những trường hợp cần có một khoảng thời gian giữa những thời điểm tác động của hai hay nhiều thiết bị hoặc trong tự động hóa quá trình sản xuất, nhiều khi phải tiến hành những thao tác kế tiếp nhau cách nhau những khoảng thời gian xá định Để tạo nên những khoảng thời gian đó người ta dùng rơ le thời gian Như vậy rơ le thời gian là thiết bị khi có tín hiệu vào rơ le thì sau một thời gian xác định rơ le phát tín hiệu ở đầu ra (còn gọi là rơ le trễ thời gian hay bộ trễ) Rơ le thời gian có nhiều loại cấu tạo, nguyên lý hoạt động khác nhau như: rơ le thời gian điện từ, kiểu thủy lực, kiêủ đồng hồ, kiểu kỹ thuật số Tùy theo yêu cầu công nghệ giá thành mà ta chọn cho phù hợp.
Những yêu cầu khi chọn rơ le thời gian.
Khả năng duy trì thời gian ổn định chính xác, không phụ thuộc dao động của điện áp nguồn cấp, tần số nhiệt độ môi trường…
Công suất ngắt của hệ thống tiếp điểm là đủ lớn.
Công suất tiêu thụ nhỏ.
Kết cấu sử dụng đơn giản.
Số tiếp điểm rơ le cung cấp.
Hầu hết các loại rơ le yêu cầu trở về trạng thái khi tín hiệu điện vào ban đầu bằng không, do đó yêu cầu hệ số nhả cao.
Hình 2.23 Rơ le thời gian
THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG
2.8.1 Động cơ điện một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện một chiều thông dụng.
Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm :
Nhiều khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải không những thế cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản, đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các ngành cồng nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải….
Bên cạnh đó động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất địnhcủa nó: Giá thành của động cơ điện một chiều lớn hơn động cơ điện xoay chiều, chế tạo và bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)…
Nhưng do những ưu điểm nên động cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản xuất.
Hình.2.24 Động cơ điện một chiều
2.8.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Cấu tạo động cơ điện một chiều có thể chia làm hai phần chính phần tĩnh và phần động. a Phần tĩnh (stato). Đây là phần đứng yên của máy bao gồm những bộ phận sau:
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt, cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm từ những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày từ 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng cách điện kỹ thuật thành một khối, tấm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ nối tiếp với nhau.
Cực từ phụ. Được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo lại giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulong.
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật bên ngoài rơi vào gây hư hổng và an toàn cho người sử dụng không bị chạm vào điện Trong máy điện vừa và nhỏ nắp máy còn có tác dụng làm gá đỡ ổ bi
- Cơ cấu chổi than: Để đưa điện từ chổi than ra ngoài Cơ cấu chổi than bao gồm chổi than đặt trong hộp chổi than chò một lò xo tỳ chặt trên cổ góp Hộp chổi than được đặt cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ
Hình 2.25 Cực từ chính b Phần quay (roto).
Bao gồm những bộ phận chính sau:
Dùng để dẫn từ Trong những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dây quấn vào.
Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường đạp các rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ.
Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật.
Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến ghép bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt vào trục Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm meca đặt ở giữa Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau.
Cánh quạt dùng để làm mát động cơ
Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon Trên trục máy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp Hai đầu của trục máy được gối lên hai vòng bi ở nắp máy
Hình 2.26 Cấu tạo động cơ điện một chiều
2.8.1.2 Nguyên lý làm việc và phương trình điện áp của động cơ điện một chiều:
Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện trong nam châm trong từ trường, sẽ chịu lực
Fđt tác dụng làm cho roto quay Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi.
TÌM HIỂU THIẾT KẾ MÔ HÌNH
THIẾT KẾ MÔ HÌNH
3.1.1 Mục đích và yêu cầu của mô hình.
3.1.1.1 Mục đích của việc nghiên cứa thiết kế mô hình
- Tạo ra một mô hình cửa tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể thiết kế được cửa tự động trong thực tế.
- Việc nghiên cứu ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế.
- Nghiên cứu chế tạo ra mô hình cửa tự động này sinh viên cũng phải tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệu khác nhau Điều đó mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉ trong lĩnh vực tự động hóa mà còn nhiều lĩnh vực , ngành nghề khác như điện, điện tử cơ khí….
3.1.1.2 Các yêu cầu của mô hình
* Yêu cầu về chương trình chung.
- Phải đáp ứng về chương trình chung.
- Chương trình điều khiển cửa cần đảm bảo điều khiển cửa đóng mở một cách thông minh theo đúng yêu cầu công nghệ.
- Dùng kỹ thuật PLC để điều khiển chương trình hoạt động của cửa.
* Yêu cầu về cơ khí.
- Mô hình là phải giống với cửa thật cả về hình thức và chất lượng hoạt động càng tốt, phải chắc chắn và gọn gàng Do đó, việc thiết kế kết cấu cơ khí cho mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật như đối với cửa thật: Khung cửa, cánh trượt, xích, bánh răng, trục quay…
- Ngoài ra, còn có các kết cấu phụ đề tạo ra mô hình cửa tự động thật hoàn chỉnh như cửa thật.
- Hệ thống cơ hoạt động tốt.
- Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế.
LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG
Động cơ truyền động là động cơ dùng để biến đổi năng lượng ddienj thành năng lượng cơ Động cơ điện một chiều có chổi than kích từ bằng nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác, không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
Hình 3.1 Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu
3.2.1 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.
Hình 4.2 Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiềudùng cuộn kích từ.
Phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng:
U = E + Iư (Rư + Rf ) Trong đó:
E: Suất điện động của động cơ (V)
Iư: Dòng điện phần ứng động cơ (A)
Rư + Rf: Điện trở mạch phần ứng và điện trở phụ.
Với Rư = rư + rcf + rb + rct. rư : Điện trở dây quấn phần ứng (Ω)) rcf:: Điện trở cuộn cực từ phụ (Ω)) rb : Điện trở cuộn bù (Ω)) rct : Điện trở tiếp xúc của chổi than (Ω)) Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
P: Là số đôi cực từ chính
N: Là số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây cực từ chính a: Là số đôi mạch nhánh song song θ: Là từ thông kích từ dưới một cực từ (wb) ω: Là tốc độ góc roto (rad/ s)
Mô men điện từ: Mđt = K.θ.ω
Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì momen trên trục động cơ bằng momen điện từ: Mđt = Mcơ = M
(K.θ) 2 M Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều dùng cuộn kích từ. Dạng đặc tính cơ của động cơ được thể hiện trên hình ( 4.3 ).
Hình 3.2 Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiềudùng cuộn kích từ
Dạng dạng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dạng tuyến tính với tốc độ không tải lý tưởng ω0 và độ cứng đặc tính β
Nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng ω0 phụ thuộc vào điện áp Khi Uư = Uđm thì ta có ω0đm Độ cứng đặc tính cơ β phụ thuộc vào điện trở Rf Khi Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên.
3.2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ.
Theo lý thuyết máy điện ta có phương trình sau:
Từ hai phương trình trên ta thấy n (tốc độ của động cơ), phụ thuộc vào Ф (từ thông ), R (điện trở),U (điện áp phần ứng) Vì vậy để điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều ta có các phương pháp sau:
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch roto.
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
3.2.2.1 Thay đổi điện trở phụ
Giả thiết Uư = Uđm và Ф = Фđm
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng: ons dm dm
Độ cứng đặc tính cơ:
Khi tăng điện trở phụ độ cứng đặc tính cơ suy giảm.
Khi Rf càng lớn, càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc Ứng với Rf =0 ta có đặc tính cơ tự nhiên:
βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ
Hình 3.3.Các đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứngNhư vật khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính biến trở có dạng nhưH.4.2 Ứng với một phụ tải MC nào đó, nếu Rf càng lớn tốc độ động cơ càng giảm,đồng thời dòng điện ngắn mạch và momen ngắn mạch cũng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. ω02 ω01 ω0 Ф2 Ф1 Фđm,TN Mc
3.2.2.2 Thay đổi từ thông kích từ
Giả thiết điện áp phần ứng Uư = Uđm = const Điện trở phân ứng Rư = const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kaichs từ Ikt động cơ.
Độ cứng đặc tính cơ:
Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông Nên khi từ thông giảm thì ωox tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông.
Hình 3.4 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiềukích từ độc lập khi thay đổi từ thông Khi thay đổi từ thông.
Dòng điện ngắn mạch: dm nm u
Momen ngắn mạch: M nm K I x nm v ar
Với dạng momen phụ tải Mc thích hợp với chế độ với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên.
3.2.2.3 Thay đổi điện áp phần ứng Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển … Các thiết bị nguồn này có các chức năng biến lượng điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđk Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Ib khác không, ở chế độ xác lập
Hình 3.5 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập Khi mômen là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là: max 0max min 0min dm dm
Để thỏa mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: min max nm c m dm
Trong đó Km là hệ số qua tải về mô men Vì họ đặc tính cơ là các đường song song nhau nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ có thể viết. min min max max
( 1) 1 dm nm dm m o dm o dm dm m m
wo max w wmax wo min wmin
U2>U1 U1>Uđm Hình 3.6 Xác định phạm vi điều chỉnh
Hình 3.7 Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp.
Thực tế chỉ được giảm U> Uđm Vì vậy khi V x giảm thì wx giảm.
Còn βI và βcơ không phụ thuộc vào điện áp βI = βcơ = const
M= KФđmI tỉ lệ bậc nhất với I
Khi thay đổi điện áp ta được họ đặc tính song song với nhau
Tuy nhiên, do công suất động cơ dùng trong mô hình nhỏ (20- 40W) nên ta không thể dùng phương pháp thế điện trở phụ vào vì như vậy sẽ làm giảm hiệu suất động cơ điện Động cơ làm việc với kích từ bằng nam châm vĩnh cửu nên từ thông không thay đổi do đó ta không thể điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông được.
LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC
Do đó ta lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ cho cửa tự động bằng cách thay đổi điện áp.Với phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng ta thấy cá các ưu nhược điểm sau: Ưu điểm:
- Hiệu suất điều chỉnh cao hơn khi ta dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng nên tổn hao công suất điều khiển nhỏ.
- Việc làm giảm điện áp dẫn đến mô men mở máy dòng điện khởi động của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định.Điều này rất có ý nghĩa trong lúc khởi động động cơ.
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen điều chỉnh xác định là như nhau nên dải điều chỉnh đều, trơn, liên tục.
- Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lí tưởng.
Phương pháp này đòi hỏi công suất điều chỉnh cao và đòi hỏi phải có nguồn áp điều chỉnh được nên vốn đầu tư cơ bản và phí vận hành cao Tuy nhiên nhờ những ưu điểm nối trên phương pháp này đã được dùng trong mô hình của tự động
3.2.3 Các phương pháp đảo chiều động cơ.
Chiều quay động cơ phụ thuộc vào chiều quay của momen nên để đảo chiều quay động cơ có hai phương pháp: Đổi chiều dòng phần ứng. Đổi chiều từ thông ( đổi chiều dòng kích từ Ikt)
Nếu dùng phương pháp đổi chiều dòng kích từ Khi máy dang quay do hệ số điện cảm của cuộn dây kích từ lớn (do có nhiều vòng dây) nên khi thay đổi dòng kích từ thì xuất hiện s.đ.đ cảm ứng rất cao gây ra điện áp đánh thủng cách điện dây quấn kích từ
Do đó để đảo chiều quay động cơ ta chọn phương pháo đảo chiều dòng phần ứng
3.3 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC
3.3.1.Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ. Để điều chỉnh tốc độ nhanh, chậm của trong mô hình cửa tự động và đáp ứng được một trong những yêu cầu công nghệ nêu ở phía trên ta có thể sử dụng phương pháp thay đổi điện áp bằng cách:
Sử dụng phương pháp thay đổi điện áp thông qua chỉnh lưu cầu một pha để điều chỉnh tốc độ động cơ.
Dùng mạch băm xung áp một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ.
Cuốn máy biến áp với nhiều cấp điện áp khác nhau.
3.3.2.Lựa chọn phương án đảo chiều động cơ.
- Sử dụng cầu tiếp điểm để đảo chiều động cơ.
- Sử dụng mạch cầu 4 Transitor để đảo chiều động cơ.
3.3.3 Các phương án chọn sơ đồ mạch lực.
Sử dụng cầu tiếp điểm để đảo chiều động cơ Đổi cấp tốc độ để điều chỉnh tốc độ.
Sử dụng mạch cầu 4 Transitor để đảo chiều động cơ.
Dùng mạch băm xung sử dụng Ic logic để điều chỉnh tốc độ.
- Sử dụng cầu tiếp điểm để đảo chiều động cơ.
- Đổi cấp tốc độ để điều chỉnh tốc độ.
Hình 3.8 Sơ đồ cầu tiếp điểm
- Khi tiếp điểm M có điện:
Công tắc tơ RM có điện hút các tiếp điểm thường mở RM đóng lại
- Nếu tiếp điểm N có điện :
Công tắc tơ RN có điện hút các tiếp điểm thường mở RN đóng lại
Dòng điện khép mạch qua động cơ, lấy nguồn vào động cơ từ cầu chỉnh lưu CL1 chỉnh lưu dòng UN thành dòng một chiều Động cơ chạy với tốc độ V1, cửa mở nhanh.
Nếu tiếp điểm C có điện:
Công tắc tơ RC có điện hút các tiếp điểm thường mở RC đóng lại
Dòng điện khép mạch qua động cơ, lấy nguồn vào động cơ từ cầu chỉnh lưu CL2 chỉnh lưu dòng UC Động cơ chạy với tốc độ V2, cửa mở chậm.
Khi tiếp điểm D có điện :
Công tắc tơ RD có điện hút các tiếp điểm thường mở RD đóng lại
Khi tiếp điểm N có điện:
Công tắc tơ RN có điện hút các tiếp điểm thường mở RN đóng lại
Dòng điện khép mạch qua động cơ, lấy nguồn vào động cơ từ cầu chỉnh lưu CL1 chỉnh lưu dòng U Động cơ chạy với tốc độ V, cửa đóng nhanh.
Nếu tiếp điểm C có điện:
Công tắc tơ RC có điện hút các tiếp điểm thường hở RC đóng lại
Dòng điện khép mạch qua động cơ, lấy nguồn vào động cơ tù cấu chỉnh lưu CL2 chỉnh lưu dòng UC Động cơ chạy với tốc độ V2, cửa đóng chậm
Như vậy sơ đồ trên đã đảm bảo thực hiện yêu cầu công nghệ điều khiển tốc độ động cơ truyền động cửa theo 2 cấp tốc độ đồng thời kết hợp với PLC đảo chiều động cơ giúp đảo chiều chuyển động của cửa. Ưu điểm cửa phương án 1 là đơn giản và rẻ tiền, thích hợp để áp dụng vào mô hình cửa tự động với chi phí thấp giúp sinh viên có thể thực hành chế tạo vì thế ta chọn phương án một la
Sử dụng mạch cầu 4 Transitor để đảo chiều động cơ.
Dùng mạch băm xung sử dụng IC logic để điều tốc độ.
Hình 3.9 Sơ đồ mạch động lực
Trong khoảng thời gian từ 0 – Π van D1 và van dẫn D3 dẫn điện áp trên tải
UAB bằng điện áp U2 ở nửa chu kỳ đầu Dòng điện có chiều từ A sang B.
Trong nửa chu kỳ tiếp theo, từ Π – 2Π van D2 và D4 dẫn, điện áp trên tải
UAB bằng điện áp U2 Dòng điện vẫn theo chiều từ A sang B γ t1 t2 t3 t4 t5
Trong cả hai nửa chu kỳ của điện áp dòng điện đều có chiều không đổi từ A sang
B, điện áp đầu ra AB luôn ở phần dương Do đó có thể thấy dòng xoay chiếu đã được chỉnh lưu thành dòng một chiều.
Băm xung áp một chiều.
Khi RN có cấp Udkn vào mạch điều chế độ rộng xung:
Khi RM có dòng điều khiển T1 vầ T3 mở, T2 và T4 khóa Nguồn cấp cho động cơ được lấy từ lưới qua khâu chỉnh lưu điốt chạy qua T1 – T3 dòng phần ứng động cơ có chiều từ A – B, động cơ chạy thuận theo chiều từ A – B, kéo cửa mở với tốc độ nhanh V1. Khi RM có dòng điều khiển T1 và T3 khóa, T2 và T4 mở Nguồn cấp cho động cơ được lấy từ lưới qua khâu chỉnh lưu cầu điốt chạy qua T4 – T2 dòng phần ứng động cơ có chiều từ B – A, động cơ đảo chiều kéo cửa đóng nhanh với tốc độ V1 Khi RC có cấp Uđkn vào mạch điều chế độ rộng xung:
Khi RM có dòng điều khiển T1 và T3 mở, T2 và T4 khóa Nguồn cấp cho động cơ được lấy từ lưới qua khâu chỉnh lưu cầu điốt chạy qua T1 – T3 dòng phần ứng động cơ có chiều từ A – B, động cơ chay thuận theo chiều từ A – B, kéo mở cửa với tốc độ chậm V2.
Khi RĐ có dòng điều khiển T1 và T3 khóa, T2 và T4 mở Nguồn cấp cho động cơ được lấy từ lưới qua khâu chỉnh lưu cầu điốt chạy qua T4 – T2 dòng phần ứng động cơ có chiều từ B – A, động cơ đảo chiều kéo cửa đóng với tốc độ chậm V2.
Hình 3.10 Nguyên lý điều khiển băm áp một chiều Khi có điện áp một chiều không đổi U0 Để có những giá trị điện áp một chiều khác nhau có thể thực hiện bằng cách :
LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG THIẾT KẾ CỬA
3.3.1 Thiết kế các phần tử cơ trong mô hình
Hình 3.13.Khung mô hình cửa tự động Khung cửa được chế tạo hoàn toàn bằng khung sắt hộp vuông kích thước cạnh là 1cm và chiều dày của sắt là 1mm.
Con lăn bằng sắt được dùng loại có sẵn tại xưởng chế tạo và lắp ráp
3.3.1.3 Đường ray Đường ray được chế tạo bằng gỗ có hình dang và kích thước
Hình 3.15 Đường ray Chiều dài của cả đườn ray là 1200 mm
Puli được làm bằng nhựa và với hình dạng và kích thước:
Hình 3.16 Puli a Puli gắn phía bên trục động cơ b Puli gắn bên còn lại.
3.3.2.1 Động cơ: Động cơ truyền động sử dụng trong mô hình chỉ cần loại động cơ công suất nhỏ từ 20W đến 40 W Động cơ dùng trong đồ án với thông số. Điện áp làm việc: 24V
Hình 3.18 Động cơ trong mô hình
Encoder là loại Encoder gia xung với điện áp làm việc là 5V
Việc xác định vị trí và dịch chuyển của cánh cửa đóng vai trò hết sức quan trọng trong kỹ thuật Công tắc từ hành trình không được đưa vào sử dụng trong mô hình. Encoder được đưa vào mô hình như một phương án tối ưu cho việc xác định vị trí của cánh cửa trong mô hình.
Vì mô hình thiết kế cửa tự động nhỏ và với ưu điểm nêu trên chúng em đã dùng Encoder gia số kiểu xung là thiết bị xác định vị trí của cánh cửa Vì với Encoder gia số kiểu xung có dạng đầu ra dạng xung nên so với nhưng Encoder gia số khác thì trong các hệ thống điều khiển nó không cần đến các bộ chuyển đổi ADC, giúp cho qua trình sử dụng dễ dàng hơn
Hình 3.19 Encoder sử dụng trong mô hình
Cảm biến sử dụng trong mô hình là cảm biến hồng ngoại
Hình 3.20 Cảm biến hồng ngoại
Sensor thu sử dụng các loại sensor PNA4602M hoạt động ở tần số sóng mang38Khz hình dạng của sensor như hình vẽ.
Hình 3.21 Cấu tạo và kích thước của sensor thu hồng ngoại Nguyên lý hoạt động của sensor.
Hình 3.22 Nguyên lý hoạt động của Sensor Khi không có hồng ngoại điện áp ra V0 = Vcc = +5V
Khi có hồng ngoại điện áp ra V0 = Vcc - 0.7V
PLC sử dụng trong mô hình là loại S7 – 200 CPU 222.
Máy biến áp cần cung cấp đủ các nguồn như sau: Động cơ : Cần 3 mức điện áp 4V, 6V, và 9V, một chiều và có lọc → nguồn từ biến áp là 3,5V, 5V, và 7,5V.
- PLC cần 12V và 24V một chiều có lọc → nguồn từ biến áp là 9,5V và 19V
Tính chọn máy biến áp:
Theo trên ta cần các nguồn điện áp là: 5V, 12V,24V mà điện áp lưới là 220V vì vậy cần phải thiết kế máy biến áp để thực hiện nhiệm vụ hạ áp cho bộ nguồn và giúp cách ly giữa điện áp lưới với điện áp mạch điều khiển
Từ thông số động cơ truyền động:
Ta có được Iđm = P/ Uđm = 25/ 24 = 1,042 (A)
Biến áp cấp nguồn cho mạch lực và cho mạch điều khiển có thể sử dụng chung một cuộn sơ cấp Do đó ta thiết kế máy biến áp với một cuộn sơ cấp và các cuộn thứ cấp:
Cuộn +24V và – 24V lấy một đầu ra trung tính cấp điện áp cho mạch lực có công suất P21 xấp xỉ công suất của động cơ 25W
Cuộn thứ cấp quấn 15V qua cầu chỉnh lưu điot 5A lấy nguồn làm nguồn nuôi cho rơ le, sơ cấp của cách li quang, biến trở VR, điện áp Uđk.
Công suất cuộn 15V là P22 = 15 1,042 = 15,63 (W) Điện áp Uđk là tín hiệu điều chế độ rộng xung nên cần độ chính xác cao, để nõng cao độ bằng phẳng điện ỏp ta sử dụng IC 7805, tụ húa C2 = 2200 àF lọc nguồn trước ổn ỏp, tụ C3 = 10àF lọc nguồn sau ổn ỏp.
Cuộn thứ cấp 5V cấp nguồn cho IC logic P23 = 5.0,5 = 2,5(W)
Tông công suất máy biến áp nguồn:
Dòng sơ cấp máy biến áp:
Tiết diện lõi thép mạch từ:
Như vậy ta chọn lõi thép có tiết diện S = 10 cm 2 làm bằng thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm gồm các lá hình chữ E và chữ I ghép lại với nhau.
Theo công thức kinh nghiệm số vòng/ vôn: n0 = k/ s với k là hệ số máy biến áp lấy từ 40 – 60
Chọn hệ số máy biến áp k = 50 ta có: n0 = 50/ 9,91 = 5,04 vòng/ vôn
Số vòng cuộn dây sơ cấp cần cuốn là:
Hình 3.24 Sơ đồ máy biến áp
- Lõi biến áp hình chữ E
3.3.2.7 Tính chọn Điốt mạch chỉnh lưu.
- Mạch chỉnh lưu thiết kế theo sơ đồ một pha nên ta có điện áp ngược lớn nhất mà mỗi Điốt phải chịu là:
- Dòng qua điốt chính là dòng tải, do điốt mắc nối tiếp tải Ta có dòng cực đại chạy qua van: Imax = 1,042
→ Chọn Điốt loại 1N4007 chịu được Imax = 5A, Ungmax = 40V
- Dòng lớn nhất mà cực Bazo phải chịu: Ib = 20 (mA)
- Dòng nhỏ nhất mà cực Bazo phải chịu: Ib = 1,042 (mA)
- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên 2 cực Emiter và Colecter: Ucemax = 60 (V)
Từ thông số trên, ta chọn Transitor loại H1061 với các thông số như sau:
3.3.2.9 Tín chọn IC ổn áp.
IC 78xx: IC ổn áp
Với những mạch điện không đòi hỏi đòi hỏi độ ổn định của điện áp qua cao, sử dụng Ic ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vi mạch điện khá đơn giản Các loại ổn áp thường được sử dụng là Ic 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp Ví dụ 7805 ổn áp là 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau.
Chân số 1 là chân IN.
Chân số 2 là chân GND
Chân số 3 là chân OUT.
Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi.
Chú ý: Điện áp đặt trước IC 78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1,5V đến 2V.Mạch điện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn
Bộ đệm vào vvvavào Bộ đệm ra
Bản mạch điện tử Đông cơ
LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC
TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 200
4.1.1 Giới thiệu về họ PLC.
4.1.1.1.PLC (Program Mable Logic Controler – Bộ điều khiển logic khả trình )
PLC là một loại thiết bị chuyên dụng được tích hợp sẵn, có cấu trúc giống như một máy tính số bao gồm CPU, bộ nhớ ROM, RAM dùng để nhớ chương trình ứng dụng và các đầu Vào/Ra – Input/ Output
PLC là một thiết bị lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình.
4.1.1.2 Vị trí của PLC trong hệ thống điều khiển
Hệ điều khiển truyền thống.
Hình 4.2.Các khối trong hệ điều khiển truyền thống
Bộ điều khiển bằng PLC
Khối đầu vào Khối điều khiển Khối đầu ra
Gồm các nút điều khiển
Các công tắc hành trình đặt tại máy
Các cảm biến đo lường đặt tại dây truyền sản xuất.
Khối điều khiển gồm các phần tử
Các bộ đếm thời gian
Các bản mạch điện tử
Các thiết bị gia nhiệt
Các thiết bị chỉ thị…
Hệ điều khiển dùng PLC.
Hình 4.3 Hệ điều khiển dùng PLC Khối đầu vào tương tự hệ điều khiển truyền thống.
Khối đầu ra tương tự hệ điều khiển truyền thống.
Khối điều khiển được thay bằng thiết bị điều khiển PLC kèm theo đó là một chương trình ứng dụng, được lập trình dưới dạng giản đồ thang như hình vẽ.
4 1.1.3 Khả năng của PLC a Điều khiển Logic.
Chức năng điều khiển rơ le.
Thay cho các Panel điều khiển và các mạch in Điều khiển tự động, bán tự động,bằng tay các máy và các quá trình. b Điều khiển liên tục.
Thực hiện các phép toán số học và logic. Điều khiển liên tục nhiệt độ áp suất lưu lượng… Điều khiển PID, FUZY. Điều khiển động cơ chấp hành,động cơ bước Điều khiển biến tần…
Khối đầu vào thêm các khâu cảm biến Tương tự (Analog);chiết áp,…
Khối đầu ra có thêm các thiết bị tương tự như biến tần, động cơ SERVO, động cơ bước… Khối điều khiển thêm các khâu biến đổi A/D, D/A… c Điều khiển tổng thể. Điều hành quá trình và báo động.
Ghép nối mạng tự động hoá Điều khiển tổng thể quá trình – nghĩa là điều khiển một quá trình trong mối liên hệ với các quá trình khác.
Tín hiệu vào và ra còn có thêm thông tin.
4.1.1.4 Các ưu điểm khi sử dụng PLC
- Thời gian lắp đặt công trình ngắn hơn.
- Dễ thay đổi mà không gây tổn thất
- Có thể tính chính xác được giá thành
- Dế thay đổi thiết kế nhờ phần mềm
- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rrọng
- Dễ bảo trì bảo hành nhờ:
Khả năng tín hiệu hoá
Khả năng lưư giữ mã lỗi
- Chuẩn hoá được thiết bị
- Thích ứng được môi trường khắc nghiệt: Nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động…
4.1.2 Một số loại PLC và modul PLC.
4.1.2.1:Một số loại PLC của SIEMENS
Hình 4.5 Kết nối PLC S7 – 200 với máy tính
Hình 5.8 Ghép nối cho modul mở rộng
Hình 4.8 Ghép nối mạng PLC
Simatic S7 – 200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này sử dụng cho nhiều loại ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý của CPU 222 Về hình thức bên ngoài nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
CPU 222 có 10 đầu vào và 8 đầu ra
Tổng số đầu vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra
Có 256 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau : 8 timer 1ms, 32 timer 10ms, 208 timer 100ms.
Các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm: Ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian là 190h khi PLC mất nguồn nuôi.
Có 368 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và chế độ làm việc.
Dải tín hiệu vào từ 15 đến 30 V điện áp một chiều 4mA
Có cách ly quang 500 VAC 1 phút.
Trong mô hình cửa tự động ta sử dụng PLC S7 – 200 CPU222, modul 212 – 1BB23 – OXBO.
Hình 4.9 PLC dùng trong mô hình của tự động
4.1.3.1: Cấu trúc chương trình của S7 – 200
Có thể lập trình cho plc S7 – 200 bằng cách sử dụng một trong các phần mềm sau: STEP7- Micro/ DOS.
Các chươngh trình cho S7 -200 phải có cấu trúc chương trình chính và sau đó đến các chương trình con và chương trình xử lý ngắt được chỉ ra sau đây:
Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND).
Chương trình con là một bộ phận của chương trình, các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chươnh trình chính đó là lệnh MEND.
Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính Sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt Bằng cách viết như vậy cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình sau này.
Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính.
Ta sử dụng phần mềm STEP7 – Micro để lập trình.
Trong S7 – 200 có các vùng nhớ sau:
I: Input, các ngõ vào số.
Q: Output, các ngõ ra số.
M: Internal Memory, vùng nhớ nội.
V: Variable Memory, vùng nhớ biến.
AIW: Analog Input, ngõ vào analog.
AQW: Analog Output, ngõ ra analog.
AC: Con trỏ địa chỉ.
LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG
Với những tiện ích của thiết bị khả trình PLC đem lại, nó đã được ứng dụng để điều khiển cửa tự động trong mô hình.
- Liệt kê các đầu vào/ ra và chọn PLC.
- Phân cổng vào/ ra cho PLC theo : trình tự tác động, theo tên gọi, theo tên ưu tiên các tín hiệu bị động.
- Dựng lưu đồ cho chương trình.
- Dịch lưu đồ sang giản đồ thang.
- Lập trình giản đồ thang PLC.
- Chạy mô phỏng kiểm tra chương trình.
- Nối PLC với thiết bị thực.
4.2.2.1 Lập trình cho thiết bị cảm biến a Yêu cầu công nghệ.
- Sử dụng PLC điều khiển cửa thông qua việc tổng hợp tín hiệu từ thiết bị cảm biến và Encoder. Đối với cảm biến vị trí:
Khi có điện động cơ sẽ mở cửa với tốc độ chậm Khi gặp Kh1động cơ sẽ dừng, chờ một khoảng thời gian nếu không có người thì cửa sẽ đóng lại với tốc độ chậm Khi hết hành trình đóng động cơ sẽ ngắt, cửa dừng ở trạng thái đóng Khi có người cửa sẽ mở với tốc độ nhanh, đến khi gặp Kh2 thì động cơ mở chậm Động cơ sẽ mở chậm đến khi gặp Kh1 thì dừng chở một khoảng thời gian mà không có người thì động cơ sẽ đóng Khi bắt đầu đóng động cơ đóng nhanh, khi gặp Kh3 thì động cơ đóng chậm, động cơ sẽ đóng chậm đến khi bằng thời gian đặt trước thì dừng động cơ kết thúc một quá trình. Đối với Encoder.
- Khi có điện động cơ sẽ mở cửa với tốc độ chậm Khi gặp Kh1 động cơ sẽ dừng chờ một khoảng thời gian nếu không có người thì cửa sẽ đóng lại với tốc độ chậm Khi hết hành trình động cơ sẽ ngắt, cửa dừng ở trạng thái đóng Khi có người cửa sẽ mở với tốc độ nhanh, khi đếm đủ số xung đặt trước động cơ sẽ mở chậm, khi đủ số xung mở chậm động cơ sẽ dừng lại chở một thời gian mà không có người thì động cơ sẽ đóng. Khi bắt đầu đóng động cơ đóng nhanh, khi đếm số xung đặt trước động cơ đóng chậm. Nếu thời gian đóng đủ số xung đặt trước động cơ dừng lại kết thúc một quá trình b Phân cổng vào ra cho PLC.
I0.1 Tín hiệu cảm biến người.
I0.2 Tín hiệu cảm biến ngừoi
I0.3 Tín hiệu xung hành trình.
Q0.2: Cho phép mở cửa nhanh
Q0.4: Cho phép cửa đóng nhanh.
Q0.5: Cho phép cửa đóng mở chậm. c Lưu đồ chương trình.
Hình 4.10 Lưu đồ cảm biến
Mở nhanh Mở chậm Đóng chậm Đóng nhanh Đ S Đ
B é ® Õm t i Õn o n § Õm V w 2 4 § Õm V w 2 6 § Õm V w 2 0 § Õm V w 2 2 § Õm V w 2 0 § Õm V w 2 4 § Õm V w 2 6 § Õm V w 2 4 § Õm V w 2 0 § Õm V w 2 2 § Õm V w 2 0 § Õm V w 2 2 § Õm V w 2 2 § Õm V w 2 6 § ã n g n h an h Đ ó n g cử a § ã n g ch Ëm
Hình 4.11 Lưu đồ Emcoder d Dịch lưu đồ sang giản đồ thang
KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VỀ ĐỒ ÁN Đồ án “Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động” là một đồ án mang tính khoa học và tổng hợp Nó không chỉ dừng lại ở việc xây dựng lý thuyết và tìm hiểu về công nghệ cửa đóng mở tự động mà còn thiết kế được một mô hình cửa tự động có khả năng hoạt động như cửa thật với thiết kế mở giúp người thực hành có thể tự thao tác viết chương trình điều khiển, ghép nối giữa các phần mô hình, giữa mô hình với modul PLC để từ đó thực hiện điều khiển trên mô hình cửa đóng mở tự động. Đồ án giúp mang lại cái nhìn rõ nét hơn về công nghệ cửa đóng mở tự động, giúp người học hiểu rõ về cấu tạo bên trong, các thiết bị, linh kiện cấu thành, nguyên lý hoạt động của cửa đống mở tự động góp phần nâng cao khả năng thực tế của người học cũng như làm tăng thêm tính sinh động cho hoạt động học tập, nghiên cứu.
Tuy nhiên, do đây chỉ là một đồ án “Tìm hiểu thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động” chứ không đi sâu vào việc chế tạo mô hình nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Hơn nữa mô hình mới chỉ được dừng lại ở việc tìm hiểu thiết kế trên lý thuyết vì vậy sinh viên vẫn chửa thể hiểu hết về những sai sót trong quá trình chế tạo.
Những người thực hiện đồ án mong rằng, bản đồ án thiết kế sẽ là một công cụ hữu ích cho các bạn sinh viên thực hiện việc chế tạo mô hình cửa tự động Đồng thời, thông qua quá trình chế tạo và sử dụng mô hình phục vụ cho hoạt động học tập nghiên cứu, bản thiết kế sẽ được cải tiến khắc phục những thiếu sót, hạn chế Để có thể mạng lại hiệu quả hoạt động tốt hơn góp phaanfthieets thực vào việc cải thiện công tác giảng dạy và học tập bộ môn Tự động hóa trong các nhà trường.
1 Vũ Gia Hanh, Trần khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu
Máy điện 1 và 2 – Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – 2003
2 Phạm Văn Chới , Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn
Khí cụ điện – Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – 2004
3 Phan Cuốc Phô, Nguyễn Đức Chiến
Giáo trình cảm biến – Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – 2000
Kỹ thuật điện tử – Nhà xuất Bản Giáo Dục – 2005
5 Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Văn Liễn
Truyền động điện – Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – 2006
6 Nguyễn Quang Hùng, Trần Ngọc Bình
7 Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Điện tử công suất – Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật
8 Trịnh Đình Để, Võ Trí An Điều khiển tự động truyền động điện – NXB Đại Học và Trung Học Chuyên Nghiệp
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG - 1 -
1.1 TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG - 1 -
1.1.1 Cửa trượt tự động – Automatic sliding door - 1 -
1.1.1.2.Bộ điều khiển ( MICOM Controller) - 2 -
1.1.1.4 Hộp kỹ thuật ( RAIL BASE) - 3 -
1.1.1.5 Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn - 3 -
1.1.2 Cửa mở cánh tự động – Automatic swing door - 4 -
1.1.3 Cửa mở trượt gấp tự động – Automatic folding door - 5 -
1.1.4 Cửa trượt xếp lớp tự động – Automatic telescopic door - 6 -
1.1.5 Cửa trượt cánh cong tự động – Automatic circle sliding door - 7 -
1.1.6 Cửa xoay tự động – Automatic revolving door - 8 -
1.2 CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN CỬA - 12 -
CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG - 14 -
2.1.1 Cảm biến phát hiện người qua cửa - 14 -
2.2.2 Các loại cảm biến không tiếp xúc - 14 -
2.3 TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN - 15 -
2.7 THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ ĐIỀU KHIỂN - 25 -
2.7.1 Khái niệm chung về rơle - 25 -
2.7.2 Các bộ phận (các khối )chính của rơle - 25 -
2.7.4 Đặc tính vào ra của rơle - 26 -
2.7.4.1 Các thông số của rơle - 26 -
2.7.4.2 Một số loại rơle thông dụng - 27 -
2.8.1 Động cơ điện một chiều - 28 -
2.8.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều - 28 -
2.8.1.2 Nguyên lý làm việc và phương trình điện áp của động cơ điện một chiều: - 30 -
2.8.1.3 Điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều - 30 -
2.8.2 Động cơ điện xoay chiều - 32 -
2.8.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động - 32 -
2.8.2.3 Điều khiển động cơ điện xoay chiều - 33 -
2.8.3.1 Cấu tạo động cơ bước : - 33 -
2.8.3.2 Phân loại nguyên lý hoạt động động cơ bước - 33 -
2.8.3.3 Các chế độ hoạt động khi điều khiển động cơ bước - 33 -
CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU THIẾT KẾ MÔ HÌNH - 36 -
3.1.1 Mục đích và yêu cầu của mô hình - 36 -
3.1.1.1 Mục đích của việc nghiên cứa thiết kế mô hình - 36 -
3.1.1.2 Các yêu cầu của mô hình - 36 -
3.2 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG - 36 -
3.2.1 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều - 37 -
3.2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ - 38 -
3.2.2.1 Thay đổi điện trở phụ - 38 -
3.2.2.2 Thay đổi từ thông kích từ - 39 -
3.2.2.3 Thay đổi điện áp phần ứng - 40 -
3.2.3 Các phương pháp đảo chiều động cơ - 43 -
3.3 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC - 43 -
3.3.1.Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ - 43 -
3.3.2.Lựa chọn phương án đảo chiều động cơ - 43 -
3.3.3 Các phương án chọn sơ đồ mạch lực - 43 -
3.3 LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG THIẾT KẾ CỬA - 48 -
3.3.1 Thiết kế các phần tử cơ trong mô hình - 48 -