đồ án đề tài thiết kế chế tạo mô hình tự động đóng mở cửa vào ra ở siêu thị

Chính vì thế trong công nghiệp, điều khiển tự động đóng vai trò rất quan trọng; nó nâng dần tính hiện đại hóa của công nghiệp đẩy nên công nghiệp từ thô sơ lên một nền công nghiệp mà đỉn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG

ĐÓNG MỞ CỬA VÀO- RA Ở SIÊU THỊ

Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Tuấn Khanh

Sinh viên thực hiện 1: Phạm Huy Hoàng

MỤC LỤ

LỜI NÓI ĐẦU 3

MỞ ĐẦU 6

1 Lý do chọn đề tài 6

2 Mục tiêu của đề tài 6

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6

4 Phương pháp nghiên cứu: 7

5 Ý nghĩa 7

6 Sản phẩm dự kiến đạt được 7

Chương I GIỚI THIỆU LINH KIỆN, KHÍ CỤ 8

1.1 Điện trở 8

1.2 Tụ điện 9

1.3 Diode 11

1.4 Transistor C1815 D331 13

1.5 Rơ le 8 chân 14

1.6 Công tắc hành trình 15

1.7 Cảm biến chuyển động Sr602 16

1.8 Motor điện 18

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 20

2.1 Sơ đồ khối mô hình 20

2.2 Khối cảm biến 20

2.3 Khối điều khiển 21

2.4 Khối thực thi 22

2.5 Hình ảnh mạch được mô phỏng qua phần mềm 22

2.6 Hình ảnh mạch thực 23

2.7 Thực hiện phần cứng 23

Chương 3 KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ CÁC HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24

3.1 Kết luận 24

3.3 Hướng phát triển 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào trong sản suất đã từ lâu không con xa lạ với con người Chính

vì thế trong công nghiệp, điều khiển tự động đóng vai trò rất quan trọng; nó nâng dần tính hiện đại hóa của công nghiệp đẩy nên công nghiệp từ thô sơ lên một nền công nghiệp mà đỉnh cao của nó là tự động hoàn toàn

Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đại học trú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong việc giảng dạy cũng như trong quá trình giúp sinh viên tăng khả năng tư duy logic, vận dụng vào thực tế Sau quá trình học tập và nghiên cứu, ĐAMH 1 chúng em đã được giao thực hiện đề tài:

“Thiết kế, chế tạo mô hình tự dộng đóng mở cửa vào- ra ở siêu thị” nhằm củng cố

về mặt kiến thức trong sách vở vào quá trình thực tế, và tạo dựng cơ sở vật chất cho xưởng thực hành khoa Điện

Với đề tài được giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu vào tính toán thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm

Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của cô cùng với sự cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đồ án của mình Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CẢM ƠN

Khi bắt đầu chọn một đề tài để làm một bài báo cáo đồ án môn học hoàn chỉnh đúng với yêu cầu của giáo viên bộ môn, cũng như đúng với yêu cầu về khuôn mẫu chuẩn của một bài báo cáo đồ án môn học, em đã có một sự chuẩn bị rất chu đáo

Để có được một bài báo cáo không chỉ chuẩn, đẹp, đúng khuôn mẫu mà nội dungcủa bài báo cáo đồ án cũng như đề tài phải phù hợp, thực tế, rõ ràng, đáng tin cậy Do

đó em cần phải tham khảo nhiều nguồn tài liệu để hỗ trợ cho công việc thực hiện đồ án của em Vì thế em chân thành cảm ơn các tác giả của những trang web điện tử và tác giả kỹ sư đã cung cấp cho em những nguồn tài liệu quan trọng để em hoàn thành bài báo cáo đồ án này

Khi đã có được khuôn mẫu của bài báo cáo đồ án và đã chọn được cho mình một

đề tài phù hợp em đã cố gắng hoàn thành bài đồ án này Nhưng không tránh khỏi nhữngthiếu sót trong in ấn cũng như chọn mua linh kiện trên thị trường đã làm cho em gặp không ít những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án và tạo ra sản phẩm Mong thầy

cô và các bạn thông cảm, thứ lỗi cho những gì còn chưa vừa ý

Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Đỗ Tuấn Khanh đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đề tài này Do khả năng kiến thức bảnthân còn hạn chế đề tài chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng

em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè

để đề tài được hoàn thiện hơn

Chân thành cảm ơn sự quan tâm và tham khảo của thầy cô và các bạn

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2022

Giảng viên hướng dẫn

MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1 Lý do chọn đề tài

Cửa tự động là một trong những phát minh hiện đại nhất của thời đại công nghệ hiện nay Cửa sử dụng các motor và bo mạch điều khiển cửa, khi vật cản đi vào vùng quét của cửa thì sẽ mở ra, sau một thời gian nếu cửa không cảm nhận được sự dịch chuyển thì sẽ tự động đóng lại Chúng ta chỉ cần đi đến gần cửa và việc còn lại cửa tự động sẽ lo tất cả, đem lại nhiều tiện ích Có rất nhiều loại cửa tự động trên thị trường như: cửa quay tự động, cửa xoay tự động, cửa trượt tự động,… Tuỳ vào mục đích mà người dùng sử dụng các loại cửa khác nhau

Vì thế trong báo cáo đồ án này, chúng em quyết định chọn đề tài:” Thiết kế, chế tạo mô hình tự động đóng mở cửa vào- ra ở siêu thị” để thực hiện, mô hình này

tương đối dễ làm, đây là một trong những thiết bị được ứng dụng rộng rãi

2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu về nguyên lí hoạt động của các cửa tự động đồng thời củng cố thêm kĩ năng thực hành, rèn luyện kỹ năng thiết kế, lắp đặt, đo đạc thông số

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cửa tự động thực hiện nhiệm vụ mở cửa khi

có chuyển động qua vùng cảm nhận và đóng lại khi không còn cảm nhận được chuyển động Để thực hiện được công việc trên, đối tượng cần phải quan tâm là những linh kiệnđiện tử nào sẽ thực hiện nhiệm vụ đó, quá trình thực hiện của chúng như thế nào và thực hiện việc thiết kế mô hình ra sao

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài này là toàn bộ những vấn đề được đặt ra mà đề tàiyêu cầu, chỉ tập trung vào những yêu cầu thiết yếu nhất mà đề tài yêu cầu không nghiêncứu rộng hơn, chủ yếu phục vụ cho thực tiễn

4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu lí thuyết: Tìm kiếm và tra cứu những tài liệu có liên quan

Nghiên cứu thực nghiệm: Kiểm tra sản phẩm đã làm ra về các thông số kỹ thuật đầu ra theo yêu cầu của dề tài Vì nghiên cứu thực nghiệm trước hết phải từ việc làm ra sản phẩm rồi cuối cùng mới kiểm tra đáp ứng được yêu cầu

5 Ý nghĩa

Ý nghĩa thực tiễn: Cửa tự động là một trong những phát minh lớn của con người.Cuộc sống của chúng ta ngày càng hiện đại thì các thiết bị tự động cũng đang ngày càngđược sử dụng rộng rãi, đặc biệt ở những nơi sang trọng, cao cấp:

+ Sự tiện nghi: Cửa tự động hoạt động mà không cần sự tác động như những loại cửa truyền thống khiến mất nhiều sức lực, thời gian và nhiều sự bất tiện

+ Tăng tính thẩm mỹ: Vì có nhiều kiểu dáng khác nhau từ tinh tế, sang trọng đếnhiện đại đều có Cửa tự động sẽ làm tăng tính thẩm mỹ và tăng giá trị cho nơi lắp đặt chúng, thể hiện sự chuyên nghiệp

6 Sản phẩm dự kiến đạt được

- Bài báo cáo thuyết minh trình bày các nội dung của đề tài

- Một mô hình tự động đóng mở cửa vào-ra siêu thị dùng cảm biến chuyển động

Chương I GIỚI THIỆU LINH KIỆN, KHÍ CỤ1.1 Điện trở

a) Khái niệm, kí hiệu, cấu tạo

Khái niệm: Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để cản trở dòng điện

Hình 1.1: Ký hiệu và hình dạng của điện trở

Cấu tạo: Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điển trở suất cao như làm bằngthan, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn,…

Phân loại:

+ Theo công suất:

- Điện trở thường: Là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

- Điện trở công suất: Là các loại điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W,10W

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là các điện trở có công suất, điện trở này có bọc sứ,khi hoạt động chúng sẽ thường toả nhiệt

+ Nếu phân theo chất liệu, cấu tạo:

- Điện trở băng

1.2 Tụ điện

a) Khái niệm, ký hiệu

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có khả năng tích và giải phóng năng lươnglượng dưới dạng điện trường

Ký hiệu và hình dạng:

Hình 1.2 Ký hiệu và hình dạng của tụ điện

b) Cấu tạo

Gồm hai loại dây dẫn điện ở dạng tấm kim loại Hai dây này được đặt song song

và có một lớp điện môi để ngăn cách Lớp điện môi phổ biến thường là các chất không dẫn điện có chất liệu như: thuỷ tinh, giấy, gốm, mica, màng nhựa,…

c) Phân loại

+ Theo tính chất lý hoá và ứng dụng:

- Tụ điện phân cực

- Tụ điện không phân cực

+ Theo cấu tạo và dạng thức:

Nguyên lý phóng nạp: Đây là nguyên lý của tụ điện với chức năng tích trữ năng lượng điện theo dạng điện trường Trong đó, tụ sẽ lưu trữ hiệu quả các electron và phóng điện tích để tạo nên dòng điện Tuy nhiên, tụ sẽ không có khả năng sản xuất các điện tích electron

Nguyên lý nạp xả:Trong nguyên lý làm việc của tụ điện thì quy trình nạp xả cũng là một nguyên lý đặc trưng của tụ điện để dẫn điện xoay chiều Trong trường hợp mức điện áp của hai bạc mạch biến thiên theo thời gian mà nạp hoặc xả tụ sẽ xuất hiện

sự cố tia lửa điện bởi dòng điện tăng vọt bất thường

1.3 Diode

a) Khái niệm, ký hiệu

Là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không chạy ngược lại Điốt bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạochung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode

Hình 1.3 Ký hiệu và hình dạng Diode

b) Phân loại

- Diode Zener: Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P – N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode

- Diode thu quang ( Photo Diode): Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cựcnghịch, vỏ diode có một miếngthu ỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P – N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode

- Diode phát quang ( LED): Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

LED được sử dụng làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí,…

- Diode Varicap ( Diode biến dung): Diode biến dung là Diode có điện dung như

tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode

- Diode xung: Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải

chục KHz , diode nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường nhiều lần.

Về đặc điểm , hình dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode

thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng

- Diode tách sóng: Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu

- Diode nắn điện: Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC

- Diode cầu: Là diode mà cấu tạo bên trong gồm 4 hoặc 6 con diode để chỉnh lưu

1 pha hoặc 3 pha xoay chiều ra điện áp DC

- Bộ IC có dòng điện tối đa ( I C): 150mA

- Điện áp cực đại Collector – Emitter ( V CE): 50V

- Điện áp cực đại Collector-Base (V CB ): 60V

- Điện áp cực đại cực phát ( VEBO): 5V

- Max Collector Dissestion (Pc): 400 miliWatt

- Tần số chuyển đổi tối đa (fT): 80MHz

- Mức tăng DC tối thiểu và tối đa ( h FE): 70 – 700

- Lưu trữ tối đa và nhiệt độ hoạt động phải là: -55 đến 1500C

c) Các ứng dụng

+ Mạch cảm biến

+ Bộ tiền khuếch đại âm thanh

+ Chuyển đổi tải dưới 150mA

1.5 Rơ le 8 chân

a) Khái niệm, hình ảnh, sơ đồ chân

Rơ le là một thiết bị đóng cắt tín hiệu cơ bản, nó được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, mạch cách ly, mạch điều khiển,…

Rơ le 8 chân 12V – 2A thuộc loại Relay cơ ( đóng ngắt bằng việc tiếp xúc các tiếp điểm)

Hình 1.5 Sơ đồ chân và hình dạng rơ le 8 chân 12V-2A

b) Cấu tạo

Cấu tạo rơ le gồm 2 phần:

- Cuộn hút: Tạo ra năng lượng từ trường để hút tiếp điểm, tuỳ vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra loại 5VDC, 12 VDC,24VDC,…

- Cặp tiếp điểm

c) Nguyên lý hoạt động

Khi chưa có nguồn điện thì cặp 2-4, 6-8 ở trạng thái thường mở 2-3 và 6-7 ở trạng thái thường đóng Khi cấp nguồn 2-4 và 6-8 sẽ đóng lại, đồng thời hai cặp cực cònlại sẽ mở ra

b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cụ thể cấu tạo công tắc hành trình như sau:

- Bộ phận nhận truyền động: Được gắn trên đầu công tắc có nhiệm vụ nhận tác động từ các bộ phận chuyển động khác để tác động kích hoạt công tắc

- Thân công tắc: Bao gồm các linh kiện bên trong lớp vỏ, giảm tối đa các hư hại khi va chạm

- Chân kết nối: truyền tín hiệu tới các thiết bị khác khi có tác động bởi bộ phận truyền động nào đó

1.7 Cảm biến chuyển động Sr602

a) Khái niệm, phân loại cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động được định nghĩa là thiết bị điện được trang bị một loại cảm biến đặc biệt nhằm phát hiện ra các chuyển động vật lý trên một thiết bị hoặc trongmôi trường thật Ngoài ra, thiết bị này cũng có khả năng phát hiện và nắm bắt các chuyển động vật lý hoạt động học trong thời gian thực

Phân loại:

- Loại hồng ngoại ( Pir ): Đây là loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất và được ứng dụng để phát hiện thân nhiệt cơ thể, từ đó cảnh báo về sự xuất hiện củangười hay vật

- Loại vi sóng: Cảm biến vi sóng là loại cảm biến hoạt động thông qua việc

gửi xung vi sóng ra môi trường trong một phạm vi nhất định để giám sát sự chuyển động của những vật thể trong phạm vi ấy

- Loại siêu âm: Đây là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm được phát ra trong một phạm vi không gian nhất định để giám sát và theo dõi sự chuyển động của bất kì vật thể nào trong phạm vi ấy

- Loại công nghệ kép: Đây là loại cảm biến được đánh giá là hiện đại và đem lại kết quả chính xác nhất Được tích hợp nhiều công nghệ cảm biến khác nhau, cảmbiến công nghệ kép có độ nhạy chính xác hơn và đem đến hiệu quả tốt hơn trong quá trình hoạt động

b) Nguyên lý hoạt động

Khi có vật thể (con người, con vật, đồ vật, ) xuất hiện trong phạm vi không gianhoạt động của các loại cảm biến như: Tia hồng ngoại, vi sóng, sóng âm, thì các tia/ sóng này ngay lập tức sẽ bị tán xạ khiến cho cảm biến bị ngắt và tín hiệu sẽ được gửi trực tiếp đến các trung tâm điều khiển được cài đặt sẵn từ trước như: điện thoại thông minh, laptop,

c) Cảm biến chuyển động Sr 602

Hình 1.7 Cảm biến chuyển động Sr 602

Thông số kỹ thuật:

- Module cảm biến hồng ngoại cơ thể con người, model: SR-602

- Khoảng cách phát hiện: tối đa 5 mét đề nghị 0-3,5M

- Đầu ra: mức cao, H = 3,3V, L = 0V

- Nguồn cung cấp DC: 3,3V-15V

- Dòng tĩnh: 20uA

1.8 Motor điện

a) Khái niệm, hình dạng, cấu tạo

Khái niệm: Là một thiết bị tạo ra chuyển động, như một động cơ, nó thường được dùng để chỉ một động cơ điện hoặc một động cơ đốt trong Bộ phận này là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ Máy điện dùng để

chuyển đổi ngược lại (từ cơ sang điện) được gọi là máy phát điện hay dynamo Các motor – động cơ điện thường gặp dùng trong gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi…

Cấu tạo:

- Phần tĩnh ( stator): Gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn

- Phần quay ( rotor): Gồm lõi thép, dây quân và trục máy

Hình 1.8 Cấu tạo motor

b) Nguyên lý hoạt động

Muốn cho động cơ làm việc, stato của động cơ cần được cấp dòng điện xoay chiều Dòng điện qua dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ:n=60 f/p (vòng/phút)

Trong đó: f- là tần số của nguồn điện và p- là số đôi cực của dây quấn stator

Trong quá trình quay từ trường này sẽ quét qua các thanh dẫn của rôto, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng Vì dây quấn rôto là kín mạch nên sức điện động này tạo ra