Báo cáo môn đo lường cảm biến - đề tài hệ thống cửa lùa 2 cách tự động

Báo cáo môn đo lường cảm biến - đề tài hệ thống cửa lùa 2 cách tự động...............................................................................................

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Kết quả dự kiến đạt được 2

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Phân tích và lên kế hoạch cho đề tài 3

2.2 Giới thiệu thiết bị điện sử dụng trong hệ thống cửa lùa 2 cánh tự động 4

2.2.1 Cảm Biến Quang Khuếch Tán E3JK-DR13 ( Mắt Thần ) 4

2.2.2 Cảm Biến An Toàn PT01 5

2.2.3 Công Tắc Hành Trình D4V-8112Z 6

2.2.4 Timer H3Y - 2 7

2.2.5 Relay trung gian MY4NJ 24VDC Omron 8

2.2.6 Bộ Lưu Điện UP1206……… 9

2.3 Giới thiệu về cấu tạo cửa lùa 2 cánh tự tự động 10

2.3.1 Thanh Ray ( Hộp Ray ) ……… 10

2.3.2 Motor Cửa Lùa 2 Cánh Tự Động……… 11

2.3.3 Dây curoa S8M……… 13

2.3.4 Bộ tai treo bánh xe ( loại polythane ) ……… 14

2.3.5 Pulley……… 15

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CỬA LÙA 2 CÁNH TỰ ĐỘNG 16

3.1 Sơ đồ khối hệ thống 16

3.2 Chức năng của từng khối 17

3.2.1 Khối Nguồn 17

3.2.2 Khối Cảm Biến 17

3.2.3 Khối Bộ Xử Lí 18

3.2.4 Khối Motor 19

Trang 2

3.3 Sơ đồ kết nối, sơ đồ mạch nguyên lí hoàn chỉnh 20

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN 21

4.1 Về mô hình báo cáo 21

4.1.1 Đánh giá sản phẩm 21

4.1.2 Tính thực tế của sản phẩm 21

4.1.3 Đề xuất cải tiến và hướng phát triển 21

4.2 Về nhóm báo cáo 21

4.2.1 Kết quả đạt được 22

4.2.2 Khó khăn và thuận lợi 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

2 Phan Anh Quân

Tìm hiểu về Công tắc hành trình D4V-8108Z

Tìm hiểu về Relay trung gian MY4NJ 24VDC

- Tự động hóa phát triển kéo theo những công nghệ điều khiển tiên tiến cũng phát triển và đóng góp vai trò vô cùng quan trọng trong sản xuất Có thể kể đến đó là những rô bốt công nghiệp, tay máy hay các dây chuyền tự động được lập trình sẵn đó

là những quá trình lớn

- Ở trong một phạm vi nhỏ hơn, việc điều khiển được thực hiện một cách dễ dàng với những cảm biến , công tắc hành trình , encoder , cũng góp mặt vô cùng nhiều trong các ứng dụng thực tế trong cuộc sống

- Xuất phát từ yêu cầu đó, nhóm chúng em đã dùng cảm biến quang khuếch tán E3JK-DR13 cùng với công tắc hành trình, Timer để điều khiển motor đóng mở cửa

mà không cần thông qua các nút nhấn , đó là mô hình cửa lùa 2 cánh tự động ( cửa thông minh )

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- 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 một lĩnh vực

- Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điêu kiện cho sinh viên có cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế

- Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể chế tạo được cửa tự động phục vụ thực tế

1.3 Phạm vi nghiên cứu

- Về các loại Auto-Door ( cửa tự động ) ta sẽ nghiên cứu về loại cửa lùa 2 cánh

- Địa điểm nghiên cứu :

+ Cơ sở 6 trường Đại Học Lạc Hồng ( LHU )

+ Cơ sở 1 trường Đại Học Lạc Hồng ( LHU )

+ Cơ sở 5 trường Đại Học Lạc Hồng ( LHU )

- Thời gian : 2 tuần

1.4 Kết quả dự kiến nhận được

- Hiểu về nguyên lí, cách thức hoạt động của cửa lùa 2 cánh tự động

- Biết cách tham khảo , tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn tin khác nhau để có thể ứng dụng kiến thức vào các mô hình , sản phẩm

- Biết tính toán, hiểu được thông số kỹ thuật của các thiết bị , thiết bị điện để có thể chọn lựa cho phù hợp thực tế , tiết kiệm chi tiêu

- Thực hành vẽ mạch mô phỏng , hiểu được mạch nguyên lí

- Tạo được mô hình cửa lùa 2 cánh hoạt động tốt, trang bị kiến thức đầy đủ để có thể thực hành lắp đặt cửa lùa 2 cánh tự động trong thực tế

- Nếu sau một khoảng thời gian mà không có sự di chuyển hay cảm biến cửa không

được kích hoạt nữa thì cửa sẽ tự động đóng lại

- Mang tới sự tiện lợi , tiết kiệm được thời gian , không gian và sức người

- Tăng tính thẩm mỹ , có thể thiết kế nhiều kiểu khác nhau phù hợp với yêu cầu người tiêu dùng , thể hiện được sự chuyên nghiệp , hiện đại

- Sử dụng Cảm Biến Quang Khuếch Tán E3JK – DR13 và Cảm Biến An Toàn PT01 , Công Tắc Hành Trình và một số loại thiết bị , thiết bị điện khác để xây dựng mô hình cửa tự động

 Các loại thiết bị , thiết bị điện để hoàn thành mô hình báo cáo:

o Cảm Biến An Toàn PT01

o Cảm Biến Quang Khuếch Tán E3JK – DR13

o Công Tắc Hành Trình D4V-8108Z

o Timer H3Y – 4 14P 24VDC

o Relay trung gian MY4NJ 24VDC Omron

o Bộ lưu điện UP1206

2.2 Giới thiệu thiết bị điện sử dụng trong hệ thống cửa tự động

2.2.1 Cảm Biến Quang Khuếch Tán E3JK-DR13

- Cảm biến Quang Khuếch Tán E3JK-DR13 là loại cảm biến quang phản xạ khuếch tán có đầu thu phát chung Với vai trò như là Mắt Thần , phát hiện được người/vật trong phạm vi hoạt động và đưa tín hiệu về bộ xử lí để mở/đóng cửa

Hình 1.1 Hình dạng thực tế của Cảm Biến Quang Khuếch Tán E3JK-DR13

- Thông số kỹ thuật :

Trang 5

- Sơ đồ đấu dây E3JK-DR13 :

2.2.2 Cảm Biến An Toàn PT01

- Cảm biến an toàn được sử dụng để có thể nhận biết được có người/ vật thể ở giữa 2 cảm

biến hay không Từ đó có thể lệnh cho cửa mở ra và dừng lại hoặc đóng khi không có người/ vật ở giữa 2 cảm biến

Hình 1.2 Hình dạng thực tế của Cảm Biến An Toàn PT01

- Thông số kỹ thuật :

- Sơ đồ đấu dây :

Trang 7

- Xác định vị trí lắp đặt cảm biến an toàn trên cửa tự động :

+ Đường kính khoan lỗ lắp đặt là 13mm

+ Vị trí lắp đặt cảm biến đơn là 60 cm tính từ mặt nền hoàn thiện

+ Vị trí lắp đặt cảm biến đôi là 30 cm (con đầu tiên) – 90 cm (vị trí con thứ hai) tính từ mặt nền hoàn thiện

Ví dụ:

- Đối với các cơ sở thương mại ví trí lắp đặt cảm biến thường là từ 60 cm tới 100 cm

- Đối với lối vào của nhà máy sử dụng xe tải hàng, phòng mổ bệnh viện sử dụng xe đẩy băng

ca thì vị trí lắp đặt cảm biến gần bằng chiều cao của xe hoặc xe đẩy là 80 cm

Trang 9

2.2.4 Timer H3Y – 14P 14P 24VDC

- Được sử dụng nhằm tạo ra thời gian duy trì cần thiết khi truyền tín hiệu từ thiết bị này sang thiết bị khác Chính vì vậy Relay thời gian có cấu tạo đặc trưng là tiếp điểm đóng mở chậm hơn so với thời điểm nhận được tín hiệu điều khiển nhằm tạo ra độ trì hoãn về thời gian, giúp cửa có thể đóng lại sau 1 khoảng thời gian khi không còn nhận tín hiệu từ cảm biến

Hình 1.4 Hình dạng thực tế của Timer H3Y - 4 14P 24VDC

• Kích thước của relay timer omron H3Y-4: 6.3x2.2x2.7 cm

• Chế độ hoạt động: ON-delay, Star-delta

• Trọng lượng: 50g

• Kiểu hiển thị: Analog

- Sơ đồ đấu dây:

2.2.5 Relay trung gian MY4NJ 24VDC Omron

- Relay trung gian có vai trò quan trọng trong mạch , nó là trung gian trong việc truyền tải tín hiệu từ các cảm biến sang motor

Trang 11

- Thông số kĩ thuật :

Thương hiệu: OMRON

Loại Relay: Relay trung gian

Điện áp cuộn dây của relay: 24 VDC

Tiếp điểm: 4PDT

Dòng điện tiếp điểm: 5A

Loại: 14 chân dẹt, có đèn

Release time: 20 ms max

Tiếp điểm phụ : 4NO+4NC

- Sơ đồ đấu dây :

2.2.6 Bộ Lưu Điện UP1206

- Bộ lưu điện cửa lùa 2 cánh tự động Hanotech UP1206 là một trong những lựa chọn thêm của phụ kiện cửa lùa 2 cánh , giúp dự trữ năng lượng để giúp cho cửa vẫn có thể hoạt động trong các trường hợp có sự cố về điện Bộ lưu điện Hanotech UP1206 nạp và bảo vệ ắc quy

tự động, thời gian nạp ắc quy 14 giờ, thời gian sử dụng 36 giờ

- Tính năng của bộ lưu điện Hanotech UP1206:

+ Khi có điện lưới trong dải điện áp từ 170V - 240V, máy sẽ tự động nối điện lưới cho cửa

và nạp điện cho ắc quy

+ Khi điện lưới mất hoặc bị sụt áp xuống dưới 160V, máy sẽ tự chuyển mạch cho cửa dùng nguồn điện phát ra từ máy (điện áp lưới sụt dưới 160V được coi là mất điện)

Hình 1.5 Hình dạng thực tế của Bộ lưu điện UP-1206

Trang 13

-Thông số kỹ thuật của bộ lưu điện:

+ Công suất máy: 760W

+ Điện áp đầu vào: 220 V/50 Hz

+ Điện áp đầu ra: 220 V/50 Hz

+ Dung lượng ắc quy: 2×12 V/7.5 Ah

+ Nạp ắc quy: Tự động

+ Bảo vệ quá tải: Tự động

+ Hiển thị chế độ làm việc: Đèn LED

+ Thời gian sử dụng: 36 giờ

+ Dùng cho mô tơ: 300kg – 500kg.]

2.3 Giới thiệu về cấu tạo cửa cửa lùa 2 cánh tự động

2.3.1 Thanh ray ( Hộp ray )

- Ray trượt hay thanh trượt dùng cho cửa tự động được cấu tạo từ nhôm hợp kim, chống mài mòn tốt, độ bền cơ học tốt và thiết kế ray tối ưu hơn

Hình 1.6.a Thanh ray của cửa tự động

Hình 1.6.b Thanh ray của cửa tự động

- Tính năng của thanh ray trong hệ thống cửa lùa 2 cánh tự động :

Thanh ray trượt cửa lùa 2 cánh tự động có cấu tạo 2 phần gồm phần dành cho con lăn chạy và phần sử dụng để gá thiết bị và động cơ, mạch điều khiển và các phụ kiện cửa lùa 2 cánh tự động khác

2.3.2 Motor của hệ thống cửa lùa 2 cánh tự động

Motor này sẽ tạo ra nguồn lực tác động giúp cho cánh cửa có thể mở ra hoặc đóng lại trong hệ thống cửa lùa 2 cánh tự động

Hinh 1.8 Motor 24V-100W

- Cách thức hoạt động của motor:

Motor cửa tự động được điều khiển vận hành dựa trên tín hiệu nhận được từ mắt cảm biến ,sử dụng thanh ray hợp kim lắp theo hướng cần đóng mở cửa giúp cửa vận hành được Motor nhỏ gọn gắn cố định tại cạnh cửa làm cho chuyển động được thuận tiện và êm ái hơn

Trang 15

2.3.4 Dây curoa S8M

- Dây curoa là một phụ kiện quan trọng của chuyển động trong công nghiệp Nó có hình dạng vòng liên tục hoặc dạng mở làm từ chất liệu cao su tổng hợp hoặc Polyurethane Bề mặt bên ngoài trơn, có thể được tùy chỉnh và mặt trong trơn hoặc có rãnh răng để bám dính vào bề măt tiếp xúc của pulley tăng khả năng chạy đồng bộ chính xác

Hình 1.9 Dây curoa S8M

2.3.5 Bộ tai treo bánh xe của hệ thống cửa tự động ( loại polythane )

Hình 1.10 Bộ tai treo bánh xe của cửa tự động

- Cấu tạo của bộ tai treo:

- 1 bộ tai treo bánh xe gồm 2 con lăn vậy phải cần 4 bộ tai treo bánh xe cho 1 bộ cửa trượt

Trang 17

- Tuy nhiên để bánh xe cửa trượt treo có thể vỡ hoặc hỏng thường thì tần suất hoạt động liên tục trong vòng 1-3 năm

2.3.6 Pulley của hệ thống cửa tự động

- Là một trong những bộ phận chuyển động quan trọng của hệ thống, nó chuyển động năng

từ nhông truyền thông qua dây curoa truyền động giúp cánh cửa di chuyển qua lại

- Hầu hết pulley motor được làm từ nhựa PVC hoặc hợp thép mạ kẽm chống gỉ, điều này giúp cho tuổi thọ sản phẩm kéo dài sau nhiều năm sử dụng

Hình 1.12 Pulley

- Thông số kỹ thuật :

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG

3.2 Chức năng của từng khối

 Khối Nguồn: Cung cấp điện áp cho các khối còn lại ( khối Cảm biến, khối Hệ

Cảm biến quang khuếc tán

E3JK-DR13 bên ngoài

Cảm biến quang khuếc tán E3JK-DR13 bên trong

Cảm biến

an toàn PT01

3.2.3 Khối Hệ thống xử lí

- Khối Hệ thống xử lí ( Timer H3Y – 4 14P ; Relay MY4NJ; Công tắc hành trình

D4V-8108Z ) Nhận tín hiệu từ khối Cảm biến và điều khiển motor làm việc

- Dưới đây là sơ đồ kết nối Khối Cảm biến với các thiết bị trong khối Hệ thống xử lí

Cảm biến quang khuếc tán

E3JK-DR13 bên ngoài

Cảm biến quang khuếc tán

an toàn PT01

Relay

Timer Điểm tác động

của cảm biến

Tiếp điểm Relay 1

3.3 Sơ đồ kết nối, sơ đồ mạch nguyên lí hoàn chỉnh

Hình 2.1 Sơ đồ kết nối , mạch nguyên lí hoàn chỉnh của báo

- Ưu điểm: Mạch chạy ổn định , chi phí phù hợp

- Nhược điểm: Do chưa đủ kiến thức để có thể lập trình vi xử lí nên mô hình hiện tại chưa thể là phiên bản thu gọn nhất

4.1.2 Tính thực tế của sản phẩm

- Với mô hình này, chúng ta có thể lắp đặt tại nhà, hoặc các nơi công cộng như nhà hàng, khách sạn, quán nước,

- Ta còn có thể sử dụng mạch này để ứng dụng cho các loại cửa tự động khác ,

ví dụ như cửa cuốn, cửa xoay tự động , cửa lùa 1 cánh ,… Tuy nhiên, khi đó chúng ta

sẽ phải thiết kế lại mạch và có thể thêm 1 số thiết bị phụ kiện hỗ trợ khác như remote điều khiển từ xa , mở khóa bằng vân tay , chấm công,

4.1.3 Đề xuất cải tiến và hướng phát triển

- Hướng cải tiến: Hiện nay trên bộ điều khiển của cửa lùa 2 cánh tự động, người

ta đã sử dụng bộ vi xử lí có mạch điều khiển tích hợp kỹ thuật số cao Độ ổn định cao

và tỷ lệ thất bại thấp Hệ thống dây điện rất đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp đặt hơn , nên mô hình hiện tại chưa thể là phiên bản thu gọn nhất

- Hướng phát triển: Nghiên cứu tích hợp thêm màn hình hiển thị trạng thái của cửa , nếu có xảy ra lỗi thì bảo vệ hay người khác có thể nhận biết được nhanh chóng và kịp thời xử lí lỗi

+ Kết nối thêm với cảm biến khói và hệ thống PCCC , để khi xảy ra tình trạng cháy , nổ thì cửa sẽ mở ra và kết hợp với chuông báo khẩn cấp

4.2 Về nhóm báo cáo

4.2.1 Kết quả đạt được

- Sau khi hoàn thành bài báo cáo này, nhóm chúng em đã hiểu được rằng cơ khí

cơ điện tử có vai trò rất quan trọng trong đời sống, trong các bài toán điều khiển quá trình nói riêng và trong các hệ thống điều khiển tự động nói chung

- Hiểu biết thêm được rất nhiều kiến thức về cơ khí – cơ điện tử và kèm theo rất nhiều ứng dụng và cách kết nối, từ đó có thể áp dụng và sử dụng một cách hiệu quả hơn cho các vấn đề khác trong tương lai

- Và cũng nhờ bài báo cáo lần này mà nhóm chúng em đã hiểu nhiều hơn về các quy tắc trình bày của một bài báo cáo, cách tìm kiếm tài liệu và rút thêm được rất nhiều kinh nghiệm cho những lần làm việc nhóm tiếp theo

4.2.2 Khó khăn và thuận lợi

- Trong thời gian làm báo cáo, nhóm chúng em đã gặp những thuận lợi sau:

o Các thông tin, tài liệu về hình dáng thực tế, thông số kĩ thuật, cấu tạo chi tiết, ứng dụng thực tế, v.v… của các thiết bị, thiết bị điện có thể dễ dàng tìm kiếm trên hệ thống mạng Internet

o Nhờ có điện thoại, laptop được kết nối internet nên nhóm chúng em có thể

dễ dàng tìm kiếm được tài liệu của và có thể phân công công việc ở nhà, từ

đó tiết kiệm được rất nhiều thời gian

o Các thành viên trong nhóm thường hay đi làm các công việc phụ bên ngoài

để kiếm thêm thu nhập nên thời gian cũng rất hạn chế Tuy nhiên, các bạn vẫn sắp xếp thời gian để cùng nhau đi làm báo cáo, nên em nghĩ đây cũng là một thuận lợi cho nhóm chúng em

- Và những khó khăn sau:

o Về việc nghiên cứu cũng trở nên rất khó khăn khi chúng em chưa được học

về lập trình vi xử lí , chưa có kinh nghiệm về việc lắp đặt một hệ thống thực

tế

o Về thiết bị điện , chúng em còn vướng mắc một số thiết bị điện vì phải chọn thiết bị một cách hợp lý, phải tính toán kỹ lưỡng các thông số , phải phù hợp với thực tế , chi tiêu

o Vì ít khi dùng word nên nhóm chúng em vẫn chưa thể trình bày báo cáo một cách chuyên nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO