Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử đề tài thang máy

Một hệ thống thang máy không chỉ thỏa mãn về mặt hình thức như thiết kế Cabin sang trọng, tinh tế, đẹp mắt mà còn đạt đủ tiêu chuẩn , chứng chỉ an toàn, đảm bảo tính tin cậy cao bao gồm

LỜI CẢM ƠN.

Đầu tiên, em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Giao Thông Vận Tải nói chung và các thầy cô giáo trong ngành Cơ điện tử nói riêng đã tận tìnhgiảng dạy, truyền đạt cho em nhưng kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua Đặc biệt, em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy giáo Trịnh Tuấn Dương đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và trực tiếp hướng dẫn em trong thời gian qua để em hoàn thành tốt

đồ án tốt nghiệp của mình

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn luận văn này của em không tránh khỏi nhữngsai sót Kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn

Hà nội, 5 tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lê Xuân Ngừng

1

Chương 2 Giới thiệu các linh kiện trong đồ án, về cấu tạo, chức năng và nguyên lí hoạt động của chúng.

Chương 3 Phần thiết kế và thi công nội dung chính là thiết kế mạch, nguyên lí hoạt động các khối trong sơ đồ nguyên lí,các phần mềm trong quá trình thiết kế và thi công và

sơ đồ khối tổng quan hoạt động nguyên lí

Phần “Kết luận” Nội dung chính của phần này là trình bày tóm tắt lại một số kết quả chính mà luận văn đạt được cùng với đó là một số vấn đề có thể tiếp tục mở rộng nghiên cứu trong luận văn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU

3

Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa –Hiện đại hoá đất nước, đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm nhanh chóng sánh vai cùng các quốc gia tiên tiến trên thế giới, lĩnh vực Tự Động Hoá Công Nghiệp ngày càng chứng tỏ vai tro không thể thiếu được.

Không chỉ phục vụ trong công nghiệp hóa, lĩnh vực tự động hóa còn thể hiện bản chất của một nước hiện đại Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện nhiều công trình xây dựng cao tầng đồ sộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc

tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đều có xu hướng “phát triển theo chiều cao” Đó là mộtqui luật phát triển hiển nhiên Đi đôi với sự phát triển này là nhu cầu về thiết bị chuyển tảihàng hoá và con người theo “độ cao” Thiết bị hiện đại đó chính là Thang máy

Đề tài thang máy đã được các anh chị khóa trước làm, nhưng chưa đạt được kết quả như mong muốn nên e quyết định chọn đề tài này để hoàn thành nốt những thiếu sót của các anh chị khóa trên

Do chưa có nhiều kinh nghiệm, cũng như những khó khăn trong việc tìm tài liệu thực tế nên em không thể tránh những thiếu sót trong quá trình hoàn thành luận văn, kính mong qúy thấy cô và các bạn thông cảm, góp ý và chỉ bảo thêm cho em

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1. Khái niệm chung về thang máy

Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng

Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quansát,.v.v đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu k vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên

tục Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp

và tiện nghi của công trình Thang máy là một thiết bị vận chuyển được hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu vè kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm

Một hệ thống thang máy không chỉ thỏa mãn về mặt hình thức như thiết kế Cabin sang trọng, tinh tế, đẹp mắt mà còn đạt đủ tiêu chuẩn , chứng chỉ an toàn, đảm bảo tính tin cậy cao bao gồm các thiết bị an toàn như : Hệ thống UPS ( Uninterruptible Power Supplier) là

bộ lưu trữ điện dự phòng , cung cấp điện cho hệ thống thang máy trong trường hợp mất điện đột ngột, đảm bảo nguồn điện chiếu sáng , bộ đàm trong thang máy (interphone) , chuông báo , phanh an toàn khi mất điện , bộ đóng cắt an toàn cửa cabin v v…

1.2. Lịch sử phát triển của thang máy:

Thang máy đầu tiên dùng cho công chúng ra mắt vào năm 1853 đó chính là chiếc thamg máy của hang OTIS-Mỹ Và vào cuối thế kỷ 19 hãng thang máy thứ 2 ra đời : Schindler của Thụy Sỹ Thang máy Schindler cũng chế tạo thành công và bắt đầu lắp đặt

ở nhiều công trình

Sang thế kỉ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như Kone của Phần Lan; Nippon , Mitsubishi của Nhật Bản ; Thyssen của Đức; Sabiem của Italia; LG của Hàn Quốc… Cácthang máy đã được thiết kế, thử nghiệm nên hoạt động êm và dừng tầng chính xác hơn Cho tới những năm 1975 thang máy trên thế giới đã đạt tới tốc độ 400m/phút , những

thang máy lớn với tải trọng lên tới 25 tấn đã được chế tạo thành công Thời gian này xuất hiện nhiều hãng thang máy nữa ra đời

Đến năm 1981 trên thế giới đã xuất hiện công nghệ hệ thống điều khiển thang máy bằng phương pháp biến đổi tần số VVVF Thành tựu này là mốc quan trọng đưa ngành thang máy lên tầm cao mới Ngoài ưu điểm đõ dừng tầng êm ái nó còn khai thác cho nhân oại giảm thiểu khả năng tiêu thụ điện còn 50% so với trước

Càng ngày công nghệ càng được nâng cấp , cải tiến trong ngành thang máy Các thang máy tốc độ cao lần lượt xuất hiện Thang máy tốc độ 500m/phút rồi đến 600m/phút rồi 800m/phút lần lượt ra đời Ngày nay chúng ta thấy đối với giải pháp thang máy cho các nhà cao ốc đã lên tới trên 100 tầng

Cùng với sự phát triển của các hãng thang máy trên thế giới , ở Việt Nam lần lượt các công ty thang máy ra đời Phải kể đến những đơn vị đầu tiên trong ngành thang máy như: công ty thang máy Tự Động, thang máy Thiên Nam, Thái Bình, Á Châu Meco, Thang máy Mạnh Thắng… đến năm 2001 các công ty đã lần lượt ra đời như: Thang máy Thăng Long, Hanoel, Fuji, … Các dịch vụ phục vụ cho ngành thang máy cũng rất phát triển Trong tương lai tới, sẽ có nhiều nhà máy sản xuất tại Việt Nam sẽ ra đời để phục vụ cho ngành xây dựng

1.3. Phân loại thang máy

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất da dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích của từng công trình Có thể phân loại thang máy theo nguyên tắc và các đặc điểm sau:

Theo công dụng thang máy được phân thành 5 loại:

+, Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, các khu chung cư , trường học v v

+, Thang máy chuyên chở người có tính đến hang đi kèm: Loại này thường dung cho các siêu thị , khu triển lãm v v

+, Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này thường dùng cho các bệnh viện , khu điều dưỡng… Đặc điểm của nó là kích thước cabin phải đủ lớn để chứa bang ca(cáng) hoặc

giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho các loại thang máy này.

+, Thang máy chuyên chở hang có người đi kèm: Loại này thường dung cho các nhà máy,công xưởng , kho, thang máy dung cho nhân viên khách sạn v v chủ yếu để chở hang nhưng có người đi kèm để phục vụ

+, Thang máy chuyên chở hang không có người đi kèm: Loại này chuyên dùng để chở vậtliệu , thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể v v Đặc điểm của loại này chỉ có điều khiển ngoài cabin (trước các cửa tầng) Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điềukhiển trong cabin vừa điều khiển ngoài cabin

Theo hệ thống dẫn động cabin:

+, Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin đươc treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loiaj thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thang răng (chuyên dùng để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng)

+, Thang máy thủy lực (bằng xylanh - pittông): Đặc điểm của loại này là cabinđược đẩy

từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế vìvậy không thể trang

bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiếtdiện giếng thang so với dẫn động cáp có cùng tải trọng

Theo các thong số cơ bản:

+, Theo tốc độ di chuyển của cabin:

- Loại tốc độ thấp:ν <1 m/s

- Loại tốc độ trung bình: ν < 1 ÷ 2,5 m/s

- Loại tốc độ cao: ν <2,5 ÷ 4 m/s

Theo vị trí đặt bộ tời kéo:

Đối với thang máy điện:

+Thang máy có bộ tời kéo đặt trên giếng thang

+Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang

Theo quỹ đạo di chuyển của cabin

+, Thang máy thẳng đứng

+, Thang máy nghiêng

1.4. Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của thang máy

Thang máy có nhiều kiểu khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau: Cabin và hệ thống treo cabin – Cơ cấu đóng mở cửa cabin – Bộ hãm phanh bảo hiểm – Cáp nâng – Đối trogj, và hệ thống cân bằng – Hệ thống ray dẫn hướng – Tủ điện điều khiển cùng các trạng thiết bị điện để điều khiển thang máy hoạt động theo đúng chức năng – Cửa tầng – Cửa cabin cùng hệ thống khóa liên động

1.4.1 Cấu tạo chung của thang máy

Hình 1-1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy, dẫn động bằng tời điện với puly cáp bằng ma sát Thang máy gồm:

1. Tủ điện điều khiển 19 Hệ thống treo

2. Bộ phận hạn chế tốc độ 20 Cáp nâng

3. Cơ cấu đóng mở cửa 21 Bộ tời kéo

4. Cửa cabin 22 Buồng máy

Hình.1- 1: Cấu tạo thang máy

1.4.2 Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện thang máy

- Thang máy phải đảm bảo tuyệt đối an toàn vì nó liên quan trực tiếp tới tính mạng con người vì thế khi thiết kế thang máy phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về “ Thiết kế thang máy “ do quốc tế đặt ra

- Các khí cụ điện , thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của thang máyphải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện làm việc phức tạp của môi trường, nhằm nâng cao năng suất , an toàn trong vận hành khi sử dụng và khai thác

- Đối với hệ truyền động điện cho thang máy phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải, đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen

ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen tĩnh Mc

Khi không có tải trọng mômen của động cơ không vượt quá (15-20)% Mdm Mômen động cơ phụ thuộc vào tải trọng

-Trong hệ truyền động của thang máy yêu cầu qua trình tang tốc và giảm tốc xảy ra phải

êm Bởi vậy momen trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật rất antoàn

- Do điều kiện làm việc của thang máy thất thường , tải trọng luôn thay đổi lúc non tải lúcđầy tải nên thang máy được chế tạo có độ bền cơ khí cao Tất cả các thiết bị được đặt trong buồng thang và buồng má

- Khi thiết kế và tính toán thang máy có đưa ra một số yêu cầu kĩ thuật cho chế độ hoạt động cũng như điều kiện để khống chế các qua trình hoạt động nhằm tạo an toàn cho người sử dụng là: Khi máy làm việc phải có thiết bị bảo vệ, tín hiệu thông báo để tránh những tác động bên ngoài

1.4.3 Các nguyên tắc hoạt động của thang máy

- Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một số yêu cầu sau:

+ , Khi buồng thang đang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa buồng thang, cửa tầng hầm phải đòng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hóa vận chuyển.

+ , Trong các thang máy hiện đại khi thang máy hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ ưu tiên đối với các lệnh gần đường chuyển rời của buồng thang

- Nguyên lý chung khi điều khiển thang có 3 cách

1 Gọi buồng thang tại cửa tầng

2 Điều khiển đổi tầng trong buồng thang

3 Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy

- Khi có sự cố, hoặc các điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang sẽ không hoạt động cho dù điều khiển bằng cách nào

- Trong buồng thang, ngoài các nút ấn gọi tầng, đóng mở cửa, còn có đèn chiếu sáng , điện thoại, chuông cấp cứu và dừng đột ngột khi có sự cố

1.5. Chức năng của một số bộ phận trong thang máy

Cabin

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứahàng, chởngười đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,hình dáng, thẩm

mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt,là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong mặt phẳng để đảm bảo chuyển động êmnhẹ, chính xác không rung giật trong cabin trong quá trình làm việc Để đảm bảocho cabin hoạt độngđều cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tảingười ta sử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồngphẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắtqua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệvà kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượngtrượt trên

pulicabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyểnđộng nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ

Động cơ

Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéocabin lên xuống Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dâyquấn hoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộngvới yêu cầu sử dụng tốc độ, mômen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêucầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy Động cơ là một phần tử quantrọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lýtrung tâm

Phanh

- Phanh hãm điện từ: là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứngim ở các

vị trí dừng tầng hoặc khi có sự cố xảy ra khối tác động là hai má phanhsẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ, cũng có thểchúng được bố trí trên ca bin khi đó má phanh sẽ ép vào thanh dẫn hướng Hoạtđộng đóng mở của phanh được phốihợp nhịp nhàng với quá trình làm việc củađộng cơ

- Phanh bảo hiểm: Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyểncủa buồng thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằngcách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo

Cửa cabin và cửa tầng

Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong đó Cửa cabin vàcửa tầng có khoá

tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời Cửa cabin và cửa tầng khihoạt động phải theo mộtquy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹkhông có va đập Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đangđóng thì cửa sẽ mở tự động nhờbộ phận đặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi vớiđộng cơ qua bộ xử lý trung tâm

Động cơ cửa

Động cơ cửa gồm có động cơ cửa cabin và động cơ cửa tầng, khi làm việc phảiêm không gây tiếng ồn Loại động cơ này thường là động cơ một chiều không chổi than

(động cơ servo 1 chiều ) Để điều khiển được loại động cơ này cần có bộ Driver thường

đi kèm với từng loại động cơ

1.6. Các thiết bị phụ khác

Quạt gió, chuông liên lạc, các chỉ thị số báo tầng … được lắp đặt trong cabin đểtạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy Trong các thang máy trở người, tời dẫn động thường được đặt trên cao và dùng Puly ma sát để dẫn động trong cabin và đối trọng Đối với thang máy có chiều cao nâng lớn trọng lượng cáp nâng tương đối lớn nên trong sơ đồ động người ta treo thêm các cáp hoặc xích cân bằng phía dưới cabin hoặc đối trọng Puly ma sát có các loại rãnhcáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang Mỗi sợi cápriêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ ba đến năm rãnh Đối trọng là bộ phận cân bằng, đốivới thang máy có chiều cao không lớn người ta thường chọn đối trọng sao chotrọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng ca bin và một phần tử tải trọng nângbỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp cân bằng Việc chọn cácthông số cơ bản của hệ thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằnglớn nhất và chọn cáp tính công suất động cơ và khả năng kéo của puly ma sát

Cảm biến vị trí

Trong thang máy cảm biến vị trí dùng để:

- Xác định vị trí của buồng thang

- Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng

- Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khibuồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác củabuồng thang

Các loại cảm biến vị trí:

+, Cảm biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển đổi tầng)

Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí, có ưu điểm là kết cấu đơn giản, thực hiện đủ ba chức năng của bộ phận cảm biến vị trí Nhưng khi làm việc thì gây tiếng

ồn lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến, tuổi thọ làm việckhông cao, đặc biệt là đối vớithang máy tốc độ cao

+, Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng

Cấu tạo của nó bao gồm: 1 mạch từ hở , 1 cuộn dây Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dâytương đối lớn Khi thanh sắt động làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng

đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống

+, Cảm biến quang

Cảm biến quang gồm nguồn phát quang và bộ thu quang, nguồn phát sử dụng LED hoặc LASER (thường dùng điôt phát quang), bộ thu sử dụng Transistor quang Để nâng cao độtin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của môi trường thường dùng phần tửphát quang và thu quang hồng ngoại Dùng mạch dao động để phát xa và tránh ảnh hưởngcủa nhiễu Khi có vật đi qua giữa bộ phát và bộ thu, bộ thu sẽ thay đổi trạng thái đầu ra.+, Cảm biến điện dung

Công thức tính điện dung: C=A.K/D, cảm biến sẽ phát hiện vật đến gần vì vậtnày làm thay đổi điện môi giữa 2 bản cực đến giá trị đặt trước Cảm biến có thể phát hiện vật đến gần cách vài cm

+, Cảm biến điện cảm

Dựa vào từ trường cảm ứng để nhận biết vật kim loại đến gần, dòng điện cảm ứng trong vật kim loại sẽ tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu làm thay đổi cảm kháng cuộn dây Cảm biến này có thể nhận biết bất kì kim loại nào

Ngoài ra còn có các loại cảm biến khác: bộ cảm biến hồng ngoại, phần tử HALL

1.7. Các yêu cầu đối với thang máy

Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy:

- Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Để đảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố

- Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ

và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ kéo buồng

thang thì cũng cấp điện luôn cho phanh hãm, làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được Khi mất điện, các má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi.

- Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡngthấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động

- Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồng thang dừng

và khi buồng thang đã dừng chính xác

+, Dừng chính xác buồng thang

- Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừngsau khi đã ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây racác hiện tượng sau :

- Đối với thang máy chở khách: làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất

- Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng Trong một

số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng

Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

-Hỏng thiết bị điều khiển

- Gây tổn thất năng lượng

-Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí

-Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thangbao gồm:

mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm

+, Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy

Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Việc buồng thang chuyển động êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy Các tham số chính đặctrưng cho chế độ là việc của thang máy là: tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a [m/s2]và độ giật ρ[m/s3].

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng

Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s),giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tănglên 4÷5 lần, bởi vậy tuỳ theo độcao tầng của nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu

+, Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện thang máy

Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền động, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:

Các hệ truyền động cho thang máy:

-Hệ thống máy phát động cơ

-Hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều

-Hệ thống bộ biến tần- động cơ không đồng bộ

-Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ

Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệ thống truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật Đối với các nhà cao 7 tầng thường chọn hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần

- động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, hệ thống này đang được ứng dụng rất nhiều trongthực tế và có sự ưu việt hơn các hệ thống khác như:có độ chính xác cao, linh hoạt trong lắp đặt và sửa chữa, đồng thời tiết kiệm điện năng Việc thay đổi tốc độ thực chất là thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ,nhờ bộ biến tần Sao cho đạt được tỉ lệ: Vmin / Vmax =1/4 Để đảm bảo thang máycó tốc độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có thêm hộp giảm tốc

+, Các yêu cầu chọn công suất động cơ truyền động thang máy

Để tính toán chọn được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điềukiện

CHƯƠNG 2: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

2.1 Vi điều khiển PIC18F4523

2.1.1 Lược sử về vi điều khiển PIC

PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của – “Programmable Intelligent Computer”

( máy tính thong minh khả trình) là một họ vi điều khiển RISC ( Reduced Insteruction SetComputer) được sản xuất bởi công ty Microchip Technologi

Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc General Instrument Lúc này PIC1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC với tên “ Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi) CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém vềcác hoạt động xuất nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600 PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM,

và mặc dù cụm từ PISC chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thật sự là một vi điềukhiển với kiến trúc PISC, chạy một lệnh, một chu kỳ máy ( 4 chu kỳ của bộ giao động).Năm 1985 General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy

bỏ hầu hết các dự án – lúc đó đã qus lỗi thời Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM để tạo thành một bộ vi điều khiển vào/ra khả trình Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các mudule ngoại vi tích hợp sẵn ( như USATR, PWM, ADC…) với

bộ chương trình từ 512 Word đến 32K Word

2.1.2 Các khối chính trong vi điều khiển

+, Khối bộ nhớ ROM + RAM

+, Khối xử lý trung tâm (CPU)

+, Tổ chức Bus

+, Các đường vào/ra

+, Khối giao tiếp nối tiếp

+, Khối Timer

+, Watchdog

+, Bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC)

2.1.3 Cấu trúc của vi điều khiển PIC

Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng cơ bản là cấu trúc Havard và cấu trúc Von-Neumann Điểm khác biệt giữa hai dạng cấu trúc này là cấu trúc

bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình

ROM ( Program)

x8

Hình.2- 1: Cấu trúc Von - Neumann

CPU ROM

(Program) x8 x12(14,16)

Đối với cấu trúc Havard bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành các thànhphần riêng biệt Như vậy, trong cùng một thời điểm CPU có thể truy xuất đến cả hai bộ nhớ Điều này giúp cho tốc độ xử lý của vi điều khiển tăng lên Ngoài ra, tập lệnh trong cấu trúc Havard còn được tối ưu tùy theo yêu cầu cấu trúc của vi điều khiển mà không phụ thuộc cấu trúc dữ liệu

2.1.4 Thông số của PIC18F4523 sử dụng trong đồ án

2.1.4.1 Đặc điểm nổi bật của vi điều khiển PIC18F4523

Vi điều khiển PIC18F4523 được phát triển với đặc điểm nổi bật nhất đó là khả năng tính toán tốc độ cao và các ứng dụng trong điều khiển công suất và điều khiển động cơ Các đặc điểm nổi bật của vi điều khiển này bao gồm:

- Tần số hoạt động 0-20 MHz

- Độ chính xác dao động nội bộ

+ Bộ phát tín hiệu chuẩn

+ Cho phép lựa chọn nhiều tần số 8MHz đến 31mKHz

- Nguồn cung cấp điện áp 2.0-5.5V

+ Tiêu thụ: 220uA (2.0V, 4MHz), 11uA (2,0V, 32 KHz) 50nA (chế độ chờ)

- Tiết kiệm điện năng Sleep Mode

- Brown-out Reset (BOR) với các tùy chọn phần mềm điều khiển

- 35 đầu vào / đầu ra

+ Cao trở nội tại nguồn

+ Cho phép từng chân lập trình kéo lên điện trở

+ Ngắt-on-Thay đổi pin

- 8K ROM bộ nhớ trong công nghệ FLASH

- Chip có thể được lập trình lại lên đến 100.000 lần

- In-Circuit Serial trình Lựa chọn

+ Chip có thể được lập trình ngay cả khi nhúng trong thiết bị mục tiêu

+ Cố định điện áp tham chiếu (0.6V)

+ Lập trình trên chip điện áp tham chiếu

- Chỉ đạo kiểm soát đầu ra PWM

- Nâng cao module USART

+ Hỗ trợ RS-485, RS-232 và LIN2.0

+ Auto-Detect Baud

- Giao tiếp đồng bộ Serial Port (MSSP)

+ hỗ trợ chế độ SPI và I2C

2.1.4.2 Chức năng của các chân vi điều khiển

Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523

Hình.2- 3: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523 loại 40 chân

Chức năng của các chân vi điều khiển:

• Chân (1) sử dụng làm chân tạo bộ reset cho vi điều khiển

• Các chân OSC1/CLK1/RA7(13) và OSC2/CLK0/RA6(14) dung mắc thạch anh cho mạch ,tạo xung nhịp cho vi điều khiển hoặc dung làm chân

CLKIN/CLKOUT

• Các chân từ (2) đến (10) được sử dụng làm chân IN/OUT tín hiệu số hoặc INPUT tín hiệu tương tự Ngoài ra các chân (4) và (5) có thể sử dụng làm chân chuyển đổi A/D Chân (4) (5) (6) còn được sử dụng làm chân tín hiệu từEncoder

• Chân (12) (31) dung để cung cấp điện áp VSS=0 cho vi mạch và điện áp cho các chân I/O

• Chân (11) (32) dung để cung cấp điện áp VDD=5V cho vi mạch và cho các chân I/O

• Chân (15) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc chân T1OSO/T13CK1

• Chân (16) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture2

input/campare2 output/PWM2 output

• Chân (17) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture1

input/campare1 output/PWM1 output

• Chân (18) dùng làm chân I/O tín hiệu số

• Chân (19) đến (22) và (27) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều

• Chân (28) đến (30) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều và tăng cường đầu ra cho ccp1

• Chân (23) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI

• Chân (24) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI

• Chân (25) dùng làm chân I/O tín hiệu số và TX/CK dung cho ghép nối máy tinh

• Chân (26) dùng làm chân I/O tín hiệu số và RX/TD dung cho ghép nối máy tinh

• Chân (33) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 0,input tín hiệu ccp1 và tìn hiệutương tự đầu vào 12

• Chân (34) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 10

• Chân (35) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 8

• Chân (36) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc tìn hiệu tương tự 9 và làm chân Capture2 input/campare2 output/PWM2 output.

• Chân (37) dùng làm chân I/O tín hiệu số và tìn hiệu tương tự đầu vào 11

• Chân (38) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGM

• Chân (39) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGC

• Chân (40) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGD

Hình.2- 4: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC18F4523 loại 44 chân

Hình.2- 5: Sơ đồ các khối chức năng của PIC18F4523

2.1.4.3 Bộ nhớ

Vi điều khiển này có ba loại bộ nhớ ROM, RAM và EEPROM Tất cả họ sẽ được thảo luận từ mỗi một cách riêng biệt có chức năng cụ thể, tính năng và tổ chức

• Bộ nhớ ROM

Bộ nhớ ROM được sử dụng để lưu vĩnh viễn chương trình đang được thực thi Đây là

lý do tại sao nó thường được gọi là "chương trình bộ nhớ" Các PIC18F4523 có 8KB ROM (trong tổng số 8.192 địa điểm) Kể từ ROM này được thực hiện với công nghệ FLASH, nội dung của nó có thể được thay đổi bằng cách cung cấp một điện áp lập trình đặc biệt (13V)

Dù sao, không cần phải giải thích cụ thể vì nó được tự động thực hiện bằng phương tiện của một chương trình đặc biệt trên máy tính

• Bộ nhớ EEPROM

Tương tự như bộ nhớ chương trình, nội dung của EEPROM là vĩnh viễn lưu lại, thậm chí còn bị cúp điện tắt Tuy nhiên, không giống như ROM, các nội dung của EEPROM cóthể được thay đổi trong hoạt động của vi điều khiển Đó là lý do tại sao bộ nhớ này (256 điểm) là một hoàn hảo cho tiết kiệm vĩnh viễn kết quả tạo ra và được sử dụng trong quá trình hoạt động

• Bộ nhớ RAM

Đây là thứ ba và phần phức tạp nhất của vi điều khiển bộ nhớ Trong trường hợp này,

nó bao gồm hai phần: thanh ghi mục đích chung và thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR).Mặc dù cả hai nhóm của sổ đăng ký sẽ bị xóa khi có điện sẽ tắt và ngay cả khi chúng được sản xuất trong cùng một cách và hành động theo cách tương tự, các chức năng của

họ không có nhiều điểm chung

Hình.2- 6: Định địa chỉ và Thanh ghi mục đích chung

2.1.4.4 Mục đích chung Thanh ghi

Tất cả -thanh ghi đa mục đích được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời và kết quả tạo

ra trong quá trình hoạt động Ví dụ, nếu chương trình thực hiện một tính (ví dụ, kể sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp), cần phải có một đăng ký mà là viết tắt của những gì chúng

ta trong cuộc sống hàng ngày gọi là "tổng hợp" Kể từ khi vi điều khiển không phải là sáng tạo ở tất cả, nó là cần thiết để xác định địa chỉ của một số mục đích chung đăng ký

và gán cho nó một chức năng mới Một chương trình đơn giản để tăng giá trị của các đăng

ký này bằng 1, sau khi mỗi sản phẩm đi qua cảm biến, nên được tạo ra

Do đó, các vi điều khiển có thể thực hiện chương trình vì nó bây giờ biết được những

gì và ở đâu tổng phải được tăng lên được Tương tự như ví dụ đơn giản, mỗi biến chương trình phải được preassigned một số mục đích chung đăng ký

2.1.4.5 Bộ chuyển đổi ADC

ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa hai dạng tương tự và

số PIC16F877A có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0) Hiệu điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thế chuẩn được xác lập trên hai chân RA2 và RA3

Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi thông thường khác Khi quá trình chuyển đổi hoàn tất, kết quả sẽ được lưu vào hai thanh ghi ADRESH:ADRESL, bit (ADCON0<2>) được xóa về 0 và cờ ngắt ADIF được set

Qui trình chuyển đổi từ tương tự sang số bao gồm các bước sau:

+ Thiết lập các thông số cho bộ chuyển đổi ADC.

Chọn ngõ vào analog, chọn điện áp mẫu (dựa trên các thông số của thanh ghi ADCON1)

• Chọn kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0)

• Chọn xung clock cho kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0)

• Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động (thanh ghi ADCON0)

+ Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD

• Clear bit ADIF

• Set bit ADIE

• Set bit PEIE

• Set bit GIE

+ Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hoàn tất

+ Bắt đầu quá trình chuyển đổi (set bit GO/DONE )

+ Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hoàn tất bằng cách:

• Kiểm tra bit GO/DONE Nếu GO/DONE =0, quá trình chuyển đổi đã hoàn tất

Hình.2- 7: Sơ đồ khối bộ chuyển đổi ADC

• Nguồn clock có thể chọn nguồn clock nội hoặc ngoại

• Ngắt Timer0 xảy ra khi tràn Đối với Timer0 8bit tràn từ FFh về 00h,đối với Timer0 16bittràn từ FFFFh đến 0000h

Timer1

Module Timer1 là bộ định thời/bộ đếm 16bit bao gồm 2 thanh ghi 8bit

(TMR1H,TMR1L) có thể đọc và ghi được Cặp thanh ghi TMR1(TMR1H:TMR1L) tăng

từ 0000h đến FFFFh và quay trở lại 0000h Ngắt TMR1, nếu được kích hoạt được phát sinh khi tràn xảy ra và được chốt ở bit cờ ngắt TMR1IF(PIR1<0>) Ngắt này có thể kích hoạt/vô hiệu bằng cách set/xóa bit cho phép ngắt TMR1,TMR1IE(PIE1<0>)

Chế độ hoạt động định thời hoặc đếm được xác định bởi bit lựa chọn xung clock TMR1CS(T1CON<1>) Ở chế độ định thời Timer1 tăng sau mỗi chu kì lệnh Ở chế độ đếm nó tăng mỗi khi có cạnh xung lên của ngõ vào xung clock ngoài Timer1 có thể đượckicks hoạt/vô hiệu bằng cách set/xóa bit điều khiển TMR1ON(T1CON<0>).

Timer2

Timer2 là bộ định thời 8bit và có hai bộ chia tần số là Prescaler và Postscaler

Nó có thể được sử dụng như là cơ sở thời gian PWM cho chế độ PWM của chế độ CCP Thanh ghi TMR2 có thể đọc,ghi và xóa khi Reset

Xung clock vào (POSC/4) có thể tùy chon (1 :1,1 :4,1 :16) bởi bit điều khiển

T2CKPS1 :T2CKPS0 (T2CON<1 :0>) Module Timer2 có một thanh ghi chu kỳ 8bit PR2,có thể đọc và ghi Timer 2 tăng từ 00h cho đến khi bằng với giá trị PR2 nhận ra giá trị mặc định là FFh

Ngõ ra của Timer2 đi qua một bộ chia Postscaler 4bit (từ 1 :1 đến 1 :16) để tạo ra một ngắt TMR2(được chốt ở bit cờ TMR2IF(PIR1<1>) Timer2 có thể tắt bằng cách xóa bit điều khiển TMR2ON(T2CON<2>) để giảm công suất tiêu thụ

Timer5

Module Timer5 là một bộ định thời/bộ đếm 16bit được điều khiển bởi thanh ghi

(T5CON) Timer5 có thể được kích hoạt hay tắt bằng cách xóa bit điều khiển

TMR5ON(T5CON<0>) Timer5 vẫn hoạt động khi vi điều khiển làm việc ở chế độ nghĩ

2.2 Động cơ

Trong đồ án này em sử dụng một động cơ DC có hộp số để kéo buồng Cabin và hai động cơ DC để đóng mở cửa Cabin

Hình.2- 8: Động cơ điện DC SERVO MOTOR

Hình.2- 9: Động cơ điện một chiều

2.2.1 Định nghĩa

Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi tha (DC) Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không đồng bộ vì vậy mình chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than

2.2.2 Phân loại động cơ điện một chiều (đây là cách phân loại theo cách kích từ)

Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:

-Kích từ độc lập

-Kích từ song song

-Kích từ nối tiếp

-Kích từ hỗn hợp

Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau

2.2.3 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp)

- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện

- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều

- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp