tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động

+ Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều kiện như sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng người đi qua lại không nh

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành

kỹ thuật điều khiển , ngành tự động hóa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm chính vì thế Tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

Không chỉ dừng lại ở đó , sù phát triển của tự động hóa còn đem lại nhiều tiện Ých phục vụ đời sống hàng ngày cho con người Mét minh chứng rõ nét chính là sự ra đời của nhưng chiếc cửa tự động với nhiều tiện Ých hơn, đa năng hơn Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay , vẫn luôn đòi hỏi cải tiến hơn nữa công nghệ cùng những tính năg tiện Ých cho những chiếc cửa tự động Xuất phát từ thưc tế trên , chóng em đã được thầy giáo hướng dẫn

giao đề tài : “Tìm hiểu , thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động” Nội dung đồ án gồm

các phần cơ bản như sau :

- Tìm hiểu về công nghệ điều khiển của tự động

- Tìm hiểu về các phần tử , thiết bị dùng trong cửa tự động.

- Thiết kế, tính toán lùa chọn các phần tử cho mô hình.

- Các phụ kiện trang trí.

Do kinh nghiệm thực tế chưa được nhiều và còn nhiều hạn chế về kiến thức chuyên môn, vì vậy mà em không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình làm Em rất mong được sự góp ý của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 08 tháng 07 năm 2009

Sinh viên.

Phùng Hà Khánh

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ ĐIỀU

KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG

1.1 CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG HIỆN NAY

Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt

Nhưng chúng thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại việt nam với giá thành khá cao Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lượng và chủng loại

của cửa Vì vậy trong thực tế người ta Ýt sử dụng loại cửa kéo này do nhược điểm là phải gắn đủ chắc để chịu sức nặng nếu không sẽ rất nguy hiểm cho người sử dụng.

Loại cửa này có ưu điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giác thoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhưng nơi công cộng, cơ

Mét số hình ảnh cửa tự động khác:

Nói chung, nguyên tắc điều khiển của các cửa loại này không khác nhau nhiều, chỉ

cần bố trí cảm biến và động cơ ở những vị trị thích hợp, ta có được nhiều mẫu cửa rất đa dạng đáp ứng nhiều các nhu cầu khác nhau

1.2 KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG Ở HÀ NỘI :

Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm trên Hà Nội hiện nay, ta nhận thấy cửa tự động được sử dụng chủ yếu ở những nơi giao dịch thương mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn Sở dĩ như vậy là do những nơi này có lượng người qua lại lớn, đồng thời những nơi này lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng Sử dụng cửa tự động tại những nơi này sẽ phát huy được tất cả những ưu điểm của nó

Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử dụng như trọng lượng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa

Theo trọng lượng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại Cung văn hoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn.Ngoài

ra người ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại một cánh và loại hai cánh + Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều kiện như sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng người đi qua lại không nhiều như các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà không có tính chất giao dịch

Hai là, những loại cổng có kích thước lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn

Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động còn lại 1 cánh là đóng mở như loại bình thường

+ Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này được dùng rộng rãi hơn so với loại cửa tự động 1 cánh

Nơi có số lượng cửa tự động lớn nhất hiện nay tại Hà Nội đó là sân bay Nội bài ở đây loại cửa được sử dụng chủ yếu là loại cửa trướt hai cánh Để tìm hiểu rõ hơn ta đi khảo sát cửa tự động tại đây.

Khảo sát cửa tự động ở sân bay Nội Bài - Hà Nội

Hình 1.4 Cửa tự động tại sân bay Nội Bài

Trước cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng 1 và tầng

2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động Tất cả các cửa này đều có kết cấu cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau do hãng PORTALP chế tạo

Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh với kích thước cửa

Cao: 2.5m

Rộng: 3m

Độ rộng cửa khi mở hoàn toàn: 1.5m

Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa không chuyển động vượt quá hành trình

Quan sát cửa chuyển động em thấy cửa chuyển động với ba cấp tốc độ Khi mở cửa cửa mở ra với vận tốc nhanh để kịp thời mở ra tránh tình trạng người phải chờ đợi cửa

mở gây cảm giác khó chịu cho người muốn đi vào, gần hết hành trình mở cửa giảm tốc và dừng lại, khi cửa đóng cửa đóng với vận tốc chậm hơn so với lúc mở để tránh gây cảm giác cho người muốn đi vao từ đằng xa.Gần hết hành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác Khi mở ra khoảng trễ thời gian là khoảng 5 giây nếu ko có tín hiệu thì cửa sẽ đóng lại Khoảng cách xa của tín hiệu cảm biến là khoảng 2m

Khi cửa đang đóng mà có tín hiêu người đi vào thì cửa sẽ mở ra với vận tốc nhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hành trình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang: Một cảm biến đặt ở phía bên ngoài, một cảm biến đặt

ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết và báo tín hiệu khi có người đi từ trong ra cũng như khi có ngừơi đi từ ngoài vào Hai cảm biến này trên khung cánh cửa

1.3 CÔNG NGHỆ CỬA TÙ ĐỘNG:

Qua tìm hiểu tài liệu và quan sát thực tế em thấy một hệ thống cửa tự động phải đảm bảo yêu cầu công nghệ:

- Khi có tín hiệu người cửa sẽ lập tức mở ra

- Khi mất tín hiệu người sau một khoảng thời gian trễn nhất định cửa sẽ tự động đóng lại

- Khi cửa đang đóng lại mà có tín hiệu người thì cửa sẽ mở ra

- Trong hành trình mở cửa mở với hai cấp tốc độ cấp thứ nhất la mở nhanh với vận tốc V1 để ngay lập tức mở ra kịp thời cho người đi tới Đến gần cuối hành trình cửa giảm xuống vận tốc V3 và dừng lại chính xác để tránh việc va đập gây ồn và háng cửa

- Trong hành trình đóng cửa cũng đóng với hai cấp tốc độ, cấp thứ nhất là cửa đóng nhanh với vận tốc V2 nhưng phải đảm bảo V2 nhỏ hơn V1 để tránh gây cảm giác ghê sợ cho người đang đi tới Và gần cuối hành trình đóng cửa cũng giảm xuống vận tốc V3 và dừng lại chính xác

CHƯƠNG II TÌM HIỂU VỀ CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ DÙNG

TRONG CỬA TỰ ĐỘNG

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẬT THỂ:

Vấn đề phát hiện vật thể là một trong những vấn đề cơ bản trong đề tài thiết kế, điều khiển cửa tự động Để phát hiện vật thể chúng ta có thể áp dụng rất nhiều nguyên tắc vật lý khác nhau Sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về một sốphương pháp phát hiện vật thể điển hình.

2.1.1 Phương pháp phát hiện vật thể ứng dụng công nghệ vi sóng:

Phương pháp phát hiện vật thể ứng dụng vi sóng được thực hiện thông qua các cảm biến vi sóng Cảm biến vi sóng là thiết bị điện tử sử dụng sóng cực ngắn để đo di chuyển tốc độ, chiều chuyển động, khoảng cách, phát hiện vật thể

 Cảm biến vi sóng được chia thành năm loại:

- Cảm biến chuyển động phát hiện đối tượng chuyển động đi vào vùng bảo vệ

- Cảm biến tốc độ đo tôc độ di chuyển của đối tượng

- Cảm biến phát hiện hướng chuyển động của đối tượng (chạy tiến, chạy lùi)

- Cảm biến tiếp cận: phát hiện sự hiện diện của đối tượng

- Cảm biến khoảng cách đo khoảng cách từ cảm biến đến đối tượng

 Các đặc điểm cơ bản của cảm biến vi sóng:

- Không tiếp xúc cơ khí: Do có đặc tính này mà cảm biến vi sóng có thể làm việc trong các môi trường độc hại, dễ cháy nổ, có thể thâm nhập vào bề mặt không kim loại như sợi thuỷ tinh, phát hiện mức, phát hiện đối tượng bằng cactông

- Bền vững: Cảm biến siêu âm không có bộ phận chuyển động, có thể được bọc kín nên có thể chống được tác động cơ học

- Vùng tác động rộng: Cảm biến siêu âm có thể phát hiện các đối tượng xa từ 25

mm đến 45.000 mm và lớn hơn, phụ thuộc vào kích thước của đối tượng, công suất nguồn và anten

- Kích thước nhỏ: Mặc dù có kích thước lớn hơn cảm biến tiếp cận điện cảm, điện dung nhưng khi sử dụng tần số cao và mạch điện tử công nghệ cao có thể giảm kích thước, giá thành

- Kích thước mục tiêu: Cảm biến siêu âm phù hợp với mục tiêu phát hiện kể cả mục tiêu nhỏ như một hạt cát

- Môi trường làm việc: Có thể làm việc trong điều kiện môi trường khó khăn từ -55 tới +125 độ C, môi trường bụi bẩn, ô nhiễm, độc hại

 Nguyên lý hoạt động của cảm biến vi sóng:

Cảm biến vi sóng gồm có ba phần chính:nguồn, anten tụ tiêu, máy thu và xử lý tín hiệu Thông thường máy phát và máy thu được đặt trong cùng một module Máy phát chứa diode Gunn lắp trong một hốc cộng hưởng nhỏ, có nguồn năng lượng và dao động

ở tần số cao cỡ Ghz Công suất phát cỡ 10 đến 20 mW, công suất nguồn một chiều 8V, 150mA Đầu cuối ống dẫn sóng được nối với anten Anten tụ tiêu chùm tia, mỗi anten có dải thông và hệ số khuếch đại xác định Khi đập vào đối tượng chùm sóng được phản hồi lại module

Khi tia phản xạ lại máy thu diode trộn sẽ phối hợp với một phần tín hiệu phát Nếu mục tiêu chuyển động pha của hai tín hiệu phát và trở về khác nhau Tín hiệu đến máy thu cỡ W đến mW cần được khuếch đại Ngoài khuếch đại, so sánh có thêm mạch relay đầu ra để phù hợp với ứng dụng

Với những đặc tính trên cảm biến vi sóng rất hiệu quả trong việc phát hiện những mục tiêu, những vật thể chuyển động có kích thước nhỏ, ở khoảng cách xa Tuy nhiên với những vật thể không di động việc sử dụng vi sóng thường không đem lại hiệu quả như mong muốn, chi phí cho phương pháp này cũng khá tốn kém

2.1.2 Phương pháp phát hiện vật thể dùa trên hiệu ứng quang điện:

Trong phương pháp này việc phát hiện vật thể được thực hiện thông qua các cảm biến quang điện Cảm biến quang điện là các linh kiện quang điện, thay đổi trạng thái điện khi

có ánh sáng thích hợp tác động vào bề mặt của nó Cảm biến quang điện bao gồm một số loại sau

2.1.2.1 Tế bào quang dẫn :

Đặc trưng cơ bản của tế bào quang dẫn là điện trở của nó phụ thuộc vào thông lượng của bức xạ và phổ của bức xạ đó Tế bào quang dẫn là một trong những cảm biến có độ nhạy cao Cơ sở vật lý của tế bào quang dẫn là hiện tượng quang dẫn do kết quả của hiệu ứng quang điện bên trong Đó là hiện tượng giải phóng hạt tải điện trong vật liệu bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng

2.1.2.2 Photodiode:

Nguyên lý hoạt động của photodiot: Khi chiếu sáng lên bề mặt diode bán dẫn bằng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ngưỡng < sẽ xuất hiện thêm các cặp điện tử - lỗ trống Để các hạt này có thể tham gia vào độ dẫn và làm tăng dòng điện I, cần phải ngăn cản quá trình tái hợp của chúng tức là phải nhanh chóng tách cặp điện tử - lỗ trống dưới tác dụng của điện trường Điều này chỉ có thể xảy ra trong vùng nghèo và sự chuyển dời của các điện tử đó kéo theo sù gia tăng của các dòng điện ngược Để đạt được điều đó ánh sáng phải đạt tới vùng nghèo sau khi đã đi qua bề dày của chất bán dẫn và tiêu hao năng lượng không nhiều Càng đi sâu vào chất bán dẫn quang thông càng giảm Diode thực tế có líp bán dẫn rất mỏng để sử

dụng ánh sáng hữu hiệu, đồng thời vùng nghèo cũng phải đủ rộng để sự hấp thụ ở đó là cực đại Photodiot hoạt động theo hai chế độ quang dẫn và quang thế.

2.1.2.3 Phototranzito:

Phototranzito là tranzito silic loại NPN trong đó vùng bazơ có thể được chiếu sáng Khi không có điện áp đặt trên bazơ chỉ có điện áp trên C, chuyển tiếp B - C phân cực ngược Điện áp đặt vào tập trung hầu như toàn bộ lên chuyển tiếp B - C, trong khi đó sự chênh lệch điện thế giữa E và B không đáng kể = 0.6 - 0,7 V Khi chuyển tiếp B-C được chiếu sáng, sẽ hoạt động giống photodiode ở chế độ quang dẫn với dòng điện ngược =+ Trong đó là dòng điện ngược trong tối, là dòng quang điện khi có quang thông chiếu qua bề dày X Dòng đóng vai trò dòng bazơ, nó gây nên dòng colectơ

=( +1) là hệ số khuếch đại dòng khi emitơ nối chung Có thể coi phototranzito như tổ hợp của một photodiot và một tranzito photodiot cung cấp dòng quang điện tại bazơ, còn tranzito cho hiệu ứng khuếch đại Các điện tử và lỗ trống phát sinh trong vùng bazơ dưới tác dụng của ánh sáng sẽ bị phân chia dưới tác dụng của điện trường trên chuyển tiếp B-C

Trong kỹ thuật cảm biến quang điện thường được sử dụng như một khoá chuyển mạch đóng cắt mạch điện khi có mặt hoặc không có mặt đối tượng cần phát hiện

đặc trưng Ngày nay chóng ta đã có thể chế tạo ra những hệ thống nhận dạng nhân tạo tuy nhiên chưa thể so sánh được thị giác và khả năng xử lý của bộ não con người Trong mục này sẽ giới thiệu hệ thống nhận dạng hình ảnh bằng phương tiện camera thông dụng phối hợp với kỹ thuật phân tích, nhận dạng hình ảnh nhằm tạo nên hệ thống cảm biến hình ảnh

dễ sử dụng cho quá trình phát hiện vật thể

 Nguyên lý cảm nhận hình ảnh:

Khi ánh sáng đập vào bề mặt một vật thì một phần ánh sáng bị phản xạ, một phần bề mặt bị hấp thụ hoặc truyền dẫn vào vật

Tỷ lệ các bước sóng ánh sáng phản xạ phụ thuộc vào góc tới, đặc tính lý hoá của bề mặt và sự phân cực ánh sáng Do vậy phân bố phổ ánh sáng phản xạ cho ta thông tin về đặc tính lý hoá của bề mặt Đương nhiên đối mắt người chỉ cảm nhận được bước sóng nằm trong khoảng 380 nm đến 780 nm Có nhiều kỹ thuật khác nhau để khai thác thông tin của tín hiệu phản xạ:

- Kỹ thuật phân tích phổ dùng máy phân tích phổ để đánh giá tính chất của bề mặt chiếu sáng

- Kỹ thuật phổ ảnh quan tâm đến đặc tính hoá học của từng miền ánh sáng xuyên qua

Hệ thống cảm nhận hình ảnh bao gồm: camera, nguốn sáng chiếu sáng đối tượng, máy tính được tích hợp phần mềm thông minh và kết nối với các thành phần khác của hệ thống

Đối tượng quan sát được chiếu sáng và tụ tiêu vào camera và truyền đến máy tính Camera thu loại thông dụng cảm nhận tín hiệu ba màu cơ bản: R (Red- màu đỏ, bước sóng 700nm), G (Green- màu xanh lá cây, bước sóng 546nm) và B (Blue- màu xanh da trời, bước sóng 436nm)

Một sè camera sử dụng bộ lọc màu để phân tích các màu R, B, G rồi mới đưa vào máy tính xử lý Tính ổn định của là đặc tính quan trọng của camera Độ nhạy và đáp ứng phổ của silicon thay đổi theo nhiệt độ nên vị trí đặt camera cần có điều hoà nhiệt độ Nguồn sáng sử dụng là ánh sáng mặt trời, nếu trong môi trường không có ánh sáng mặt trời thì dùng đèn sợi đốt với diện tích hẹp và đèn huỳnh quang cho vùng chiếu sáng rộng

Máy tính sau khi nhận được tín hiệu hình ảnh từ camera sẽ phân tích và nhận dạng hình ảnh bằng phần mềm Ngày nay với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo và mạng nơron thì hệ thống nhận dạng hình ảnh càng chính xác, đáp ứng nhanh hơn Tuy nhiên phương pháp phát hiện vật thể bằng nhận dạng hình ảnh không được sử dụng nhiều trong thực tiễn do thiếu sự tin cậy, phức tạp và chi phí cao

2.1.4 Cảm biến tiếp cận:

Cảm biến tiếp cận được sử dụng để 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 cạn sử dụng nguyên lý thay đổi điện cảm hay thay đổi điện dung của phần tử mạch điện khi có mặt hoặc không có mặt đối tượng, có cấu trúc tương đối đơn giản, không đòi hỏi tiếp xúc cơ học nhưng tầm hoạt động hạn chế với khỏng cách tối đa 100 nm Các kỹ thuật tiếp cận dùa trên nguyên lý vi sóng và quang học có tầm hoạt động lớn và được sử dụng rộng rãi trong thực tế.

2.1.4.1 Cảm biến tiếp cận điện cảm:

Một bộ cảm biến tiếp cận điện cảm gồm bốn khối chính: cuộn dây và lõi ferit, mạch dao động, mạch phát hiện, mạch đầu ra

Mạch dao động phát dao động điện từ công suất radio Từ trường biến thiên tập trung

từ lõi sắt sẽ móc vòng với đối tượng kim loại đặt đối diện với nó Khi đối tượng lại gần sẽ

có dòng điện Foucault cảm ứng trên mặt đối tượng tạo nên một tải làm giảm biên độ tín hiệu dao động Bộ phát hiện sẽ sự thay đổi trạng thái biên độ mạch dao động Khi mục tiêu rời khỏi trường của bộ cảm biến, biên độ mạch dao động tăng lên trên giá trị ngưỡng

và bộ phát hiện trở về vị trí bình thường Phạm vi của cảm biến tiếp cận điện cảm liên quan đến khoảng cách giữa bề mặt cảm biến và đối tượng, liên quan đến hình dáng của lõi và dây quấn

2.1.4.2 Cảm biến tiếp cận điện dung:

Trong cảm biến tiếp cận điện dung, sự có mặt của đối tượng làm thay đối điện dung C của các bản cực Cảm biến tiếp cận điện dung cũng gồm bốn bộ phận chính là cuộn dây

và lõi ferit, mạch dao động, mạch phát hiện, mạch đầu ra

Tuy nhiên cảm biến tiếp cận điện dung không đòi hỏi đối tượng là kim loại Đối tượng phát hiện có thể là chất lỏng, vật liệu phi kim loại; thuỷ tinh, nhựa Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn

Hạn chế yếu của cảm biến điện dung là chịu ảnh hưởng của độ Èm và bụi Cảm biến tiếp cận điện dung có vùng cảm nhận lớn hơn vùng cảm nhận của cảm biến tiếp cận điện cảm Để có thể bù ảnh hưởng của môi trường và đối tượng, cảm biến tiếp cận điện dung thường có một chiết áp điều chỉnh

2.1.4.3 Cảm biến tiếp cận quang học:

Các cảm biến quang học sử dụng nguồn sáng và cảm biến quang Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia sáng làm cảm biến tác động Người ta thường bố trí cảm biến quang học như dưới đây

a Cảm biến đặt đối diện với nguồn phát

Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia Ưu điểm của cách bố trí này là:

- Cù ly cảm nhận xa

- Cú khả năng thu được tớn hiệu mạnh.

- Tỷ số tương phản sỏng/tối lớn nhất

- Đối tượng phỏt hiện cú thể lặp lại

Hạn chế của cỏch bố trớ này là:

- Đũi hỏi dõy nối qua vựng phỏt hiện giữa nguồn sỏng và cảm biến

- Khú chỉnh thẳng hàng giữa cảm biến và nguồn sỏng

- Nếu đối tượng cú kớch thước nhỏ hơn đường kớnh hiệu dụng của chựm tia cần cú thấu kớnh để thu hẹp chựm tia

b Cảm biến đặt cựng phớa với nguồn phỏt sỏng

Trong cỏch bố trớ này, ỏnh sỏng đập vào mặt phản xạ trở về mặt cảm biến.Vỡ hành trỡnh của tia sỏng theo cả hai chiều đi và về nờn cự ly cảm nhận thấp hơn so với phương phỏp đặt đối diện, nhưng khụng cần dõy nối qua khu vực cảm nhận Hạn chế chớnh của cỏch bố trớ này là nguồn sỏng khỏc chiếu vào mặt phản xạ cú thể gõy tỏc động sai

c Phỏt hiện đối tượng nhờ ỏnh sỏng phản chiếu khuếch tỏn

Nguồn sỏng và bộ cảm biến đặt cựng phớa nhưng ở đõy đối tượng đúng vai trũ gương phản chiếu Trong trường hợp này đối tượng đặt khỏ gần nguồn sỏng

Cảm biến

Đối tượng

Nguồn

sáng Vật thểCảm

phản xạVật thể

Khi có vật thể trong vùng hoạt động, cảm biến sẽ thu được ánh sáng phản xạ từ vật thể.Với những đặc điểm trên, cảm biến tiếp cận chỉ được sử dụng để phát hiện vật thể trong phạm vi nhỏ, dễ bị nhiễu bởi các nguồn sáng khác

2.1.5 Cảm biến hồng ngoại:

Hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ nằm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn bước sáng của tia đỏ ( > 760 m) 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 Trong mạch phát hiện vật thể hoạt động trên nguyên lý thu phát hồng ngoại ta bố trí các diode phát và sensor thu hồng ngoại thành từng cặp theo một số cách sau:

a Bè trí cạnh nhau:

Trong cách bố trí này tia hồng ngoại từ diode phát khi gặp bề mặt vật cản sẽ phản

xạ ngược trở lại Do sensor thu được đặt cạnh diode phát nên sẽ thu được tín hiệu phản xạ này

b Bố trí đối diện :

Ở cách bố trí này, khi không có vật chắn tia hồng ngoại từ diode phát luôn tới được sensor thu, khi có vật chắn tia hồng ngoại sẽ không đi thẳng mà phản xạ trở lại do đó không tới được sensor thu

Ngoài ra hồng ngoại còn được sử dụng để truyền tin không dây do 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 lùa chọn như một giải pháp tối ưu trong việc thiết kế mạch phát hiện vật thể cho cửa tự động

2.2 GIỚI THIỆU VỀ ENCORDER.

2.2.1 Khái niệm:

Nhiệm vụ của Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được

vị trí trục hoặc của một cơ cấu chuyển động bất kì Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng số Encoder được sử dụng chủ yếu trong các máy CNC và robot dùng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi

Hình 2.1 Encoder kiểu quay

Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà ta có hai kiểu Encoder thẳng và Encoder quay Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau nhưng Encoder thẳng có điểm khác cơ bản với Encoder kiểu quay là chiều dài của Encoder thẳng phải bằng tổng chuyển động tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước Encoder quay chỉ

là một đĩa nhỏ và kích thước của của Encoder 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 dịch chuyển và tốc độ

rong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động cơ(động cơ bước, động cơ xoay chiều hoặc động cơ một chiều) qua vít me, đai ốc bi tới bàn máy Có thể xác định nhờ Encoder lắp trong cụm truyền dẫn

2.2.2 Các loại Encoder:

Encoder được chia làm hai loại

2.2.2.1 Encoder tuyệt đối

Encoder tuyệt đối kết cấu gồm các phần sau: nguồn sáng, đĩa mã hóa và các phodetetor

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 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 giải băng Số giả băng trên đĩa tùy thuộc vào khả năng công nghệ Công nghệ ngày nay cho phép chia đĩa mã hóa lớn nhất là dải Trên các dải 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 líp

mà ánh sáng không thể xuyên qua được Sự trong suốt và không trong suốt đặc trưng tính của các phân tố

Hình 2.2 Đĩa quang

Nguyên lý hoạt động của Encoder tuyệt đối: Đĩa mã hóa được lắp trên trục, đối diện qua đĩa mã hóa phía bên trái ta bố trí nguồn sáng( đèn LED), phía bên kia của đĩa bố trí các photosensor, khuếch đại và các 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 hóa, nếu đối diện với tia sáng là diện tích phân tố trong suốt, ánh sáng xuyên qua đĩa tới photosensor làm xuất hiện dòng chạy qua photosensor bị phủ líp chắn sáng, ánh sáng không tới được photosensor và trong photosensor không có dòng điện chạy qua Dòng ra của photosensor nhỏ, vì vậy ta đưa ra bộ khuếch đại, khuếch đại

đủ lớn để đưa đến tầng tiếp theo Do quá trình quay đĩa mã hóa, cường độ ánh sáng tăng

từ nhỏ đến cực đại( tia sáng xuyên qua hoàn toàn) và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng

bị chặn bởi 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 giải biểu diễn theo công thức là

S = 2a Trong đó a là số dương tuyệt đối

2.2.2.2 Encoder gia sè:

Encoder được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Encorder gia số có hai kiểu kiểu thẳng và kiểu quay

a Encoder quay: gồm có nguồn sáng( trong kết cấu này nguồn sáng là bóng

đèn),thấu kính, đĩa thước cố định đĩa, đĩa phát xung, photosensor và mạch điện

Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt, trên có mộ hoặc hai dải băng( dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dầy giống nhau) Mét trong hai dải băng trên đĩa làm nhiệm vụ phát xung, dải băng còn lại để xác định góc không quy chiếu Đĩa phát

xung được lắp trên trục và chuyển động quay cùng trục Đĩa thước( thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được có định trên vỏ cùng phía với photosensor

b Encoder gia số kiểu thẳng:

Encoder gia số kiểu thẳng cũng có những thành phần cơ bản như Encoder

gia số kiểu quay nhưng chỉ khác thước động là thước thẳng Nguyên lý hoạt động của nó hoàn toàn giống Encoder gia số kiểu quay

Hình 2.4: Encoder kiểu thẳng.

So sánh Encoder gia số và Encoder tuyệt đối:

Encoder gia số có ưu điểm sau:

- Đơng giản và rẻ tiền

- Không cần mạch giải mã và không cần bộ đếm

- Giải đo chỉ giới hạn đặc tính của bộ đếm

- Tốc độ có thể chọn ở bất kì điểm nào

Nhược điểm:

- Không đo được vị trí tuyệt đối do sù thay đổi gia sè

- Rất nhạy cảm với các tín hiệu bên ngoài

- Ngắt nguồn điện sẽ làm mất gốc ), muốn đo được phải xác định lại

Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC (Programmable Logic Control)là loại thiết

bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phài thể hiện thuật toán đó bằng các mạch số Như vậy với chương trình điều khiển trong mình.PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môI trường xung quanh (Với các PLC khác hoặc với máy tính )

Toàn bộ chương trình lưu nhớ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình con hoặc chương trình ngắt ( Khối chính OB1 ) Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình và dữ liệu ( Catridge )

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển,tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa la phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, một

bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên phải có các cổng ra vào để giao tiếp với các đối tượng diều khiển va để trao đổi với môI trường xung quanh Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bào toán điều khiển số, PLC còn phảI có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm ( Counter ), bé định thời gian ( Timer )… và những khối hàm chuyên dụng

2.3.1.2 Bé nhí PLC: Gồm 3 vùng chính

2.3.1.2.1 Vùng chứa chương trình ứng dông :

Vùng chứa chương trình được chia thành 3 miền:

a OB1 (Organisation block ): Miền chứa chương trình tổ choc, chứa chương trình

chính, các lệnh khối này luôn được quét

b Subroutine (Chương trình con ): Miền chứa chương trình con, được tổ chức

thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính

c Interrup ( Chương trình ngắt ): Miền chứa chương trình ngắt, được tổ choc

thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra Có nhiều sự kiện ngắt như : Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao

2.3.1.2.2 Vùng chứa tham số hệ điều hành :

Chia thành 5 miền khác nhau

I (Process image input ): Miền dữ liệu các cổng số vào, trước khi bắt đầu thực hiện

chương trình, PLC sẽ đọc giá trị Logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái Logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I

Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúc giai đoạn

thực hiện các chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra ma chỉ chuyển chúng tới bộ dệm Q

M ( Miền các biến cờ ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này để lưu trữ

các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo Bit ( M ), Byte ( MB ), từ ( MW ) hay

từ kép ( MD )

T ( Timer ): Miền nhớ phục vụ miền thời gian ( Timer )bao gồm việc lưu trữ giá trị

thời gian đặt trước ( PV – Preset Value ),giá trị đếm thời gian tức thời( CV – Current Value )cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian

C ( Counter ): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị dặt trước ( PV

– Preset Value ), gia trị đếm tức thời ( CV – Current Value )và giá trị đầu ra của bộ đệm

2.3.1.2.3 Vùng chứa các khối dữ liệu: Được chia làm 2 loại:

DB (Data Block): Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối.Kích thước cũng như

số lượng khối do người sử dụng quy định , phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình có thể truy nhập miền này theo tưng Bit ( DBX ),byte ( DBB ),từ ( DBW )hoặc từ kép ( DBD )

L ( Local dât block ): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB1,

Chương trình con, Chương trình ngắt tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó Nội dung của một khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB1, Chương trình con, Chương trình ngắt Miền này có thể được truy nhập từ chương trình theo Bit ( L ), byte ( LB ),từ ( LW )hoặc từ kép ( LD )

2.3.1.3 Vòng quét chương trình :

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét

( Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ dệm ảo I, tiếp theo là thực hiện chương trình Trong tong vòng quét chương trình thực hiện tưd lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB ( Block End ) Sau giai đoạn thực hiện chương trình la giai đoạn chuyển các nội dung của bộ dệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Chó ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện 1 vòng quét gọi là thời gian vòng quét ( Scan Time ), Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phảI vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau, Có vòng quét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện và khối dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó

Như vậy giữ việc đọc dữ liệu từ đói tượng để xử lí, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét, Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao

Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, Ví dụ như khối OB40, OB80…, chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khối lượng chương trình này co thể thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò Ðp là phảI ở trong giai đoạn thực hiện chương trình Chẳng hạn nếu 1 tín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông

và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ ngừng công việc truyền thông, kiểm tra để thực hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó Với hình thức xử lí tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trĩnhử lí ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình diều khiển

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ dệm ảo với ngoại vi trong cac giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hanh CPU quản

lý Ở 1 số Môđul CPU, khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức hệ thống sẽ dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào ra

2.3.1.4 Cấu tróc chương trình:

Chương trình trong S7-200 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho

chương trình vá có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau

a Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong một khối trong bộ nhớ

Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự đọng nhỏ, không phức tạp Khối được chọn phải là khối OB1, la khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh trong đó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên

b.Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần

thực thi những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của nó, tong phần này này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loai hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp PLC S7-200 có 3 lọai khối cơ bản sau:

- Loại khối OB1 (Organization Block ): Khối tổ chức và quản lí chương trình điều khiển Khối này luôn thực thi, và luôn được quét trong mỗi chương trình quét

- Loại khối SBR ( Khối chương trình con ): Khối chương trình với những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm ( chương trình con có biến hình thức) Mét chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó

- Loại khối INT ( Khối chương trình ngắt ): Là loại khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Chương trình nay sẽ đươc thực thi mỗi khi có sự kiên ngắt xảy ra

2.3.1.5 Các loại PLC S7-200 ( Siemens ):

Các loại PLC thông thường: CPU222, CPU224, CPU224XP ( Có 2 cổng giao tiếp ), CPU226 ( Có 2 cổng giao tiếp ),CPU226XM.

Thông thường S7-200 được phân ra 2 loại chính:

a Loại cấp điện áp 220VAC:

Ưu điểm của loại này là ngõ ra Transistor, do đó có thể sử dụng ngõ ra này để điều rộng xung, hoặc Output tốc độ cao…

Tuy nhiên nhược điểm của nó: do ngõ ra Transistor nên ngõ ra chỉ có một cấp điện áp duy nhất là +24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng có cấp điện áp

ra là 0VDC, trong trường hợp này buộc ta phải thông qua 1 VDC đệm

2.3.1.6 Các khối trong S7-200 ( Siemens ):

2.3.1.6.1 Khối Program Block: Có 3 khối chính

a Khối OB1: Là khối chứa chương trình chính,và luôn được quét trong mỗi chương trình

quét, là khối chính trong việc thiết kế chương trình

b Kối chương trình con: Là khối chứa chương trình con, khối này sẽ được thực thi khi

nó được gọi trong chương trình chính

c Khối chương trình ngắt: Là khối chứa chương trình ngắt, khối này sẽ được thực thi

khi có sự kiện ngắt xảy ra

Trong một chương trình, luôn mặc định có một chương trình chính Main, chương

trình con SBR_0, và chương trình ngắt INT_0, tuuy nhien ta có thể thêm một hoặc nhiều chương trình ngắt cũng như có thể xoá nó khi không cần thiết bằng cách Click chuột phảI rối chọn Insert Subroutine hay Interrupt

2.3.1.6.2 Khối Data Block:

Khối chứa dữ liệu của một chương trình, ta có thể định dạng trước dữ liệu cho khối này, và khi Download xuống PLC, thì toàn bộ dữ liệu náy sẽ được lưu trong bộ nhớ

2.3.1.6.3 Khối System Block: Có 10 khối chính:

a Communication ports: Định dạng cho cổng giao tiếp bao gồm :

Địa chỉ PLC ( PLC Address ): Địa chỉ mặc định cho PLC là 2, ta có thể thay đổi địa chỉ cho PLC khác 2 Việc định địa chỉ cho PLC đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối mạng

Ngoài ra trong Port giao tiếp ta cũng cần chọn, tôc độ Baud cho việc truyền thông Tốc độ Baud mặc định la 9600

b Retentive Ranges:

Trong S7-200 cho phép ta chọn 5 phân vùng có thể lưu trữ dữ liệu khi mất điện, nếu

ta chọn vùng dữ liệu nào trong Retentive thì giá trị của vùng đó sẽ vẫn không thay đổi khi mất điện, ngược lạigiá trị đó sẽ bị Reset về 0 khi mất điện

e Input Filter:

S7-200 cho phép ta chọn thời gian lọc của các tín hiệu ngõ vào, thời gian lọc là thời gian mà ngõ vào phải không đổi trạng thái trong khoảng thời gian lọc đó thì PLC mới cho phép nhận trạng thái đó

Trạng thái lọc mặc định là: 6,4ms: Ngõ vào phải giữ On trong khoảng thời gian >=

6,4msthì PLC mới hiểu ngõ vào đó lên 1

f Pulse catch Bist:

PLC cho phép người sử dụng chọn ngõ vào có thể bắt những tín hiệu nhanh khi chu

kỳ quét chưa kịp quét, Tín hiệu đó sẽ được giữ cho tới khi chu kì quét được thực hiện

g Configure Led:

PLC cho phép ta định dạng trạng tháI của Led system faul, hoặc Led diagnostics, trạng thái Led này cho phép ta định dạng màu cam, đỏ,… khi chương trình gặp sự cố

2.3.1.7 Cách giao tiếp giữa máy tính và PLC:

Để có thể giao tiếp giữa máy tính và PLC cho thực hiện việc Download hoặc Upload cho PLC, ta phải thực hiện các bước sau:

Chọn cổng giao tiếp:

Trường hợp cáp giao tiếp là cáp USB thì cổng giao tiếp phải chọn USB

Trường hợp cáp giao tiếp là cáp COM thì phải chọn đúng cổng giao tiếp của máy tính

Để có thể chọn cổng giao tiếp,vào mục Communication, chọn Set PG/PC Interface

Sau đó chọn Properties của PC/PPI cable ( PPI )

Trong Tab PPI: chọn đúng tốc độ Bauds ở phần Tranmission Rate:

Tốc độ dể mặc định là 9600, tốc độ Baud mặc định ở cáp cũng là 9600 ( tốc độ Baud này chỉ áp dụng đối với cáp cổng COM ), trên cáp COM, cho phép ta chọn nhiều mức tốc

Sau khi chọn cổng COM, bước kế tiếp là phải chọn địa chỉ PLC, thông thường địa chỉ

mặc định của PLC là 2, nếu địa chỉ PLC khác 2 thì ta phải chọn địa chỉ đúng trước khi thực hiên việc Communication

Trường hợp nếu không biết địa chỉ PLC ta có thể thực hiên như sau:

Vào phần Communication, chọn Search all baud rate sau đó double click vào phần “ double click to refresh” khi đó chương trình sẽ tự nhận địa chỉ PLC

Sau khi chọn xong cổng COM cũng như địa chỉ PLC, ta thực hiện việc Download

cũng như Upload

Chọn mòi tên xuống cho việc Download,mũi tên lên cho việc Upload

Ngoài ra việc Communication còn có thể thực hiện bằng cách:

Vào CPU click chuột phải chọn Type

Chọn read PLC, nếu liên thông được thì chương trình có thể đọc đựơc loại PLC, còn không thì nó sẽ báo, ta phải chọn lại cổng COM cũng như địa chỉ PLC trong phần Communication

M: Internal Memory, vùng nhớ nội.

V: Variable Memory, vùng nhớ biến.

AIW: Analog Input, ngõ vào Analog.

AQW: Analog Output,ngõ ra Anaolog.

Mét biến kiểu Bool chỉ có 2 giá trị là 0 hoặc 1 (True hoặc False)

Đối với ngõ IN:

Trạng thái mức 0: Mức áp bé hơn 15VDC,hoặc ở trạng thái ngõ vào tổng trở cao

Trạng tháI mức 1: 24V(15VDC-30VDC): so với0VDC cấp cho chân M ở ngõ Input

Đối với ngõ Output:

Trạng thái mức 0: Hở tiếp điểm hoặc ngõ ra tổng trở cao ( High Z )

Trạng thái mức 1: Xuất 24V hoặc đóng tiếp điểm

 *Kiểu Int: Sè nguyên

Mét biến kiểu Int tương đương 1 Word, nghĩa là dung lượng của một biến kiểu Int cũng gồm 16Bit Tuy nhiên, biến kiểu Int và Word cũng có những điểm khác nhau như:

- Biến kiểu Word là biến không dấu,biến kiểu Int có dấu (Bit trọng số cao nhất là Bit dấu)

- Giá trị 1 Word: 0-(216-1), giá trị 1 Int (-215) – (231-1) (Do có 1 Bit dấu)

- Định dạng một biến kiểu Word phải có 16# đứng đầu, còn Int thì không

VD: 16#1234, 16#ABCD: mét Word

1,5,100,250…: mét Int

 *Kiểu DInt: Số nguyên

Mét biến kiểu DInt tương đương một DWord, nghĩa là dung lượng của một biến kiểu Int cũng gồm 32 Bit Tuy nhiên, biến kiểu DInt và DWord cũng có những điểm khác nhau như sau:

- Biến kiểu DWord là biến không dấu, biến kiểu DInt có dấu(Bit trọng số cao nhất là Bit dấu)

- Giá trị 1 DWord: 0-(232-1), giá trị 1 Int (-231) – (231-1) (Do có 1 Bit dấu)

- Định dạng một biến kiểu DWord phải có 16# đứng đầu, còn DInt thì không

VD: 16#12345678, 16#ABCDABCD : mét Word

1,5,100,250… : mét DInt

 *Kiểu Real: Sè thực

Mét biến kiểu Real 32bit , nghĩa là vùng nhớ cũng là DWord

Định dạng phải có dấu “ ” Thập phân

VD: 1.5, 2.3, 0.09, 1.0, 100.2…

2.4 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU.

2.4.1 CÊu tạo của động cơ điện một chiều.

2.4.1.1 Phần tĩnh( phần cảm hay còn gọi là phần tạo ra từ trường):

a Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt, cực từ và dây cuốn kích từ ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ đựơc làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày từ 0.5 đến 1mm Ðp lại và tán chặt , còng có thể dùng thép khối Cực từ được dán chặt vào vỏ máy nhờ các bu lông Dây cuốn kích từ đựơc cuốn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều đựơc bọc thành một khối và tẩm sơn cách điện trứoc khi đặt lên các cực từ Cuộn kích từ đặt lên các cực từ đựơc nối tiếp với nhau

b Cực từ phụ:

Đựơc đặt xem kẽ với cực từ chính, xung quanh các cực từ phụ có dây quấn cực từ phụ Dây quấn cực từ phụ đấu nối tiếp với dây quấn roto, nhiệm vụ của cực từ phụ là triệt tiêu từ thông phấn ứng( từ trừong do dòng roto sinh ra) Trên vùng trung tính hình học để hạn chế xuất hiện của tia lửa điện trên chổi than và cổ góp

c.Vỏ máy( gông từ):

Gông từ dùng để làm mạch từ nối tiếp các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động

cơ điện một chiều nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày, uốn và hàn lại , với động cơ lớn thường dùng thép đúc

c.Cổ góp:

Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều của dòng điện xoay chiều thành một chiều

2.4.2 Phân loại động cơ điện một chiều:

Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ điện một chiều được chia ra:

- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập (hình 3.1)

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch phần ứng và mạch kích

từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

- Động cơ điện một chiều kích từ song song (hình 3.2)

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ song song.

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ song song

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (hình 3.3)

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý dây động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.

Đặc điểm của động cơ kích từ nối tiếp là cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng Ýt, chế tạo dễ dàng

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp (hình 3.4)

-EI

ư

+

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.

Đặc điểm từ thông của máy là tổng hợp các từ thông của các cuộn kích từ song song

và kích từ nối tiếp, do vậy nó tận dụng được những đặc tính cơ bản của hai loại trên tùy theo cách đấu dây để sử dụng cuộn dây kích từ nào đóng vai trò chủ yếu

2.4.3 Nguyên lý làm việc của dộng cơ điện một chiều:

Khi đóng động cơ roto quay đến tốc độ n, đặt điện áp U kích từ nào đó lên dây quấn lên lên dây kích từ thì trong dây quấn kích từ có dòng ik và do đó mạch từ của máy sẽ có

từ thông , tiếp điểm đó ở trong mạch phần ứng thì trong dây cuốn phần ứng sẽ có một dòng điện I chạy qua Tương tác giữa từ thông và dòng điện phần ứng sinh ra mô men làm quay động cơ

Giá trị của Mômen điện từ được tính như sau:

2.4.4 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta xuất phát từ phương trình cân bằng điện áp của động cơ:

Iư: dòng điện mạch phần ứng (A) với Iư = rư + fcf + fb + rct

rư: điện trở cuộn dây phần ứng ( )

fcf: điện trở cuộn dây phần phô ( )

fb: điện trở cuộn dây phần ứng ( )

rct: điện trở tiếp xúc của chổi điện ( )

sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo công thức

Chia cả hai vế cho ta được:

Mặt khác mô men điện từ của cơ điện được xác định bởi:

suy ra

Thế vào (2) ta được , đặc tính cơ theo mô men Nếu bỏ

qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mô men trục điện cơ bằng mô men điện từ, ta kí hiệu

là M, nghĩa là: Mđt = Mcơ = M

Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông = const thì phương trình đặc tính cơ điện (2) và phương trình đặc tính cơ là tuyến tính đồ thị của chúng được thể hiện như sau:

Theo các đồ thị trên khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có:

: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

khi = 0 ta có:

Imn, Mnm, được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch

 Nhận xét: Nếu cho U, Rư + Rf, là hằng số thì phương trình (3) sẽ là phương trình bậc nhất:

∆ωω

ω

0

0

M

Ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ đó là: từ thông động cơ điện áp phần cứng Uư và điện trở phần cứng động cơ Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từ tham sè.

2.4.4.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng

Giả thiết Uư = Uđm và = = const

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng

Hình 2.12 Họ đặc tính cơ nhân tạo của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi tăng

+ Rf khác không càng lớn thì càng nhỏ dần tới đặc tính cơ càng dốc

Như vậy khi thay đổi điện trở phụ ta được một họ đặc tính cơ như hình 3.6, ứng với một tải phụ Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

2.4.4.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng

Giả thiết từ thông = = const, điện áp phần ứng Rư = const trong thực tế thường giảm điện áp theo hướng giảm so với Uđm, ta có:

áp, thực chất là giảm áp thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm

và tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định Vì vậy phương pháp này cũng được sử dụng để điều chình tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động Đặc điểm: