THANG MÁY TẦNG DÙNG MẠCH LOGIC I SƠ ĐỒ KHỐI Sensor vi tri dung tang Mach nhan biet cac y/c len va xuong he thong phim an cac tang Thanh ghi trang thai Cabin Mach chot trang thai Mach nhan biet cac y/c mo cua tang Cabin Bo dieu khien mach phat t.h len xuong mach phat xung chay mach phat xung quay lai Sensor vi tri sap den tang Mach phat t.hieu reset Ham Motor mach lat mach phat xung ham Hình 1: Sơ đồ khối mạch II CẤU TẠO Về cấu tạo thang máy gồm có Cabin, đối trọng, mô-tơ đồng pha điều khiển tốc độ biến tần phận phanh, hãm Các ray dẫn hướng cho Cabin đối trọng, hệ thống sensor nhận biết vị trí cabin, mạch điều khiển nút ấn tầng Cabin: Trên cabin gồm có phận điều khiển sau - Một hệ thống hãm có xung tín hiệu hãm từ điều khiển (ĐK) đưa tới nguyên hoạt động lý giống phanh xe máy ĐK rơ-le, phanh ép chặt vào ray dẫn hướng Rơ-le có tín hiệu hãm rơ le ngắt điện nhả má phanh ép chặt vào đường ray, điện cabin trạng thái bị hãm thế, nên cabin an toàn - Một hệ thống tự động mở cửa có tín hiệu mở cửa từ điều khiển đưa tới Khi bắt đầu mở cửa đưa tín hiệu 1( tức 5V theo mức logic), mở cửa xong khép xong cánh cửa đưa t.h 0, báo với điều khiển mở cửa xong Trong cabin có bảng phím ấn người cabin ấn báo yêu cầu tầng muốn đến, phím báo khẩn cấp điện Đối trọng nối với cabin cáp truyền động hệ thống dòng dọc đối trọng chuyển động ngược chiều với cabin, đối trọng chuyển động theo ray dẫn hướng Hệ thống truyền động: - Một motor đồng ( không đồng bộ) pha tạo chuyển động, motor điều khiển tốc độ biến tần - Hệ thống bánh răng, puly, dây côroa để truyền chuyển động tốc độ giảm từ motor tới cabin - Hệ thống phanh hãm để ĐK cabin giảm tốc độ dừng Các nút ấn tầng: Các nút ấn để báo có y/c cabin đến, tầng có nút ấn, nút ấn báo y/c lên nút ấn báo y/c xuống trừ tầng ( T5) tầng ( T1), tầng có nút ấn báo xuống tầng có nút ấn báo lên Khi ấn nút có đèn sáng → hệ thống nhận y/c Hệ thống sensor nhận biết vị trí cabin: - Dùng loại sensor quang, sensor gồm có điốt quang, nhận phát nằm đối diện nhau, bình thường điôt ánh sáng thông nhau→ tín hiệu ( mức logíc = 0), có vật che điốt → ánh sáng không thông → tín hiệu - Mỗi tầng có sensor, sensor báo điểm dừng cabin gọi sensor stop1( vị trí để cabin dừng mở cửa cho người vào) sensor báo vị trí đến cabin gọi sensor stop2 Trên cabin có kim loại mỏng sơn màu đen, cabin chuyển động đến vị trí sensor kim loại che ánh sáng điốt sensor tương ứng Cabin Cabin Lá kim loại ( dài 2m) kim loại (dài 1cm) Hình 2: Cấu tạo sensor cabin U h a h b Hình 3: Dạng tín hiệu sensor báo vị trí: a – sensor báo vị trí đến, b- sensor báo vị trí dừng III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG D1 TANG P1 A9 A1 D-FF Den xoa D-FF cac tang A10 A2 HO1 D-FF t hieu y/c len A3 D-FF HO3 DAO3 B5 C4 B4 C5 B3 C6 B2 C7 B1 C8 DAO4 DAO5 A13 C12 C13 D23 D24 D25 A28 A29 A30 A31 A32 D15 A11 D17 A20 S13 S14 S9 D18 A21 S15 S16 S8 D19 A22 S17 S18 S7 D20 A23 S11 S10 OR2 A4 DAO6 t.h phanh D4 D5 HI P6 C11 D22 Thanh ghi trang thai cua Cabin A18 TANG C10 D21 OR5 DAO15 OR1 C9 y/c mo cua len A12 HI P5 P2 HI TANG D2 D3 D-FF A5 D-FF P3 A14 DAO7 S19 S6 t.h y/c kich doi trang thai DAO1 xoa ve HI HI HI A19 OR7 HO5? DAO10 C3 HI DAO14 t.hieu phanh A15 A6 D6 D7 HO4 t hieu y/c xuong HO2 D-FF A7 D-FF A16 HI P4 HI P7 TANG y/c mo cua xuong A26 A17 D8 A8 OR6 D-FF t hieu len xuong t.h thiet lap HI OR3 A24 Chay R Motor Bo dieu khien motor Len xuong R V Mach dao co dieu khien R Mach phat t hieu len xuong V Mach phat t.h Reset t hieu kich doi trang thai 5V K1 HI Mach lat V HI Phanh R Clr HI t.h xoa ve R10 A33 D26 DAO13 C14 DAO11 A25 A27 V R R Mach phat xung ham Mach phat xung quay lai V R Mach phat t hieu chay V HI Ham DAO12 t hieu da mo cua Cabin xong Mach phat t.h bao dung Clr Mach thang may Ta Quang Nhan 6/2008 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý mạch điện Mạch gồm có: phím ấn gọi cabin từ tầng đến tầng Các mạch lật dùng flip-flop D-FF để nhớ chốt trạng thái phím ấn gọi cabin từ D1 đến D8 Khi D-FF có trạng thái = đèn phím ấn sáng Hệ thống mạch logíc bao gồm mạch hoặc, mạch và, mạch đảo v.v… Thanh ghi trạng thái cabin, gồm có bít nhớ tương ứng cho tầng, bít nhớ triger Sơ đồ mạch hình 5V HI R16 R17 HI Ra Y R11 R13 X1 R7 D27 T1 T2 X2 R12 HI P8 HI TANG HI R15 R14 C1 Hình 5: Sơ đồ bít nhớ ghi trạng thái T hieu bao Cabin da dung Mạch gồm có đầu Y, đầu vào X1 X2 Khi có điện nguồn triger có đèn thông đèn tắt, đèn T2 thông t.h Y = 0, T2 tắt Y = đầu vào X1 dùng xung dương để kích hoạt, đèn T1 thông có xung kích vào X1 T1 thông, tụ C1 nạp điện qua tiếp giáp thuận B-E đèn T1, thời gian xung kích hết điện áp điểm X1 sẽ trạng thái ban đầu lúc chưa có xung kích (đ.a phân áp điện trở R17, R11, R14), điện áp cực B đèn T1 đ.a điểm X1 trừ đ.a tụ C1 mà tụ C1 vừa xung kích nạp điện nên cực B đèn T1 lúc đ.a bị âm xuống → đèn T1 tắt → T2 thông, trạng thái triger lật Trường hợp đèn T1 tắt có xung kích vào X1 đèn T1 thông → T2 tắt, trạng thái triger lật đầu vào X1 kích xung dương Triger đổi trạng thái từ chuyển thành 0, từ chuyển thành đầu vào X2 kích xung dương để xoá trạng thái triger 0, kích xung âm để thiết lập trạng thái triger Những nguyên tắc phục vụ cho nguyên lý hoạt động toàn mạch điện Hoạt động ghi: Hoạt động thang máy trình lên xuống cabin Trong hành trình lên cabin chạy qua tầng bít nhớ tương ứng tầng thiết lập trạng thái 1, ví dụ cabin chạy lên tầng bít 1, 2, = bít 4,5 = Trong hành trình xuống tương tự vây ví dụ cabin chạy xuống tầng bít 2,3,4,5 = 1, bít = Khi cabin chạy qua tầng sensor báo dừng tầng đưa t.h xung dương, nhờ có tụ C4 đến C8 điốt D15 đến D20 mạch lấy xườn âm xung cabin chạy qua điểm dừng tầng mạch sensor đưa xung âm thiết lập bít nhớ tương ứng Trong trường hợp cabin dừng tầng hoạt động mạch tương tự vậy, cabin khỏi tầng bít nhớ thiết lập trạng thái Như nhìn vào ghi trạng thái ta biết cabin đâu chiều chạy lên hay chạy xuống Bộ điều khiển motor gồm biến tần pha ĐK tần số đ.a chiều, khoảng điều chỉnh từ – 10V Bộ ĐK motor có tín hiệu vào ĐK là: a t.h chạy ( = motor chạy, = motor dừng không chạy), b t.h lên xuống ( = motor chạy theo chiều lên, = motor chạy theo chiều xuống), c t.h phanh ( = thực phanh giảm tốc độ, = không phanh) Khi có t.h phanh mạch điều khiển tần số biến tần hoạt động, nguyên lý hoạt động mạch đơn giản đ.a phóng điện qua điện trở tụ điện, lấy đ.a qua mạch đệm làm đầu vào ĐK biến tần, ta tính toán thời gian phóng điện T=RC cho phù hợp với vận tốc cabin khoảng cách từ điểm bắt đầu phanh giảm tốc độ đến điểm dừng điểm dừng cabin vị trí Khi có t.h phanh đồng thời rơle ĐK phanh hoạt động, hãm lực quán tính cabin motor chạy tốc độ chậm dần lại 12V HI R22 X1 U R25 T7 HI T8 Y HI R23 C2 R24 t 0 T a) b) Hình 6: Mạch tạo đ.a ĐK – a, dạng tín hiệu - b Khi đầu vào X1= đèn T7 thông → tụ C2 tích điện có đ.a ổn định khoảng 10V, X1 = → T7 tắt tụ C2 phóng điện qua R23, tạo điện áp hình b, đèn T8 dùng để đệm cho t.h X1 nối vào t.h phanh, bình thường t.h phanh = 0, t.h Y = 10V ổn định, đ.a nối với biến tần ĐK tốc độ motor đạt vận tốc định mức, có y/c phanh t.h phanh = đèn T7 tắt, tụ C2 phóng điện đ.a Y giảm dần dạng hình b, vận tốc motor giảm dần có dạng hình b Mạch phát t.h lên xuống: sơ đồ mạch hình Ra HI 5V Y HI R28 R2 R1 R29 R19 R3 R20 T5 C15 C16 T7 R4 T1 T2 X1 T4 T3 HI T8 T6 R21 R5 R9 R8 R6 R26 R30 R18 HI X2 Hình 7: Mạch phát t.h lên, xuống Mạch gồm phần, phần gồm đèn T1, T2 tạo thành triger để nhớ chốt trạng thái, phần gồm T3, T4 tạo thành mạch dao động đa hài ( tạo xung vuông), phần gồm T5, T6, T7, T8 tạo thành mạch ghép trạng thái có điều khiển, t.h ĐK đầu vào X2, X2 = đèn T8 thông → T5 T6 tắt → đầu vào đèn T hở mạch, có nghĩa triger độc lập với mạch đa hài Khi X2 = đèn T8 tắt → đầu vào đèn T2 Triger nối với mạch đa hài t.h bị đảo ngược lại Mạch đa hài T3 T4 luôn dao động tạo xung vuông, X2 = xung lật trạng thái liên tục triger → đầu Y mạch có t.h thay đổi liên tục trùng với tần số mạch đa hài Ta tính toán cho chu kỳ xung dao động tạo dài chu kỳ xung kích khoảng – lần, điều đảm bảo cho triger mạch lật ghi trạng thái ổn định sau có xung kích hoạt Đầu vào X1 kích xung dương để thiết lập trạng thái cho mạch Hoạt động thang máy: xem mạch nguyên lý 1.1 Khi đóng điện cấp nguồn mạch reset làm việc: a Xoá trạng thái cho D-FF từ D1 đến D8 ghi trạng thái b Mạch phát t.h lên xuống thiết lập giá trị = c Nó lệnh cho cabin chạy xuống tầng cabin tầng khác d Mạch reset hoạt động ta ấn phím K, dù cabin đâu phải chạy tầng xoá hết toàn y/c gọi cabin 1.2 Khi thang máy reset xong trạng thái mạch điện là: a Các mạch lật D-FF phím ấn có giá trị = b Các bít nhớ ghi trạng thái có giá trị = c Mạch phát t.h lên xuống có giá trị = ( chiều chạy lên) Bây tầng có y/c gọi cabin (ấn nút) ví dụ tầng có người ấn nút gọi lên để lên tầng 4, trình xử lý hệ thống theo trình tự sau: - Đầu D-FF4 = 1, D-FF lại = - Nhìn vào mạch điện ta thấy hệ thống đấu nối mạch logic ta dùng hàm trạng thái biết mạch và mạch để phân tích đường t.h - Mạch A4 kết hợp t.h ghi trạng thái B3 t.h D-ff4, B3 = → đầu A4 = → y/c chấp nhận, t.h xuất đầu mạch H1 mạch OR1 T.h y/c vào ĐK motor, motor chạy theo chiều lên Nếu B3 = → đầu A4 = có nghĩa t.h y/c tầng chưa mạch chấp nhận ( giải thích phần sau) - Khi cabin lên gần tới tầng 3, đến vị trí sensor stop2, sensor cho t.h = , t.h vào đầu vào mạch A13, A14 có đầu A13 t.h = đầu A4 = → t.h y/c mở cửa lên = Vì t.h OR5=1 nên t.h phanh = - Khi t.h phanh = lật trạng thái mạch lật để đưa t.h phanh vào đk Bộ đk motor Mạch lật flip flop D-FF hình Mạch có đầu vào X, đầu Y đầu vào xoá Clr, X = Y = 1, X = Y = 0, có xung xoá Clr Y = trạng thái giữ đến có thay đổi trạng thái X, t.h Clr đưa đến từ mạch phát xung chạy X Y D-FF Clr Hình 8: Mạch lật t.h phanh - Lúc motor chạy chậm dần, đến vị trí sensor stop1 mạch phát xung hãm hoạt động Mạch phát xung hãm cấu tạo giống mạch lật t.h phanh Đầu vào lấy từ mạch A26, mạch lấy t.h kết hợp đồng thời t.h phanh t.h sensor stop1 Khi t.h = mạch phát xung hãm hoạt động Khi có xung hãm đưa rơle đk cấu hãm hoạt động giữ cho cabin motor đứng im vị trí sensor stop1 - Khi đến vị trí dừng mạch gồm linh kiện A29, D22, C10 tạo xung xoá mạch lật y/c D-FF tầng 0, ( tầng hết y/c) Mạch kết hợp t.h sensor stop1 t.h phanh Khi cabin đến điểm dừng mà lý ( ví dụ cabin tải) cabin không dừng vị trí, bị trượt đoạn mạch phát xung quay lại làm việc Nguyên tắc làm việc mạch phát xung quay lại cabin chạy điểm dừng đk cabin chạy ngược lại để dừng điểm dừng Cấu tạo mạch gồm mạch đảo có đk hình mạch A27, Dao13 Mạch Dao12, A25 có tác dụng làm nhả phanh hãm motor chuyển động quay lại Dao13, A27 tạo thành mạch nhận biết cabin điểm dừng X1 HD1 HI Y1 OR8 Y HI X2 HI A35 Y2 Hình 9: mạch đảo có điều khiển Y đầu ra, X1 đầu vào, X2 đầu đk Khi X2 = Y = X1 , X2 = Y = X1 - Khi cabin dừng mạch báo dừng phát t.h = Mạch gồm có D26, R10, A33, C14 tạo thành, nguyên tắc hđ kết hợp t.h phanh t.h sensor stop1 tầng muốn dừng, t.h làm trễ thời gian nhờ có mạch tạo thành D26, R10, C14, sensor stop1 = phải thời gian nạp điện cho C14 qua điện trở R10 Trong trường hợp cabin chạy điểm dừng mạch chưa cho t.h thời gian trễ mạch tính toán lâu thời gian đk cabin chạy điểm dừng - T.h Mạch báo dừng t.h đầu vào kích mạch lật trạng thái mở cabin Mạch đk mở cửa cabin chương trình mạch thang máy, hoạt động độc lập, mạch đưa t.h trình mở cửa đưa t.h mở cửa xong - Khi cabin mở cửa người y/c tầng vào cabin ấn nút y/c tầng muốn tới ( y/c tầng 4) - Khi y/c cabin có đầu mạch OR1 = (tức có t.h chạy = 1) mạch mở cửa cabin đưa t.h = 0, t.h đk mạch phát t.h chạy phát xung, xung đk phận hãm cabin nhả đồng thời motor bắt đầu chạy lên - Khi cabin lên đến tầng trình dừng mở cửa cabin giống trình vừa xét Như ta vừa xét xong trình hoạt động đón khách trả khách thang máy, trình phức tạp ta phân đoạn công việc sau: - Quá trình dừng cabin - Quá trình xử lý điểm dừng có xẩy cabin dừng chưa điểm dừng - Quá trình mở cửa cabin - Quá trình phát động chạy Quá trìng phát động chạy có t.h y/c = t.h mở cửa cabin = Quá trình dừng cabin thực có t.h phanh = Quá trình mở cửa cabin thực sau trình dừng cabin tức t.h dừng = Ta lại xét tiếp loại t.h mạch: • Tín hiệu y/c: t.h = có y/c từ tất các tầng cabin, t.h = y/c • Tín hiệu phanh: t.h = cabin chạy đến tầng có lệnh dừng, cabin chạy qua nhiều tầng có y/c có mạch xét y/c ưu tiên tầng dừng trước tầng dừng sau Hệ muốn dừng Cabin tầng cabin chạy đến tầng hệ đưa t.h phanh = 1, không t.h phanh = • Tín hiệu chạy: t.h = t.h y/c = đồng thời phải có t.h mở cửa cabin = ( tức cabin mở cửa xong) • Tín hiệu lên xuống: =1 cabin chạy theo chiều lên, = cabin chạy theo chiều xuống Khi có y/c cabin chạy lên có y/c cabin chạy xuống, ta phải xét nguyên tắc tạo t.h lên xuống Xem hình X2 = đầu Y giữ nguyên trạng thái ổn định nó, X2 = đầu Y liên tục thay đổi trạng thái X2 nối với t.h y/c có nghĩa hết y/c X2 = 0, y/c X2 = Ta xét t.h y/c đơn lẻ, ta xét đến trường hợp nhiều t.h y/c đến lúc ta phải xử lý thứ tự ưu tiên Sau nguyên tắc ưu tiên hệ: • Cabin chạy lên: ví dụ đoạn tầng tầng 3, tham khảo hình dưới: Cabin Thanh ghi Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang 1 Tang Cabin Chay len Tang Hình 10: Hình ảnh cabin ghi trạng thái cabin hành trình lên - Các y/c tầng ( tầng tầng 1) không chấp nhận nhớ trạng thái gọi - Các y/c tầng ( tầng 3, 4, 5) chấp nhận - Các y/c tầng lại ưu tiên y/c gọi lên trước, hết y/c gọi lên đến y/c gọi xuống (để loại trừ trường hợp người gọi xuống vào cabin lại phải theo hành trình lên cabin sau xuống vừa tốn điện cho motor tải vừa gây sốt ruột cho người gọi) Mạch thực công việc linh kiện OR5, OR7, Dao1, Dao15, Dao14 Nó kết hợp t.h y/c lên, t.h y/c xuống t.h lên xuống - Khi hết y/c lên mà lúc có nhiều y/c gọi xuống có mạch xử lý ưu tiên ( hình dưới) mạch chọn lọc y/c tầng gọi cao y/c khác bỏ qua Có nghĩa cabin lên đón khách tầng cao sau quay lại đón khách lại A1 D1 TANG D-FF P1 D12 DAO8 D11 TANG A3 D-FF P2 D13 DAO2 D5 TANG A5 D-FF P3 DAO9 HI D16 TANG A7 t.h len xuong D-FF P4 H ình 11: Mạch xử lý ưu tiên • Cabin chạy xuống: tương tự cabin chạy lên, khác chiều ưu tiên tầng phía cabin ( ta hình dung ngược lại trình cabin lên) Thanh ghi Cabin Tang Chay xuong Tang Cabin Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang Hình 12: Hình ảnh cabin ghi trạng thái cabin hành trình xuống • Cabin dừng: Lúc mạch phát t.h lên xuống liên tục thay đổi giá trị 1, t.h giống đèn chiếu sáng quét tìm t.h y/c, tìm t.h y/c phía cabin (ứng với t.h lên xuống = 1) tìm t.h y/c phía cabin (ứng với t.h lên xuống = 0) Tín hiệu y/c xuất trước chấp nhận trước Thanh ghi Cabin Tang Tang Cabin Tang Tang Tang Tang Tang 1 Tang Cabin a) Tang Tang Tang Tang Thanh ghi Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang Tang Cabin b) Hình 13: Hình ảnh cabin dừng, a) t.h lên xuống = 1, b) t.h lên xuống = • Tóm lại chu trình hoạt động cabin lên xuống, lên tầng có người y/c cao xuống tầng có người y/c thấp nhất, hành trình đón trả khách tầng khoảng Trên số phân tích hoạt động mạch điện thang máy tầng, để thiết kế cho thang máy có số tầng nhiều hơn, ta việc mở rộng thêm ghi trạng thái số bít lên số tầng tương ứng linh kiện phần mạch logic mở rộng thêm phím ấn, mạch lật phím ấn, mạch và, mạch sensor tầng tương ứng Do tính chất phức tạp mạch điện mà chưa trình bày hết tình chi tiết sẩy ra, trình bày tình bản, tình chi tiết bạn tự phân tích mạch Tuy mạch điện xử lý yêu cầu người thiết kế lại giải theo cách khác người lần thiết kế theo cách này, lần sau lại thiết kế theo cách khác Cuộc sống muôn mầu muôn vẻ mà Đây ví dụ để bạn tham khảo Ai có ý kiến xin liên hệ với tôi: Email: nhan0611@yahoo.com.vn; ĐT: Nhân – 0913059995 Chúc vui ... xuống, lên tầng có người y/c cao xuống tầng có người y/c thấp nhất, hành trình đón trả khách tầng khoảng Trên số phân tích hoạt động mạch điện thang máy tầng, để thiết kế cho thang máy có số tầng nhiều... chạy xuống tầng cabin tầng khác d Mạch reset hoạt động ta ấn phím K, dù cabin đâu phải chạy tầng xoá hết toàn y/c gọi cabin 1.2 Khi thang máy reset xong trạng thái mạch điện là: a Các mạch lật... b Mạch phát t.h lên xuống: sơ đồ mạch hình Ra HI 5V Y HI R28 R2 R1 R29 R19 R3 R20 T5 C 15 C16 T7 R4 T1 T2 X1 T4 T3 HI T8 T6 R21 R5 R9 R8 R6 R26 R30 R18 HI X2 Hình 7: Mạch phát t.h lên, xuống Mạch