Đề tài THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG VĐK AT89C51

Header Page of 113 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn: VI ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Đình Luyện Nhóm thực hiện: Nguyễn Vĩnh Phước Đào Phú Hội Đoàn Văn Công Phạm Anh Tuấn Đề tài : Thiết kế thang máy Footer Page of 113 Header Page of 113 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG VĐK AT89C51 1.1 Giới thiệu chương Chương xây dựng mô hình thang máy chở người tầng đơn giản Nội dung cụ thể bao gồm: Cấu trúc bên bên buồng thang mô hình, giới thiệu cấu truyền động dùng mô hình, hoạt động mô hình, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý điều khiển cho mô hình, lưu đồ giải thuật điều khiển thang máy 1.2 Mô tả cấu trúc chi tiết mô hình 1.2.1 Cấu trúc bên buồng thang Bên buồng thang có nút điều khiển ( tạm gọi nút yêu cầu đến tầng - DT: DT1, DT2, DT3) đèn tương ứng minh hoạ cho trạng thái yêu cầu nút ấn Nhưng bên buồng thang mô hình nhỏ điều khiển từ bên em để nút bấm mạch led hiển trạng thái di chuyển mạch 1.2.2 Cấu trúc bên buồng thang Bên buồng thang có nút ấn nút nhân em để mạch chinh, đồng thời có led đoạn tầng hiển thị số tầng mà buồng thang đứng di chuyển đến - Tầng có nút ấn để yêu cầu lên tầng ( 1GTL), có đèn trạng thái (LEN) minh hoạ cho yêu cầu nút ấn : nút 1GTL nhấn Led LEN sáng, đến buồng thang dừng tầng led LEN tắt Led NGHI sáng - Tầng có nút ấn gọi tầng (2GTL, 2GTX) đèn trạng thái Khi nút 2GTL nhấn led LEN sáng, đến buồng thang dừng led LEN tắt led NGHI sáng, 2GTX led XUONG sáng, đến buồng thang dừng tầng led XUONG tắt Led NGHI sáng - Tầng có nút ấn gọi tầng (3GTX) đèn trạng thái nút 3GTX nhấn Led XUONG sáng, đến buồng thang dừng tầng led XUONG tắt Led NGHI sáng Footer Page of 113 Header Page of 113 1.2.3 Cơ cấu truyền động thang - Cơ cấu truyền động để nâng, hạ buồng thang dùng động điện chiều, buồng thang kéo cáp gắn puly trục hộp giảm tốc qua ròng rọc gắn cấu - Một cấu để đóng mở cửa tầng buồng thang đến tầng cần phục vụ ( dùng động chiều có đảo chiều) - Để điều khiển cấp điện cho động : động truyền động nâng - hạ buồng thang, động để truyền động đóng - mở cửa tầng Ở dùng rơle để điều khiển cho động truyền động nâng hạ buồng thang Dùng rơle để điều khiển chiều chuyển động cho động đóng mở cửa tầng - Tương ứng tầng có gắn cảm biến tầng xác định vị trí buồng thang 1.2.4 Nguồn điện sử dụng cho mô hình - Dùng nguồn 12V, 5V DC cấp cho động truyền động nâng hạ buồng thang, đóng mở buồng thang - Dùng nguồn 5V DC cấp cho mạch điều khiển 1.2.5 Hoạt động mô hình Các nút yêu cầu điều khiển (DT GT) chọn liên tiếp lưu giữ (lúc đèn trạng thái nhớ sáng), chúng xử lý ưu tiên theo hành trình - Khi buồng thang điều khiển đến tầng yêu cầu dừng lại, lúc đèn báo trạng thái tầng tắt, cửa buồng thang mở khoảng 4s sau tự động đóng lại Nếu yêu cầu đến tầng khác thang máy tiếp tục, không dừng lại vị trí Nếu thang máy vị trí mà nút gọi tầng vị trí nhần cửa buồng thang mở khoảng 4s sau tự động đóng Footer Page of 113 Header Page of 113 Sơ đồ khối mô hình mô chức khối KHỐI HIỆN THỊ KHỐI CẢM BIẾN KHỐI ĐIỀU KHỐI ĐIỀU KHIỂN CÔNG KHIỂN TRUNG TÂM SUẤT KHỐI DỮ LIỆU NÚT NHẤN KHỐI TRUYỀN ĐỘNG KHỐI NGUỒN Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển thang máy Footer Page of 113 Header Page of 113  Chức nhiệm vụ khối: Khối cảm biến: Cung cấp vị trí buồng thang, giới hạn thang cho khối xử lý Khối liệu nút nhấn: Cung cấp liệu cho khối xử lý trung tâm hoạt động gọi tầng, chọn tầng Khối thị: Hiện thị vị trí, trạng thái buồng thang Xác nhận có tượng gọi tầng Khối điều khiển công suất: Cung cấp nguồn cho khối truyền động gồm có động chiều điều khiển đóng mở cửa động chiều điều khiển buồng thang di chuyển Sự thay đổi cấp điện áp nhận lệnh từ khối mạch điều khiển trung tâm Khối truyền động: Bao gồm có động chiều điều khiển di chuyển buồng thang động điện chiều điều khiển đóng mở Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển trạng thái hoạt động thang Nhận xử lý thông tin khối cung cấp Khối nguồn: Cung cấp nguồn chiều cho động mạch hoạt động Footer Page of 113 Header Page of 113 1.4 Sơ đồ nguyên lý tính toán lựa chọn linh kiện 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý board mạch Footer Page of 113 Header Page of 113 Mạch động Mạch cảm biến Footer Page of 113 Header Page of 113 1.4.2.1 LED đoạn 5V 220 R 220 R 220 R 220 R 220 R 220 R 220 R - Tính toán chọn R hạn dòng cho LED đoạn: - Ta chọn điện áp qua led 4V dòng U5 led 5V nên điện trở hạn dòng R 74LS47 D3 D2 D1 D0 R BI/RBO LT RBI G F E D C B A 14 15 10 11 12 13 qua led 50mA, nguồn cung cấp cho 5V  4V  200 0,050 A - Ta chọn trở R  220 Sơ đồ mạch điều khiển led đoạn Q1 : Transistor điều khiển cấp nguồn cho anode chung led Chọn Q1 A1013 Rb : điện trở nối cực base Q1 để phân cực cho Q1 Dòng đoạn led sáng 15mA , tất led hàng sáng dòng Ic Q1 phải Ic = 16*15= 240mA RL : điện trở hạn dòng cho led nối với uln2803 RL= VCC  VEC  VLED  0,2    200 , chọn RL=220Ω I LED 15mA Để Q1 dẫn bão hoà VEC = VEC – SAT = 0,2 v Thì hfe*IB  n*IC với n = 3,4,5… Footer Page of 113 Header Page of 113 chọn n = IB= Rb= n * I C *105mA   9mA hfe 70 VCC  VEB  0,7   430 , chọn Rb=1KΩ IB 10 1.4.3 Mạch so sánh điện áp ngõ vào cảm biến 4.4.3.1 Giải thích sơ đồ nguyên lý 5V R2 R1 R3 23 LM324 OUT V0 D1 + - D2 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh điện áp ngõ vào cảm biến Chọn Opamp để so sánh LM 324 Led phát D1 phát sáng làm cho led thu D2 lúc có dòng chảy qua D2 cho áp rơi D2 tăng lên, điều dẫn đến áp vào cổng đảo V0 Opamp giảm Ta có V0  VCC RD R D  R2 Áp cổng vào không đảo Opamp điều chỉnh để D1 phát D2 thu mức áp cổng đảo thấp áp cổng vào không đảo phải nhỏ áp cổng vào không đảo D2 không thu ánh sáng từ D1 phát Footer Page of 113 Header Page 10 of 113 Như D1 phát sáng cho D2 thu đầu Opamp mức 5V ngược lại D2 không thu ánh sáng từ D1 phát đầu Opamp mức 0V Thực tế mức áp 0.5V 3.5V đủ phân biệt mức ngưỡng 4.4.3.2 Tính chọn linh kiện : Để LED D1 có cường độ phát sáng bình thường, giả sử chọn dòng qua LED D1 3,5mA, với nguồn cung cấp 5V, từ ta tính điện trở kéo lên cho LED D1: R1  (5  1,5)V  1k 0,0035 A Chọn R1 = 1k Ở LED D2 không nhận ánh sáng điện trở lớn so với R2, nhận ánh sáng điện trở D2 khoảng 10k Vì ta có điện áp đưa vào cổng đảo opamp V0  VCC RD R D  R2 , điên áp đưa vào cổng không đảo Opamp VR ≈ 2.5V để tín hiệu khỏi Opamp mức 5V D2 thu ánh sáng tứ D1 cần điều kiện V0 < VR tức V0 < 2.5V RD = 10kΩ ,do R2 tính sau: 5V * 10 * 10  2.5V => R2 = 10 kΩ 10 * 10  R2 Ta chọn điện trở R2 10k Footer Page 10 of 113 VCC RD  2.5V , trở kháng D2 nhận ánh sáng R D  R2 Header Page 11 of 113 4.4.4 Mạch điều khiển động 4.4.4.1 Sơ đồ nguyên lý 5V 12V R1 R2 U7 OPTO DC1 R3 2K2 D468 12V R4 MOTOR Hình 4.8 Sơ đồ điều khiển động 4.4.4.2 Tính dòng qua rơle : - Relay có thông số kỹ thuật sau : 12v/360  Dòng qua relay : Irelay = 12  30 mA 360 Chọn dòng qua led : Iled = 10mA , áp led khoảng 1,8v Nên Ic = 10 + 30 =40 mA Suy R = 12  1,8  1K chọn 470  10mA Điều kiện để D468 dẫn bão hoà IB  Footer Page 11 of 113 Ic  Header Page 12 of 113  IB  40mA  0,67mA 60 Chọn IB = 2mA Suy R3 =  0,7  2,1K Chọn R3 = 2K2 1.5 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển thang máy S Tầng ,3 gọi ? start Tầng 1,2 gọi Đ Đ Chạy xuống T=3 hiển thị Chạy lên , T=1,hiển thị Đ Đ Đ Dừng tầng,xóa liệu tầng 2,hiển thị Đ Tầng có liệu Tầng có liệu S S Đ S Tầng có gọi Đ Footer Page 12 of 113 Dừng tầng ,xóa liệu t2,hiển thị Chạy lên,T=2,dừng tầng,xóa liệu T3,T=3,hiển thị Tầng gọi Đ Chạy xuống,T=2,dừng tầng,xóa liệu T1,T=1 ,hiển thị end Header Page 13 of 113 1.6 Hiển thị LED đoạn start Tín hiệu vào Đ S Thang lên Hiện tầng led đoạn,led sáng Đ Hiện tầng led đoạn,led sáng thang xuống Đ Thang dừng Đ Footer Page 13 of 113 Hiện tầng led đoạn,led sáng Header Page 14 of 113 1.7 Thuật toán đóng mở cửa start Mở cửa.relay 2s Dừng đợi 2s Đóng cửa Dừng đợi 2s Đóng cửa relay 6s Mở cửa end Footer Page 14 of 113 Header Page 15 of 113 1.7 thuật toán điều khiển động nâng hạ buồng thang Relay on Relay on T/h gọi thang ,hiển thị T/h gọi thang,hiển thị S S Cảm biến Cảm biến dừng dừng Đ Relay off Lên Footer Page 15 of 113 Đ Relay off xuống ... THI T KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY DÙNG VĐK AT89C51 1.1 Giới thi u chương Chương xây dựng mô hình thang máy chở người tầng đơn giản Nội dung cụ thể bao gồm: Cấu trúc bên bên buồng thang mô. .. mô hình, giới thi u cấu truyền động dùng mô hình, hoạt động mô hình, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý điều khiển cho mô hình, lưu đồ giải thuật điều khiển thang máy 1.2 Mô tả cấu trúc chi tiết mô hình. .. buồng thang Dùng rơle để điều khiển chiều chuyển động cho động đóng mở cửa tầng - Tương ứng tầng có gắn cảm biến tầng xác định vị trí buồng thang 1.2.4 Nguồn điện sử dụng cho mô hình - Dùng nguồn