Đồ án thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động bằng thẻ từ..

Khối nguồn 12V cung cấp điện áp cho khối điều khiển động cơ và khóa chốt từ,khối nguồn 5V cung cấp điện áp cho khối hiển thị LCD,khối vi điều khiển,còn khối nguồn 3,3V cung cấp điện áp cho khối cảm biến quét thẻ.Khi đưa thẻ từ vào module RFID khối nhận tín hiệu ID,nếu đúng thì đưa tín hiệu đến khối động cơ và khóa chốt từ.Khóa chốt từ sẽ hoạt động đóng mở cửa và hiển thị thông tin thẻ trên màn hình LCD.

Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM BÁO CÁO THỰC TẬP CÔNG NHÂN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA BẰNG THẺ TỪ DÙNG KHÓA CHỐT TỪỨNG DỤNG CHO CỬA NHÀ KHO (có kích thước 1.2*2m) Nhiệm vụ cá nhân: Đỗ Minh Hải -Khối nguồn 12V/2A có bảo vệ áp -Khối nguồn 5V -Khối nguồn 3,3V Lê Đức Hoàng Việt -Khối vi điều khiển -Khối động -Khối cảm biến -Khối hiển thị Báo Cáo Thực Tập Công Nhân I 1.1 GVHD: LÊ HỒNG NAM Nhiệm vụ đề tài Nhiệm vụ chi tiết đề tài Thiết kế hệ thống đóng mở cửa thẻ từ (RFID) hệ thống đọc hiển thị thông tin chủ thẻ sau điều khiển đóng mở khóa chốt từ 1.2 Sơ đồ khối Bộ điều khiển động Bộ cảm biến Khối điều khiển Khóa chốt từ (Quét thẻ từ) Khối hiển thị BỘ NGUỒN Báo Cáo Thực Tập Công Nhân 1.3 GVHD: LÊ HỒNG NAM Nguyên lý làm việc chung Khối nguồn 12V cung cấp điện áp cho khối điều khiển động khóa chốt từ,khối nguồn 5V cung cấp điện áp cho khối hiển thị LCD,khối vi điều khiển,còn khối nguồn 3,3V cung cấp điện áp cho khối cảm biến quét thẻ Khi đưa thẻ từ vào module RFID khối nhận tín hiệu ID,nếu đưa tín hiệu đến khối động khóa chốt từ.Khóa chốt từ hoạt động đóng mở cửa hiển thị thông tin thẻ hình LCD II Chi tiết khối BỘ NGUỒN (ĐỖ MINH HẢI) 2.1 Khối nguồn 12V/2A (ĐỖ MINH HẢI) 2.1.1 Nhiệm vụ khối nguồn 12V/2A Cung cấp nguồn điện áp chiều ổn định Vo=(11,5-12,2)v dòng I=(0-2)A cho động cơ,khóa chốt từ linh kiện mạch từ điện áp xoay chiều Vin=(180230)Vac 2.1.2 Chọn linh kiện *Chọn linh kiện  Sử dụng IC ổn áp:cho điện áp ổn định cho dòng lớn,mạch mắc đơn giản,các linh kiện có phổ biến thị trường,hiệu suất cao  Các IC ổn áp dùng LM7805, LM7905, LM7809, LM7909, LM7812, LM7912, LM7815,LM7915, LM7824, LM7924  Biện luận chọn linh kiện +Vì yêu cầu nhiệm vụ mạch nguồn +12 V nên ta sử dụng IC ổn áp LM7812,trong IC LM 7812 có (15 Vdc ≤ Vin ≤ 35 Vdc), Vout =(11,8- 12,2)Vdc +IC LM7812 có phổ biến thị trường giá rẻ Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Chọn IC 7812 *Chọn linh kiện phụ trợ  Nâng dòng cho nguồn 12V  Chọn BJT để gánh dòng cho IC dòng IC ổn áp thường nhỏ cần phải dùng BJT mắc song song với  Chọn BJT có dòng định mức lớn dòng tải tối đa mạch  Điện áp Vce tối đa > Vi-Vout Công suất tỏa nhiệt > (Vi-Vout).Imax  BJT B688 +Hệ số khuếch đại dòng :80-160 +Icmax=8A +Vce=5v +P=80w  BJT 2N4401 : 40v-0.6A  BJT MJTF15031 : 150V-8A Lựa chọn BJT 688 Vì giá thành phù hợp, có phổ biến thị trường đáp ứng đủ yêu cầu kỹ thuật mạch mạch mắc đơn giản  Chỉnh lưu dùng cầu diode KBU 1010 cho dòng tối đa 10A qua  Các tụ lọc để lọc nhiễu  Trở công suất để hạ áp vào IC bảo vệ IC giúp IC khơng nóng hư hỏng Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM 2.1.3 Sơ đồ mạch 2.1.4 Nguyên lý làm việc chi tiết  Trường hợp không tải Điện áp Vi=(180-230)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(15-19)Vac,vì cần dòng diện chiều nên ta đưa qua cầu diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng chiều với điện áp Vo2=(16-25)Vdc, qua trở công suất 150/5W để hạ điện áp phù hợp cho IC để tránh IC nóng hư hỏng với điện áp sau trở Vo3 = (15-35)Vdc,sau dòng điện qua tụ lọc 4700uF tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhơ từ cầu điện áp phẳng để vào IC 7812 ổn định điện áp đầu Vo4=(11,8-12,2)Vdc điện áp tiếp tục qua tụ lọc 2200uF để lọc nhiễu đầu tụ 103 để lọc tín hiệu nhiễu sóng cao tần.Để ổn định dòng nâng dòng đủ cung cấp cho động hoạt động mắc BJT B688 song song với với điện áp qua BJT chưa có tải Vbe(Q)=(0-0.05)V  Trường hợp có tải 6,2 ohm/10w dòng max 2A Ngun lí hoạt động tương tự có tải nên mức điện áp bị giảm so với trường hợp chưa tải Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM  Vin=(180-230)Vac  Vo1=(15-19)Vac  Vo2=(16-25)Vdc  Vo3=(15-35)Vdc  Vo4 =(11.8-12.2) Vdc  V tải =(11,8-12)Vdc  Vbe(Q2)=Vbe(Q3)=Vbe(Q4) =(0.6-0.85)V 2.2 Khối nguồn 5V(ĐỖ MINH HẢI) 2.2.1 Nhiệm vụ khối nguồn 5V Cung cấp nguồn điện áp chiều ổn định Vo=(4.8-5.2)v cho vi điều khiển,khối hiển thị LCD khối ngoại vi hoạt động từ điện áp xoay chiều Vin=(180-230)Vac 2.2.2 Chọn linh kiện *Chọn linh kiện  Sử dụng IC ổn áp:cho điện áp ổn định cho dòng lớn,mạch mắc đơn giản,các linh kiện có phổ biến thị trường,hiệu suất cao  Các IC ổn áp 5V dùng: LM7805, LM317, LM2596  Biện luận chọn linh kiện +Vì u cầu nhiệm vụ mạch nguồn chiều 5V nên ta sử dụng IC ổn áp LM7805,trong IC LM 7805 có (8 Vdc ≤ Vin ≤ 25 Vdc), Vout =(4.8- 5,2)Vdc IC cấp dòng tối đa lên đế 1A +IC LM7812 có phổ biến thị trường giá rẻ Lựa chọn IC 7805 *Chọn linh kiện phụ trợ  Nâng dòng cho nguồn 5V Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM  Chọn BJT để gánh dòng cho IC dòng IC ổn áp thường nhỏ cần phải dùng BJT mắc song song với  Chọn BJT có dòng định mức lớn dòng tải tối đa mạch  Điện áp Vce tối đa > Vi-Vout Công suất tỏa nhiệt > (Vi-Vout).Imax  BJT B688 +Hệ số khuếch đại dòng :80-160 +Icmax=8A +Vce=5v +P=80w  BJT 2N4401 : 40v-0.6A  BJT MJTF15031 : 150V-8A Lựa chọn BJT 688 Vì giá thành phù hợp, có phổ biến thị trường đáp ứng đủ yêu cầu kỹ thuật mạch mạch mắc đơn giản  Các tụ lọc để lọc nhiễu  Trở công suất để hạ áp vào IC bảo vệ IC giúp IC khơng nóng hư hỏng Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM 2.2.3 Sơ đồ mạch 2.2.4 Nguyên lý làm việc chi tiết  Trường hợp không tải Điện áp Vi=(180-230)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(15-19)Vac,vì cần dòng diện chiều nên ta đưa qua cầu diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng chiều với điện áp Vo2=(16-25)Vdc, qua trở công suất 150/5W để hạ điện áp phù hợp cho IC để tránh IC nóng hư hỏng với điện áp sau trở Vo3 = (8-25)Vdc,sau dòng điện qua tụ lọc 4700uF tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhơ từ cầu điện áp phẳng để vào IC 7805 ổn định điện áp đầu Vo4=(4,8-5,2)Vdc điện áp tiếp tục qua tụ lọc 2200uF để lọc nhiễu đầu tụ 103 để lọc tín hiệu nhiễu sóng cao tần  Trường hợp có tải Ngun lí hoạt động tương tự có tải nên mức điện áp bị giảm so với trường hợp chưa tải  Vin=(180-230)Vac  Vo1=(15-19)Vac  Vo2=(16-25)Vdc Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM  Vo3=(8-25)Vdc  Vo4 =(4.8-5.2) Vdc  Vbe(Q) =(0.6-0.85)V 2.3 Khối nguồn 3.3V(ĐỖ MINH HẢI) 2.3.1 Nhiệm vụ khối Cung cấp nguồn điện áp chiều ổn định Vo=(3.12-3.36)Vdc cho khối cảm biến quét thẻ từ hoạt động từ điện áp xoay chiều Vin=(180-230)Vac 2.3.2 Chọn linh kiện *Chọn linh kiện  Sử dụng IC ổn áp:cho điện áp ổn định cho dòng lớn,mạch mắc đơn giản,các linh kiện có phổ biến thị trường,hiệu suất cao Các IC ổn áp 3.3V dùng: LM1117-3.3V,LM317,LM2576T-3.3V  Biện luận chọn linh kiện +Vì yêu cầu nhiệm vụ mạch nguồn chiều 3.3Vdc nên ta sử dụng IC ổn áp LM1117-3.3V,trong IC LM 1117-3.3V có (2.5 Vdc ≤ Vin ≤ 15 Vdc), Vout =(3.123.36)Vdc IC cấp dòng tối đa lên đế 1A +IC LM1117-3.3V có phổ biến thị trường giá phù hợp,mạch lắp đơn giản Lựa chọn IC 1117-3.3V *Chọn linh kiện phụ trợ  Nâng dòng cho nguồn 3.3V  Chọn BJT để gánh dòng cho IC dòng IC ổn áp thường nhỏ cần phải dùng BJT mắc song song với  Chọn BJT có dòng định mức lớn dòng tải tối đa mạch Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM  Điện áp Vce tối đa > Vi-Vout Công suất tỏa nhiệt > (Vi-Vout).Imax  BJT B688 +Hệ số khuếch đại dòng :80-160 +Icmax=8A +Vce=5v +P=80w  BJT 2N4401 : 40v-0.6A  BJT MJTF15031 : 150V-8A Lựa chọn BJT 688 Vì giá thành phù hợp, có phổ biến thị trường đáp ứng đủ yêu cầu kỹ thuật mạch mạch mắc đơn giản  Các tụ lọc để lọc nhiễu  Trở công suất để hạ áp vào IC bảo vệ IC giúp IC không nóng hư hỏng 2.3.3 Sơ đồ mạch 10 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Nhận xét : -Ở trường hợp không tải giá trị đo thuộc khoảng điện áp nguyên lí làm việc => hoạt động tốt -Khi lắp tải vào mạch sụt áp tất điểm cho điện áp không đạt yêu cầu =>không thỏa yêu cầu -Lý do: dòng điện qua lớn nên áp sụt +Tụ xả nạp không đủ nên áp giảm -Khắc phục: +thêm tụ tăng tụ lớn +Dùng biến áp lớp +Lắp thêm BJT để nâng dòng cho nguồn mạch chưa đạt yêu cầu trường hợp có tải 3.1.2.4 Khối bảo vệ áp (ĐỖ MINH HẢI)  Trường hợp 1:chưa xảy áp Vin= 12.2 V € ( 11,8 - 12,3)V - V(+)= 2.48 V € ( 2.1-2.49 )V - V(-)= 2.51 V € ( 2.5-3.1 )V - Vo(opamp)= 0,01 V € ( - 0,05 )V - Vbe= 0,01 V € ( - 0,05 )V - Vce= 4.91 V € ( 3,8 - 5,05)V 33 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Nhận xét : Các giá trị đo thuộc khoảng điện áp nguyên lí làm việc => hoạt động tốt  Trường hợp 2: xảy áp - Vin= 12.5V € ( 12.5 – 12.8 )V - V(+)= 2.54 V € ( 2.53-3.1 )V - V(-)= 2.51 V € ( 2.1-2.52 )V - Vo(opamp)= 3,35 V € (3,2 - 4,9 )V - Vbe= 0,81 V € ( 0,6 - 0,85 )V - Vce= 0,2 V € ( 0- 0.5)V Nhận xét : Các giá trị đo thuộc khoảng điện áp nguyên lí làm việc => mạch hoạt động tốt 3.2 Khối khóa chốt từ (LÊ ĐỨC HOÀNG VIỆT) 3.2.1 Kiểm tra linh kiện  Tip41c : Đo chân B E: kim lên; chân B C : kim lên; đảo chiều que đo: kim không lên => BJT hoạt động tốt  Khóa từ : Cấp nguồn 12V vào dầu khóa từ => Khóa từ đóng 3.2.2 Đo kiểm tra Dfgdf TH1 : Giả lập Va = 0,2V ∈ (0 – 0,2V ) Vba = ∈ (0 – 0,2V) Vbc = 0,02 ∈ (0 – 0,2) Vcd = 11,28 ∈ (11 – 12,2) Vce = 0,05 ∈ (0 – 0,2) 34 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Vef = 11,86 ∈ (11,5 – 12,2) Vhf = ∈ (0 – 0,2) BJT Q1 Q2 tắt Chốt khóa từ đóng TH2 : Giả lập Va = 2,8V ∈ (2,8 – 5,2V) Vba = 1,3V ∈ (1 – 4V) Vbc = 0,62V ∈ (0,6 – 1,5V) Vcd = 3,32V ko ∈ (0 – 0,2V) Vce = 0,78 ∈ (0,7 – 1,5V) Vfe = 0,11 ∈ (0 – 0,2V) Vhf = 11,86 ∈ (11,4 – 12,2V) Tăng Va = 5,1V ∈ (2,8 – 5,2V) Vba = 3,67V ∈ (1 – 4V) Vbc = 0,62V ∈ (0,6 – 1,5V) Vcd = 0,1V ∈ (0 – 0,2V) Vce = 0,78 ∈ (0,7 – 1,5V) Vfe = 0,11 ∈ (0 – 0,2V) Vhf = 11,86 ∈ (11,4 – 12,2V) BJT Q1 Q2 dẫn bão hòa Chốt khóa từ mở Nhận xét : Số liệu đo nằm khoảng điện áp lý thuyết, đảm bảo nguyên lý làm việc 3.3 Khối điều khiển động (VIỆT) 3.3.1 Kiểm tra linh kiện - Kiểm tra BJT NPN C1815 35 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Bước : Chuẩn bị đo để đồng hồ thang x1Ω Bước bước : Đo thuận chiều BE BC => kim lên Bước bước : Đo ngược chiều BE BC => kim không lên Bước : Đo gi a C E kim không lên => Transistor hoạt động tốt - Kiểm tra TRIAC BTA41 Bước 1: Chuẩn bị đo để đồng hồ thang x1Ω Bước 2: Đo gi a T1 T2 => kim không lên Bước 3: Đo gi a T2 G => kim không lên Bước 4: Đo gi a T1 G => kim lên => Triac hoạt động tốt - Vặn thang đo Ω kiểm tra tất trở hoạt động tốt - Kiểm tra Diode Đo thuận 0.3V đến 0.8V, đo nghịch hiển thị 0L  Diode hoạt động tốt 3.3.2 Đo kiểm tra -Trường hợp quay chiều thuận có tải P = 1kW, I = 5A Tín hiệu mức 0: Uvào = 0.2V Є (0V ÷ 0.2V), Ura =217V Є (180V ÷ 240V) VBE =0.2V Є (0V ÷ 0.3V) VBC = -0.2V Є (-0.2V ÷ 0.2V) VCE = 0.2V Є (0V ÷ 0.2V) -Transistor NPN C1815 khơng dẫn Vdiot = -0.16V Є (-0.2V ÷ 0V) 36 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM Vdiac = 216V(180V ÷ 240V) *TRIAC: VT1G = 0V Є (0V ÷ 1V) VT2G = 217V Є (180V ÷ 240V) VT1T2 = 217V Є (180V ÷ 240V) -Tín hiệu mức 1: Uvào =4.7V Є (4.7V ÷ 5.2V), Ura = 217V Є (180V ÷ 240V) VBE = 0.76V Є (0.7V ÷ 1V) VBC = 0.74V Є (0.7V ÷ 1V) VCE = 0.02V Є (0V ÷ 0.05V) -Transistor NPN C1815 dẫn Vdiot = 1.18V Є (1.1V ÷ 1.3V) Vdiac = 0V Є (0V ÷ 0.02V) *TRIAC: VT1T2 (Dạng sóng): 37 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM VT1G (Dạng sóng): Nhận xét: - Dạng sóng nhận có chu kì 20ms, biên độ 1V Trường hợp quay nghịch có tải P = 1kW, I = 5A Tín hiệu mức 0: Uvào = 0.2V Є (0V ÷ 0.2V), Ura =218V Є (180V ÷ 240V) VBE =0.15V Є (0V ÷ 0.3V) VBC = -0.18V Є (-0.2V ÷ 0.2V) VCE = 0.19V Є (0V ÷ 0.2V) Transistor NPN C1815 khơng dẫn Vdiot = -0.15V Є (-0.2V ÷ 0V) Vdiac = 217V(180V ÷ 240V) TRIAC: VT1G = 0V Є (0V ÷ 1V) VT2G = 218V Є (180V ÷ 240V) 38 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM VT1T2 = 218V Є (180V ÷ 240V) Tín hiệu mức 1: Uvào =4.7V Є (4.7V ÷ 5.2V), Ura = 217V Є (180V ÷ 240V) VBE = 0.78V Є (0.7V ÷ 1V) VBC = 0.76V Є (0.7V ÷ 1V) VCE = 0.018V Є (0V ÷ 0.05V) Transistor NPN C1815 dẫn Vdiot = 1.19V Є (1.1V ÷ 1.3V) Vdiac = 0V Є (0V ÷ 0.02V) TRIAC: VT1T2 (Dạng sóng): 39 Báo Cáo Thực Tập Cơng Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM VT1G (Dạng sóng): - Nhận xét: Dạng sóng nhận có chu kì 20ms, biên độ 1V 40 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM IV Lưu đồ thuật toán chương trình (VIỆT) 4.1 Lưu đồ thuật tốn BEGIN ĐỌC ID THẺ ID=DATA S Đ ĐIỀU KHIỂN KHÓACỬA HIỂN THỊ 4.2 Chương trình Chương trình kiể tra LC #include LiquidCrystal lcd(A5,A4,A3,A2,A1,A0); void setup() { lcd.begin(16, 2); 41 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM lcd.clear(); } void loop() { lcd.setCursor(0,0); lcd.print("HELLO"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("EVERYONE"); delay(500); } Chương trình UI thẻ: #include #include #define RST_PIN #define SS_PIN 10 MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); void setup() { Serial.begin(9600); SPI.begin(); mfrc522.PCD_Init(); } void loop() { if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { 42 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM return; } if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { return; } mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid)); } Chương trình đ ng cửa If (uidDec==) { digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(5,HIGH); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(“LE DUC HOANG VIET”); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(“MO CUA”); delay(10000); digitalWrite(5,LOW); delay(2000); digitalWrite(6,HIGH); lcd.clear(); 43 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM lcd.setCursor(0,0); lcd.print(“LE DUC HOANG VIET”); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(“DONG CUA”); delay(10000); digitalWrite(6,LOW); lcd.clear(); lcd.print(“MOI QUET THE”); } Else { lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(“THE KHONG HOP LE”); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(“MOI QUET THE”); }; 4.3 Chương trình (VIỆT) #include #include #include LiquidCrystal lcd(A5,A4,A3,A2,A1,A0); #define RST_PIN #define SS_PIN 10 44 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân GVHD: LÊ HỒNG NAM MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); Unsigned long uidDec, uidDecTemp; Void setup() { Serial.begin(9600); SPI.begin(); mfrc522.PCD_Init(); lcd.begin(16,2); lcd.print(“MOI QUET THE”); pinMode(5,OUTPUT); pinMode(6,OUTPUT); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); } Void loop() { Delay(200) if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { return; } if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { return; } uidDec = 0; for (byte i=0; i