Đồ án thiết kế hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp PHẦN I HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE ƠTƠ TỰ ĐỘNG I.TÌM HIỂU VỀ BÃI GIỮ XE Ngày trung tâm thành phố lớn với phát triển mật độ dân cư xe cộ ngày đông đúc Đặc biệt gia tăng số lượng xe ôtô ngày nhiều điều phần phản ánh phát triển quốc gia Song song với phát triển đó, người ta đặt vấn đề xây dựng bãi giữ xe để phục vụ cho người dân công việc việc lại họ Vì thế, ngày nước tiên tiến giới Nhật Bản, Hàn Quốc,…ở thành phố chật hẹp, người ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động trang bị thiết bị nâng để di chuyển ôtô từ mặt đất lên điểm đỗ cao(hệ thống di chuyển xe xuống điểm đỗ lòng đất (hệ thống ngầm) Đây giải pháp giúp tăng 100 lần số lượng xe diện tích truyền thống, cho phép giải trình trạng thiếu mặt xây dựng  Một số mô hình bãi xe thực tế số nước  Mơ hình xếp chồng (Auto Stacker): Mơ hình sử dụng hệ thống thủy lực để nâng tối đa ôtô xếp cạnh lên tầng cao để dành chỗ cho xe khác bên Tuy nhiên, giải pháp phù hợp với qui mô nhỏ, hiệu kinh tế không cao Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp  Mơ hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking): Mơ hình với đường dốc để chủ xe tự lái vào khỏi bãi xe Mức độ tự động hố tương đối khơng cao Giải pháp phổ biến chưa phổ biến mặt không gian, ô nhiễm môi trường  Mơ hình bãi giữ xe tự động hố (Above ground Automated Parking): Mơ hình bước cải tiến so với mơ hình trên,sức chứa tăng gấp nhiều lần so với mơ hình bãi giữ xe nhiều tầng Bố trí xe sát thu hẹp khoảng cách tầng, khâu nhận bão quản trả xe hồn tồn tự động hóa  Mơ hình bãi xe tự động hố dạng ngầm (Underground Automated Parking): Có cấu trúc tương tự mơ hình bãi giữ xe tự động hoá đươc thiết kế dạng ngầm đất II.HỆ THỐNG QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG Hệ thống quản lý bãi xe tự động thực cách tự động nhờ vào việc lập trình cho PLC cảm biến đặt cửa vào Sức chưá bãi xe cho phép tối đa 100 xe bao gồm loại xe chỗ, xe chỗ, xe 12 chỗ xe 30 chỗ Khi có xe vào, cảm biến phát PLC điều khiển mở cửa cho xe vào, phân loại xe, nhờ việc phân loại xe mà PLC đếm số xe loại vào ngày Khi xe vào, cảm biến phát PLC điều khiển đóng cửa vào Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Và tương tự, có xe ra, cảm biến phát điều khiển mở cửa cho xe ra, phân loại xe PLC đếm số xe loại ngày Khi xe ra, cảm biến phát hiện, PLC điều khiển đóng cửa Khi bãi xe cịn trống xe, đèn xanh sáng để báo hiệu xe phép vào Ngược lại, bãi xe đầy đèn đỏ sáng để báo hiệu xe không phép vào CÁC KHÂU CƠ BẢN  Mở cửa Khi có xe vào ra, cảm biến cửa vào nhận biết tín hiệu thơng báo đến PLC, PLC tác động điều khiển mở cửa Khi cửa mở tối đa, cơng tắc hành trình tác động, PLC điều khiển cửa dừng lại  Phân loại xe đếm số xe, tính tiền gửi xe Khi xe vào ra, cảm biến phân loại xe chỗ, chỗ, 12 chỗ, 30 chỗ thông báo đến PLC, PLC tác động đến đếm để đếm số xe vào tính tiền gửi xe  Đóng cửa Khi xe vào khỏi cửa, cảm biến nhận biết tín hiệu thơng báo đến PLC, PLC tác động điều khiển mở cửa Khi cửa đóng tối đa, cơng tắc hành trình tác động, PLC điều khiển cửa dừng lại NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Hệ thống quản lý bãi giữ xe ôtô hoạt động dựa nguyên tắc lập trình PLC dùng để điều khiển cửa vào ra, phân loại đếm số xe thông qua cảm biến, Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp động cơ, công tắc hành trình,v.v,…truyền động cửa nhờ vào mơt động gắn trực tiếp với gạt  Cửa vào Khi có xe vào, cảm biến S1 nhận biết tín hiệu chuyển đến PLC, PLC điều khiển mở cửa Khi gạt mở tối đa chạm vào cơng tắc hành trình CT1 cửa vào, cơng tắc tác động đến PLC, PLC điều khiển dừng mở cửa Khi xe vào, tuỳ theo loại xe mà cảm biến S2, S3, S4, S5 tác động đến đếm PLC để đếm số xe vào bãi Khi xe vào, cảm biến S5 tác động, đưa tín hiệu PLC, PLC điều khiển đóng cửa lại Khi gạt đóng tối đa chạm vào cơng tắc hành trình CT2 cửa vào, công tắc tác động đến PLC, PLC điều khiển dừng đóng cửa  Cửa Khi có xe ra, cảm biến S6 nhận biết tín hiệu chuyển đến PLC, PLC điều khiển mở cửa Khi gạt mở tối đa chạm vào cơng tắc hành trình CT3 cửa ra, công tắc tác động đến PLC, PLC điều khiển dừng mở cửa Khi xe ra, tuỳ theo loại xe mà cảm biến S7, S8, S9, S10 tác động đến đếm PLC để đếm số xe khỏi bãi Khi xe ra, cảm biến S10 tác động, đưa tín hiệu PLC, PLC điều khiển đóng cửa lại Khi gạt đóng tối đa chạm vào cơng tắc hành trình CT4 cửa ra, cơng tắc tác động đến PLC, PLC điều khiển dừng đóng cửa Sau phân loại xe ra, giao tiếp máy tính tính tiền thời gian mà xe gửi bãi xe PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN, CẢM BIẾN VÀ CHẤP HÀNH CỦA THIẾT BỊ  Thiết bị điều khiển PLC thiết bị lập trình điều khiển cho hoạt động đóng mở cửa, hiển thị đèn, phân loại xe đếm số xe Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp  Cấu trúc phần cứng: Thiết bị lập trình Bộ nhớ Giao diện Giao diện xuất Bộ vi xử lý Nguồn  Nguồn: AC (220V,110V) DC (24V,12V)  Bộ vi xử lý: đọc tín hiệu vào thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ truyền tín hiệu thiết bị xuất Bus liệu Bộ nhớ Vi xử lý Bộ nhớ Bus điều khiển Thiết bị nhập  Bộ nhớ: Là nơi để lưu liệu chương trình cho hoạt động điều khiển kiểm tra vi xử lý ROM : nhớ đọc RAM : nhớ truy xuất ngẫu nhiên EEPROM : xố điện lập trình lại  Thiết bị lập trình: + Lập trình máy tính Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp + Lập trình riêng  Các thiết bị nhập xuất : Cung cấp giao diện hệ thống giới bên cho phép kết nối cảm biến, động PLC  Ưu điểm PLC:  Có kích thước nhỏ gọn, thiết kế để chịu rung động,nhiệt, độ ẩm tiếng ồn  Có độ ổn định cao  Dễ dàng nhanh chóng thay đổi cấu trúc mạch điều khiển cách lập trình lại đáp ứng yêu cầu điều khiển mà khơng cần thay đổi phần cứng  Có chức kiểm tra lỗi, dự báo lỗi  Có thể nhân đơi ứng dụng nhanh tốn  Có thể kết nối mạng vi tính để giám sát hệ thống  Điều khiển linh hoạt đa dạng  Các ứng dụng PLC:  Điều khiển bãi giữ xe ôtô tự động  Điều khiển q trình sản suất  Giám sát hệ thống,an tồn nhà xưởng  Hệ thống báo động  Điều khiển thang máy  Điều khiển động  Cảm biến  Cảm biến quang: Cảm biến quang cảm biến hoạt động dựa nguyên tắc phát thu tín hiệu ánh sáng Có dạng cảm biến quang:  Cảm biến quang dạng thu phát rời: Là cảm biến gồm hai phát thu tách rời riêng biệt Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát chắn chùm ánh sáng (thường xạ hồng ngoại) khơng cho chúng chiếu tới thiết bị dị Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Diode phát quang Luận văn tốt nghiệp Thiết bị dò quang lọc  Cảm biến quang dạng thu phát chung: Là cảm biến gồm hai phần phát thu gộp chung thành khối Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát phản chiếu chùm ánh sáng lên thiết bị dò Diode phát quang Vật thể Thiết bị dò quang học Trong hai loại trên, cực phát xạ thông thường Diode phát quang (LED) Thiết bị dị xạ Transistor quang, thường hai Transistor gọi cặp Darlington Cặp Darlington làm tăng độ nhạy thiết bị Tuỳ theo mạch sử dung đầu chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp ánh sáng đến Transistor Các cảm biến cung cấp dạng hộp cảm nhận có mặt vật thể khoảng cách ngắn, thường nhỏ 5mm cảm biến hình chữ U Đối với loại cảm biến nói trên, ánh sáng chuyển thành thay đổi dòng điện, điện áp điện trở làmột đặc trưng mang chất điện  Cảm biến thu phát hồng ngoại:  IC phát BL9148:  Đây truyền phát hồng ngoại ứng dụng công nghệ CMOS 1948 kết hợp với BL9149 tạo 10 chức , với BL 9150 tạo 18 chức 75 lệnh phát xạ: 63 lệnh liên tục, có nhiều tổ hợp phím; 12 phím khơng liên tục, sử dụng phím đơn Với cách tổ hợp dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa  Đặc tính : Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp + Được sản xuất theo công nghệ CMOS + Tiêu thụ công suất thấp + Vùng điện áp hoạt động : 2.2V ÷ 5V + Sử dụng nhiều phím + Ít thành phần ngồi  Ứng dụng : Bộ phát hồng ngoại thiết bị điện tử như: TV, Video cassette Recoder, sử dụng ứng dụng công nghiệp khác  Sơ đồ chức chân IC : + Chân 1(Vss): chân Mass nối với cực âm nguồn điện + Chân va 3: hai chân để nối với giao động bên + Chân 4-9(K1-K9): đầu tính hiệu bàn phím kiểu ma trận, chân K1 đến K6 kết hợp với chân 10 đến 12(T1-T3) để tạo thành ma trận phím 18 phím + Chân 13 (CODE): chân mã số dùng để kết hợp với chân T1-T2 để tạo tổ hợp mã hệ thống phần phát phần thu + Chân 14 (TEST): chân dùng để kiểm tra mã phần phát, bình thường sử dụng bỏ trống + Chân 15 (TXout): đầu tín hiệu điều chế FM + Chân 16 (Vcc): chân cấp nguồn dương  Sơ đồ khối: Bộ tạo dao động phân tần: để phát xa, ta cần có xung có số 38 Khz nơi nhận thị trường khó tìm thạch anh tần số nên ta chọn tần số thạch anh 455Khz cho tạo cao động Sau tần số đưa qua phân tần để chia thành 12 lần Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp  Mạch ứng dụng : VCC 1MF 100 VCC LED U5 455KHZ 150 pF VSS XT VCC TXOUT XT TEST K1 K2 K3 K4 K5 CODE T3 T2 T1 K6 16 15 10K R2 14 13 12 11 10 150 pF 10K HONG NGOAI DIODE DIODE BL 9148  Tính tốn:  Bộ tạo dao động tần số sóng mang: + Chọn tần số dao động: tần số sóng mang mang mã truyền tần số thu vi mạch mã hóa sau tiến hành chia 12 lần tần số dao động cộng hưởng thạch anh đấu bên Cho nên mức độ ổn định tần số phụ thuộc vào chất lượng quy cách thạch anh Tần số dao động mạch phát thường 400-500KHz Đối với mạch phát ta chọn thạch anh 455KHz + Tần số dao động sóng mang tính theo cơng thức: fC  fosc 12 Từ suy ra: fC  455KHz /12  38KHz + Do cấu tạo bên IC BL9148 có cổng đảo dùng để phối hợp với linh kiện bên thạch anh mạch LC để tạo thành mạch dao động Vì mạch LC cồng kềnh độ ổn định không cao so với thạch anh nên ta chọn dao động thạch anh  Mạch khuếch đại phát : Do tín hiệu ngõ IC phát có dịng bé: 0.1mA  1.0mA nên ta phải khuếch đại chúng lên Vì thế, ta dùng transistor để khuếch đại dòng cấp cho Led hồng ngoại phát Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp + Khi chưa cấp nguồn Q off  khơng có dịng qua Led hồng ngoại + Khi cấp nguồn cho mạch phát : Q on  Vout = VB  Q dẫn bão hòa  VCE = VCE bão hịa = 0.2V + Led hồng ngoại có điện áp cho phép khoảng 1.2  3.3 V, dòng làm việc 30mA  1A, RIR = 10  30  1.2  VIR  3.3V RIR *VE R *V  RIR  IR E  RIR VMAX VMIN 1.2V  RIR * VE  3.3V RIR  R1 Sau tính tốn ta chọn R1=10K, RIR= biến trở 10K  Cài mã cho mạch phát : + Vì chọn IC thu BL9149 nên theo lý thuyết IC thu khơng vó chân C1 Do chân C1 IC phát ln mức logic “1” Nhiệm vụ cịn lại xác định tổ hợp mã cho chân C2 C3 + Đối với mạch cách cài mã sau: + Ta xác định mã muốn cài là: C1 =”1”, C3 = “0” + Từ đó, chân C2, ta nối diode với chân Code, cịn chân C3 bỏ trống + Như vậy, để IC thu nhận biết ta phải cài Bảng mã hệ thống BL9418 BL9148: BL9419 C1 C2 C3 C2 C3 1 “1”_nối diode “0”_bỏ trống BL9419: “1”_nối tụ xuống Mass “0”_nối xuống Mass Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 10 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 110 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 111 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 112 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 113 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 114 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 115 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 116 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 117 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 118 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 119 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 120 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 121 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 122 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 123 Phần V: Lập trình ứng dụng Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Luận văn tốt nghiêp Trang 124 ... vào Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Và tương tự, có xe ra, cảm biến phát điều khiển mở cửa cho xe ra, phân loại xe. .. khiển PLC thiết bị lập trình điều khiển cho hoạt động đóng mở cửa, hiển thị đèn, phân loại xe đếm số xe Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận... lên + Tổ hợp mã hệ thống IC phát BL9148 IC thu BL 9149: Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 13 Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp Bảng mã hệ thống BL9148