Đề tài: Thiết kế hệ thống tủ lưu trữ tài liệu thông minh
Chương 1. Tổng quan về hệ thống tủ lưu trữ tài liệu thông minh
Chương 2. Các hệ thống vận hành
Chương 3. Phương pháp điều khiển động cơ
Chương 4. Thiết kế hệ thống điều khiển
Chương 5. Thiết kế giao diện
Đề tài: Thiết kết hệ thống tủ lưu trữ tài liệu thông minh
Chương 6. Kết quả thực nghiệm
Đề tài: Thiết kết hệ thống tủ lưu trữ tài liệu thông minh
1.1. Tổng quan tủ tài liệu thông minh
1.2. Các đặc tính cơ bản của tủ lưu trữ tài liệu thông minh
1.3. Chức năng của tủ Slave
1.4. Chức năng của tủ Master
Ngoài những chức năng tủ như tủ Slave có ra thì tủ Master còn có thêm chức năng là Quản lý, cài đặt chế độ làm việc cho tủ tài liệu
2.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển trung tâm
2.1.1. Sơ đồ kết nối các mạch điều khiển
Hình 2. 1 Sơ đồ kết nối các mạch điều khiển
2.1.2. Bo mạch điều khiển trung tâm
Hình 2. 2 Sơ đồ kết nối vi xử lý trung tâm với cảm biến và các thiết bị ngoại vi
2.2. Vi xử lý trung tâm Atmega2560 16-AU
Yêu cầu: hệ thống tích hợp nhiều cảm biến và hệ cơ cấu chấp hành nên yêu cầu vi điều khiển phải cần có số lượng chân nhiều và phải tùy biến để có thể thêm hoặc bớt một số hệ thống một cách linh hoạt.
2.3. Raspberry PI
Yêu cầu: Với yêu cung cấp đầy đủ chức năng mà mạch điều khiển màn hình giao tiếp cần, có thể truy cập từ xa thông qua internet, có thể chạy các chương trình ứng dụng của hệ điều hành, có thể lưu trữ vào cơ sở dữ liệu thì Raspberry PI là lựa chọn phù hợp với chi phí không quá cao.
2.4. Cơ cấu chấp hành và hệ thống cảm biến
2.4.1. Động cơ BLDC
Yêu cầu: Với tính chất hệ thống gồm nhiều tủ, nhiều ngăn chứa với số khối lượng khá nặng, hệ thống hoạt động trong thời gian khá lâu nên yêu cầu cần có một động cơ vận hành khỏe, hoạt động ổn định trong thời gian dài thì yêu cầu động cơ hoạt động ổn định vận hành khỏe, ít phải bảo hành và vận hành chính xác.
2.4.2. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
Hình 2. 6 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AM2315
2.4.3. Cảm biến chống kẹt, cảm biến hồng ngoại
Yêu cầu: Để đảm bảo an toàn cho người vận hành cũng như người sử dụng hệ thống, trong quá trình đóng mở tủ cần phải biết chính xác trong tủ không có người thì mới được phép đóng tủ nên hệ thống cẩn tích hợp cảm biến hồng ngoại với mục đích xác định chính xác số người trong tủ .
Hình 2. 7 Cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại dùng 2 cặp đèn led , một cặp phát và một cặp thu tín hiệu. Khi có người đi từ ngoài vào thì cặp bóng ngoài cùng mất tín hiệu trước thì số người sẽ tang lên 1. Khi có người từ trong đi ra thì số người giảm đi 1. Hình 2.7 là hình ảnh thực tế về cảm biến hồng ngoại mà nhóm sinh viên trong lab đã làm
2.4.4. Cảm biến chạm endstop
Hình 2. 8 Cảm biến endstop
Để xác định chính xác thời điểm đóng tủ hoàn toàn cung như thời điển tủ bắt đầu mở hệ thống tích hợp cảm biến endstop phản hồi giá trị về đê điều khiển chính xác hơn.
2.4.5. Cảm biến bảo mật vân tay thẻ
Hình 2. 9 Cảm biến vân tay
2.4.6. Cảm biến dọc
Hình 2. 10 Cảm biến dọc
2.4.7. Cảm biến khoảng cách
Yêu cầu: Trong quá trình đóng mở tủ khoảng cách giữa các tủ thay đổi, Để hệ thống đóng mở tủ chính xác yêu cầu cần phải xác định chính xác khoảng cách giữa các tủ, biết chính xác tủ đang mở.
Đề xuất: Sử dụng cảm biến khoảng cách để phản hồi giá trị khoảng cách giữa cách tủ. Cảm biến hệ thống đang sử dụng có thông số kỹ thuật như sau:
- Điện Áp: 5V DC - Dòng: 20mA - Khoảng Cách: 3 - 80cm - Kết Nối: - Dây Mầu Nâu: 5V DC - Dây Mầu Xanh Dương : GND - Dây Mầu Đen: Tín hiệu NPN thường mở (Tín hiệu ra bằng - điện áp cấp nuôi cho cảm biến) - Nhiệt Độ: -25oC - 55oC - Chiều Dài Dây: 1m - Điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở tinh chỉnh sau cảm biến - Đường Kính: 17mm - Chiều Dài : 45mm
Hình 2. 11 Cảm biến khoảng cách
2.4.8. Cảm biến báo cháy
Yêu cầu: Để giảm thiệt hại về người và tài sản cũng như tài liệu được lưu trữ trong tủ trong trường hợp hệ thống xảy ra cháy nổ yêu cầu cảm biến cháy nổ phải được đặt trong và ngoài tủ. Cảm biến cháy nổ sẽ được đặt tại tất cả các khoang giá và bên ngoài khoang giá nhằm xác định cháy nổ tại các khoang. Khi có tín hiệu báo cháy, hệ thống sẽ tự động ngắt nguồn đồng thời phát tín hiệu điều khiển chuông và đèn để người vận hành có thể đưa ra phương án xử lý thích hợp nhằm hạn chế tới mức thấp nhất thiệt hại về người và tài sản.
Hình 2. 12 Cảm biến báo cháy
3.1. Giới thiệu về động cơ
3.2. Cấu tạo động cơ BLDC hall sensor
Hình 3. 2 Sơ đồ khối động cơ BLDC
Hình 3. 3 Stato của động cơ BLDC
Hình 3. 4 Các dạng Rotor của động BLDC
3.3. Giới thiệu về vi điều khiển atmega328-au
3.4. Phương pháp điều khiển
3.4.1. Phương pháp điều khiển bằng tín hiệu cảm biến Hall
Hình 3. 6 Tín hiệu cảm biến Hall
Bảng 3. 1 Thứ tự chuyển mạch khi động cơ quay cùng chiều kim đồng hồ
Bảng 3. 2 Thứ tự chuyển mạch khi động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ
Hình 3. 7 Quỹ đạo từ thông stator với 6 “bậc” trong 1 chu kỳ
3.4.2. Điều khiển bằng phương pháp PWM
Hình 3. 8 Giản đồ xung điều khiển PMW kênh trên BLDC Motor
4.1. Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển
4.2. Frame truyền tín hiệu
4.2.1. Frame truyền từ vi điều khiển trung tâm lên Raspberry PI
Bảng 4. 1 thứ tự sắp xếp vị trí byte trong frame truyền
Bảng 4. 2 Bản chi tiết về quy định nhiêm vụ của từng byte
4.2.2. Frame truyền từ Raspberry PI xuống vi điều khiển trung tâm
Bảng 4.3. Bản chi tiết về quy định nhiêm vụ của từng byte
4.3. Thuật toán trên vi điều khiển trung tâm
4.4. Thuật toán trên raspberry
4.4.1. Thuật toán trên tủ Master.
Hình 4. 3 Thuật toán trên tủ Master
4.4.2. Thuật toán trên tủ Slave
Hình 4. 4 Thuật toán trên tủ Slave
4.4.3. Thuật toán đóng mở tủ
Hình 4. 5 Hệ thông tủ loại 3
Hình 4. 6 Hệ thông tủ loại 3
Hình 4. 7 Hệ thông tủ loại 3
Hình 4. 8 Thuật toán đóng mở tủ
5.1. Giới thiệu về lập trình mạng
5.1.1. Socket
5.1.2. Các giao thức trong lập trình Socket (TCP/IP)
Hình 5. 1 Cơ chế gọi hàm của giao thứcUDP
TCP
Hình 5. 2 Cơ chế gọi hàm của giao thức TCP
5.1.3. So sánh 2 giao thức TCP và UDP
5.2. Lập trình python
5.3. Giới thiệu về thư viện QT
5.4. Thiết kế giao diện
5.4.1. Sơ đồ thao tác trên màn hình giao diên
Hình 5. 5 Sơ đồ thao tác trên giao diện cảm ứng
Hình 5. 6 Sơ đồ thao tác cài đặt thông số cho tủ
5.4.2. Thiết kế giao diện bằng Qtdesigner.
Hình 5. 7 Màn hình chờ
Hình 5. 8 Màn hình đăng nhập vào hệ thống
Hình 5. 10 Giao diên cài đặt nâng cao
Chương 6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Hình 6. 1 Tủ hồ sơ với 1 tủ master và 2 tủ slave
Hình 6. 2 Động cơ bldc vận hành đóng mở tủ
Hình 6. 3 Giao diện màn hình chính
Hình 6. 4 Bo mạch điều khiển trung tâm
KẾT LUẬN
Phụ lục. 1 Vi điều khiển trung tâm
Phụ lục. 2 Nguồn cấp cho vi điều khiển
Phụ lục. 3 Mạch giao tiếp với thẻ nhớ
Phụ lục. 4 Kết nối với cảm biến
Phụ lục. 5 Kết nối với cảm biến hồng ngoại và điều khiển quạt
Phụ lục. 6 Kết nối với cảm biến hồng ngoại dọc
Phụ lục. 6 Kết nối với cảm biến
Phụ lục. 7 Kết nối với cảm biến vân tay
