Đồ án Tổng hợp Cửa tự động

1 TRƢỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHÊ ĐỒNG NAI KHOA: ĐIỆN TỬ - CNTT ĐỒ ÁN TỔNG HỢP CỬA TỰ ĐỘNG GVHD: Lê Tiến Lộc SVTH: Đỗ Thành Tam Lê Thiện Minh Phạm Anh Đức Nguyễn Công Duy Phạm Đức Tin Hoàng Cao Cƣờng Đinh Công Tỉnh Lớp: 09TDT01 Khóa: 2009 - 2010 Biên Hòa, 12, 2010 2 Mục Lục Mục Lục .............................................................................................................................. 2 Lời nói đầu ......................................................................................................................... 3 Các loại cửa tự động ........................................................................................................... 4 Yêu cầu mục đích chế tạo cửa tự động .............................................................................. 7 Khảo sát các linh kiện sử dụng trong cửa tự động ............................................................ 9 Kết cấu cơ khí ................................................................................................................... 17 Tài liệu tham khảm ......................................................................................................... 22 3 Lời Nói Đầu  Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu được trong từng công trình kiến trúc. Nhưng hầu hết những loại cửa bình thường mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng đó là: Cửa thường chỉ đóng mở được khi có tác động của con người vào nó. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con người là tất yếu và vô cùng cần thiết. Do vậy, cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường. Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa tự động được thiết kế là để tạo ra được loại cửa vừa duy trì những yêu cầu trước đây, vừa khắc phục những nhược điểm của cửa thông thường . Vì khi sử dụng cửa tự động người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động mở theo ý muốn của mình . Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng như : Nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp người dùng, tạo thuận lợi cho người hoàn thành công việc mà không bị cản trở. Sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng mở cửa .Cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường. Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng như sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa. Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh được sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không có người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoại gây lãng phí. Thế nhưng điều nμy trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi người ở nơi công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này. Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt đọng, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động. Từ mô hình này có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như có thể lường trước những khói khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy được ưu nhược điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người. 4 CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG 5 I. Các loại cửa tự động hiện nay Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt.... Nhưng chúng ta thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại việt nam với giá thành khá cao. Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi. Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lượng và chủng loại. 1. CỬA KÉO: Loại cửa này còn khá lạ ở nước ta, với kết cấu đơn giản một động cơ được gắn cố định với trần nhà. Cửa đuợc động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của loại này là đơn giản nhưng hiệu quả, cánh cửa chắc. Có lẽ nhược điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức nặng của cửa. Vì vậy trong thực tế người ta ít sử dụng loại cửa kéo này do nhược điểm là phải gắn đủ chắc để chịu sức nặng nếu không sẽ rất nguy hiểm cho người sử dụng. 2. CỬA CUỐN: Loại cửa này với cánh cửa có khả năng cuộn tròn lại được .Khi có tín hiệu điều khiển đóng mở cửa , động cơ của cửa sẽ tác động qua một trục cuốn cửa cuộn tròn quanh trục đó . Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng , chỉ cần một động cơ công suất nhỏ . Thường được dùng làm cửa cho gala ôtô . Nó có tính kinh tế cao vì dễ chế tạo .Nhưng cũng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loai của khác . 6 3. CỬA TRƢỢT: Loại của này có đặc điểm là có một rãnh cố định cho phép cánh cửa có thể trượt qua lại. Cửa trượt có nhiều loại , tuỳ thuộc vào hình dạng rãnh trượt như rãnh thẳng thì là loại cửa chuyển động tịnh tiến , rãnh tròn thì là loại cửa chuyển động xoay tròn. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, sân bay,… Cửa này co ưu điểm là kết cấu nhẹ nhàng tạo cảm giác thoáng đạt , thoải mái và lịch sự. Loại cửa này thiết kế khá dễ dàng , có thể nhận biết được người, may móc có thể đi qua . Loại cửa này ở nước ta được sử dụng khá phổ biến. 7 YÊU CẦU MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO CỬA TỰ ĐỘNG 8 I. CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH  Thiết kế gọn gàng  Hệ thống cơ hoạt động tốt  Hệ thống điện hoạt động tốt. Đúng theo thiết kế  Đáp ứng các yêu cấu đặt ra II. YÊU CẦU CHUNG Cửa phải tự động mở nếu có người đi tới. Đóng cửa sau khi người đã đi khỏi Cửa hoạt động chính xác, cửa sẽ tắt khi chạm vào giới hạn hành trình. III. YÊU CẦU VỀ CƠ KHÍ Yêu cầu của mô hình là phải giống với cửa thật cả về hình thức và nguyên tắc hoạt động, phải chắc chắn và gọn gàng. Do đó, việc thiết kế kết cấu cơ khí cho mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật như đối với cửa thật: Khung cửa, cánh cửa, rãnh trượt , xích , bánh răng , trục quay... Ngoài ra, còn có các kết cấu phụ để tạo ra mô hình cửa tự động thật hoàn chỉnh như cửa thật. Động cơ ở đây sử dụng động cơ 1 chiều. Có gắn hộp số để giảm tốc độ động cơ và tăng lực kéo. Sử dụng Relay để đảo chiều chuyển động. IV. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC CHẾ TẠO MÔ HÌNH Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này giúp sinh viên hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉ trong một lĩnh vực tự đông hoá mà còn nhiều lĩnh vực,ngành nghề khác như điện,điện tử, cơ khí... Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điêu kiện cho sinh viên có cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế. Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể chế tạo được cửa tự động phục vụ thực tế . 9 KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG CỬA TỰ ĐỘNG 10 CẢM BIẾN NHẬN DIỆN CHUYỂN ĐỘNG 11 I. GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN. Cảm biến ở đây chúng ta sử dụng là loại cảm biến: “Cảm biến hồng ngoại thụ động” ( PIR Motion Sensor ). Cảm biến cho phép nhận diện nhưng vật phát ra sóng hồng ngoại di chuyển vào hay ra khỏi phạm vi quét của cảm biến. Cảm biến có kích thước nhỏ, tiêu thụ ít điện năng, dễ sử dụng. Cảm về cơ bản được làm bằng một cảm biến pyroelectric ( trên là kim loại tròn với một tinh thể hình chữ nhật ở trung tâm), có thể phát hiện mức bức xạ hồng ngoại. Cảm biến phát hiện ánh sáng hồng ngoại đang di chuyển, so sánh với một nguồn hồng ngoại khác như ánh sáng hồng ngoại của một bức tường. Trên cảm biến còn gắn thêm các tụ điện và diện trở, và Chip BISS0001 một loại chip rẻ tiền. 12 PIR là một cảm biên khá phức tạp. Cảm biến PIR tự có hai khe cắm trong đó, mỗi khe cắm được làm bằng một loại vật liệu đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại Khi không có một luồng ánh sáng hồng ngoại ( Con người ) di chuyển vào trong vùng quét của cảm biến, Cả hai khe của cảm biến cùng phát hiện một mứt bức xạ hồng ngoại, các bức xạ này phát ra từ các bức tường hoặc mặt trời. Khi có một vật có phát xạ hồng ngoại đi qua một khe của cảm biến, làm thay đổi giá trị giữa hai khe của cảm biến. Khi vật thể phát xạ đi ra khỏi vùng quét của cảm biến điều ngược lại xảy ra với cảm biến. Những thay đổi đó điều được cảm biến phát hiện. 13 1) ỐNG KÍNH: Tầm phát hiện của cảm biến PIR chỉ là hai vùng chữ nhật. Nên chúng ta phải sử dụng thêm một ống kính để ngưng tụ một vùng rộng lớn. Ống kính được làm đơn giản từ một miếng nhựa, mặc dù có thể làm biến dạng tín hiệu. Các ống kính ngưng tụ ánh sáng, một phạm vi lớn cho cảm biến. Bây giờ cảm biến đã có một vùng phạm vi khá lớn nhưng chỉ là hai khu vục vuông. Nên chúng ta cần nột ống kính có phạm vi quét 360. 14 Cảm biến bây giờ đã được chia thành các khu vực nhỏ và xen kẽ nhau. 15 2) SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN: 3) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Khi khi hai khe của cảm biến là CB_1 và CB_2 chưa phát hiện thấy có vật bức xạ hồng ngoại CB_1 và CB_2 cùng ở một mức tín hiệu. Khi CB_1 hoặc CB_2 có tín hiệu. Sau một khoảng thời gian Ti, ngõ ra của cảm biến lên mức cao. Khi cảm biến phát hiện không còn vật phát xạ hồng ngoại đi vào trong cùng quét của cảm biến. Sau một khoảng thởi gian Tx, cảm biến trả về mức 0. 16 Ti & Tx (có thể thay đổi giá trị bằng cách thay điện trở hoặc tụ điện) 4) THÔNG SỐ CHUNG: Kích cỡ: 28 x 38 mm Điện thế: DC5V-20V Điện áp: <50uA Điện thế ngõ ra: 3,3V Ti: 0,5s – 50s Tx: 5s – 18 phút Làm việc ở nhiệt độ: -15C - +70C 17 RELAY & ĐỘNG CƠ 18 I. Relay: Rơle loại khí cụ điện tự động mà đặc tính “v ào ra” có tính chất sau: Tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp (đột ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định. Rơle được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực tự động điều khiển, truyền động điện, bảo vệ mạng lưới điện, thông tin liên lạc Rơle được coi là phần tử cơ bản để tạo nên các thiết bị hoạt động trên cơ sở kỹ thuật số như: Máy tính, PLC, tự động điều khiển thông minh, các quá trình sản xuất, điều khiển điện trong gia đình . Đại lượng cần để cho Rơle hoạt động được gọi là đại lượng tác dụng. Các đại lượng tác dụng được đặt vào các đầu vào khác nhau của Rơle, chúng có thể là một hoặc hai đại lượng khác nhau. Rơle có đại lượng tác dụng là đại lượng điện (dòng điện, điện áp, công suất ), được gọi là Rơle điện. Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong các hệ thống bảo vệ điện, trong các hệ thống điều khiển tự động. Do có số lượng tiếp điểm lớn 4-6 tiếp điểm, vừa thường đóng vừa thường mở. Rơle trung gian được sử dụng khi khả năng đóng ngắt của tiếp điểm của Rơle chính không đủ, hoặc chia tín hiệu từ Rơle chính đến nhiều bộ phận khác nhau của sơ đồ mạch điện điều khiển. Trong các bảng mạch điều khiển dùng linh kiện điện tử , Rơle trung gian thường được dùng làm phần tử đầu ra để truyền tín hiệu cho các bộ phận mạch phía sau, đồng thời cách ly điện áp khác nhau giữa phần điều khiển thường là điện áp thấp 1 chiều( 5V, 10V, 12V, 24V) với phần chấp hành thường là điện áp lớn xoay chiều (220V, 380V). II. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU: - Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng. - Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm nhờ khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng chống quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải ...mà điều quan trọng là các ngành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều. - Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)... nhưng do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất. 19 KẾT CẤU CƠ KHÍ 20 I. MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG 1: Cánh cửa 2: Rãnh trượt trên 3: Con lăn 4: Pu li 5: Dây curoa 6: Thanh Ray 1) CÁNH CỬA Cửa được làm bằng gỗ dày 2mm phía trên đựợc gá vào thanh nhôm hình chữ H để bắt với cơ cấu chuyển động. 21 2) THANH RAY: Ray được làm bằng nhôm kết cấu nhẹ. Tránh cong vênh giảm tiếng ồn khi hoạt động. 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Cảm biến hồng ngoại thụ động Cảm biến hồng ngoại chuyển động: