Tài liệu Tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa tự động dùng cho đào tạo

ĐỀ TÀI: Tìm hiểu, thiết kế mô hình cửa tự động dùng cho đào tạo

LỜI CAM ĐOAN!

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế mô h́nh cửa đóng mở tự động dùng cho đào tạo ” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của Thầy Lưu Đức Dũng. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với mô h́nh cửa tự động
Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đă được nghi trong bảng những tài liệu tham khảo mà không sử dụng bất cứ một tài liệu nào khác. Nếu phát hiện ra sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.


Sinh viên



NGUYỄN THỊ VIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong xă hội hiện đại của chúng ta bắt gặp rất nhiều loại cửa đóng mở tự động ở những nơi công cộng . Việc sử dụng các loại cửa tự động không những góp phần tăng sự sang trọng và hiện đại cho nơi sử dụng mà c̣n giúp tiết kiệm thời gian, đem đến sự tiện lợi cho những người qua lại. Chính v́ vậy mà từ khi ra đời cho tời nay cửa tự động đă không ngừng được cải tiến ,hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Nh́n chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế cho các loại cửa thông thường, nó có chức năng tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở ra khi có người cần đi qua và tự động đóng lại khi không c̣n người qua lại.
Ưu điểm chính của loại cửa này là ṇ hoàn toàn tự động không cần sự điều khiển của con người, nó có thể hoạt động liên tục, chính xác 24/24 giờ mỗi ngày. Việc sử dụng các loại cửa tự động đă trở thành một nhu cầu gần như không thể thiếu tại những nơi công cộng như khách sạn, nhà ga, sân bay, siêu thị .
Cửa tự động là một thiết bị phục vụ cho việc ra vào của con người nên nó đỏi hỏi
sự hoạt động chính xác cao và hoàn toàn tự động. Bên cạnh dó v́ thường lắp đặt ở mặt tiền nơi ra vào chính của các ṭa nhà nên nó cũng đỏi hỏi phải có tính thẩm mỹ cao mang lại sự sang trọng cho nơi sử dụng.
Với những ưu điểm như vậy các loại cửa tự động đang được sử dụng ngày càng rộng răi. Tuy nhiên trên thị trường trong nước hiện nay các loại cửa tự động đang dùng đa phần vẫn được nhập từ nước ngoài. Mặc dù đội ngũ nhân lực tự động hóa trong nước khá lớn song sản phẩm cửa tự động mang thương hiệu Việt Nam gần như rất ít. Với phương châm cung cấp đến các học sinh, sinh viên chuyên ngành tự động hóa một thiết bị thực hành để làm quen với việc điều khiển cửa tự động nhóm chúng em đă quyết định chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là : “T́m hiểu, thiết kế mô h́nh cửa tự động dùng cho đào tạo” nội dung đồ án gồm các phần cơ bản sau:
- Tổng quan về cửa đóng mở tự động
- Thiết bị điện trong mô h́nh cửa tự động.
- T́m hiểu thiết kế mô h́nh
- Lập tŕnh điều khiển PLC
Chúng em vô cùng biết ơn sự chỉ bảo tận t́nh của thầy Lưu Đức Dũng cùng các thầy cô giáo trong Ngành Tự Động Hóa thuộc trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đă giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này. Do kiến thức c̣n hạn chế, kinh nghiệm thực tế c̣n chưa tốt nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót.
Chúng em mong nhận được những ư kiến đóng góp quư báu của các thầy để chúng em có thể rút kinh nghiệm và hoàn thiện tốt hơn cho bản thân cũng như cho đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!



CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG

1.1. T̀M HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG.
Ngày nay trong xă hội hiện đại chúng ta bắt gặp rất nhiều các loại cửa đống mở tự động ở những nơi công cộng. Việc sử dụng các loại của tự động góp phần làm tăng sự sang trọng và hiện đại cho những công tŕnh sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến sự tiện lợi cho người qua lại. Chính v́ vậy từ khi ra đời của tự động không ngừng được cải tiến, hiện nay trên thị truờng xuất hiện cửa tự động với nhiều chủng loại rất đa dạng phong phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng. Các loại cửa hiện có mặt trên thị truờng.

1.1.1. Cửa trượt tự động – Automatic sliding door.



H́nh 1.1.Cửa trượt tự động

Ai cũng có thể nhận ra lợi thế của những cánh cửa trượt trong thiết kế không gian sinh hoạt đô thị ngày nay. Đầu tiên là việc tiết kiệm diện tích. Sau nữa là vẻ thanh lịch mà thiết kế này mang đến cho từng không gian.
Những cánh cửa trượt luôn được xem là một giải pháp gắn với tinh thần tiết kiệm diện tích trong thiết kế nội thất. Tiết kiệm diện tích là một ưu thế, c̣n một điểm mạnh khác khiến cửa trượt là lựa chọn cho những không gian hiện đại chính là vẻ đẹp đơn giản đến mức tối đa – một phong cách của thiết kế tối giản (minimalism) mà ngày nay đă được đẩy lên thành trào lưu của thiết kế đương đại.
Kết hợp với những hỗ trợ về kỹ thuật tiên tiến như bánh xe, hệ thống ray trượt cao cấp, thậm chí cả điều khiển tự động vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa hay mắt điện tử thông minh, những cánh cửa trượt càng trở nên tuyệt vời hơn nữa.
Về mặt nguyên lí, một khi được kéo ra th́ các cánh cửa trượt gần như mất dạng vào các mảng tường, điều này mở ra một cơ hội đối thoại gần như hoàn hảo giữa các không gian. V́ thế, ngoài chức năng đóng –mở, hệ thống cửa trượt c̣n là hệ ngăn cách thật linh hoạt giữa các không gian với nhau, hay giữa không gian bên trong nội thất với thiên nhiên bên và môi trường bên ngoài.Như vậy ngoài tính năng linh động, cửa trượt cũng góp phần mang lại cảm giác cho một không gian hiện đại.
Những cánh cửa trượt hiện đại không chỉ đóng khung trong chất liệu gỗ truyền thống mà chỉ mở rộng với khung kim loại cao cấp hay nhựa tổng hợp, mà tiêu chí đầu tiên là phải nhẹ và bền. Với chất liệu ấy, cửa trượt có thể sử dụng ở rất nhiều nơi trong không gian nội thất, từ pḥng khách đến pḥng ngủ, cả buồng tắm, nhà bếp .
Cửa trượt là một lựa chọn đầy ưu thế. Các thiết bị được sử dụng trong loại cửa này bao gồm :
1.1.1.1 Motor ( DC Brushless Motor ).
Được thiết kế và sản xuất tại Nhật, đây là loại môtơ điện một chiều không sử dụng chổi than cho phép cửa hoạt động với tần suất cao mà không bị nóng. Với moment xoắn lớn cộng với hệ thống gá được chế tạo đặc biệt giúp cho sự vận hành của cửa hết sức nhẹ nhàng không bị rung. Tải trọng tối đa cho 2 cánh cửa lên tới 240 kg hoặc 150 kg cho cửa một cánh.


H́nh 1.2. Bộ điều khiển và giá đỡ của cửa trượt tự động



H́nh 1.3. Bộ điều khiển trung tâm và ray.

1.1.1.2.Bộ điều khiển ( MICOM Controller).
Sử dụng Micro computer, lập tŕnh hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức năng đóng – mở, có thể kết kết hợp với các thiết bị khác như đầu đọc thẻ, khóa điện, sesonr an toàn đảm bảo độ an toàn cao và an ninh cao. Trong khi cửa đang mở hoặc đóng , nếu gặp chướng ngại vật cửa sẽ dừng lại, đổi chiều và sau đó sẽ từ từ đóng lại hoặc mở ra. Nếu sau ba lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và hoạt động trở lại khi có tín hiệu từ mắt thần (sensor).


1.1.1.3. Mắt cảm biến (SENSOR).
Cho phép cửa có tầm quét xa , nhạy và liên tục. Giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật cản nằm trong vùng hoạt động của cửa.
1.1.1.4. Hộp kỹ thuật ( RAIL BASE).
Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khỏe và đặc biệt không bị mài ṃn trong quá tŕnh sử dụng .
1.1.1.5. Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn.
Ngăn ngừa việc phá hỏng bộ điều khiển và motor. Khi tải vượt quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thời gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường độ thấp . Nếu không tiếp tục có sự quá tải , cửa sẽ trở lại hoạt động b́nh thường, tốc độ hoạt động của cửa lại phục hồi . Tuy nhiên , khi quá tải lại tiếp tục , cửa sẽ dừng hoạt động để bảo vệ động cơ .
1.1.1.6. Chế độ làm việc.
Tự động : Cửa tự động đóng khi không có người , mở khi có người qua lại
Mở thường trực : Cửa lúc nào cũng mở .
Mở một chiều : Dành cho các cửa hàng , siêu thị . Ở chế độ này chỉ cho phép người di qua một chiều nhất định (đi ra hoặc đi vào) .
Chế độ đóng cửa vào ban đêm và mở cửa lại vào sáng hôm sau : Cho phép đặt chế độ đóng cửa vào ban đêm , và mở cửa lại vào sáng hôm sau . Giờ đóng, mở cửa do người điều khiển tự cài đặt . Ngoài ra c̣n có chế độ khóa cửa theo yêu cầu sử dụng , khi đó hệ truyền động bị khóa nên người khác không thể mở cửa .
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.



H́nh 1.4. Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động


1.1.2. Cửa mở cánh tự động – Automatic swing door.

H́nh 1.5 Cửa mở cánh tự động.
Dựa trên sự phát triển của các loại cửa mở cánh sử dụng bản lề sàn thông thường , cửa mở cánh tự động thực sự tạo nên một phong cách mới cho công nghệ sản xuất cửa tự động đó là : Hiện đại và tiện lợi.
Khi không có chỗ để lắp ray cửa trượt th́ giải pháp cửa mở cánh tự động là giải pháp tối ưu, người sử dụng hoàn toàn không c̣n phải bận tâm về chiều rộng của nơi lắp đặt. Khi có người vào, th́ cửa sẽ tự động mở vào phía trong và ngược lại .
Mỗi khi gặp vật cản, cửa sẽ tự động đảo chiều. Đặc biệt, với hai cảm biến an toàn (Safety Beam Seor) gắn ngay trên cửa sẽ tránh được va chạm người hoặc đồ vật trong phạm vi hoạt động của cửa.
Toàn bộ Bộ điều khiển, Môtơ của cửa đều nằm gọn trong hộp kỹ thuật kích thước nhỏ gọn ngay trên khung cửa nên có thể lắp cho cửa nhôm kính, cửa gỗ hoặc thậm chí cả cửa thép.
Đẩy cửa:

Kéo cửa:

H́nh 1.6 Giá đỡ cửa mở cánh tự động

Thông số kĩ thuật cửa mở cánh tự động.

H́nh 1.7. Thông số kỹ thuật cửa mở cánh tự động

1.1.3. Cửa mở trượt gấp tự động – Automatic folding door.


H́nh 1.8 Cửa mở trượt gấp tự động
Cửa mở trượt gấp được sử dụng rất hiệu quả với những công tŕnh có lưu lượng người qua lại lớn hoặc cần có độ mở thông thủy lớn nhất. Cửa mở trượt gấp không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà c̣n được sử dụng rộng răi trong các nhà máy, pḥng thí nghiệm, .



H́nh 1.9 Mặt cắt theo chiều dọc giá đỡ và mặt bên ngoài của cửa


Thông số kỹ thuật cửa mở trượt gấp tự động:

[TABLE=width: 96%, align: center]
[TR]
[TD]Model
[/TD]
[TD]SF 2004
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Kiểu mở
[/TD]
[TD] Mở trượt gấp 90[SUP]o [/SUP][SUB]­[/SUB]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Bộ điều khiển
[/TD]
[TD]Micom processor
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Motor
[/TD]
[TD]45 W Fuji Micro DC Brushless Motor
Động cơ điện 1 chiều không chổi than
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Điện áp
[/TD]
[TD]AC 220 V - 50 ~ 60Hz
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Tải trọng cánh cửa
[/TD]
[TD]Max 50 kg x 2 hoặc 50Kg x 4
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Kích thước cánh cửa
[/TD]
[TD]Max 700mm
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Hộp kỹ thuật
[/TD]
[TD]150 x 170 mm
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Tốc độ mở / đóng đến 90[SUP]o[/SUP]
[/TD]
[TD]2 – 5 /s ( Có thể điều chỉnh )
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Thời gian giữ cửa mở
[/TD]
[TD]0.5 to 13 s ( Có thể điều chỉnh)
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


H́nh1.10.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động
1.1.4. Cửa trượt xếp lớp tự động – Automatic telescopic door.



H́nh 1.11. Cửa trượt xếp lớp tự động.
Cửa trượt xếp lớp dựa trên nguyên lư hoạt động của cửa trượt thông thường được thiết kế lại bộ gá, dây curoa phụ Thay v́ chỉ có hai cánh trượt sang hai bên như các loại cửa trượt thông thường, cửa trượt xếp có đến 4 cánh trượt sang hai bên. Sử dụng cửa trượt xếp sẽ làm cho cửa có độ mở thông thoáng lên tới 75% so với 50% của cửa trượt thông thường. Cửa trượt xếp được sử dụng rất hiệu quả và thực sự phù hợp với những công tŕnh đ̣i hỏi chỉ lắp cửa trượt theo yêu cầu độ mở thông thủy lớn hơn hoặc có lưu lượng người qua lại lớn. Cửa trượt xếp không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà c̣n được sử dụng rộng răi trong các nhà máy, pḥng thí nghiệm .

H́nh 1.12 Bộ điều khiển và gá đỡ của cửa trượt xếp lớp

Động cơ, được cải tiến thông qua động cơ điện một chiều không chổi than, sự chuyển động của các bánh răng.
Cấu trúc bộ gá con lăn, bộ gá hợp kim và sử dụng hai con lăn hợp kim bọc một hợp chất nhựa luôn giữ cho cánh cửa vững chắc cân bằng, chống mọi trường hợp xô lật cánh và giúp cho cửa vận hành êm hơn.
Khi tải vượt quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thờ gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường độ thấp. Nếu không tiếp tục có sự quá tải, cửa sẽ trở lại hoạt động b́nh thường, tốc độ hoạt động của cửa lại tự phục hồi. Tuy nhiên, khi sự quá tải lại tiếp tục, cửa sẽ dừng lại để bảo vệ động cơ.
Mắt cảm biến an toàn, giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật nằm trong vùng hoạt động của cửa.
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.

H́nh 1.13.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động
1.1.5. Cửa trượt cánh cong tự động – Automatic circle sliding door.


H́nh 1.14. Cửa trượt cánh cong tự động
Ray của cửa trượt ṿm cong.


H́nh 1.15.Ray của cửa trượt cánh cong tự động

Thật là đẹp với một công tŕnh sử dụng cửa cong tự động. Dường như có một sự cách điệu từ cửa trượt và cửa mở cánh thông thường để tạo nên sự khác biệt của cửa cong tự đó là sự mềm mại và tính tiện dụng.
Chỉ cần kết hợp 2 bộ cửa cong, chúng ta đă có một hệ thống cửa tự động liên hoàn khép kín gọi là: Pḥng ngăn gió. Nó thực sự thích hợp với những công tŕnh sử dụng điều ḥa không khí trung tâm hoặc muốn ngăn chặn tối đa bụi và gió từ bên ngoài.
Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong tự động.


H́nh 1.16.Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong
1.1.6. Cửa xoay tự động – Automatic revolving door.

H́nh 1.17.Cửa xoay tự động
Với nét kiến trúc khác biệt, cửa xoay tự động được dùng tại các ngân hàng, khách sạn, những ṭa nhà có lưu lượng người qua lại lớn, tốc độ lưu thông cao nhưng vẫn bảo đảm độ an toàn. Giữ nhiệt, tránh gió, bụi, tránh được nguy cơ gió đập .
Cửa có thể làm việc tự động hoàn toàn,hoặc bán tự động (có sự trợ giúp của động cơ điện để mở cửa) và báng tay (dùng lực của người để đẩy cửa).
Cửa được gắn mắt thần cảm biến, khi có người ra vào, cửa tự động hoạt động, b́nh thường cửa sẽ dừng lại để tiết kiệm năng lượng. Cảm biến cũng sẽ đảm bảo an toàn cho người đi qua v́ khi vướng hành lư hoặc người đi vào buồng cửa dùng lại th́ cửa cũng sẽ dừng lại.
Khung cửa được làm bằng nhôm hợp kim nên bền đẹp và nhẹ.
Mô tả thiết bị:
- 2 radar phát hiện chuyển động lắp phía trong và phía ngoài, tín hiệu radio
- 2 sensor phát hiện vật cản lắp trong và ngoài, chếch lối đi bên phải, tránh kẹt.
- 2 sensor phát hiện va chạm lắp dọc hai vách cong, chếch lối đi bên phải.
- 3 sensorphats hiện va chạm lắp dưới 3 cánh xoay.
- 1 hộp điều khiển nút bấm điều khiển có 5 chế độ.
- 1 khóa key switch để dùng khóa xích



H́nh 1.18. Cơ cấu quay của cửa cánh cong tự động.
Một số tiêu chuẩn.

H́nh 1.19. Tiêu chuẩn của cửa cánh cong tự động

1.1.7. Cửa cuốn tự động.




H́nh 1.20. Cửa cuốn tự động.

Cửa cuốn tự động mang những đặc tính vượt trội, thân cửa làm bằng hợp kim Alumi siêu bền có độ đàn hồi cao. Vận hành ấn tượng: Siêu êm – siêu nhẹ - siêu nhanh. Tự động đảo chiều khi gặp chướng ngại vật. Báo động khi có đột nhập. Được thiết kế dễ dàng thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp. Khi mất điện, có thể mở cửa bằng tay một cách nhẹ nhàng. Kiểu dáng hiện đại, màu sắc đa dạng và phong phú. Có thể bổ sung nhiều lựa chọn: Đèn báo sáng, c̣i báo động, UPS, mắt hồng ngoại (sensor), Card điều khiển trung tâm, hẹn giờ đóng mở. Cửa cuốn tự động phù hợp với mọi công tŕnh: Nhà ở - cửa hàng – ki ốt – kho hàng – nhà xưởng Gara ô tô – siêu thị .
Motor của cửa cuốn tự động dùng điện áp 24v DC sẽ không gây nguy hiểm cho người sử dụng. Khi đóng cửa, hệ thống motor sẽ tự động khóa bộ ly hợp, khi chốt ly hợp bị mở/gẫy (do kẻ gian) th́ c̣i báo động sẽ được kích hoatjvaf thông báo có đột nhập. Công nghệ khóa Advanced Rolling Code và hàng tỉ mă số được tạo ra nhằm ngăn ngừa hoàn toàn khả năng copy mă số mở cửa của kẻ gian. Trong nhưng trường hợp khẩn cấp có thể mở cửa bằng tay nhanh chóng bằng “dây rút chốt hăm”.


H́nh 1.21. Motor cửa cuốn
Có thể đóng mở cửa một cách dễ dàng và thuận tiện trong khoảng cách 50m và trong mọi điều kiện thời tiết nhờ bộ điều khiển từ xa.

H́nh 1.22. Điều khiển sóng rađiô
Trong trường hợp mất điện vẫn mở được cửa nhờ bộ lưu điện (UBS), có khả năng lưu điện để sử dụng trong vài ngày.


H́nh 1.23. Bộ lưu điện

Hệ thống cao su giảm chấn dưới đáy ngăn không cho nước và bụi đi vào nhà.

H́nh 1.24. Trục cuốn motor

Ray cửa giúp cố định vị trí cửa, giúp cửa vận hành êm nhẹ.