Chương 1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG 1.1 Cửa tự động là gì? Cửa tự động là một loại cửa dùng để đóng mở được tích hợp thêm các thiết bị để nó có thể tự động đóng, cửa tự động mở khi các thiết bị cảm biến được kích hoạt thông qua remote, máy vân tay thẻ từ hay các thiết bị điều khiển thông minh khác. Cửa sẽ tự động mở ra hoặc đóng lại khi thiết bị điều khiển nhận được một tín hiệu kích hoạt bởi các cảm biến và điều khiển các bánh xe có động cơ hoạt động giúp cửa mở ra, khi bộ phận cám biến không phát hiện ai trong khu vực hoạt động, cánh cửa bắt đầu đóng sau một khoảng thời gian.2 Phân loại cửa tự động Cửa tự đóng / mở được chia làm 4 loại chính đó là cửa trượt tự động, cửa mở tự động, cửa trượt xếp lớp tự động, và cửa mở xoay tròn tự động, 90% cửa tự động hiện nay là cửa kính trượt tự động.1 Cửa trượt tự động - Cửa có thể 1 cánh hoặc 2 cánh, cánh có nẹp kính gắn bánh xe treo trượt tự động trên thanh ray thông qua các thiết bị tự động như motor, dây cura, bánh xe…, cửa trượt qua 1 bên (đối với cửa 1 cánh), trượt qua 2 bên (nếu cửa 2 cánh) - Ưu đểm loại cửa trượt này cửa có thế đơn giản, sản phẩm phụ tùng thay thế nhiều, giá thành phải chăng, dễ lắp đặt sửa chữa, sản phẩm thông dụng nhất là cửa kính cường lực được lắp đặt trong văn phòng, nhà hàng, siêu thị, trong showroom….2 Cửa mở tự động - Dùng cho cổng mở 1 cánh hay 2 cánh, thiết bị mở tự động được gắn trên cửa, sản phẩm này được dùng chủ yếu trong văn phòng, nhà hàng, bệnh viện… thường là cửa gỗ, cửa bệnh viện, ưu đểm của sản phẩm là độ thông thủy mở được 100 %. Giá thành cao hơn cửa kính trượt tự động.3 Cửa trượt xếp lớp tự động 2 - Cũng giống như cửa trượt tự động, tuy nhiên mỗi bên cửa có 2 cánh khi trượt mở ra thì xếp lớp nhau, cấu tạo thiết bị này gồm 02 đường dây cura cho 02 dãy cửa, ưu điểm sản phẩm này là độ thông thủy cửa lên đến 75 %.
nên dùng những nơi lắp đặt cần độ thông thủy lớn.4 Cửa xoay tròn tự động - Cấu tạo chính cũng giống như cửa trượt, nhưng ray trượt và cửa kính trượt là đường cong, cửa này dùng cho các siêu thi cao cấp, chống thoát nhiệt và chống bụi tốt, độ thông thủy đến 100%. Cửa được trang bị và lắp đặt chủ yếu trong siêu thị, nhà hàng.3 Cách phân biệt các loại cửa tự động - Cửa tự động theo quan niệm của đại đa số mọi người hiểu chung cho tất cả c ác loại cửa kể cả cổng có chức năng tự động - Về các hệ thống cửa tự động nói chung, sau đây tôi xin trình bày về các hệ thống cửa năm trong nhóm cửa tự động. Cửa cuốn có sử dụng motor ống cũng như motor ngoài ( bao gồm cửa cuốn đức, cửa cuốn úc, đài loan…) Cửa cuốn siêu tốc ( là loại cửa cuốn có tốc độ rất nhanh > 0,5m/s) Cửa tự động trượt trần Cửa trượt tự động (bao gồm loại 1 cánh, 2 cánh) 3 Cửa trượt xếp lớp tự động Cửa trượt cong tự động Cửa xoay tự động - Đó là các loại cửa thông dụng chúng ta thường biết tới với tên gọi và phân biệt các loại cửa tự động. Đôi khi có những người vẫn gọi các loại cổng trượt, xếp… là cửa tự động.
KẾT CẤU CƠ KHÍ Tìm hiểu chi tiết cấu tạo của cửa tự động Cửa tự động được chia ra làm nhiều loại với hình thức và loại cánh cửa khác nhau để phù hợp với yêu cầu công năng của từng công trình. Tuy nhiên về cốt lõi, cấu tạo cơ bản của cửa tự động lại được chia thành 2 nhóm chính là cửa trượt và cửa xoay.1 Cửa trượt tự động 2.1 Cấu tạo Nói về cửa trượt tự động, có rất nhiều kiểu dáng hoạt động khác nhau nhưng trên cơ bản đều bao gồm các bộ phận sau: Ray trượt, nắp (Rail and Cover, Transom) Bo mạch điều khiển (controller) Động cơ điện (motor) Dây đai truyền động (Timing belt) Pulley không tải (Idler Pulley) Bộ tai treo bánh xe Cảm biến (Sensor) Con chặn cửa (Door Stopper) Biến thế nguồn ( tùy theo hãng sản xuất) 4 2.2 Nguyên lý hoạt động 5 2.2 Cửa xoay tự động 2.1 Cấu tạo Cửa xoay tự động bao gồm 2-3-4 cánh cửa bằng kính, có kích thước tương đồng nhau, được lắp đặt đối xứng qua trục nằm chính giữa ở trung tâm. Hệ thống khung cửa làm từ chất liệu hợp kim không gỉ, bao quanh các cánh cửa đối xứng. Bên trong không gian được chia ra các khoang có diện tích gần bằng nhau sử dụng cho các luồng lưu thông liên tục.2 Nguyên lý hoạt động Cửa xoay có thể xoay quanh trục nhờ có hệ thống cơ điện và cảm biến được lắp đặt bên trên hoặc dưới.
Khi có người/vật thể di chuyển ra vào, cảm biến nhận được tín hiệu sẽ ra tín hiệu cho cửa xoay. Khi hành lý hoặc người bị vướng lại thì cửa xoay sẽ dừng lại. CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG 3.1 Cảm biến phát hiện chuyển động: Loại cảm biến: Thường là cảm biến hồng ngoại hoặc cảm biến siêu âm để phát hiện chuyển động gần cửa. Độ nhạy: Cảm biến cần có độ nhạy phù hợp để phát hiện người hoặc vật thể đến gần.2 Bộ điều khiển: Vi xử lý: Điều khiển các hoạt động của hệ thống.
Phần mềm: Phần mềm lập trình để quản lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ.3 Động cơ điện: Loại động cơ: Động cơ DC hoặc động cơ bước (stepper motor) để mở và đóng cửa. Công suất: Đủ mạnh để di chuyển cánh cửa một cách mượt mà.4 Hệ thống dẫn động (Actuator system): Dẫn động dây đai: Hệ thống dây đai hoặc vít me để chuyển động cửa. Giảm chấn: Hệ thống giảm chấn để hạn chế va đập khi đóng/mở cửa.5 Nguồn điện: Điện áp: Phù hợp với yêu cầu của các thành phần trong hệ thống (thường là 12V hoặc 24V DC). Pin dự phòng: Đảm bảo hoạt động liên tục trong trường hợp mất điện.6 An toàn và bảo mật: Chức năng tự dừng: Cửa tự động dừng lại khi phát hiện có vật cản.
Khóa an toàn: Hệ thống khóa để đảm bảo an ninh khi cần thiết.7 Thiết kế cơ khí: Chất liệu: Cửa và khung cần được làm từ vật liệu bền, chịu lực tốt. Lắp đặt: Cần lắp đặt chắc chắn để đảm bảo hoạt động ổn định.8 Tính năng bổ sung: Điều khiển từ xa: Sử dụng remote hoặc ứng dụng di động để điều khiển cửa. 7 Tích hợp với hệ thống nhà thông minh: Có thể kết nối và điều khiển qua các hệ thống nhà thông minh khác. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tăng cường tiện lợi, an toàn và hiệu quả trong việc sử dụng cửa ra vào.
Nó giúp tự động hóa quá trình mở và đóng cửa, giảm thiểu sức lực con người, đảm bảo an ninh và tiết kiệm năng lượng. NHIỆM VỤ VÀ PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ Nhiệm vụ của hệ thống cửa tự động: Tự động mở và đóng cửa khi phát hiện chuyển động hoặc theo lệnh từ điều khiển, đảm bảo an toàn và tiện lợi cho người sử dụng. Phân tích nhiệm vụ: 1. Phát hiện chuyển động: Sử dụng cảm biến để phát hiện người hoặc vật thể.
Xử lý tín hiệu: Bộ điều khiển nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến. Kích hoạt động cơ: Điều khiển động cơ để mở/đóng cửa. Đảm bảo an toàn: Tích hợp chức năng dừng khi gặp vật cản. Bảo mật: Hệ thống khóa an toàn khi cần thiết.
8 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN, THIẾT BỊ, PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 2.1 Vi điều khiển AT89C52 Vi điều khiển 8051 được Intel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vì điều khiến đầu tiên của họ MCS-51. Hiện tại rất nhiều nhà sản xuất như Siemens, Advanced Micro Devices, Fusisu và Philips tập trung phát triển các sản phẩm trên có 8051. Atmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó cải tiến thêm, hãng cho ra đời 89551, 52, 8988252. AT89C52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất.
Các sản phẩm AT89C52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bít gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên chíp dùng cho những biển một bít như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bịt trực tiếp trong hệ thống điều khiển.2 Một số đặc tính AT89C52 cung cấp những đặc tỉnh chuẩn như: 8 Kbyte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nổi tiếp bản song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON- CHIP.
Các đặc điểm của chip AT89C52 được tóm tắt như sau: 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá Tần số hoạt động từ: 0 HZ đến 24MHz Bộ Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội 4 Port xuất/nhập I/O 8 bit Giao tiếp nối tiếp 64Kb vùng nhớ mã ngoại 94KB vùng nhớ dữ liệu ngoại 9 Sơ đồ khối của AT89C52 Sơ đồ chân của AT89C52 Mặc dù các thành viên của họ 89C52 (ví dụ 8751, 89S52, 80C51, DS5000) đều có các kiểu đóng vỏ khác nhau, CFP (Quad Flat Pakage) và dạng chip không có chân đỡ LCC (Leadless Chip Carrier) chúng đều có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/O, đọc RD giới hạn như hai hàng chân DIP (DualIn - LinePakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Cần phải lưu ý một số hãng cung cấp một phiên bản 89C52 có 20 chân với số cổng vào ra ít hơn cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sử dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập trung mô tả phiên bản này. 10 Chức năng của các chân AT89C52 - Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.