Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế đô thị hóa và sự phát triển của các công trình kiến trúc hiện đại, mật độ các khu chung cư, cao ốc và trung tâm thương mại gia tăng nhanh chóng. Thang máy trở thành thiết bị nâng chuyển trọng yếu phục vụ việc di chuyển thẳng đứng của con người và hàng hóa với các ưu điểm về tốc độ, tính ổn định, độ an toàn và khả năng tiết kiệm không gian so với cầu thang bộ truyền thống. Đề tài đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình thang máy" do sinh viên Ngô Đức Thịnh và Đỗ Văn Khoa thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Đình Phú tại Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (tháng 01/2017) được triển khai nhằm giải quyết bài toán tiếp cận nguyên lý vận hành, tính toán động lực học và thực thi giải pháp điều khiển tự động cho một hệ thống thang máy thu nhỏ.

Văn bản xác định rõ các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  • Mục tiêu nghiên cứu:
    1. Nắm vững nguyên lý hoạt động tổng thể của hệ thống thang máy vận chuyển.
    2. Thiết kế và thi công hoàn thiện mô hình thang máy đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về cơ khí và điều khiển.
    3. Đảm bảo hệ thống đạt độ chính xác trong định vị tầng, có độ bền cơ học và tính thẩm mỹ.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Khảo sát và tìm hiểu các chủng loại thang máy trên thị trường.
    2. Thiết lập cấu trúc phần cứng, xây dựng firmware và phần mềm điều khiển vận hành hệ thống.
    3. Phân tích, xử lý và khắc phục các sự cố kỹ thuật phát sinh trong quá trình vận hành mô hình.
    4. Xác định nguyên lý hoạt động và các thông số kỹ thuật của linh kiện điện tử, cơ cấu cơ khí được tích hợp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Hệ thống tập trung vào mô hình thang máy 4 tầng với 2 buồng thang (cabin) hoạt động độc lập. Phạm vi phần cứng và công nghệ bao gồm: vi điều khiển Arduino Mega 2560 làm khối xử lý trung tâm, vi điều khiển PIC 16F887 hỗ trợ khối hiển thị, mạch công suất cầu H L298, mạch cầu H dùng rơ le, hệ thống cảm biến quang (photocell) chống kẹt cửa, cảm biến lực (loadcell) model YZC-133 phục vụ cảnh báo quá tải, cùng hệ thống công tắc hành trình, màn hình LCD 16x2 và LED 7 đoạn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án tổng hợp cơ sở lý thuyết về kỹ thuật thang máy bao gồm cấu tạo cơ khí, lý thuyết truyền động điện, bài toán dừng chính xác buồng thang và các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật đối với thang máy chở người.

Khung lý thuyết và mô hình tính toán động học

Một hệ thống thang máy hoàn chỉnh bao gồm 6 khối thành phần chính: buồng thang (cabin), hệ thống đối trọng, cáp nâng truyền lực, ray dẫn hướng thẳng đứng, hệ thống an toàn cơ khí và hệ thống mạch điện (mạch động lực, mạch điều khiển, mạch chiếu sáng).

Về mặt động lực học truyền động, đồ án áp dụng các công thức tính chọn công suất động cơ:

  • Khi nâng tải không dùng đối trọng: $$P_c = \frac{(G_{\text{buồng thang}} + G) \cdot v}{\eta}$$
  • Khi nâng tải có dùng đối trọng: $$P_c = \left[ \frac{G_{\text{buồng thang}} + G}{\eta} - G_{\text{đối trọng}} \cdot \eta' \right] \cdot v \cdot 10^{-3} \quad (\text{kW})$$ Trong đó: $G_{\text{buồng thang}}$ là khối lượng cabin, $G$ là khối lượng tải nâng, $v$ là vận tốc nâng, $\eta$ và $\eta'$ là hiệu suất cơ cấu nâng và ma sát dẫn hướng.
  • Khối lượng đối trọng: $$G_{\text{đối trọng}} = G_{\text{buồng thang}} + \alpha \cdot G$$ Với hệ số cân bằng $\alpha = 0{,}4 \div 0{,}5$ đối với thang máy chở khách và $\alpha = 0{,}5$ đối với thang máy chở hàng.

Về chỉ tiêu động học và độ êm dịu chuyển động, đồ án xác định gia tốc tối ưu là $a = 2 \text{ m/s}^2$ và độ giật $\rho = \frac{d^2v}{dt^2} \le 20 \text{ m/s}^3$. Quá trình dừng chính xác buồng thang phụ thuộc vào quãng đường hãm trượt $S = S' + S''$, trong đó sai số dừng lớn nhất được xác định theo công thức $\Delta S = \frac{S_2 - S_1}{2}$ (với $S_1, S_2$ lần lượt là độ trượt nhỏ nhất khi không tải và lớn nhất khi đầy tải).

Hệ truyền động Phạm vi điều chỉnh tốc độ Tốc độ di chuyển ($v$, m/s) Gia tốc cực đại ($a$, m/s$^2$) Độ chính xác dừng ($\Delta S$, mm)
Động cơ KĐB roto lồng sóc 1 cấp tốc độ 1:1 0,5 1,0 $\pm 120 \div 150$
Động cơ KĐB roto lồng sóc 2 cấp tốc độ 1:3 0,5 1,0 $\pm 10 \div 15$
Hệ 1 chiều máy phát - động cơ 1:30 2,0 1,5 $\pm 5 \div 10$
Hệ 1 chiều có khuếch đại trung gian 1:100 2,0 2,0 $\pm 5 \div 10$

Bảng so sánh các tham số hệ truyền động và độ dừng chính xác theo cơ sở lý thuyết của đồ án.

Phương pháp nghiên cứu

Nhóm tác giả kết hợp phương pháp phân tích tài liệu kỹ thuật chuyên ngành với phương pháp thiết kế và thực nghiệm mô hình:

  1. Khảo sát các tiêu chuẩn kỹ thuật thực tế về kích thước sàn cabin (định mức $0{,}28 \text{ m}^2/\text{người}$, giảm xuống $0{,}19 \text{ m}^2/\text{người}$ khi cao điểm), độ rọi chiếu sáng tối thiểu (50 lux tại ngưỡng cửa), và các cơ cấu an toàn (phanh bảo hiểm kiểu kìm, nêm, lệch tâm).
  2. Tính toán lựa chọn vật liệu và kích thước mô hình theo tỷ lệ thu nhỏ.
  3. Lập trình điều khiển nhúng, phân tách nhiệm vụ giữa khối xử lý trung tâm và khối mở rộng hiển thị để giải quyết bài toán giới hạn chân I/O.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hoàn chỉnh gồm phần cứng cơ khí, mạch điều khiển điện tử và thuật toán phần mềm.

Thiết kế phần cứng cơ khí

Mô hình vật lý được tính toán và gia công với các thông số kích thước cụ thể:

  • Khung thang máy: Chiều dài 85 cm, chiều rộng 45 cm, chiều cao 125 cm. Vật liệu được chọn là khung thép chữ V lỗ đa năng liên kết bulong, chịu được tải trọng lớn và giảm giá thành chế tạo.
  • Buồng thang (Cabin): Kích thước gồm chiều dài 20 cm, chiều rộng 20 cm, chiều cao 24 cm. Vật liệu sử dụng là bìa nhựa giả gỗ nhằm đảm bảo độ bền, trọng lượng nhẹ và tính thẩm mỹ.
  • Hệ thống ray dẫn hướng: 4 thanh ray bằng nhôm định hình dài 125 cm kết hợp bộ con lăn (vòng bi) định hướng chuyển động thẳng đứng.
  • Cơ cấu mở cửa: Sử dụng 1 động cơ điện kết hợp cơ cấu nhôm xích và thanh trượt để thực hiện thao tác đóng/mở cửa cabin tự động.
  • Hệ thống đối trọng: Chế tạo bằng vật liệu sắt để đạt trọng lượng cần thiết trong thể tích nhỏ gọn, cân bằng tải trọng tĩnh của cabin và 50% tải định mức.
Hạng mục cơ khí Kích thước (Dài $\times$ Rộng $\times$ Cao) Vật liệu lựa chọn Chức năng kỹ thuật
Khung kết cấu $85 \text{ cm} \times 45 \text{ cm} \times 125 \text{ cm}$ Thép chữ V đục lỗ Chịu lực toàn bộ hệ thống 4 tầng 2 cabin
Buồng thang (Cabin) $20 \text{ cm} \times 20 \text{ cm} \times 24 \text{ cm}$ Bìa nhựa giả gỗ Chứa tải mô phỏng, tích hợp bảng nút nhấn
Ray dẫn hướng Chiều dài $125 \text{ cm}$ (4 thanh) Nhôm định hình + con lăn Định hướng di chuyển dọc trục thẳng đứng
Đối trọng Tỷ lệ theo công thức cân bằng Sắt khối Cân bằng trọng lượng buồng thang + 50% tải
Cơ cấu cửa Tương thích mặt tiền buồng thang Nhôm xích + thanh trượt Đóng mở cửa tự động thông qua motor kéo

Bảng tổng hợp thông số thiết kế kết cấu cơ khí mô hình thang máy.

Thiết kế mạch điện tử và tích hợp hệ thống

Hệ thống điều khiển phân cấp gồm các khối chức năng:

  • Khối xử lý trung tâm: Sử dụng bo mạch Arduino Mega 2560 (vi điều khiển ATmega2560, tần số 16 MHz, bộ nhớ Flash 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 KB, 54 chân I/O số với 15 chân PWM, 16 ngõ vào Analog 10-bit). Vi điều khiển nạp chương trình và xử lý logic toàn bộ tín hiệu hành trình, cảm biến và lệnh gọi tầng.
  • Khối hiển thị: Sử dụng màn hình LCD 16x2 (chip điều khiển HD44780, giao tiếp dữ liệu 4-bit/8-bit, bộ nhớ DDRAM 80 ký tự, CGROM 240 mẫu ký tự) chuyên trách hiển thị khối lượng tải đo từ Loadcell. Phối hợp với vi điều khiển PIC 16F887 để mở rộng giao tiếp ngoại vi, điều khiển hệ thống LED 7 đoạn báo vị trí tầng và LED mũi tên hiển thị chiều chuyển động lên/xuống.
  • Khối cảm biến và an toàn:
    • Photocell (cảm biến thu phát hồng ngoại): Lắp đặt tại cửa cabin để phát hiện vật cản, tự động đảo chiều mở cửa tránh kẹt tay hành khách.
    • Loadcell (model YZC-133): Đặt dưới sàn cabin để đo khối lượng thực tế, kết nối mạch tiền khuếch đại truyền về bộ xử lý nhằm kích hoạt cảnh báo quá tải.
    • Công tắc hành trình: Bố trí tại các tầng để nhận diện vị trí cabin và giới hạn biên an toàn trên/dưới.
  • Khối công suất và nguồn: Bộ nguồn tổ ong chuyển đổi từ điện lưới 220V AC sang nguồn một chiều 12V DC và 5V DC. Mạch điều khiển động cơ sử dụng Module Relay 4 kênh 5V kết hợp mạch cầu H L298 để cấp nguồn và đảo chiều động cơ kéo cabin và động cơ kéo cửa.
+-------------------------------------------------------------------+
|                        KHỐI NGUỒN (220VAC -> 12VDC / 5VDC)        |
+-------------------------------------------------------------------+
                                  |
                                  v
+-----------------------+     +-----------------------+     +-----------------------+
|  KHỐI CẢM BIẾN        |     |  KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM |     |  KHỐI HIỂN THỊ        |
|  - Loadcell YZC-133   | --> |  Arduino Mega 2560    | --> |  - PIC 16F887         |
|  - Photocell hồng ngoại|    |  (Xử lý logic, gọi    |     |  - LCD 16x2 (Tải trọng)|
|  - Công tắc hành trình|     |   tầng, an toàn)      |     |  - LED 7 đoạn (Tầng)  |
|  - Nút nhấn gọi tầng  |     +-----------------------+     |  - LED mũi tên (Chiều)|
+-----------------------+                 |                 +-----------------------+
                                          v
                              +-----------------------+
                              |  KHỐI CHẤP HÀNH       |
                              |  - Module Relay 4 kênh|
                              |  - Mạch Cầu H L298    |
                              |  - Motor kéo buồng thang|
                              |  - Motor cơ cấu mở cửa|
                              +-----------------------+

Thuật toán điều khiển và logic vận hành

Chương trình điều khiển thang máy 4 tầng thực thi theo các quy tắc logic:

  1. Chế độ ưu tiên di chuyển: Cabin ưu tiên phục vụ hành khách bên trong buồng thang trước, sau đó mới đến các lệnh gọi từ các sảnh tầng bên ngoài. Thang máy di chuyển liên tục theo một chiều xác định (lên hoặc xuống) và dừng đón/trả tại các tầng có yêu cầu nằm trên lộ trình di chuyển. Thang máy chỉ đổi hướng khi không còn bất kỳ yêu cầu nào cùng chiều phía trước.
  2. Chu trình đóng mở cửa: Khi đến tầng chỉ định, cabin dừng hẳn mới kích hoạt động cơ mở cửa. Cửa duy trì trạng thái mở trong 5 giây; nếu không phát hiện người đi qua hoặc không có tác động từ photocell, cửa sẽ tự động đóng lại. Người dùng có thể nhấn nút đóng/mở cưỡng bức tại bảng điều khiển buồng thang trước khi công tắc hành trình cửa chạm giới hạn.
  3. Xử lý sự cố mất nguồn: Nếu thang máy dừng ở vị trí lưng chừng giữa các tầng do mất điện, khi có điện trở lại hệ thống sẽ tự động kích hoạt chế độ điều khiển buồng thang di chuyển lên tầng liền kề gần nhất và dừng cố định để tái thiết lập gốc tọa độ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Trình bày tổng quan về nhu cầu cấp thiết của thang máy trong các công trình cao tầng hiện đại; xác định mục tiêu chế tạo mô hình thang máy 4 tầng 2 cabin; phân công 4 nhiệm vụ nghiên cứu chi tiết; xác định phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dòng vi điều khiển Arduino Mega 2560, PIC 16F887, mạch công suất cầu H L298, cảm biến quang Photocell và cảm biến tải trọng Loadcell; đồng thời phác thảo cấu trúc 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hệ thống hóa toàn bộ lý thuyết về cấu tạo thang máy công nghiệp và các khối chức năng tương ứng; phân tích chi tiết thông số diện tích sàn phục vụ ($0{,}28 \text{ m}^2/\text{người}$), độ rọi chiếu sáng ($50 \text{ lux}$), công thức tính chọn công suất động cơ kéo có/không có đối trọng, hệ số cân bằng $\alpha$; khảo sát các giai đoạn động học (khởi động, gia tốc $2 \text{ m/s}^2$, độ giật giới hạn $20 \text{ m/s}^3$, dừng ổn định); phân tích hiện tượng sai số trượt dừng buồng thang $\Delta S$; đối chiếu đặc tính 4 hệ truyền động điện; giới thiệu các cơ cấu phanh bảo hiểm cơ khí (kiểu nêm, kìm, lệch tâm); và quy định các chức năng thuật toán cần hiện thực trên mô hình.

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chi tiết hóa quá trình thiết kế phần cứng và phần mềm:

  • Thiết kế cơ khí: Tính toán lựa chọn khung thép V lỗ đa năng ($85 \times 45 \times 125 \text{ cm}$), cabin bìa nhựa giả gỗ ($20 \times 20 \times 24 \text{ cm}$), ray dẫn hướng nhôm định hình có con lăn, đối trọng sắt khối và cơ cấu truyền động cửa xích nhôm trượt.
  • Thiết kế điện tử: Trình bày sơ đồ khối kết nối toàn hệ thống; phân tích sơ đồ chân và cấu hình kỹ thuật vi điều khiển Arduino Mega 2560; thiết kế module hiển thị LCD 16x2 thông qua chip điều khiển HD44780 với các vùng nhớ DDRAM, CGROM, CGRAM kết hợp vi điều khiển PIC 16F887; thiết kế mạch đo tải trọng dùng Loadcell YZC-133, mạch chống kẹt cửa Photocell, module relay 4 kênh, mạch cầu H L298 và mạch nguồn tổ ong.
  • Lưu đồ thuật toán: Xây dựng lưu đồ xử lý nút nhấn gọi tầng, lưu đồ quét bảng điều khiển cabin và chu trình đóng/mở cửa tự động.

Chương 4: Kết quả, nhận xét

Ghi nhận kết quả chế tạo mô hình thang máy hoàn chỉnh với đầy đủ kết cấu cơ khí 4 tầng và 2 buồng thang vận hành thực tế; kiểm tra các chức năng gọi tầng, tự động dừng tầng chính xác, chu trình đóng mở cửa 5 giây, nhận diện vật cản chống kẹt tay bằng Photocell và ngắt tải cảnh báo bằng Loadcell. Đưa ra các nhận xét, đánh giá về độ ổn định của mạch điều khiển và độ êm của cơ cấu truyền động.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài

Tổng kết các kết quả đạt được về mặt kỹ thuật, mức độ hoàn thành so với mục tiêu ban đầu; nêu rõ những mặt hạn chế trong quá trình thi công thực tế; đề xuất các hướng nâng cấp tiếp theo về giải thuật điều khiển phân tầng thông minh và hoàn thiện cơ khí công nghiệp; đính kèm danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

Mô hình thực nghiệm hoàn thành đúng tiến độ với các thông số vận hành thực tế:

  • Thi công hoàn chỉnh kết cấu cơ khí mô hình 4 tầng gồm 2 cabin hoạt động độc lập trong không gian khung thép $85 \times 45 \times 125 \text{ cm}$.
  • Hệ thống điều khiển vi xử lý kép (Arduino Mega 2560 phối hợp PIC 16F887) vận hành ổn định, tiếp nhận chính xác tín hiệu từ 5 nút nhấn điều khiển buồng thang (tầng 0, 1, 2, 3, 4) và các nút gọi tầng ngoài sảnh.
  • Hiện thực hóa cơ chế an toàn kép: cảm biến quang Photocell tự động đảo chiều cửa khi gặp vật cản và cảm biến Loadcell model YZC-133 đo lường chính xác tải trọng hiển thị trực tiếp lên LCD 16x2.
  • Thực hiện đúng chu trình định thời đóng mở cửa (5 giây), cơ chế mở cửa cưỡng bức và chu trình tự động dò tìm vị trí đưa cabin lên tầng gần nhất sau khi phục hồi nguồn điện do sự cố.

Giải pháp và đóng góp kỹ thuật của đề tài

  1. Giải pháp mở rộng giao tiếp ngoại vi: Việc kết hợp vi điều khiển Arduino Mega 2560 làm bộ xử lý logic trung tâm với vi điều khiển PIC 16F887 để chuyên trách khối hiển thị (LED 7 đoạn, LED ma trận chỉ hướng, LCD) là giải pháp thực nghiệm hiệu quả, giúp giải phóng chân I/O và tối ưu hóa thời gian xử lý thời gian thực của bo mạch chính.
  2. Tối ưu hóa chi phí gia công mô hình: Tác giả đã phân tích và lựa chọn giải pháp kết hợp khung thép V đục lỗ, vỏ cabin bìa nhựa giả gỗ và đối trọng sắt, giúp giảm giá thành chế tạo nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững, đáp ứng yêu cầu truyền động cơ học mô phỏng.
  3. Tài liệu thực hành chuyên ngành: Đồ án đóng góp một bộ tài liệu hoàn chỉnh từ tính toán lý thuyết công suất truyền động, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện tử, đến lưu đồ thuật toán điều khiển nhúng, phục vụ trực tiếp cho công tác nghiên cứu và đào tạo thực hành môn học Trang bị điện - Tự động hóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đề tài:
    • Do điều kiện thời gian và kinh phí, nhóm tác giả chưa có cơ hội đi thực tế khảo sát các hệ thống thang máy công nghiệp cỡ lớn đang vận hành ngoài thực địa, dẫn đến một số chi tiết cơ khí mô hình còn mang tính thủ công.
    • Mô hình vận hành ở một cấp tốc độ cố định, chưa tích hợp hệ thống điều khiển biến tần (VVVF) để điều chỉnh dải vận tốc vô cấp và làm mượt hoàn toàn quá trình hãm dừng buồng thang như các hệ truyền động công nghiệp.
  • Hướng nghiên cứu phát triển tiếp:
    • Nghiên cứu nâng cấp giải thuật điều khiển nhóm thang máy (Group Control Algorithm) nhằm tối ưu hóa thời gian chờ của hành khách khi vận hành đồng thời 2 buồng thang trong các tòa nhà cao tầng.
    • Ứng dụng biến tần và động cơ xoay chiều có điều khiển vector để mô phỏng chính xác biểu đồ chuyển động 4 giai đoạn, nâng cao độ dừng chính xác $\Delta S$ trong phạm vi milimet.
    • Tích hợp hệ thống giám sát SCADA, kết nối giao tiếp mạng máy tính hoặc IoT để theo dõi tình trạng kỹ thuật và cảnh báo lỗi thang máy từ xa.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Công nghệ Tự động hóa, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển:

  • Tham khảo về tính toán động lực học: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về tính chọn công suất động cơ thang máy, xác định trọng lượng đối trọng, tính lực kéo puli và phân tích độ giật, gia tốc di chuyển của buồng thang (Chương 2).
  • Tham khảo về tích hợp phần cứng và lập trình nhúng: Đưa ra sơ đồ kết nối chi tiết giữa vi điều khiển Arduino Mega 2560 với cảm biến lực Loadcell YZC-133, cảm biến quang Photocell và cách ghép nối vi điều khiển PIC 16F887 để mở rộng giao tiếp điều khiển màn hình LCD 16x2, LED 7 đoạn (Chương 3).
  • Ứng dụng làm tài liệu chế tạo mô hình thực tập: Cung cấp bản vẽ kích thước, phương án lựa chọn vật liệu và cơ chế truyền động nhôm xích đóng mở cửa buồng thang phục vụ cho các đề tài nghiên cứu hoặc đồ án môn học tương tự.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình thang máy trong đồ án có quy mô thiết kế và kích thước cơ khí cụ thể là bao nhiêu? Mô hình được thiết kế với quy mô 4 tầng và 2 buồng thang (cabin). Kích thước khung tổng thể là $85 \text{ cm}$ (dài) $\times 45 \text{ cm}$ (rộng) $\times 125 \text{ cm}$ (cao), làm bằng thép chữ V lỗ đa năng. Mỗi cabin có kích thước $20 \text{ cm} \times 20 \text{ cm} \times 24 \text{ cm}$ bằng bìa nhựa giả gỗ, chạy trên hệ thống 4 thanh ray nhôm định hình cao 125 cm.

2. Khối xử lý trung tâm và khối hiển thị của hệ thống sử dụng những loại vi điều khiển nào? Khối xử lý trung tâm sử dụng bo mạch Arduino Mega 2560 tích hợp vi điều khiển ATmega2560 (16 MHz, 54 chân I/O số, 16 ngõ vào analog 10-bit). Khối hiển thị sử dụng phối hợp vi điều khiển PIC 16F887 để giải quyết vấn đề giới hạn chân I/O, điều khiển màn hình LCD 16x2 (chip HD44780), hệ thống LED 7 đoạn và LED mũi tên báo hướng.

3. Hệ thống thang máy tích hợp các giải pháp an toàn nào để bảo vệ hành khách? Hệ thống tích hợp hai cơ chế an toàn điện tử:

  • Cảm biến quang Photocell lắp tại cửa cabin nhằm phát hiện vật cản bằng tia hồng ngoại và tự động mở cửa để chống kẹp tay.
  • Cảm biến tải trọng Loadcell model YZC-133 đặt dưới đáy sàn cabin để cân khối lượng người và kích hoạt cảnh báo quá tải khi vượt định mức.

4. Thuật toán điều khiển của thang máy xử lý như thế nào khi gặp sự cố mất điện đột ngột? Trong trường hợp mất điện khiến cabin dừng lại ở vị trí bất kỳ lưng chừng giữa các tầng, khi có điện trở lại hệ thống điều khiển sẽ tự động phát lệnh cho buồng thang di chuyển lên tầng gần nhất phía trên và dừng lại tại đó để định vị lại trạng thái.

5. Cơ chế đóng mở cửa tự động của buồng thang hoạt động với thông số định thời như thế nào? Cửa buồng thang chỉ được phép mở ra khi cabin đã dừng hẳn tại sàn tầng. Sau khi mở, nếu trong vòng 5 giây không có người đi vào hoặc không có tín hiệu cản từ cảm biến quang Photocell, cửa sẽ tự động đóng lại. Người dùng cũng có thể bấm nút đóng/mở cưỡng bức trên bảng điều khiển buồng thang trước khi cửa chạm công tắc hành trình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình thang máy" của nhóm tác giả Ngô Đức Thịnh và Đỗ Văn Khoa đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đề ra về mặt lý thuyết lẫn thực nghiệm cho hệ thống thang máy 4 tầng 2 cabin. Công trình đã chứng minh tính khả thi trong việc kết hợp nền tảng vi điều khiển Arduino Mega 2560 và PIC 16F887 để điều khiển chấp hành động cơ, tích hợp cảm biến an toàn Photocell, Loadcell YZC-133 và hiển thị trạng thái trực quan. Đây là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo ứng dụng cao cho sinh viên ngành Điện - Điện tử trong việc thiết kế, tính toán truyền động và thi công các hệ thống điều khiển tự động hóa thu nhỏ.