CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, YÊU CẦU, KẾT CẤU CƠ KHÍ VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG Khi cuộc sống ngày càng hiện đại thì những sản phẩm như cửa tự động cũng trở nên phổ biến hơn. Không mất thời gian dùng sức để đóng mở, bạn có thể để thiết bị hoạt động độc lập tự động khi các cảm biến được kích hoạt. Đây cũng chính là những ưu điểm nổi bật làm sản phẩm chiếm được cảm tình của nhiều người dùng. Khái niệm của cửa tự động được hiểu đơn giản như một loại cửa tích hợp thêm các thiết bị để sản phẩm có thể tự động đóng, tự động mở nhờ cơ chế hoạt động của các thiết bị cảm biến khi các thiết bị cảm biến được kích hoạt.
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 của 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, hiện nay tại các cao ốc văn phòng, khách sạn, cửa hàng và siêu thị , có hàng ngàn lượt người di chuyển qua lại.
Vì vậy, cửa tự động ra vào là giải pháp hữu ích giúp cho người dùng thuận tiện hơn trong việc di chuyển, tiết kiệm thời gian, công sức khi không phải dùng tay như những loại cửa truyền thống. Hơn nữa, cửa kính tự động còn mang lại nét hiện đại, sang trọng. 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 động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hợn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo mô hình đóng mở tự động, mô tả hoạt động, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động.
Từ mô hình này ta có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như có thể lường trước những khó khăn có thể gặp phải khi 2 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 thiế kế cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG Hiện nay có nhiều loại cửa tự động: cửa cuốn, cửa đẩy, cửa kéo, cửa trượt…. Cửa cuốn Loại cửa này 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 gara ô tô. 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 loại cửa khác. Cửa trượt Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh cố định cho phép cánh cửa có thể trượt qua lại. Cửa trượt được thiết kế với kiểu cách hiện đại, trang nhã 3 khiến người dùng ưa chọn, thích thú cùng với sự tiện lợi trong điều khiển và lập trình tạo nên chuyển động êm. Đây là loại cửa giúp giữ không khí trong không gian lớn luôn mát mẻ hoặc ấm áp.
Ngoài ra cửa còn nhận biết người hay vật cản một cách tự động giúp đóng mở cửa sang hai bên nhanh và tiện dụng mà không cần người phải đứng trực mở và đóng cửa. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, sân bay, nhà ga… Loại cửa này ở nước ta được dùng khá là phổ biến. Cửa trượt 1. CÁC YÊU CẦU CỦA CỬA TỰ ĐỘNG Kích thước gọn gàng, hợp lý Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế Hệ thống cơ hoạt động tốt Hệ thống cửa đáp ứng mọi nhu cầu đặt ra 1.1 Yêu cầu về chương trình chung: Cửa phải tự động mở khi có người hoặc vật khi tiến lại gần cửa và đóng lại khi cách xa một khoảng Cửa thiết kế để có thể đóng mở thông minh, có nghĩa là khi có tín hiệu người hoặc vật thì cửa mở ra với vận tốc v1 nhanh nhất để người hoặc vật có thể ra vào lập tức.
Khi mở cửa gần hết hành trình thì tự động giảm tốc 4 độ xuống v3 nhỏ nhất để cửa dừng lại chính xác ở cuối hành trình mở. Khi hết tín hiệu người hoặc vật sau một khoảng thời gian trễ khoảng 5 giây, cửa sẽ đóng lại nhanh với vận tốc là v2. Khi gần hết hành trình đóng, thì cửa giảm tốc độ xuống v3 để tránh va chạm giữa 2 cánh cửa. Khi cửa đóng lại, nếu lại có tín hiệu người hoặc vật thì cửa lại lập tức mở ra 1.2 Yêu cầu về cơ khí Yêu cầu về thiết kế phải giống phải giống cửa thật về cả hình thức và chất lượng hoạt động phải chắc chắn gọn gàng.
Do đó, việc thiết kế cơ khí cho mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kĩ thuật như đối với cửa thật. Động cơ ở đây là loại động cơ 1 chiều được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưu cầu một chiều,kết hợp với bộ đảo chiều cho phép động cơ có thể quay thuận hoặc quay ngược. Kết cấu cơ khí của cửa tự động Kết cấu cơ khí của cửa đóng mở tự động là vô cùng quan trọng, đòi hỏi độ chính xác cao mới đảm bảo cửa vận hành an toàn, ổn định.1 Khung mô hình cửa tự động 5 Hình 1. Khung mô hình cửa tự động 1.2 Cơ cấu truyền động của cửa tự động Hình 1.4 Cơ cấu truyền động Cơ cấu truyền động: 1: Cánh cửa 2: Thanh ray 3: Con lăn 4: Puli 5: Dây cu roa 6: Rãnh trượt dưới.3 Cánh cửa Hình 1.4 Thanh ray Hình 1.
Thanh ray Thanh ray được làm bằng thép 1. Con lăn’ Con lăn được gia công bằng sắt 1. Puly Puli được gia công bằng sắt với kích thước như hình vẽ 1.7 Rãnh trượt dưới Hình 1. Rãnh trượt dưới Rãnh trượt dưới được ra công bằng thanh nhôm với kích thước như hình vẽ.
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 vi điều khiển 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 cở 8051. Atmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó cải tiến thêm, hãng cho ra đời 89S51, 52, 89S8252… 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 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp những hổ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển.2 Một số đặc tính AT89C52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8Kbyte 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 nối tiếp bán 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.
9 Tần số hoạt động từ: 0 Hz đến 24 MHz bộ Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
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 10 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. Chức năng của các chân AT89C52 - Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.
Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. - Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1. Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị bên ngoài nếu cần. - Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.
Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất/nhập Hình 1.1 Sơ đồ các chân AT89C52 hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. - Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3. Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của AT89C52 như trong bảng 2.1: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.3 INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.4 T0 Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0 P3.5 T1 Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1 P3.6 WR Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài P3.7 RD Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.1 Chức năng chuyển đổi của các chân P3.