Luận văn Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe ngầm

Luận văn Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe ngầm MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay tự động hóa quá trình công nghiệp trong quản lý hệ thống các bãi đỗ xe thông minh là khá phổ biến và thông dụng và nó đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống. Ví dụ từ những bãi đỗ xe đơn giản cho tới các hệ thống bãi đỗ xe thông minh đều ứng dụng những quá trình tự động. Do vậy việc hiểu biết những kiến thức về quá trình tự động hóa quá trình công nghiệp đối với sinh viên ngành điện là rất cần thiết. Tự động hóa quá trình công nghiệp giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về quá trình tự động hóa trong công nghiệp. Giúp sinh viên hệ thống hóa lại kiến thức đã học , nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế và xây dựng hệ thống , điều khiển máy điện trong thực tế hiện nay . Trong chương trình đào tạo cho sinh viên , thầy giáo đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu “Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe ngầm” Do lần đầu làm quen với việc thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù cố gắng nhưng trong bài làm của bọn em còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong được sự góp ý kiến của thầy cô, giúp chúng em có được những kiến thức cần thiết để sau này có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của cuộc sống. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Ngày nay ở các trung tâm thành phố lớn với sự phát triển mật độ dân cư và xe cộ ngày càng đông đúc. Đặc biệt là sự gia tăng về số lượng xe ôtô ngày càng nhiều và điều này phần nào cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia. Song song với sự phát triển đó, người ta đặt vấn đề là xây dựng những bãi giữ xe để phục vụ cho người dân trong công việc cũng như trong việc đi lại của họ. Vì thế, ngày nay trên các nước tiên tiến trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc,…ở những thành phố chật hẹp, người ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động được trang bị thiết bị nâng để di chuyển ôtô từ mặt đất lên điểm đỗ trên cao(hệ thống nổi hoặc di chuyển xe xuống điểm đỗ dưới lòng đất (hệ thống ngầm). Đây là những giải pháp giúp tăng hơn 100 lần số lượng xe trên một diện tích truyền thống, cho phép giải quyết trình trạng thiếu mặt bằng xây dựng. Từ nhu cầu bức thiết từ cuộc sống và trong khuôn khổ môn học chúng em quyết định chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe ngầm”. Hi vọng đề tài của chúng em được áp dụng vào thực tế và một phần giải quyết được vấn đề đỗ xe. 1.2 Một số mô hình bãi xe ở một số nước trên thế giới Mô hình xếp chồng (Auto Stacker): Mô hình này sử dụng một hệ thống thủy lực để nâng tối đa 4 ôtô xếp cạnh nhau lên một tầng cao để dành chỗ cho 4 xe khác ở bên dưới. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ phù hợp với qui mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao (Hình 1.1) Hình 1.1: Mô hình bãi đỗ xe xếp chồng Mô hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking) Mô hình này với các đường dốc để chủ xe tự lái vào và ra khỏi bãi xe. Mức độ tự động hoá tương đối không cao. Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa phổ biến về mặt không gian, ô nhiễm môi trường. Hình 1.2: Mô hình bãi đỗ xe nhiều tầng Mô hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking): Hình 1.3: Mô hình bãi đỗ xe ngầm Mô hình này là một bước cải tiến so với 2 mô hình trên,sức chứa có thể tăng gấp nhiều lần so với mô hình bãi giữ xe nhiều tầng. Bố trí các xe sát nhau và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng, các khâu nhận bão quản và trả xe hoàn toàn được tự động hóa. Ưu điểm của bãi đỗ xe ngầm là tận dụng được không gian ngầm dưới các tòa nhà cao tầng, siêu thị, khách sạn… 1.3 Giới thiệu về yêu cầu công nghệ và phương hướng giải quyết 1.3.1 Yêu cầu công nghệ Bấm nút START hệ thống hoạt động. Khi có xe vào cửa vào Barie ở cửa vào tự động được nâng lên. Sau khi xe mua vé(được kiểm tra vé) tiến vào trong bãi đỗ xe thì cửa tự động đóng lại. Và màn hình sẽ hiển thị tăng thêm 1 xe. Ở cửa ra khi xe ra sau khi soát vé xong Barie cửa ra tự động mở, khi xe ra hết Barie tự động đóng lại. Màn hình sẽ hiển thị giảm đi 1 xe. Số lượng xe trong bãi luôn được hiển thị để người bảo vệ có thể giám sát được bãi đỗ xe. Khi có 1 xe vào màn hình hiển thị sẽ tăng giá trị lên 1, khi có xe ra màn hình hiển thị sẽ giảm giá trị đi 1.(giả sử không có xe ra, vào cùng 1 thời điểm). Khi bãi đỗ xe chưa đầy đèn đèn xanh sáng. Khi bãi đỗ đã đầy xe thì đèn đỏ sáng và không cho cửa vào mở. Khi có sự cố hỏa hoạn chuông sẽ kêu cảnh báo và đèn báo cháy sẽ sáng. 1.3.2 Phương hướng giải quyết Để phát hiện khi có 1 xe vào hoặc ra chúng em dùng cảm biến quang để phát hiện xe để phân biệt giữa người và xe chúng e đặt 2 cảm biến cách nhau một khoảng cách nhất định nếu là người thì chỉ 1 cảm biến tác động nếu là ô tô thì cả 2 cảm biến tác động. Để đóng mở Barie cho hệ thông chúng em sử dụng động cơ không đồng bộ 3pha roto lồng sóc. Để đếm số lượng xe chúng em sử dụng 1 Counter Up/Down. Mỗi xe đi qua cảm biến từ sẽ phát 1 xung về bộ Counter, bộ Counter sẽ xử lý thông tin và đưa kết quả ra màn hình hiển thị. Để báo có sự cố cháy chúng em sử dụng cảm biến hồng ngoại và cảm biến CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG 2.1 Động cơ không đồng bộ 3 pha 2.1.1. Đặc điểm của động cơ không đông bộ ba pha (ĐK) Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất lớn hơn và chiếm tỷ lệ lớn so với các động cơ khác . Do kết cấu đơn giản dễ chế tạo , vận hành an toàn và sử dụng nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. Trong công nghiệp thường sử dụng động cơ không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ , động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhe . v. v . Tuy nhiên trước đây các hệ động cơ không đồng bộ ba pha có điều chỉnh tốc độ lại vô cùng hiếm hoi , chiếm tỷ lệ rất nhỏ là do điều chỉnh tốc độ do sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kĩ thuật điện , điện tử và tin học , mà động cơ ĐK mới khai thác được ưu điểm của mình . Nó đã trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với các hệ truyền động khác. Khác với động cơ điện một chiều , động cơ ĐK được cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt .Từ thông của động co cũng như mô men của động cơ sinh ra phụ thuộc nhiều vào tham số . Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền đông điện cho động cơ ĐK là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh. 2.1.2. Cấu tạo Giống như các loại máy điện khác , động cơ không đồng bộ ba pha gồm các bộ phận chính sau : + Phần tĩnh hay còn gọi là stato + Phần quay hay còn gọi là roto Hình 2.1: Đặc điểm động cơ không đồng bộ 3 pha 2.1.2.1. Phần tĩnh ( hay STATOR): Trên stator có vỏ , lõi thép và dây quấn Vỏ máy : Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn . Thương vỏ máy làm bằng gang . Đối với vỏ máy có công suất lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm vỏ máy , tùy theo cách làm nguội , máy và dạng vỏ máy cũng khác nhau .Lõi thép là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay lên giảm bớt tổn hao , lõi thép được làm bằng những lá thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm ép lại. Khi đường kính của lõi thép nhỏ hơn 900 mm thì dùng cả tấm thép tròn ép lại . Khi đường kính lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm thép hình rẻ quạt (hình 2.2) ghép lại thành khối tròn . Hình 2.2: Tấm thép hình rẻ quạt Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên . Nếu lõi thép ngắn thì có ghép thành một khối nếu lõi thép quá dài thì ghép thành những tấm ngắn mỗi tấm thép dài từ 6 đến 8 cm đặt cách nhau 1cm để thông gió tốt . Mặt trong của lá thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn . Dây quấn : Dây quấn stator được đưa vào rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với lõi thép . Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh phần ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín . Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng . Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy . + Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm : Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một don điện nhất định chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra một moment cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt. Triệt để tiết kiệm vật liệu , kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn Dây quấn phần ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau : + Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp + Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa dây quấn xếp và song . 2.1.2.2. Phần quay (hay ROTOR). Phần này gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn rotor : Lõi thép: Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rotor của máy. Phía ngoài là thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn. Dây quấn rotor : Phân loại làm hai loại chính rotor kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc : Loại rotor kiểu dây quấn : rotor kiểu dây quấn (hình 2.3) cũng giống như dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator.Dây quấn kiểu này luôn đấu hình sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor và cách điện với trục .Ba chổi than cố định và luôn tỳ vành trượt này để dẫn điện và một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ . Hình 2.3: Rô to kiểu dây quấn Rotor kiểu long sóc (hình2.4) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bở hai vành ngắn mạch ở hai đầu. Với động cơ nhỏ , dây quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn , vành ngắn mạch , cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát . Các động cơ công suất trên 100kw thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vành ngắn mạch . Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều , khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2mm đến 1mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào , và như vậy có thể làm cho hệ số công suất của máy tăng cao . 2.1.2.3. Nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ 3 pha. Khi dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1= 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là số cặp cực ; tốc độ từ trường quay ).Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nen trong dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua . Từ thông do dong điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở . Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment . Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor . Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau . Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ . Hệ số trượt s của máy Khi n=n1 thì s=0 , còn thì s=1 ; n > n1 , s 1. Rotor quay cùng chiều từ trường những tốc độ n < n1 (0 < s <1) Giả thiết về chiều quay n1 của từ trường khe hở và của rotor n. Theo quy tắc bàn tay phải , xác định được chiều sức điện động E2 và I2 ; theo quy tắc bàn tay trái , xác định được lực F và moment M .Ta thấy F cùng chiều quay của rotor , nghĩa là điện năng đưa tới stator , thông qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường qua n1 , như vậy động cơ làm việc ở chế độ động cơ điện . Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0 ). Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1 .Lúc đó chiều từ trường quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại , sức điện động và dong điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều của M cũng ngược chiều n1 , nghĩa là ngược với chiều với rotor nên đó là moment hãm. Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điên , do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cũng cấp cho lưới điện , nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ máy phát . Rotor quay ngược chiều với từ trường n 1) Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điên quay ngược chiều từ trường quay, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ . Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại . Trương hợp này máy lấy điện năng ở lưới điện vào , vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp . Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ . Phương trình đặc tính cơ Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta dùng sơ đồ thay thế như hình vẽ (Hình 2.5) Hình 2.5: Phương trình đặc tính cơ Ta có dòng điện stato : Trong đó : Xnm=X1d +X’2d điện kháng ngắn mạch U1f : Trị hiệu dụng của điện áp pha stato Phương trình đặc tính của động cơ ĐK : Đương đặc tính của động cơ (H I-2) Với : 2.1.3. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ. Từ phương trình đặc tính cơ ĐK ta thấy các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ bao gồm : 2.1.3.1 Ảnh hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ ĐK. Khi điện áp lưới suy giảm thì theo (I-4) momen Mth tới hạn của động cơ sẽ giảm bình phường lần biên độ suy giảm của điện áp , theo (I-3) thì Sth vẫn không đổi . Hình 2.6: hưởng của sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ 2.1.3.2 Ảnh hưởng của điện trở kháng mạch stator Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thì (I-3) và (I-4) cả Sth và Mth đều giảm Hình 2.7: Ảnh hưởng của điện trở kháng mạch stator 2.1.3.3 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor Đối với động cơ không đông bộ người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto để hạn chế dòng khởi động thì theo (I-3) , (I-4) thi Sth thay đổi còn Mth = const Hình 2.8 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor 2.1.3.4 Ảnh hưởng của tần số Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ của từ trường quay và từ đó thay đổi tốc độ đông cơ. Từ (I-3) và (I-4) ta thấy : Nếu Xnm = ɷ1L cho nên khi thay đổi tần số thì Sth và Mth sẽ thay đổi Hình 2.9: Ảnh hưởng của tần số 2.1.3.5 Ảnh hưởng cúa số đôi cực p Để thay đổi số cực ở stato người ta thường thay đổi cách đấu dây. Vì vậy khi thay đổi số đôi cực p thì tốc độ từ trường quay ɷ1 thay đổi dần đến tốc độ ɷ thay đổi theo . 2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK 2.1.4.1 Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới Momen động cơ ĐK tỷ lệ với bình phương điện áp stato nên có thể điều chỉnh được momen tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato khi giữ nguyên tần số. Để điều khiển được tốc độ động cơ ĐK phải dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXXC) Nếu coi (ĐAXXC) là nguồn áp lý tưởng (Z=0) thì căn cú vào biểu thức moment tới hạn ta có quan hệ sau : Hình 2.10: Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới Trong đó : Uđm : Điện áp định mức của động cơ Ub : Điện áp đầu ra của bộ điều áp xung Mtb : Moment tới hạn khi điện áp là Uđm MthU : Moment tới hạn khi điện áp là Ub Phương pháp này được dùng điều chỉnh điện áp cho động cơ ĐK roto lồng sóc . Khi thực hiện điều chỉnh điện áp cho động cơ ĐK roto dây quấn cần phải nối thêm điện trở phụ vào mạch roto , khi ta thay đổi điện trở phụ vào mạch roto sẽ mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và M .Và như vậy thì tổn thất điều chỉnh sẽ rất lơn . Ưu điểm : của phương pháp này là chỉ thích hợp với truyền động và momen tải là hàm tăng tốc độ Nhược điểm : Do tính chất phức tạp của moment , điện áp , tốc độ nên tính toán người ta thường dùng các phương pháp đồ thị để xây dựng các đặc tính điều chỉnh , công việc này khá phức tạp. Phương pháp điều chỉnh điện trở mạch roto Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ như hình vẽ (hình I-10) Phương trình đặc tính điều chỉnh : Hình 2.11: Phương pháp điều chỉnh điện trở mạch roto Để điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto , khi thay đổi điện trở phụ Rf thì Sth thay đổi còn Mth = sonst dẫn đến đến thay đổi được tốc độ động cơ khi thay đổi R2f ta có hệ đặc tính cơ cố cùng Mth nhưng khác Sth. Ưu điểm : Đơn giản rẻ tiền , có khả năng hiện đại hóa bằng bán dẫn . Nhược điểm : Tổn hao công suất khi điều chỉnh , hiệu suất thấp , phạm vi điều chỉnh hẹp , điều chỉnh không triệt để. Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ ĐK 2.1.4.2 Đặc điểm làm việc khi thay đổi tần số Như ta đã biết , tần số của lưới điện quyết định giá trị tốc độ góc của từ trường quay trong máy điện , do đó băng tần thay đổi tần số dòng điện stato ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ. Để thực hiện phương pháp điều chỉnh này ta dùng biến tần cung cấp cho động cơ Hình 2.12: Hình 2.12: Sơ đồ mạch điều khiển Vì máy điện làm việc ở tần số định mức cho nên khi thay đổi tần số , chế độ làm việc của nó sẽ bị thay đổi . Sở dĩ như vậy là vì tần số ảnh hưởng trực tiếp đến từ thông của máy điện. 2.2 Cảm biến 2.2.1 Khái niệm Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý. Các đại lượng cần đo (m) nhưng không có tính chất điện như nhiệt độ, áp suất,…tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác định của đại lượng đo. Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, chúng thay đổi tính chất khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cùa chúng . Nguyên lý làm việc của quang điện trở là sự phụ thuộc của điện trở vào thông lượng bức xạ và phổ bức xạ đó. Tế bào quang dẫn là càm biến quang điện có độ nhạy cao . Cơ sở vật lý của tế bào quang điện là hiện tượng quang dẫn do hiệu ứng quang điện trong. Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu. 2.2.2 Nguyên lý hoạt động của một số loại cảm biến quang a) Photo Diot Sự tiếp xúc của hai bán dẫn loại n và loại p ( vùng chuyển tiếp P_N) tạo nên vùng nghèo hạt dẫn vì ở tồn tại một điện trường và hình thành hàng rào thế Vb (hình 2.13) .Khi không có điện thế bên ngoài đặt lên vùng chuyển tiếp (U=0) dòng điện qua chuyển tiếp I=0. Hình 2.13: Cấu tạo của photo diot Khi đặt một điện áp lên diot, vói điện áp ngược đủ lớn Ud >> , chiều cao của hàng rào thế tăng lên và tên diot chỉ còn dòng điện ngược Ir = I0 (I0 – dòng điện tối). Khi chiếu sáng diot bằng bức xạ có bước sóng sẽ xuất hiện các cặp điện tử _ lỗ trống, dưới tác dung của điện truong các cặp điện tử _ lỗ trống chuyển động và dòng điện ngược Ir tăng lên rất nhanh. Các vật liệu dùng chế tao Photo diot là Si, Ge (vùng ánh sáng nhìn thấy) và GaAs, InAs, InSb ( vùng hồng ngoại). b) Photo transitor Photo transitor là các transitor silic loại npn mà vùng bazơ được chiếu sáng, không có điện áp đặt trên bazơ, chỉ có điện áp trên C, đồng thời chuyền tiếp B-C phân cực ngược như Hình 8 . Điện áp đặt chủ yếu là phần chuyển tiếp B-C ( phân cực ngược) trong khi đó sự chênh lệch điện thế giữa E và B thay đổi không đáng kể. Khi phần chuyển tiếp B_C được chiếu sáng , sự hoạt động của photo transitor giống như photo diot ở chế độ quang dẫn với dòng điện ngược: Ir = I0 + Ip Với : Ir : dòng điện ngược I0 : dòng điện tối Ip : dòng điện sang c)Cảm biến phát xạ ( Tế bào quang điện) Cảm biến phát xạ là biến hiệu quang thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở điện cực catot khi có thông lượng ánh sáng chiếu vào . Số lượng điện tử phát xạ tỷ lệ với số photon chiếu vào cực cactot . Cảm biến phát xạ được phân thành: Tế bào quang điện chân không. Đèn ion khí. Bộ nhân quang điện. Cơ chế hoạt động cùa tế bào quang điện như sau: Khi có thông lượng ánh sáng chiếu vào, catot hấp thụ photon và giải phóng điện tử , các điện tử này di chuyển lên bề mặt và thoát ra ngoài. Các vật liệu dùng làm photon cactot là: AgOCs nhạy với vùng hồng ngoại. Cs2Sb, K2CsSb nhạy với vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng tử ngoại. 2.2.3 Cảm biến báo cháy Để phát hiện được có sự cố cháy ta phải sử dụng 3 loại cảm biến đó là cảm biến nhiệt cảm biến khói và cảm biến lửa. Cảm biến nhiệt: là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (nhiệt độ) thành tín hiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính. Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt nó thay đổi. Tuy nhiên nó cũng dễ báo động nhầm khi nguồn nhiệt bên ngoài tác động vào không theo ý muốn. Cảm biến lửa: Khi lửa cháy thì phát ra ánh sang hồng ngoại, do đó ta sử dụng phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện lửa. Nguyên lý hoạt động là điện trở của các linh kiện thu song hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sang thu được thành tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy đối với lửa. Tuy nhiên cũng dễ báo động nhầm nếu đặt cảm biến ngoài trời hoặc gần nơi có bong đèn sợi đốt. Cảm biến khói: Có 2 cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến khói: Cách thứ nhất là sử dụng nguyên tắc Ion hóa Cảm biến ion hóa sử dụng 1/5000 gram đồng vị Americium 241 (Am) để tạo ra các tia alpha. Cứ mỗi giây thì lượng Americium này sẽ tạo ra 37 triệu tia alpha (đây có vẻ là một con số lớn nhưng số lượng tia alpha như thế này vẫn quá nhỏ để có thể gây ảnh hưởng tới con người). Đối diện với nguồn phát tia alpha là một bộ phát điện với hai cực âm và dương được sắp xếp như sơ đồ trên. Khi tia alpha đập vào oxy(O) và nytrogen (N) trong không khí, chúng giải phóng ra các electron và tạo ra dòng diện. Khói trong đám cháy sẽ làm cho quá trình tạo electron bị phá vỡ và lúc đó chuông báo cháy + thiết bị báo cháy tự động sẽ được kích hoạt. Cách thứ 2 là sử dụng các linh kiện thu phát quang Bộ cảm ứng quang điện thường sử dụng một chùm tia hồng ngoại được phát ra từ một chiếc đèn LED (xem hình trên). Đèn này được chiếu thẳng sang phía bên kia của ống (phần Light catcher). Cảm biến quang điện được đặt vuông góc với đường đi thông thường của chùm tia hồng ngoại. Khi không có khói, chùm tia sáng được chiếu thẳng và cảm biến không hề nhận được bất cứ tia hồng ngoại nào. Khi xảy ra hỏa hoạn, khói bay vào trong ống sẽ đóng vai trò như một chiếc gương phản chiếu hắt ánh sáng vào cảm biến quang điện và chuông hỏa hoạn cùng các thiết bị chống cháy tự động sẽ được bật. Trong 2 cách này thì phương pháp thư nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn phương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi, khó lắp đặt. Còn cách thứ hai tuy độ nhạy kém hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thi công cũng như lắp đặt. Vậy nên em chọn phương pháp thứ hai là dùng cảm biến quang. CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ khối và hoạt động của hệ thống Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống Hoạt động: khi có xe tới cửa vào 2 cảm biến quang S1,S2 ở cửa vào bị tác động kích hoạt mạch điều khiển động cơ mở Barie ở cửa vào. Khi Barie mở tới khi chạm phải công tắc hành trình HT2 thì động cơ dừng Barie ở vị trí mở cho xe vào. Khi xe đã nhận vé xe xong đi tiếp vào trong bãi đỗ xe cảm biến S3, S4 bị tác động kích hoạt động cơ kéo Barie xuống cho tới khi gặp công tắc hành trình HT1 thì dừng lại Barie ở trạng thái đóng. Khi S1 và S2 bị tác động sẽ có 1 xung đưa về Counter . Counter sẽ tăng thêm 1 giá trị báo hiệu tăng thêm 1 xe và được hiển thị trên màn hình của Counter. Khi có 1 xe đi ra cảm biến S5 và S6 bị tác động kích hoạt mạch điều khiển điều khiển động cơ kéo Barie ở cửa ra. Khi Barie mở tới khi chạm phải công tắc hành trình HT4 thì động cơ dừng Barie mở cho xe ra. Khi xe ra ngoài cảm biến S7, S8 bị tác động kích hoạt động cơ kéo Barie xuống cho tới khi gặp phải công tắc hành trình HT3 thì dừng lại đóng cửa ra của bãi đỗ xe. Khi S7 và S8 bị tác động sẽ có 1 xung đưa về bộ Counter. Bộ Counter tự động trừ 1 xe trong bãi đỗ xe đi và hiển thị số xe trong bãi. Khi bãi đỗ xe chưa đầy thì đèn xanh sáng. Khi bãi đỗ xe đầy thì bộ Counter đếm tới giá trị đặt trước thì tiếp điểm của Counter sẽ kích hoạt đèn đỏ sáng và vô hiệu hóa cửa vào không cho xe vào nưa. Khi có sự cố cháy thì cảm biến khói, cảm biến lửa hoặc cảm biến nhiệt bị tác động làm cho chuông và đèn báo cháy kêu. Hình 3.2: Sơ đồ đặt cảm biến ở cửa ra và cửa vào 3.2 Tính chọn các thiết bị cần thiết 3.2.1 Chọn động cơ kéo Barie Vì kéo Barie có tải nhẹ nên chúng em chọn loại động cơ có công suất 0,75kW, số lượng 2 cái có các thông số như sau ĐỘNG CƠ 0.75 kW, 3PHA 380VAC, 3000R/Min Động cơ: 3pha, mặt bích. Hình 3.3: Động cơ kéo băng tải Công suất: 0.75 kw Điện áp : 380vac-440vac Tốc độ quay: 3000r/min ( 2 pole) 2 cực Frame size: 80A 3.2.2 Chọn cảm biến quang Chúng em chọn cảm biến E3FN của hãng OMRON. Số lượng 5 chiếc Cảm biến quang điện hình trụ có sẵn bộ khuếch đại giá thành thấp, chống nhiễu tốt bằng công nghệ photo-IC. Công nghệ photo IC. Hình trụ cỡ M18 DIN, Vỏ nhựa ABS. Gọn và tiết kiệm chỗ. Khoảng cách phát hiện dài với bộ điều chỉnh nhạy cho loại khuếch tán. Bảo vệ chống ngắn mạch và nối ngược cực nguồn - Các đặc tính kỹ thuật. - Kích thước. - NPN output. 3.2.3 Chọn cảm biến báo cháy Đầu báo nhiệt gia tăng Đầu báo nhiệt gia tăng HC-306A được lắp đặt ở những khu vực có yêu cầu phát hiện sự gia tăng nhanh cuả nhiệt độ trong 1 khoảng thời gian ngắn. Sau khi phát hiện sự gia tăng của nhiệt độ đầu báo sẽ phát tín hiệu báo động và gửi tín hiệu cảnh báo về trung tâm Thông số kĩ thuật: Đầu báo nhiệt gia tăng HC-306A: - Điện áp làm việc: 18-28VDC - Dòng giám sát: 0uA - Dòng cảnh báo: 60mA - Nhiệt độ làm việc: -15 đến 50 độ C - Độ ẩm môi trường: 95%. Hình 3.4: Đầu báo nhiệt gia tăng - Kích thước: 103mm x 43mm - Trọng lượng: 140g Đầu báo khói Hình 3.5: Đầu báo khói ĐẦU BÁO KHÓI SPB-24N - Nhà sản xuất : HOCHIKI Bảo hành : 12 tháng Đầu báo khói tia thu phát SPB-24N bao gồm 1 đầu phát và 1 đầu thu. Đầu thu sẽ liên tục kiểm tra và đo cường độ tín hiệu của tia do bộ phát phát ra. Khi có khói phát ra sẽ làm giảm cường độ tín hiệu của tia thu phát vượt quá giới hạn đã được lập trình thì 1 tín hiệu cảnh báo sẽ được phát ra. Đầu báo khói tia thu phát được lắp đặt tại những khu vực bảo vệ có diện tích rộng mà các loại đầu báo khác không thể phát hiện sớm sự xuất hiện của ngọn lửa như: nhà hát, nhà thờ, bảo tàng, sân vận động, nhà máy phân xưởng, đường hầm…vv. Khoảng cách tối đa giữa đầu thu và đầu phát là 100m. Khoảng cách tối đa giữa 2 cặp đầu báo tia thu phát là 18m. Thông số kĩ thuật: Đầu báo khói SPB-24N: - Điện áp tiêu chuẩn: 24VDC. - Dải điện áp làm việc: 19 - 33VDC - Dòng điện giám sát: 250µA/24VDC - Dòng điện cảnh báo: 20mA/24VDC - Nhiệt độ làm việc: 32 – 122 độ F. - Kích thước: 139.7(H)x81.28(W)x101.6(D)mm. 3.2.3 Bộ Counter UP/DOWN Qua tìm hiểu chức năng của một số loại Counter trên thị trường chúng em sử dụng loại Counter FL/ML series của hãng Autonics. Hình 3.7: Bộ Counter FL/ML của Autonics Thông số kỹ thuật Sơ đồ kết nối Sơ đồ kết nối ngõ vào và ngõ ra (ngõ vào cảm biến) Sơ đồ nguyên lý hoạt động 3.2.4 Một số thiết bị khác. Để hoàn chình hệ thống cần phải có cả hệ thống chiếu sáng cho bãi đỗ xe. Các thiết bị đóng cắt, bảo vệ cho hệ thống như áp tô mát, rơ le trung gian, công tắc tơ… 3.3 Mạch điều khiển cho hệ thống 3.3.1 Mạch báo cháy Hoạt động: Tín hiệu của các cảm biến báo cháy được đưa về đóng cắt cho rơ le trung gian R1, hoặc khi một người phát hiện có đám cháy người đó có thể ấn vào nút ON để báo cháy cho mọi người Hình 3.7: Mạch điều khiển báo cháy cho hệ thống Khi R1 đóng lại chuông và đèn báo được cấp nguồn báo hiệu cho người bảo vệ, mọi người có sự cố cháy xảy ra. 3.3.2 Mạch điều khiển chính Hoạt động: Ấn nút START hệ thống hoạt động. Khi có xe tới cửa vào 2 cảm biến quang S1,S2 ở cửa vào bị tác động, Barie 1 đang ở vị trí HT1 nên cuộn dây R3 có điện đóng tiếp điêm R3 lại => cuộn KTB1 có điện đóng điện cho động cơ kéo Barie 1 ở cửa vào lên. Khi Barie 1 mở tới khi chạm phải công tắc hành trình HT2 thì R3 bị cắt điện => cắt điện cuộn KTB1 => Barie 1 dừng ở vị trí mở cho xe vào. Đồng thời khi S1 và S2 bị tác động thì có 1 xung đưa về cho Counter nên màn hình Counter sẽ hiển thị tăng thêm 1 giá trị. Khi xe đã nhận vé xe xong, xe đi tiếp vào trong bãi đỗ xe cảm biến S3, S4 bị tác động, Brie 1 ở vị trí HT2 nên cuộn R4 có điện => cuộn KNB1 có điện đảo chiều động cơ kéo Barie 1 kéo Barie 1 đóng lại, cho tới khi gặp HT1 thì cuộn R4 mất điện Barie 1 ở vị trí đóng. về Counter . Khi có xe tới cửa vào 2 cảm biến quang S5,S6 ở cửa vào bị tác động, Barie 2 đang ở vị trí HT3 nên cuộn dây R5 có điện đóng tiếp điêm R5 lại => cuộn KTB2 có điện đóng điện cho động cơ kéo Barie 2 ở cửa ra lên. Khi Barie 2 mở tới khi chạm phải công tắc hành trình HT4 thì R5 bị cắt điện => cắt điện cuộn KTB2 => Barie 2 dừng ở vị trí mở cho ra vào.. Khi xe đã soát vé xe xong xe đi tiếp ra ngoài bãi đỗ xe cảm biến S7, S8 bị tác động, Brie 2 ở vị trí HT4 nên cuộn R6 có điện => cuộn KNB2 có điện đảo chiều động cơ kéo Barie 2 kéo Barie 2 đóng lại, cho tới khi gặp HT3 thì cuộn R6 mất điện Barie 2 ở vị trí đóng. Đồng thời khi S7 và S8 bị tác động thì có 1 xung đưa về cho Counter nên màn hình Counter sẽ hiển thị giảm đi 1 giá trị Khi bãi đỗ xe chưa đầy thì đèn Xanh sáng. Khi bãi đỗ xe đầy thì bộ Counter đếm tới giá trị đặt trước thì tiếp điểm thường mở C đóng lại => cuộn RĐ có điện => đèn Đỏ sáng báo hiệu bãi xe đầy. Đồng thời tiếp điểm thường đóng C mở ra khống chế R3 khi bãi xe đầy không được mở Barie 1 để xe vào. 3.3.3 Mạch động lực của hệ thống Động cơ kéo Barie 1 Động cơ được đảo chiều quay để kéo Barie 1 lên và xuống. các tiếp điểm KTB1 và KNB1 đóng cắt và đảo chiều động cơ. Động cơ được bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt RN1. Động cơ kéo Barie 2 Động cơ được đảo chiều quay để kéo Barie 2 lên và xuống. các tiếp điểm KTB2 và KNB2 đóng cắt và đảo chiều động cơ. Động cơ được bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt RN2. CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Qua việc làm đề tài trên chúng em đã thu được rất nhiều kiến thức về của nhiều môn học,. Đề tài là tổng hợp kiến thức của các môn học như truyền động điện, đo lường và cảm biến.... Qua đề tài chúng em cũng tìm hiểu được một số loại cảm biến, động cơ... phổ biến trên thị trường. Do vậy trong quá trình làm đề tài chúng em đã biết cách tổng hợp và vận dụng các kiến thức trên để làm được chuyên đề này. Tuy trong quá trình làm đề tài do hạn chế về mặt cũng như thời gian chúng em còn mắc rất nhiều lỗi và sai sót mong thầy cho chúng em ý kiến để chúng em hoàn thành tốt đề tài lớn và các chuyên đề sau này. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Nguyễn Đăng Toàn đã giúp đỡ, chỉ bảo tận tình để chúng em hoàn thành đồ án này. 4.2 Hướng phát triển Từ một hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản, nhưng nó cũng là nguyên tắc cơ bản của một bãi đỗ xe thông minh. Từ hệ thống này chúng ta có thể phát triển thành 1 phần trong hệ thống lớn với các bước soát vé, phân loại xe, tính tiền vé xe...Từ các tính hiệu thu được từ cảm biến PLC sẽ phân tích, điều khiên hệ thống để hệ thống có thể hoạt động ổ định, chính xác, tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát được hệ thống. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình máy điện – khí cụ điện: Bộ môn Tự động hóa – Khoa Điện – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [2] Giáo trình điều khiển logic: Bộ môn Tự động hóa – Khoa Điện – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [3] Giáo trình Đo lường – Cảm biến: Bộ môn Đo lường điều khiên – Khoa Điện – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [4] Giáo trình truyền động điện: Bộ môn Tự động hóa – Khoa Điện – Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [5] Tài liệu từ internet và các tài liệu khác.