Luận văn
Xây dựng hệ thống bãi đỗ xe
ngầm
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
MỤC LỤC
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 2 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 3 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài

dân

cư
và

xe

cộ

ngày

càng

đông

đúc.

Đặc

biệt

là

sự

gia

tăng

về

phát

triển

của

một
quốc

gia.

Song song

với

sự

phát

triển

đó,

người

ta

đặt

vấn

công

việc

cũng

như

trong
việc

đi

lại

của

họ.

Vì

thế,

ngày nay

trên

các

nước

ta

xây

dựng

hệ
thống

bãi

giữ

xe

ôtô

tự

động

được

trang

bị

thiết

bị

di

chuyển

xe xuống

điểm
đỗ

dưới

lòng

đất

(hệ

thống

ngầm). Đây

là

những

giải

pháp

giúp

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

lên một

tầng

cao

để

dành

chỗ

cho

4 xe

khác

ở

bên

dưới.
Tuy

nhiên, giải

pháp

này

Mô

hình

bãi

xe

nhiều

tầng

(Driver

in

Parking)
Mô

hình

này

với

các

đường

dốc


không

cao.

Giải

pháp

này

tuy

phổ
biến

nhưng chưa

phổ

biến

về

mặt

không
gian,

ô

Mô

hình

này

là

một

bước

cải tiến
so

với

2

mô

hình

trên,sức

chứa

có thể
tăng



nhau và
thu

hẹp

khoảng

cách

giữa

các

tầng, các
khâu

nhận

bão

quản

và

trả

xe

hoàn toàn

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
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 6 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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

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 .
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 9 KHOA ĐIỆN

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 < 0 ( s > 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 .
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 11 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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

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
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 15 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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 :
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 16 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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

TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 19 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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

( 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:
I
r
= I
0
+ I
p
Với : I
r
: dòng điện ngược
I
0
: dòng điện tối
I
p
: 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:
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 21 KHOA ĐIỆN

SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 22 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 23 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
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.
SVTH: BÙI VĂN LƯỢNG 24 KHOA ĐIỆN
TRẦN ĐỨC NGHĨA LỚP ĐIỆN 5 – K13