i

LỜI CẢM ƠN

Sau một khoảng thời gian với sự cố gắng của bản thân và được sự giúp đỡ
của mọi người, đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và chế tạo mô hình cửa tự động ” của
em đã được hoàn thành .
Em xin gửi đến các thầy hướng dẫn cùng toàn thể các quý thầy trong bộ môn
Cơ – Điện tử lời cảm ơn với sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc đã hết lòng chỉ
bảo và truyền đạt cho em những kiến thức vô cùng quý báu, làm cơ sở để em thực
hiện tốt đề tài này và đã tạo điều kiện thuận lợi để cho em hoàn tất khóa học.
Nhân dịp này, em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè những người đã hết
lòng giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian qua, để em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Sinh viên thực hiện
Đinh Hoàng Thiện


ii

MỤC LỤC


iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH


1


1.1. Giới thiệu
Hiện nay tự động hóa được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực và ngành nghề,
tại nhiều cơ quan và xí nghiệp vì lý do an ninh nên đã đầu tư tiền xây hàng rào và
cổng cơ quan. Vì độ an toàn nên những chiếc cổng này thường rất nặng nên việc
vận hành thường mất rất nhiều sức lực của nhân viên bảo vệ và cũng mất khá nhiều
thời gian.
Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một phần không thể thiếu trong từng
công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình thường (cửa không tự động) mà chúng
ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng đó
là: Cửa thường chỉ đóng mở khi có tác động của con người vào nó. Vì vậy mà dùng
cửa thường chỉ tốn thời gian và gây cảm giác ngại cho người sử dụng.
Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho
đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay
là tất yếu và vô cùng cần thiết. Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc
phục tốt những nhược điểm của cửa thường .
Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra một loại cửa vừa duy trì
được những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhược điểm lớn của loại
cửa thường .
Do đó, sử dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực
tiếp lên cánh cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với tính năng này,
cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng :
 Thứ nhất, cửa tự động sẽ đem lại cảm giác thỏa mái cho người sử
dụng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như dùng cửa
thường.
 Thứ hai, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó để tốn thời gian
để đóng mở cửa tức là tiết kiệm thời gian dù rất nhỏ nhưng cũng có
thể rất cần thiết trong nhịp sống cộng nghiệp hiện đại ngày nay.
 Đặc biệt , ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng
phát huy ưu điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa
nhanh chóng dễ dàng, cũng như sẽ giảm những va chạm khi nhiều

định với trần nhà. Cửa đươc kéo bằng đoạn dây. Ưu điểm của loại này là đơn giản
nhưng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc chắn hơn nhiều. Có lẽ nhược
điểm của loại này là động cơ gắn vào trần nhà cần phải găn đủ chắc để chịu được
sức nặng của cánh cửa.
1.1.3. Cửa trượt

Hình 1.3. Loại cửa trượt
Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trược cố định cho phép cánh cửa có
thể trượt qua trượt lại. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách
sạn, cơ quan hay sân bay, nhà ga…
Loại cửa này có ưu điểm là kết cấu nhẹ nhàng, tạo ra một cảm giác thoáng
đạt, thoải mái và lịch sự rất thích hợp cho những nơi cộng cộng, cơ quan…


6

Nhược điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn, nhẹ nhàng nhưng
không có nghĩa là gọn gàng mà ngược lại có khi lạ rất cồng kềnh.
1.2 . Giới thiệu một số loại của tự động thường gặp trong thực tế
Cửa tự động ( Auto Door ): Trong thực tế chúng ta có thể bắt gặp một số
dạng sau :
1.2.1. Loại cửa trượt tự động một cánh ( single Auto door )
Mở về bên phải hoặc bên trái. Loại này rail thường dài 2m hoặc hơn một
chút. Khẩu độ mở rộng nhất là 1 mét, thường lắp đặt trong những phòng làm việc có
diện tích hẹp.
1.2.2. Loại cửa trượt tự động 2 cánh (bi-parting sliding Auto door)
Loại cửa này dùng 2 cánh đóng mở về hai phía ngược chiều nhau. Khẩu độ
rộng từ 2 tới 3 mét thường dùng cho các văn phòng làm việc lớn như phòng trưng
bày sản phẩm, sảnh nhà hàng, bệnh viện, ngân hàng, phòng họp, trung tâm hội nghị
và nhiều công trình khác nữa..

100kgx2.
 Rail 6m4-150kg: Chiều ngang cánh 1400 - 1600mm, tải trong tương
ứng120kgX2.
Chiều cao cửa tự động tối đa không vượt quá 2600mm. Thông thường ta có thể
tính nhanh như sau: 1 mét vuông kính loại dày 10mm nặng 25kg, loại dày 12mm
nặng 30kg. Cửa trượt tự động loại mở 2 cánh với các thông số về kỹ thuật và tính
thẩm mỹ như khe hở giữa cánh cửa trượt và cánh cố định là 10mm, khe hở giữa sàn
và cánh trượt từ 10-15m, chiều cao cửa trượt tự động thông thường từ 20002400mm, chiều ngang cửa thường từ 1/3 - 1/2 chiều cao.
Kính dùng cho cửa trượt tự động có thể là kính cường lực, kính dán hoặc kính
thường. Thông thường để an toàn cho người sử dụng chúng ta được khuyến cáo nên
dùng kính cường lực có độ dày tối thiếu 10mm.
Kích thước của kính phụ thuộc yêu cầu thiết kế, thi công của chủ công trình,
nhu cầu sử dụng hay do đặc thù của mặt bằng. Chiều cao quy chuẩn là 2200mm.
Ứng với bề ngang mỗi cánh cửa có các khoảng kích thước là dưới 800mm(L1),
từ 800 đến 1000mm(L2), trên 1000 đến 1200mm(L3), trên 1200 -1500mm(L4).
Mặc định kính làm cường lực là kính trắng (trong) không màu, không hoa văn.
Tùy theo yêu cầu của khách hàng có thể phun cát làm nhám 1 phần diện tích để tạo
chữ hoặc hình, có thể phun sơn hay làm kính màu. Kính được coi là chuẩn mực hiện
nay là của Công ty Liên doanh Kính nổi Việt Nhật- VFG. Ngoài ra trên thị trường
còn có nhiều loại kính được nhập khẩu từ Indonexia, Trung Quốc, Nhật,
Anh...Trọng lượng của kính trắng tiêu chuẩn được tính theo công thức: 2,5(kg/mm
x m2) x A(độ dày mm)x B( diện tích kính tính theo m2).
Ví dụ 1 tấm kính cường lực (hoặc kính thường) có độ dày 10mm, kích thước
1000x2000(mm) có trọng lượng là 2,5x10x2=50(kg).
Việc tính trọng lượng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn loại cửa
có chiều dài rail phù hợp, công suất motor cũng như khả năng chịu tải của bánh xe.
1.3. Thành phần cấu tạo của hệ cửa trượt tự động (Auto Door)
 Hệ rail trượt và bánh xe dẫn hướng.
 Cụm motor kéo hộp số truyền động.


ninh của tòa nhà...
1.3.3. Thứ tự quy trình lắp dựng
+ Gia cố đà sắt hoặc khung nhôm để treo bộ điều khiển: Chọn đà hay khung
nhôm có khả năng chịu lực phù hợp với dộ dài rail và tải trong cánh. Phần gia cố


10

này phải làm thật chắc chắn vì nếu không khi vận hành cửa sẽ rung tần số cao gây
tiềng ồn khó chịu.
+ Gắn hệ rail trượt lên đà sắt: công đoạn này cần phải làm cẩn thận và chính
xác về cao độ cũng như độ thẳng của rail trượt. Bất kỳ vị trí nào bị vênh, nghiêng
hay cao thấp khác nhau đều gây tác hại nghiêm trọng cho độ bền của cửa tự động .
+ Lắp hệ thống motor, controller, puly...: Motor và puly phải được cố định
thật chắc vì khi khởi động xung lực mạnh có thể làm trượt motor hay puly gây nguy
hiểm có thể rớt cửa ra ngoài. Dây đai truyền động không được gắn quá căng sẽ gây
tiếng rít, làm mau mòn dây đai và gây hiện tượng bó hộp số. Đường dây điện nguồn
và tín hiệu điều khiển phải cố định và gọn gàng tránh tiếp xúc với rail và dây đai sẽ
gây chập điện và đứt dây tín hiệu.
+ Lắp kính vào bánh xe trượt: Kính phải được lắp thật cân đối nếu không sẽ
gây hiện tượng mòn rail về một phía và phá hủy bánh xe.
+ Lắp cửa vào ray: Thao tác nhịp nhàng cân đối tránh làm trầy xước rail vì ta
biết rail cửa bền là nhờ lớp sơn chống mài mòn cao đó.
+ Điều chỉnh tốc độ: Kiểm tra vật cản trên rail và trên đường trượt của kính.
Bật công tắc nguồn điện chính, điều chỉnh tốc độ và các tính năng cho phù hợp từng
loại độ dài rail. Tốc độ đóng không nên nhanh quá sẽ tạo cảm giác e sợ cho người
qua lại.
+ Hoàn thiện: Lắp nắp che bảo vệ cho cửa tự động- Auto Door, dọn dẹp vệ
sinh toàn bộ hệ cửa trượt tự động và môi trường xung quanh. Chờ cho cửa trượt tự
động hoạt động trong vòng 30 phút. Nếu không có trở ngại hay điều chỉnh gì nữa

đang cần và bắt đầu ý tưởng thiết kế mô hình sản phẩm .


Bước 3: Phân tích ưu nhược điểm của từng ý tưởng 1 để chọn

ra mô hình cuối cùng .


Bước 4: Bắt tay vào làm sản phẩm thực và lập trình cho chạy



Hiểu hơn về cấu tạo cũng như hoạt động các khối chức năng

thử .
của vi điều khiển như điều khiển động cơ và tốc độ động cơ…..và các khối
chức năng khác


Rèn luyện tư duy lập trình cho vi điều khiển .


12

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGUYÊN CỨU


13


tế khi sử dụng. Thay thế sức người bằng máy móc, tiết kiệm thời gian. Người sử
dụng dễ dàng vận hành, bảo trì. Gía thành hợp lý. Đảm bảo an toàn khi sử
dụng, ít bị ảnh hưởng do thời tiết.
Dựa vào những nguyên cứu ta nên tìm hiểu về những vấn đề sau:
 Tìm hiểu về các phương pháp thiết kế mô hình lựa chọn phương pháp
tối ưu nhất để dễ dàng cho việc thiết kế mô hình.
 Thiết kế mạch bằng chương trình orcad.


14

 Thử nghiệm và sửa chữa mạch để hoàn thiện đề tài.
 Lắp ráp mạch hoàn chỉnh.
2.2. Nội dung nguyên cứu
Trước khi đi vào tìm hiểu các phương án ta đi vào tìm hiểu các linh kiện, thiết bị
quan trọng để sau này dễ dàng lắp ghép.
2.2.1. Khái niệm về tia hồng ngoại
Anh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng
mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8µm đến 0.9µm, tia hồng ngoại có vận tốc
truyền bằng vận tốc ánh sáng.
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt được 3Mbit/s… Trong kỹ thuật
truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta
có thể truyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ
quang với đường kính 0,13 mm với khoảng cách 10Km đến 20 Km. Lượng thông
tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ
mà người ta vẫn dùng.
Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa
chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng.
Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sống hồng ngọai. Hình dưới cho ta

chú ý.
2.2.1.1. Bộ phát hồng ngoại
Bộ phát hồng ngoại trong hệ thống em sử dụng là một remote tivi của hãng
sony. Đây là thiết bị phát hồng ngoại nhỏ gọn, đặc biệt có nhiều nút mã tín hiệu và
dễ sử dụng.
* Giải mã tín hiệu remote tivi sony
Các máy phát tín hiệu sóng hồng ngoại khác nhau tùy thuộc vào thiết bị điều
khiển và do các hãng sản xuất khác nhau.


16

Hình 2.3. Các máy phát tín hiệu hồng ngoại khác nhau của Sony
Sony sử dụng mã theo tiêu chuẩn IR. Sử dụng giao thức chế độ rộng
xung,hoặc là SIRC. Dùng mã hóa độ rộng xung và điêu chế biên độ. Data payload
gồm 7 bits lệnh và 5 bits địa chỉ.
Dữ liệu được khởi đầu bằng chuỗi xung 2.4ms mark và 0.6ms space để cấu
hình cho AGC của máy thu.
Tín hiệu sóng mang từ LED hồng ngoại của remote Sony phát ra có tần số
khoảng từ 36 Khz đến 38 Khz.
Sóng mang này chuyên chở tín hiệu dữ liệu mã hóa có dạng như sau:

Hình 2.4. Mã hóa tín hiệu sony
- Bit 0 được mã hóa bằng một xung ở mức thấp 600 μs và chuyển trạng thái
sang mức cao 600 μs.
- Bit 1 được mã hóa bằng một xung ở mức thấp 600 μs và chuyển trạng
tháng
sang mức cao 1200 μs.




2.2.1.2. Bộ thu hồng ngoại
Khi REMOTE phát tín hiệu hồng ngoại để thu được tín hiệu này ta dùng các
thiết bị thu hồng ngoại.
LED thu tín hiệu hồng ngoại PIC 1080SCL
PIC – 1018SCL là IC thu tín hiệu hồng ngoại với những ưu điểm sau:
- Là IC có kích thước nhỏ
- Phạm vi thu nhận tín hiệu xa ( +,- 45 độ)
- Khả năng chống nhiễu tốt.
a. Sơ đồ khối của PIC 1018SCL

Hình 2.10. Sơ đồ khối của PIC 1018SCL
b. Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua bộ truyền đến mạch thu được LED
hồng ngoại nhận rồi đưa qua ba tầng khuếch đại. Sau đó tín hiệu này được qua
mạch lọc băng thông (Band Pass Filter) để chọn dãy băng thông thích hợp. Ở ngõ ra
tín hiệu này được qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết.
Xung này được qua mạch so sánh và phân tích truớc khi vào mạch Schmitt
Trigger.
Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh có phản hồi như hình sau:

Hình 2.11. Mạch Schmitt Trigger.


20

Lúc này do Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch phân
áp R4 – R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của Vout, mạch Schimitt
Trigger cũa có hai ngưỡng so sánh là VH và VL.


tích hợp với mật độ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện
tử nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức năng
trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn, chính vì vậy điện tử có mặt khắp mọi nơi.
Bước đột phá mới trong công nghệ điện tử, đó là cho ra đời bộ vi xử lý đầu
tiên của công ty Intel. Đột phá ở chỗ: "Chức năng của kết cấu logic có thể thay đổi
bằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo một cấu trúc phần
cứng chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây.
Tuy bộ vi xử lý có khả năng vượt bậc so với các hệ thống khác về khả năng
tính toán, xử lý…, và thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng,
đặc biệt hiệu quả đối với các bài toán và hệ thống lớn. Tuy nhiên đối với các ứng
dụng nhỏ, tầm tính toán không đòi hỏi khả năng tính toán lớn thì việc ứng dụng vi
xử lý cần cân nhắc. Bởi vì hệ thống dù lớn hay nhỏ, nếu dùng vi xử lý thì cũng đòi
hỏi các khối mạch điện giao tiếp phức tạp như nhau. Các khối này bao gồm bộ nhớ
để chứa dữ liệu và chương trình thực hiện, các mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất
nhập và điều khiển trở lại, các khối này, cùng liên kết với vi xử lý thì mới thực hiện
được công việc. Để kết nối các khối này đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh
tường về các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi. Hệ thống được tạo ra
khá phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp và vấn đề chính là trình độ
người thiết kế.


22

Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùng rất cao, không phù hợp để áp dụng
cho các hệ thống nhỏ. Với một số nhược điểm trên, nên các nhà chế tạo tích hợp
một ít bộ nhớ và một số mạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào một IC duy
nhất được gọi là Microcontroller-Vi điều khiển. Vi điều khiển có khả năng tương tự
như khả năng của vi xử lý nhưng cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn
giản hơn. Vi điều khiển ra đời mang lại sự tiện lợi đối với người dùng, họ không
cần nắm vững một khối lượng kiến thức quá lớn như người dùng vi xử lý kết cấu