BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
----™&˜----

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
MÔN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
Đề tài 9: Tìm hiểu, phân tích hệ thống đo lường cảm biến trong bãi đỗ
xe thông minh.
Giáo viên hướng dẫn:

NGUYỄN ĐĂNG HẢI

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN VĂN TUYỀN

1631040643

KIỀU TIẾN HƯỞNG

1631040625

ĐINH KIM CÔNG

1631040797

NGUYỄN XUÂN HÒA

1631040839


con người.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 hét 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, sử
dụng thiết bị cảm biến, 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 bãi đỗ xe
thông minh, do lần đầu làm quen với việc thiết kế với số lượng kiến thức tổng
hợp, còn có những mảng chưa lắm vững cho nên dù cố gắng lắm nhưng trong
bài làm của bọn em có những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự góp ý
kiến của thầy giúp chúng em có những kiến thức cần thiết để sau này có thể
ứng dụng trong công việc cụ thể của cuộc sống.

3


Chương I: Tổng quan về hệ thống thiết kế.
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 ra tăng về số lượng xe ô tô ngày
càng nhiều và điều này cũng phản ánh tốc độ phát triển của một quốc gia.
Song song với sự phát triển đó, người ta đặt ra vấn đề là xây dựng những bãi
đỗ 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 Mexico,
Nhật Bản, Hàn Quốc, . . . ở những thành phố trật hẹp, người ta xây dựng bãi
đỗ xe thông minh được trang bị thiết bị nâng để di chuyển ô tô từ mặt đất lên

Hình ảnh các gara ô tô tự động.
3. Khái niệm gara ô tô.
Hệ thống gara ô tô hay còn gọi là hệ thống đỗ xe thông mình: là một
công nghệ điều khiển tự động, sử dụng chủ yếu các Pallet và thang nâng, cho
phép đỗ được nhiều xe ô tô hơn trên cùng một diện tích không gian;
Hệ thống đỗ xe tự động là một giải pháp an toàn - tiết kiệm. . .
AN TOÀN
•An toàn về người do không tham gia vào quá trình đỗ xe, lưu
bãi;
• Kiểm soát được vị trí của xe nhờ hệ thống mã hóa vị trí tự động;
•Không bị mất mát, va đập; tình trạng tai nạn giao thông trong
hầm đỗ xe cũng hoàn toàn được loại trừ;
•Hệ thống được trang bị đầy đủ phương tiện phòng chống cháy
nổ, dừng khẩn cấp, chống động đất, cảnh báo tình trạng khí thải, ngăn
chặn quá tải;
•Tránh tác động khói thải khi lái xe ra/ vào hầm đỗ;
TIẾT KIỆM
•Gia tăng nhiều lần số chỗ đỗ xe trên cùng một diện tích;
•Là giải pháp thay thế tối ưu làm giảm chi phí đầu tư xây dựng;
•Chi phí hợp lý nhờ quá trình nội địa hóa và chuyển giao công
nghệ;
•Thời gian gửi/lấy xe nhanh chóng;
• Giảm thiểu nhu cầu sử dụng hệ thống thông gió, điều hòa không khí;

Chương II: Nội Dung Thực Hiện
5


2.1 - Yêu cầu của đề tài
2.1.1 - Yêu cầu của hệ thống

+
Phương án 1: Để phát hiện khi có 1 xe vào hoặc ra chúng
em dùng cảm biến Quang, chúng em đặt 2 cảm biến đặt cách nhau 1
khoảng nhất định để phân biệt giữa người và xe ra vào bãi. Nếu là
người thì sẽ chỉ một cảm biến tác động, còn nếu là xe thì cả hai đều tác
động. Như vậy chúng em sẽ biết được trong bãi có bao nhiêu xe.
+
Phương án 2: Chúng em cũng dùng cảm biến Quang,
nhưng mỗi vị trí để xe chúng em sẽ gắn 1 cảm biến, như thế thì khi xe
đến vị trí đó thì cảm biến Quang báo tới hệ thống, và hệ thống sẽ đến,
xe ra thì cũng tương tự.
6


- Cảnh báo cháy nổ:
+
Phương án 1: Chúng em sẽ gắn một cơ cấu báo cháy nổ ở
mỗi vị trí để xe.
+
Phương án 2: Chúng em sẽ gắn một cơ cấu cháy nổ cho cả
bãi đỗ xe, được đặt ở chính giữa tầng 2, đồng thời sử dụng hai cơ cấu
báo cháy nổ thủ công di động, có độ nhạy trung bình, giúp cho người
quản lí nhanh chóng tìm ra vị trí cháy nổ để kịp thời khắc phục.
- Hệ thống nâng đỡ, hệ thống máy tính, lập trình để quản lý toàn hệ
thống chúng em không xét tới, vì giới hạn yêu cầu của đề tài.
2.3 - Hướng giải quyết và lựa chọn thiết kế
Phương án 1: Để phát hiện khi có 1 xe vào hoặc ra chúng em dùng cảm
biến quang, chúng em đặt hai cảm biến cách nhau một khoảng nhất định để
phân biệt giữa người và xe ra vào bãi. Nếu là người thì chỉ một cảm biến tác
động, còn nếu là xe thì cả hai đều tác động. Như vậy chúng em sẽ biết được


- 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 cảm biến quang điện có độ nhạy cao. Cơ sở vật lý
của tế bào Quang điện là hiện tượng quang dẫ do hiệu ứng quang điện trong.
Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điệnt rong vật liệu dưới tác dụng của
ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu.
2.4.1.2 Nguyên lý hoạt độngc ủa một số cảm biến quang
a) Photo Diot
Sự tiếp xúc của hai loại bán dẫn loại n và loại p (vùng chuyển tiếp P-N)
tạo nên vùng nghèo hạt dẫn vì ở đó tồn tại một điện trường và hình thành
hàng rào thế Vb. Khi không có điện thế bên ngoài đặt lên vùng chuyển tiếp
(U=0) dòng điện qua chuyển tiếp I=0
- Khi đặt một điện áp lên diot, với điện áp ngược đủ lớn Ud >>, chiều
cao của hàng rào điệnt hế tăng lên và trên diot chỉ còn lại 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
từ - lỗ trống, dưới tác dụng của điện trường các cặp điện từ lỗ trống chuyển
động và dòng điện ngược tăng lên rất nhanh.
- Các vật liệu dugnf chết tạo Phôt 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 bazo được chiếu
sáng, không có điện áp đặt trên bazo, chỉ có điện áp trên C, đồng thời chuyển
tiếp B- C phân cực ngược. ĐIện áp đặt chủ yếu là phẩn chuyển tiếp N - C
(phân cực ngược) trong khi đó chênh lệch điện thế giữa E và B thay đổi
không đáng kể.
U0,6 hay 0,7.
- Khi phần chuyển tiếp B - C được chiếu sáng, sự hoạt động của photo
transitor giống như photo diot ở chết độ quang dẫn với dòng điện ngược:

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 vào
tuyến tính, Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện điện áp 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 sáng hồng ngoại, do đó ta sử
dụng phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện. Nguyên lý hoạt động là điện trở
của các linh kiện thu sóng hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sáng thu
được thành tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy với lửa. Tuy nhiên
cũng rất dễ báo động nhầm nếu đặt cảm biến ngoài trời hoặc gần nơi có bóng
đèn sợi đốt.
- Cảm biến khói: Có 2 cách cơ bản đển thiết kế bộ cảm biến khói:
+
Cách thứ 1: là dùng 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 v là con số lớn nhưng số lượng tia alpha như thế này vẫn quá
nhỏ để gây ảnh hưởng đến con người). Đối diện với nguồn phát tia
9


alpha là một bộ phát điện với hai cực âm và dương được sắp xếp như
sơ đồ trên. Khi tia alpha đập vào oxi (O) và Nitrogen (N) trong không
khí, chúng phải giải phóng ra các elechtron và tạo ra dòng điện. Khói
trong đám cháy sẽ làm cho quá trình tạo elechtron 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 xử dụng một chùm tia hồng ngoại được

- Khi bãi đỗ xe chưa đầy thì đèn xanh sáng. Khi bãi đỗ xe đầy thì bộ máy
tính đếm tới giá trị đặt trước thì tiếp điểm của máy tính sẽ kích hoạt đèn đỏ
sáng và vô hiệu hóa cửa vào không cho xe vào nữa. Khi có sự cố cháy thì cảm
biến khỏi và cảm biến lửa hoặc cảm biến nhiệt bị tác động làm cho chuông và
đèn báo cháy kêu.
- Chú ý: hệ thống nâng đỡ sẽ được máy tính quản lý, giả sử xe đang đỗ ở
1 vị trí nào đó của 1 tầng bất kì, như người quản lý muốn đưa nó ra khỏi vị trí
đó thì người quản lý chỉ cần sử dụng máy tính điều khiển hệ thống nâng đỡ và
đưa xe đến cổng. chuẩn bị quá trình đưa xe ra ngoài. Còn muốn đưa xe vào
gửi thì hệ thống sẽ làm điều người lại.
2.4.2 Tính chọn thiết bị
2.4.2.1 Chọn cảm biến quang
Chúng em chọn cảm biến E3FN của hãng OMRON. Số lượng 8 cái.
Cảm biến quang điện hình trụ có sẵn bộ khuếch đại giá thành thấp, chống
nhiễu tốt bằng công nghệ photo-IC.
11


.

Cảm biến E3FN của hãng OMRON

12


Cảm biến E3FN của hãng OMRON
- 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,

Đầu thu sẽ liên tục kiểm tra và đo cường độ tín hiệu của tia do bộ 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 thờ, nhà hát, bảo tàng, . . . 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: 19-3VDC
- Dòng điện giám sát: 250A/ 24VDC
- Dòng điện cảnh báo: 20mA/24VDC.
- Nhiệt độ làm việc 32-122oF.
- Kích thước: 139.7(H)x81.28(W)x101.6(D)mm.
Đầu báo khói trung bình:
14


SMOKE DETECTOR - ĐẦU BÁO KHÓI
Đầu báo khói quang SLV-24L

Đầu báo khói quang SLV-24L
Đặc điểm:
−
Nguồn sáng: Hồng ngoại.
−
Tầm điện áp làm việc: 17.7-30.0VDC
−
Điện áp làm việc: 15.0-33.0VDC

- Hệ thống có thể là bán tự động hoặc tự động hoàn toàn, giảm rủi ro va
chạm, trầy xước so với các bãi gửi xe thông thường. Ngoài ra còn giảm được
ô nhiễm môi trường.
- Hệ thống được điều khiển bằng hệ thống máy tính nâng cao độ an
toàn, tin cậy, giảm chi phí vận hành khai thác.

Lợi ích đầu tư hệ thống đỗ xe tự động:
16


- Tăng mật độ đỗ xe
- Giảm chi phí đầu tư (giảm thời gian xây dựng công trình)
- Giải pháp tối ưu cho chủ đầu tư, khả năng tùy chỉnh cao
- Giảm thiệt hại cho xe
- Không cần cầu thanh và dốc lên xuống xe
- Tiết kiệm năng lượng
- Giảm lượng khí thải Carbon
- Tăng độ an toàn và an ninh cho xe
Không cần đầu tư hệ thống điều hòa và thông gió

3.2 Các hạn chế khi thực hiện.
Tổng mức đầu tư lớn.
Xây dựng hệ thống mất nhiều thời gian, cần đáp ứng yêu cầu kỹ
thuật cao
cần người có chuyên môn cao để vận hành , hoạt động bãi đỗ xe

3.3 Biện pháp khắc phục
Đào tạo người có chuyên môn để vận hành bãi đỗ xe
kêu gọi các nhà đầu tư
tuyên truyền cho mọi người biết lợi ích của việc gửi xe ở bãi đỗ xe