BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG

Ngành:

CƠ ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: CƠ KHÍ

Giảng viên hướng dẫn : Ths. Dương Đăng Danh
Sinh viên thực hiện

: Tống Đức Huân

MSSV: 1311030084

Lớp: 13DCT03

TP. Hồ Chí Minh, 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN


1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20

Mạch Arduino Pro mini
Chip AT Mega 328P
Relay
Giao diện chương trình Arduino IDE
Vùng lệnh
Phần mềm Altium
Giao diện phần mềm Altium
Giao diện 3D phần mềm Altium
Giao diện vẽ mạch nguyên lý
Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
Mạch in
Mạch mô phỏng 3D

Trang
3
3
4
5
6
7
7
8
9
11
12
13
14
15
16
17

4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
5.1

Mạch mô phỏng 3D nhìn từ trái qua
Mạch mô phỏng 3D nhìn từ phải qua
Bìa sản phẩm
Súng bắn keo
Dây điện
Dao cắt bìa
Mica
Thực hiện khung mô hình
Thực hiện lắp ráp động cơ điện
Thực hiện thi công mạch điều khiển
Thực hiện gắn mạch vào động cơ
Thực hiện cắm điện chạy thử
Cửa không hoạt động khi không có người
Cửa hoạt động khi có người đi qua
Đèn tắt báo hết hành trình

LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1.Tổng quan về các loại cửa .................................................................................3
1.1.1. Cửa cuốn ...................................................................................................3
1.1.2. Cửa trượt xếp lớp ......................................................................................5
1.1.3. Cửa trượt: ..................................................................................................7
1.2.Giới thiệu đề tài .................................................................................................8
1.3. Nhiệm vụ thiết kế và thi công ..........................................................................9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ........................................10
2.1. Các yêu cầu của mô hình cửa tự động: ..........................................................10
2.1.1. Yêu cầu về cơ khí:..................................................................................10
2.1.2. Mục đích của việc thiết kế: .....................................................................10
2.1.3. Nhiệm vụ các bước thiết kế.....................................................................10
2.2. Giới thiệu các chi tiết trong mô hình: ............................................................11
2.2.1. Khung mô hình ........................................................................................11
2.2.2. Cánh cửa: ................................................................................................11
2.2.3. Động cơ: ..................................................................................................16
CHƯƠNG 3: PHẦN ĐIỀU KHIỂN ......................................................................18
3.1.Yêu cầu của mô hình: ......................................................................................18
3.2.Sơ đồ khối của hệ thống: .................................................................................18
3.3.Các linh kiện điện tử sử dụng trong mô hình ..................................................18
3.3.1.Cảm biến ..................................................................................................18
3.3.2. Arduino pro mini:....................................................................................23
3.4 Chương trình điều khiển: ................................................................................28
3.4.1 Sơ đồ thuật toán........................................................................................28
3.4.2. Phần mềm viết chương điều khiển arduino.............................................30
3.5. Sơ đồ nguyên lý: ...........................................................................................35
3.5.1. Nguyên lý hoạt động của mạch : .............................................................35
3.5.2. Giới thiệu phần mềm thiết kế sơ đồ: .......................................................35
3.5.3. Sơ đồ nguyên lý: .....................................................................................38

khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường. Mục đích của việc thiết kế cửa tự
động là để tạo ra được một loại cửa vừa duy trì được những đặc tính cần có của cửa,
vừa khắc phục những nhược điểm lớn của loại cửa bình thường . Do đó, khi sử
dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa
mà 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 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. Thứ hai, nếu người dùng cửa đang bê vác
vật gì đó (bằng cả hai tay ) 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. Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời
gian để đóng mở cửa’ tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ
nhưng cũng có thể rất cần thiết trong nhịp sống công 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 đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa. Thêm
vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dược sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở,
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi
không co người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế
nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi người ở nơi
công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi
không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này. Chính vì những ưu điểm
nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn,

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.3 .Sơ đồ cửa cuốn

Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần
động cơ công suất nhỏ. Loại cửa này thường được dùng cho gara ô tô. Nó có tính
kinh tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm được loại cửa này. Nhưng có nhược
điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác .

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.2. Cửa trượt xếp lớp

Hình 1.4 . Cửa trượt xếp lớp

5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.5 .Sơ đồ cửa trượt xếp lớp
Là loại cửa đi nhiều cánh được mở bằng cách trượt và xếp trên ray, ngoài ra còn
6

nhẹ nhàng nhưng không có nghĩa là gọn gàng mà ngược lại có khi lại rất cồng kềnh
Có một điều không thể phủ nhận đó là tính phổ biến của loại cửa này.
1.2.Giới thiệu đề tài
Cửa tự động đang dần dần trở thành xu hướng thiết kế của cuộc sống hiện
đại do các ưu điểm vượt trội như khả năng sử dụng đáp ứng mật độ lưu thông cao,

8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tốc độ đóng mở nhanh, tính an toàn, và tiết kiệm diện tích sử dụng. Khi không có
không gian rộng để lắp các loại cửa thông thường thì giải pháp cửa đóng mở tự
động là giải pháp tối ưu, giúp người sử dụng không còn phải bận tâm về chiều rộng
cũng như không gian của nơi lắp đặt. Đặc biệt là cửa trượt tự động 2 cánh – một hệ
cửa tự động thực sự đã tạo nên phong cách mới cho mọi công trình.
Cửa tự động đóng mở sử dụng Motor và board mạch điều khiển cửa trượt.
Phù hợp cho lắp đặt tất cả các công trình văn phòng, cửa hàng, siêu thị...

Hình 1.9. Cửa trượt tự động sử dụng trong siêu thị
1.3. Nhiệm vụ thiết kế và thi công
- Thiết kế cơ khí
- Thiết kế điện
- Thiết kế mạch điều khiển
9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM


10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bước 4: Bắt tay vào làm sản phẩm thực và lập trình cho chạy thử
2.2. Giới thiệu các chi tiết trong mô hình:
2.2.1. Khung mô hình

Hình 2.0. Khung mô hình thực tế
2.2.2. Cánh cửa:
- Sử dụng vật liệu mica 5mm.

11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1 .Sơ đồ kích thước cánh cửa trái
Kích thước cánh cửa bên trái:
Rộng: 100mm
Dài: 116mm
Thanh răng:
Rộng: 28mm
Dài: 180mm

13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3 .Sơ đồ kích thước bánh răng động cơ
Đường kính bánh răng: Ø21 mm
Bước răng: 5 mm
Chiều cao răng: 2mm
Đường kính trục: Ø6

14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.4 .Sơ đồ lắp ráp 2 cánh cửa
Kích thước cơ cấu cửa:
Rộng: 200mm
Dài: 160mm
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu cánh cửa:
Khi động cơ quay theo chiều kim đồng hồ thanh răng 1 chạy sang phải làm cho
cánh cửa 1 chạy sang bên phải, thanh răng 2 chạy sang trái làm cho cánh cửa 2
chạy sang bên trái và ngược lại.

15

Hình 2.6.Động cơ DC 24V.
Thông số của động cơ:
- Nguồn 24V.
- Tốc độ 80 vòng/phút.
- Công suất 15W.
- Khối lượng: 200g.
- Đường kính trục động cơ: 8mm.
- Chiều dài trục động cơ: 20mm.
- Đường kính động cơ: 40mm.
- Chiều dài động cơ: 60mm.
- Chiều dài động cơ tính cả hộp giảm tốc: 115mm.

Hình 2.7 .Động cơ găn hộp số

17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 3: PHẦN ĐIỀU KHIỂN
3.1.Yêu cầu của mô hình:
- Các thiết bị điều khiển hoạt động chính xác, thời gian tác động nhanh, phổ biến
trên thịtrường thuận tiện cho sửa chữa và nâng cấp.
- Mô hình thiết kế sao cho nhỏ gọn thích hợp cho việc học tập nghiên cứu sau này,
cácthiết bị lắp đặt sao cho thuận tiện cho việc bảo trì, thay thế hoặc nâng cấp hoàn
thiệnmô hình.
3.2.Sơ đồ khối của hệ thống:
Ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống như sau.

tròn với một tinh thể hình chữ nhật ở trung tâm), có thể phát hiện mức bức xạ hồng
ngoại.

Hình 3.2 .Cảm biến phát hiện ánh sáng hồng ngoại
19