LỜI CAM ĐOAN!
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế mô hình cửa
đóng mở tự động dùng cho đào tạo ” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của
Thầy Lưu Đức Dũng. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với mô hình cửa
tự động
Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đã được nghi
trong bảng những tài liệu tham khảo mà không sử dụng bất cứ một tài liệu nào
khác. Nếu phát hiện ra sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Sinh viên

NGUYỄN THỊ
VIỆN

1


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong xã hội hiện đại của chúng ta bắt gặp rất nhiều loại cửa
đóng mở tự động ở những nơi công cộng . Việc sử dụng các loại cửa tự động
không những góp phần tăng sự sang trọng và hiện đại cho nơi sử dụng mà còn
giúp tiết kiệm thời gian, đem đến sự tiện lợi cho những người qua lại. Chính vì
vậy mà từ khi ra đời cho tời nay cửa tự động đã không ngừng được cải tiến ,hiện
đại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Nhìn chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế cho các loại cửa thông
thường, nó có chức năng tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở ra
khi có người cần đi qua và tự động đóng lại khi không còn người qua lại.
Ưu điểm chính của loại cửa này là nò hoàn toàn tự động không cần sự điều
khiển của con người, nó có thể hoạt động liên tục, chính xác 24/24 giờ mỗi ngày.
Việc sử dụng các loại cửa tự động đã trở thành một nhu cầu gần như không thể
thiếu tại những nơi công cộng như khách sạn, nhà ga, sân bay, siêu thị ….

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG
1.1. TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG.
Ngày nay trong xã hội hiện đại chúng ta bắt gặp rất nhiều các loại cửa đống mở tự
động ở những nơi công cộng. Việc sử dụng các loại của tự động góp phần làm tăng sự
sang trọng và hiện đại cho những công trình sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến sự
tiện lợi cho người qua lại. Chính vì vậy từ khi ra đời của tự động không ngừng được cải
tiến, hiện nay trên thị truờng xuất hiện cửa tự động với nhiều chủng loại rất đa dạng
phong phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng. Các loại cửa hiện có mặt trên thị truờng.
1.1.1. Cửa trượt tự động – Automatic sliding door.

Hình 1.1.Cửa trượt tự động
Ai cũng có thể nhận ra lợi thế của những cánh cửa trượt trong thiết kế không gian
sinh hoạt đô thị ngày nay. Đầu tiên là việc tiết kiệm diện tích. Sau nữa là vẻ thanh lịch
mà thiết kế này mang đến cho từng không gian.
Những cánh cửa trượt luôn được xem là một giải pháp gắn với tinh thần tiết kiệm
diện tích trong thiết kế nội thất. Tiết kiệm diện tích là một ưu thế, còn một điểm mạnh
khác khiến cửa trượt là lựa chọn cho những không gian hiện đại chính là vẻ đẹp đơn
giản đến mức tối đa – một phong cách của thiết kế tối giản (minimalism) mà ngày nay
đã được đẩy lên thành trào lưu của thiết kế đương đại.
Kết hợp với những hỗ trợ về kỹ thuật tiên tiến như bánh xe, hệ thống ray trượt cao
cấp, thậm chí cả điều khiển tự động vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa hay mắt
điện tử thông minh, những cánh cửa trượt càng trở nên tuyệt vời hơn nữa.
Về mặt nguyên lí, một khi được kéo ra thì các cánh cửa trượt gần như mất dạng
vào các mảng tường, điều này mở ra một cơ hội đối thoại gần như hoàn hảo giữa các
không gian. Vì thế, ngoài chức năng đóng –mở, hệ thống cửa trượt còn là hệ ngăn cách
thật linh hoạt giữa các không gian với nhau, hay giữa không gian bên trong nội thất



1.1.1.3. Mắt cảm biến (SENSOR).
Cho phép cửa có tầm quét xa , nhạy và liên tục. Giúp cho cửa giữ nguyên mở
nếu có người hoặc vật cản nằm trong vùng hoạt động của cửa.
1.1.1.4. Hộp kỹ thuật ( RAIL BASE).
Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khỏe
và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình sử dụng .
1.1.1.5. Hệ thống bảo vệ cách nhiệt tiêu chuẩn.
Ngăn ngừa việc phá hỏng bộ điều khiển và motor. Khi tải vượt quá mức, tín hiệu
sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều chỉnh giảm tốc độ cũng như thời
gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường độ thấp . Nếu không tiếp tục có sự
quá tải , cửa sẽ trở lại hoạt động bình thường, tốc độ hoạt động của cửa lại phục hồi .
Tuy nhiên , khi quá tải lại tiếp tục , cửa sẽ dừng hoạt động để bảo vệ động cơ .
1.1.1.6. Chế độ làm việc.
Tự động : Cửa tự động đóng khi không có người , mở khi có người qua lại
Mở thường trực : Cửa lúc nào cũng mở .
Mở một chiều : Dành cho các cửa hàng , siêu thị . Ở chế độ này chỉ cho phép người di
qua một chiều nhất định (đi ra hoặc đi vào) .
Chế độ đóng cửa vào ban đêm và mở cửa lại vào sáng hôm sau : Cho phép đặt chế độ
đóng cửa vào ban đêm , và mở cửa lại vào sáng hôm sau . Giờ đóng, mở cửa do người
điều khiển tự cài đặt . Ngoài ra còn có chế độ khóa cửa theo yêu cầu sử dụng , khi đó
hệ truyền động bị khóa nên người khác không thể mở cửa .
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.

Hình 1.4. Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động

6



Cửa mở trượt gấp được sử dụng rất hiệu quả với những công trình có lưu lượng
người qua lại lớn hoặc cần có độ mở thông thủy lớn nhất. Cửa mở trượt gấp không chỉ
phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong
các nhà máy, phòng thí nghiệm, ….

Hình 1.9 Mặt cắt theo chiều dọc giá đỡ và mặt bên ngoài của cửa

8


Thông số kỹ thuật cửa mở trượt gấp tự động:
Model
Kiểu mở
Bộ điều khiển

SF 2004
Mở trượt gấp 90o
Micom processor

Motor

45 W Fuji Micro DC Brushless
Động cơ điện 1 chiều không chổi than

Điện áp
Tải trọng cánh cửa
Kích thước cánh cửa
Hộp kỹ thuật

AC 220 V - 50 ~ 60Hz


Hình 1.12 Bộ điều khiển và gá đỡ của cửa trượt xếp lớp
Động cơ, được cải tiến thông qua động cơ điện một chiều không chổi than, sự
chuyển động của các bánh răng.
Cấu trúc bộ gá con lăn, bộ gá hợp kim và sử dụng hai con lăn hợp kim bọc một hợp
chất nhựa luôn giữ cho cánh cửa vững chắc cân bằng, chống mọi trường hợp xô lật
cánh và giúp cho cửa vận hành êm hơn.
Khi tải vượt quá mức, tín hiệu sẽ được thông báo, bộ điều khiển trung tâm sẽ điều
chỉnh giảm tốc độ cũng như thờ gian vận hành xuống và cửa vẫn hoạt động ở cường
độ thấp. Nếu không tiếp tục có sự quá tải, cửa sẽ trở lại hoạt động bình thường, tốc độ
hoạt động của cửa lại tự phục hồi. Tuy nhiên, khi sự quá tải lại tiếp tục, cửa sẽ dừng lại
để bảo vệ động cơ.
Mắt cảm biến an toàn, giúp cho cửa giữ nguyên mở nếu có người hoặc vật nằm
trong vùng hoạt động của cửa.
Thông số kỹ thuật cửa trượt tự động.

Hình 1.13.Thông số kỹ thuật cửa trượt gấp tự động
1.1.5. Cửa trượt cánh cong tự động – Automatic circle sliding door.

Hình 1.14. Cửa trượt cánh cong tự động

10


Ray của cửa trượt vòm cong.

Hình 1.15.Ray của cửa trượt cánh cong tự động
Thật là đẹp với một công trình sử dụng cửa cong tự động. Dường như có một sự
cách điệu từ cửa trượt và cửa mở cánh thông thường để tạo nên sự khác biệt của cửa
cong tự đó là sự mềm mại và tính tiện dụng.


Hình 1.18. Cơ cấu quay của cửa cánh cong tự động.
Một số tiêu chuẩn.

Hình 1.19. Tiêu chuẩn của cửa cánh cong tự động

12


1.1.7. Cửa cuốn tự động.

Hình 1.20. Cửa cuốn tự động.
Cửa cuốn tự động mang những đặc tính vượt trội, thân cửa làm bằng hợp kim
Alumi siêu bền có độ đàn hồi cao. Vận hành ấn tượng: Siêu êm – siêu nhẹ - siêu
nhanh. Tự động đảo chiều khi gặp chướng ngại vật. Báo động khi có đột nhập. Được
thiết kế dễ dàng thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp. Khi mất điện, có thể mở cửa
bằng tay một cách nhẹ nhàng. Kiểu dáng hiện đại, màu sắc đa dạng và phong phú. Có
thể bổ sung nhiều lựa chọn: Đèn báo sáng, còi báo động, UPS, mắt hồng ngoại
(sensor), Card điều khiển trung tâm, hẹn giờ đóng mở. Cửa cuốn tự động phù hợp với
mọi công trình: Nhà ở - cửa hàng – ki ốt – kho hàng – nhà xưởng Gara ô tô – siêu thị
….
Motor của cửa cuốn tự động dùng điện áp 24v DC sẽ không gây nguy hiểm cho người
sử dụng. Khi đóng cửa, hệ thống motor sẽ tự động khóa bộ ly hợp, khi chốt ly hợp bị
mở/gẫy (do kẻ gian) thì còi báo động sẽ được kích hoatjvaf thông báo có đột nhập.
Công nghệ khóa Advanced Rolling Code và hàng tỉ mã số được tạo ra nhằm ngăn ngừa
hoàn toàn khả năng copy mã số mở cửa của kẻ gian. Trong nhưng trường hợp khẩn cấp
có thể mở cửa bằng tay nhanh chóng bằng “dây rút chốt hãm”.

Hình 1.21. Motor cửa cuốn
Có thể đóng mở cửa một cách dễ dàng và thuận tiện trong khoảng cách 50m và

Chốt cài ray di động

Hộp inox

Công tắc

Khóa ngang

Hình 1.26. Các phụ kiện của cửa cuốn tự động
1.1.8. Cửa nâng garage.
Cửa nâng garage đem lại cho khách
hành một sự lựa chọn hoàn hảo cho các công
trình đòi hỏi chất lượng cao và kiến trúc độc
đáo.
Cửa garage nâng loại một tấm và nhiều
tấm đều có những ưu điểm riêng nên loại cửa
này thích hợp cho nhiều công trình khác nhau
tại nhiều nước trên thế giới.
Cửa được thiết kế với kĩ thuật cao, mẫu
mã hiện đại cho các công trình kiến trúc đa
dạng.
Cửa có thể sản xuất bằng gỗ, thép, inox

Hình 1.27. Cửa nâng garage
1.2. CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN CỬA
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cửa tự động, nhưng công nghệ logic điều
khiển cửa không khác biệt với nhau nhiều.
Các cửa tự động đều có các cảm biến gắn bên trong và bên ngoài phát hiện người đi
tới, các cảm biến nhận biết vị trí cần giảm tốc, các cảm biến báo cần ngát điện động cơ.
Khi có người đi vào (hoặc có người đi ra), cảm biến bên ngoài cửa (cảm biến bên

Trường hợp cửa bị khẹt do vướng phải chướng ngại vật trên thanh ray, dây curoa
hoặc kẹt trục động cơ thì để đảm bảo an toàn cửa sẽ mở hết hoặc bộ điều khiển sẽ cắt
điện cho động cơ và cửa dừng lại tại vị trí xảy ra sự cố, đồng thời ra tín hiệu báo cho
người điều khiển để khắc phục sự cố.

16


CHƯƠNG 2
THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG
Các thiết bị thường dùng trong mô hình cửa tự động:
Cảm biến:
- Cảm biến người:
+Cảm biến tiệm cận.
+ Cảm biến hồng ngoại
+ Cảm biến siêu âm
+ Cảm biến quang
Cảm biến vị trí:
+ Công tắc hành trình
+ Encoder
Thiết bị đóng cắt:
+ Rơ le thời gian.
+ Rơ le trung gian.
Động cơ:
Động cơ một chiều:
+ Động cơ một chiều có chổi than.
+ Động cơ một chiều không chổi than.
Động cơ điện xoay chiều:
+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha.
+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 1 pha.

không có mặt của đối tượng bằng kỹ thuật cảm biến không có tiếp xúc cơ học. Các
cảm biến tiếp cận sử dụng nguyên lý thay đổi điện cảm hay thay đổi điện dung của
phần tử mạch điện đơn giản, không đồi hỏi tiếp xúc cơ học. Tuy nhiên cảm biến này có
hạn chế về tầm hoạt động với khoảng cách tối đa là 100m. Các kỹ thuật tiếp cận dựa
trên nguyên lý vi sóng và quang học có tầm hoạt động lớn và sử dụng rộng lớn và
được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Cảm biến tiếp cận quang học sử dụng nguồn sáng và cảm biến quang. Đối tượng
cần phát hiện sẽ cắt chùm tia sáng là cảm biến tác động. Người ta thường bố trí cảm
biến tiếp cận quang học như dưới đây.
+ Cảm biến đặt đối diện với nguồn phát:
Đối tượng cần phát hiện sẽ cắt chùm tia. Ưu điểm và nhược điểm của cách bố trí
này là:
Ưu điểm.
- Cự ly cảm nhận xa .
- Có khả năng thu được tín hiệu mạnh.
- Tỷ số tương phản sáng/ tối lớn nhất .
- Đối tượng phát hiện có thể lặp lại
Nhược điểm.
- Đòi hỏi dây nối qua vùng phát hiện giữa nguồn sáng và cảm biến.
- Khó chỉnh thẳng hàng giữa cảm biến và nguồn sáng.
- Nếu đối tượng có kích thước nhỏ hơn đường kính hiệu dụng của chùm tia cần
có thấu kính để thu hẹp chùm tia.

Nguồn
sáng

Nguồn
sáng

Cảm

-Bố trí đối diện:
Trong cách bố trí này, khi không có vật chắn, tia hồng ngoại từ diode phát luôn tới
và được sensor thu. Khi có vật chắn, tia hồng ngoại sẽ không đi thẳng mà phản xạ lại
do đó không tới được sensor thu.
Ngoài ra hồng ngoại còn được sử dụng để truyền tin không dây do đó có khả năng
chống nhiễu tốt hơn ánh sáng thông thường , do đó có thể mang thông tin mã hóa.
Thiết bị thu phát hồng ngoại lại khá đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ. Với những ưu
điểm trên hồng ngoại được lựa chọn như một giải pháp tối ưu trong việc thiết kế mạch
phát hiện vật thể cho cửa tự động.
. PIR ( Pasive Infraed) KC7786.
KC7786 là thiết bị cảm biến cỡ nhỏ được cấu tạo bởi bộ khuếch đại và chuyển
mạch logic. Phần trung tâm của thiết bị là bộ điều chỉnh KC778B có độ tin cậy cao.
Khả năng phát hiện sự di chuyển của người từ khoảng cách 5m.
Nó cũng rất thích hợp với những hệ thống cảnh báo chống trộm, chiếu sáng….

Hình 2.3. Cảm biến hồng ngoại KC7786

19


Bộ điều khiển cảm biến:

Hình 2.4. Bộ điều khiển cảm biến
Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong cửa tự động dùng để nhận biết có người
đang đi tới để mở cửa kịp thời khi có người đi tới và đóng cửa kịp thời khi
không còn người đi qua.

Hình 2.5. Vị trí gắn cảm biến trên cửa tự động
2.3.3. Cảm biến siêu âm:
Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua phát

Kiểu kết nối - 1
2
Điều khiển tự động
Thời gian hoạt động
Hệ đơn vị
Trọng lượng
Kích thước

Tốc độ truyền 12C.
đường truyền tương tự - connects up to 16
devices to any uP or UART serial port
Không định kích cỡ hoạt động, tự xử lí và hoạt động
nhanh
-

Thời gian hồi đáp,đưa tín hiệu điều khiển
Đo trong hệ inch,mm,uS
4.6 m
24mm x 20mm x 17mm chiều cao

?t

t

1

t

2


- Người ta có thể sử dụng công tắc hành trình vào các mục đích như:
+ Giới hạn hành trình (khi cơ cấu đến vị trí giới hạn cà tác động vào công tắc
sẽ làm tắt nguồn cung cấp cho cơ cấu nên nó không vượt qua vị trí giới hạn ).
+ Hành trình tự động : Kết hợp với các rơle, PLC hay vi điều khiển để khi cơ
cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động hoặc tác
động trực tiếp đến cơ cấu đó.
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động.
Các công tắc hành trình có thể là:
+ Các nút ấn thường đóng, thường mở.
+ Công tắc hai tiếp điểm .
+ Công tắc quang.
+ Công tắc từ.
2.5. ENCODER.
2.5.1 Khái niệm:
Nhiệm vụ của encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển
đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác
định được vị trí trục hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder được sử dụng làm phần tử
chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot.

22


Hình 2.13. Encoder kiểu quay.
Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà ta có hai kiểu Encoder : thẳng và quay.
- Nguyên lí hoạt động hoàn toàn giống nhau nhưng Encoder thẳng có điểm khác
cơ bản với Encoder quay là chiều dài của Encoder phải bằng tổng chiều dài
chuyển động tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo bằng chiều dài thước.
- Encoder quay chỉ là một đĩa nhỏ và kích thước của encoder quay không phụ thuộc
vào khoảng cách đo, do đó kích thước của nó nhỏ gọn hơn so với loại thẳng.
- Encoder quay có thể dùng để đo cả hai thông số là dịch chuyển và tốc độ.

photosensor và trong photosensor không có dòng điện chạy qua . Dòng ra của
photosensor nhỏ vì vậy mà ta đưa ra bộ khuyếch đại, khuyếch đại đủ lớn để đưa đến
tầng tiếp theo.
Do qua trình quay đĩa mã hoá , cường độ ánh sáng tăng từ nhỏ dến cực đại ( tia
sáng xuyên qua hoàn toàn) và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng bị chặn , dòng trong
photosensor bằng không. Vì vậy để có xung ra là xung vuông ta cho tín hiệu qua mạch
sửa dạng xung Trigger Smiths.
Gọi số góc trên đĩa là S và số dải là a, quan hệ giữa số góc và số dải đựoc biểu diễn
qua công thức:
S = 2a
(2.1)
Trong đó: a là số nguyên dương tuyệt đối.
Giá trị góc chia trên đĩa mã hoá α được tính theo công thức.
α = 3600/ S

(2.2)

Hình 2.15. Các thành phần cơ bản của Encoder.

24


Rotation Mã
Decimal
Mã
nhiều
nhị
mã
Gray
(deg.)