Thiết kế, chế tạo Mô hình Đóng Mở cửa tự động ra vào siêu thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG

ĐÓNG MỞ CỬA VÀO - RA SIÊU THỊ

Người hướng dẫn : TS Đỗ Tuấn KhanhSinh viên thực hiện: Vũ Nhật Anh 12223039

Lê Huy Hoàng 12223210Lớp :122231.3

Hưng Yên, tháng năm 20

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 4

LỜI NÓI ĐẦU 5

LỜI CẢM ƠN 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG SIÊU THỊ 11

1.1 Khái niệm về cửa tự động siêu thị 11

1.2 Ứng dụng của cửa tự động đóng cửa siêu thị 11

1.3 Cấu trúc của cửa đóng mở tự động siêu thị 12

1.4 Một số hình ảnh của cửa đóng mở tự động siêu thị 13

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH VÀ TÍNH TOÁN LINH KIỆN 14

2.1 Yêu cầu của đề tài 14

2.2 Sơ đồ khối 15

2.3 Các thiết bị thường dùng trong mô hình tự động 16

2.4 Các loại cảm biến thường dùng trong cửa đóng mở tự động đóng mở siêu thị 18 2.5 Sơ đồ và nguyên lý của mạch điện 19

2.6 Các linh kiện dùng trong mạch điện 20

CHƯƠNG 3 LẮP RÁP VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 22

3.1 Lắp ráp mạch và mô hình sản phẩm 22

3.2 Lắp ráp mạch trên board test 22

3.3 Thiết kế và chế tạo mạch in 23

3.4 Đánh giá hoạt động của mạch điện 23

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 25

1 Kết luận 25

2 Hướng phát triển đề tài 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 Sinh viên thực hiện: 1 Lê Huy Hoàng

2 Vũ Nhật Anh

Lớp: 122231.3

Chuyên ngành: Tự động hoá công nghiệp

Đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình tự động đóng mở cửa vào - ra siêu thị Yêu cầu:

- Khảo sát hệ thống tự động đóng mở cửa vào ra siêu thị trên thực tế

4 Chế tạo mô hình hệ thống tự động đóng mở cửa vào ra siêu thị

5 Lắp ráp, chạy thử và hiệu chỉnh mô hình

6 Quyển thuyết minh và các bản vẽ mô tả đầy đủ nội cung đề tài

Giáo viên hướng dẫn

TS Đỗ Tuấn Khanh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong bối cảnh công nghệ tự động hóa ngày càng phát triển, các giải pháp kỹ thuật tiên tiến được ứng dụng rộng rãi để nâng cao hiệu quả và tiện ích trong cuộc sống

Hệ thống cửa đóng mở tự động là một trong những ứng dụng phổ biến, đặc biệt tại các siêu thị – nơi có lưu lượng người ra vào lớn, yêu cầu tính an toàn và sự tiện lợi cao

Xuất phát từ thực tế đó, chúng em đã chọn thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống cửa đóng mở tự động cho siêu thị” Thông qua đề tài này, chúng em mong muốn áp dụng các kiến thức về cơ khí, điện tử, cảm biến và lập trình điều khiển để thiết kế một hệ thống cửa tự động an toàn, ổn định và tiết kiệm năng lượng

Trong quá trình thực hiện, chúng em đã nỗ lực nghiên cứu tài liệu, áp dụng kiến thức chuyên môn và học hỏi từ thực tiễn Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, chắc chắn đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn để hoàn thiện đề tài tốt hơn

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án “Thiết kế hệ thống cửa đóng mở tự động cho siêu thị”, chúng em đã nhận được nhiều sự quan tâm, hỗ trợ và hướng dẫn từ thầy cô Nhân dịp hoàn thành đồ án, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả những người đã giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian qua

Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, người đã tận tình hướng dẫn, định hướng và đưa ra những ý kiến quý báu, giúp chúng em hoàn thiện tốt nội dung của đồ án Sự tận tâm và kinh nghiệm của thầy đã giúp chúng em vượt qua những khó khăn, từng bước hoàn thành đề tài

Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện những người đã trang bị cho chúng em kiến thức nền tảng vững chắc và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em

có thể thực hiện đồ án này

Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, đồ án của chúng em chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô và các bạn để có thể hoàn thiện tốt hơn

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả những sự hỗ trợ và giúp đỡ quý báu đó

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cửa tự động 11

Hình 1.2 Cửa đóng mở tự động 13

Hình 2.1 Sơ đồ khối 15

Hình 2.2 Motor 16

Hình 2.3 Hình điều khiển 16

Hình 2.4 Các loại cảm biến 17

Hình 2.5 Ray hướng dẫn cửa tự động 17

Hình 2.6 Bánh xe 18

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện 19

Hình 3.1 Lắp ráp mạch 21

Hình 3.2 Mạch trên Board Test 21

Hình 3.3 Mạch in 22

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu chung

Dự án này nhắm tới thiết kế và chế độ tạo một mô hình cửa động tự động

mở cho các siêu thị, cải thiện trải nghiệm mua sắm của khách hàng và tăng cường hiệu quả quản lý năng lượng cho các cửa hàng Hệ thống cửa tự động này sẽ có khả năng mở và đóng một cách tự động thông qua cảm biến, giúp tiết kiệm thời gian và giảm sự tiếp xúc trực tiếp, từ đó tạo ra môi trường mua sắm

an toàn, thuận lợi

2 Lý do chọn đề tài

Việc chọn thiết kế và chế độ tạo mô hình cửa tự động cho siêu thị là vì

nó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về lợi ích, hiệu quả và an toàn trong môi trường bán lẻ Cửa tự động giúp khách hàng dễ dàng ra vào mà không cần chạmtay, tạo cảm giác thoải mái thoải mái và nâng cao trải nghiệm mua sắm Hệ thống này không tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động đóng khi không có người, mà còn giảm chi phí vận hành và bảo trì, hỗ trợ cho công nghệ hiện đại Thêm vào đó, cửa tự động giúp kiểm soát lưu lượng khách, tăng cường an ninh

và bảo vệ sinh học, đồng thời có thể hiện thực chuyên nghiệp và tính hiện đại của siêu thị, từ đó nâng cao giá trị hiệu quả và khả năng tranh cạnh

3 Mục tiêu của đồ án

Mục tiêu của dự án tạo mô hình cửa tự động đóng mở cho siêu thị là nâng cao trải nghiệm khách hàng, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hoá hoạt động quản lý siêu thị Cửa tự động giúp khách hàng ra vào dễ dàng mà không cần chạm tay, tạo không gian mua sắm hiện đại và bảo vệ sinh học hơn Đồng thời, hệ thống tự động đóng cửa khi không có người ra vào giúp giảm thất thoát năng lượng, tiết kiệm chi phí cho siêu thị Dự án cũng hướng dẫn cải thiện hiệu quả hoạt động và an ninh, đồng thời tạo ra một giải pháp công nghệ đơn giản nhưng hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ và giá trị thương mại

4 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu dự án tạo mô hình cửa động tự động đóng mở cho siêu thị bao gồm công việc thiết kế, chế độ tạo và kiểm tra hiệu quả hoạt động của hệ thống cửa tự động trong môi trường siêu thị nghiên cứu tập trung vào ứng dụng nghiên cứu công nghệ cảm biến chuyển động và cảm biến cửa đóng, nhắm tự động mở cửa khi phát hiện khách hàng và đóng lại khi không có người ra vào, giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hành động chi phí Ngoài ra, dự án còn nghiên cứu các yếu tố liên quan đến an ninh, bảo trì hệ thống và khả năng tích hợp với các thiết bị quản lý khác trong siêu thị Các yếu tố như độ bền, tính năng an toàn và thân thiện với người sử dụng sẽ được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của dự án tạo mô hình cửa động đóng mở chosiêu thị bao gồm ba bước chính: nghiên cứu lý thuyết, thiết kế mô hình và thử nghiệm thực tế Đầu tiên, nghiên cứu lý thuyết sẽ tập trung vào việc khảo sát các công nghệ hiện có về hệ thống cửa tự động, đặc biệt là các cảm biến chuyển động và cơ chế điều khiển tự động Tiếp theo, dựa trên các nguyên lý

và công nghệ đã được nghiên cứu, nhóm thực hiện sẽ thiết kế mô hình cửa tự động với các tính năng như cảm biến mở cửa, hệ thống đóng cửa tự động và

cơ chế tiết kiệm năng lượng Sau khi hoàn thiện thiết kế, mô hình sẽ được chếtạo và thử nghiệm trong môi trường giả lập siêu thị để kiểm tra hiệu quả, độ bền, độ an toàn và khả năng tiết kiệm năng lượng của hệ thống Cuối cùng, việc thu thập dữ liệu từ quá trình thử nghiệm sẽ được phân tích để đánh giá kếtquả hiệu quả và đưa ra các tiến trình cải tiến cần thiết, đảm bảo mô hình phản ứng tối ưu

6 Cấu trúc của đồ án

Dự án này sẽ tập trung vào việc thiết kế và xây dựng một hệ thống tự động hóa cửa ra vào siêu thị, nhằm thay thế các cửa truyền thống và nâng cao hiệu quả hoạt động Dự án bao gồm các giai đoạn chính sau:

 Nghiên cứu và phân tích:

o Khảo sát thực tế: Đánh giá hệ thống cửa hiện tại, xác định các vấn đề tồn tại và nhu cầu cải tiến

o Nghiên cứu công nghệ: Tìm hiểu các công nghệ cảm biến, điều khiển,

và các giải pháp tự động hóa hiện có trên thị trường

o Phân tích chi phí: Đánh giá chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì hệ thống

o Sản xuất: Sản xuất hoặc lắp ráp các bộ phận của hệ thống

o Lắp đặt: Lắp đặt hệ thống vào vị trí đã chọn tại cửa ra vào siêu thị

o Kết nối và cài đặt: Kết nối các thiết bị, cài đặt phần mềm và cấu hình

hệ thống

 Kiểm thử và hiệu chỉnh:

o Kiểm tra chức năng: Kiểm tra xem hệ thống hoạt động đúng theo thiết

CHƯƠNG 1.

TÌM HIỂU VỀ CỬA TỰ ĐỘNG SIÊU THỊ

1.1 Khái niệm về cửa tự động siêu thị

Cửa tự động siêu thị là loại cửa được thiết kế để tự động mở và đóng khi có người hoặc vật đi qua Hệ thống này hoạt động dựa trên các cảm biến và bộ điều khiển tự động, giúp tạo ra sự thuận tiện và hiện đại cho không gian mua sắm

Hình 1.1 Cửa tự động 1.2 Ứng dụng của cửa tự động đóng cửa siêu thị

1.2.1 Tăng cường trải nghiệm mua sắm:

 Tiện lợi: Khách hàng không cần phải dùng tay để đẩy cửa, giúp tiết kiệm thời gian và công sức, đặc biệt khi tay đang cầm nhiều đồ

 Thuận tiện: Cửa tự động mở ra khi có người đến gần, tạo sự liền mạch trong quá trình di chuyển

 Hiện đại: Tạo không gian mua sắm hiện đại, chuyên nghiệp, nâng cao hình ảnh của siêu thị

1.2.2 Nâng cao hiệu quả hoạt động:

 Kiểm soát lưu lượng khách: Cửa tự động có thể được tích hợp với hệ thống quản lý để đếm số lượng khách ra vào, giúp chủ cửa hàng điều chỉnh hoạt động kinh doanh hiệu quả hơn

 Giảm thiểu thất thoát: Cửa tự động giúp kiểm soát việc ra vào của hàng hóa, giảm thiểu tình trạng mất cắp

 Tiết kiệm năng lượng: Nhiều loại cửa tự động có chế độ cảm biến ánh sáng,

tự động đóng khi không có người qua lại, giúp tiết kiệm năng lượng

1.2.3 Đảm bảo an toàn:

 Tránh va chạm: Cửa tự động hoạt động êm ái, tránh gây ra tiếng ồn lớn và vachạm với người đi qua

 Ngăn ngừa tai nạn: Cửa tự động có các tính năng an toàn như cảm biến vật cản, giúp ngăn ngừa các tai nạn đáng tiếc.

1.2.4 Bảo vệ môi trường:

 Giảm tiếng ồn: Cửa tự động hoạt động êm ái, giảm thiểu tiếng ồn gây ra cho môi trường xung quanh

 Ngăn ngừa côn trùng: Cửa tự động đóng kín giúp ngăn chặn côn trùng xâm nhập vào siêu thị, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

1.2.5 Tăng cường tính thẩm mỹ:

 Thiết kế đa dạng: Cửa tự động có nhiều kiểu dáng, màu sắc và chất liệu khác nhau, giúp chủ cửa hàng dễ dàng lựa chọn sản phẩm phù hợp với không gian của mình

 Nâng cao giá trị thẩm mỹ: Cửa tự động góp phần làm tăng tính thẩm mỹ cho mặt tiền của siêu thị, thu hút khách hàng

1.3 Cấu trúc của cửa đóng mở tự động siêu thị

Cấu trúc của cửa đóng mở tự động siêu thị bao gồm các thành phần chính sau:

Khung cửa:

• Là phần cấu trúc cố định của hệ thống cửa, thường được làm từ các vật liệu chắc chắn như nhôm hoặc thép không gỉ, giúp cửa duy trì tính ổn định và độ bềntrong quá trình sử dụng lâu dài

Cánh cửa:

• Cánh cửa là phần có thể di chuyển được, thường làm bằng kính cường lực hoặc vật liệu nhẹ nhưng chắc chắn để dễ dàng vận hành Cánh cửa có thể trượt ngang hoặc xoay tùy theo thiết kế của hệ thống cửa

Động cơ và bộ truyền động:

• Động cơ: Động cơ điện là phần quan trọng giúp điều khiển chuyển động của cửa Động cơ này sẽ giúp cửa tự động mở hoặc đóng khi có tín hiệu từ các cảm biến

• Bộ truyền động: Bao gồm các bánh răng, dây curoa, xích hoặc cơ cấu trượt giúp truyền lực từ động cơ đến cánh cửa, đảm bảo chuyển động mượt mà và ổn định

Cảm biến:

• Cảm biến chuyển động: Cảm biến hồng ngoại hoặc siêu âm giúp phát hiện sự hiện diện của người hoặc vật thể gần cửa Khi phát hiện, cửa sẽ tự động mở ra

• Cảm biến an toàn: Các cảm biến này giúp bảo vệ người dùng bằng cách phát hiện vật cản trong quá trình cửa đóng lại Nếu có vật cản, cửa sẽ tự động dừng lại hoặc mở lại.

Bộ điều khiển (PLC hoặc vi điều khiển):

• Là bộ phận xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển động cơ để mở hoặc đóng cửa Hệ thống điều khiển này có thể là một PLC (Programmable Logic Controller) hoặc vi điều khiển tùy thuộc vào mức độ phức tạp của hệ thống

Nguồn điện và hệ thống bảo vệ:

• Nguồn điện: Cung cấp năng lượng cho động cơ và các bộ phận điện tử khác của cửa tự động

• Hệ thống bảo vệ: Bao gồm các cầu chì, bộ bảo vệ quá tải để đảm bảo an toàn cho hệ thống, ngắt nguồn khi có sự cố về điện

Hệ thống điều khiển từ xa (tùy chọn):

• Một số cửa tự động siêu thị có thể được trang bị hệ thống điều khiển từ xa, cho phép điều khiển cửa thông qua một bảng điều khiển hoặc thậm chí qua ứng dụng điện thoại, giúp người quản lý dễ dàng kiểm soát hoạt động của cửa

Cơ chế mở thủ công (tùy chọn):

• Trong trường hợp mất điện hoặc sự cố kỹ thuật, nhiều hệ thống cửa tự động cũng được trang bị cơ chế mở cửa thủ công để đảm bảo không có sự gián đoạn trong hoạt động của siêu thị

Cấu trúc này giúp hệ thống cửa đóng mở tự động hoạt động một cách hiệu quả, thuận tiện và an toàn cho người sử dụng, đặc biệt là trong môi trường siêu thị với lượng người ra vào lớn

1.4 Một số hình ảnh của cửa đóng mở tự động siêu thị

Hình 1.2 Cửa đóng mở tự động

CHƯƠNG 2.

THIẾT KẾ MẠCH VÀ TÍNH TOÁN LINH KIỆN

2.1 Yêu cầu của đề tài

Tính năng hoạt động

• Cửa tự động mở/đóng khi có người hoặc vật thể gần cửa

• Phản ứng nhanh và chính xác, đảm bảo hoạt động ổn định, không trục trặc

Cảm biến

• Cảm biến hồng ngoại hoặc siêu âm để phát hiện người hoặc vật thể

• Cảm biến an toàn giúp cửa dừng lại hoặc đảo chiều khi phát hiện vật cản

Cấu trúc cơ khí

• Thiết kế cửa và khung cửa vững chắc, bền bỉ

• Chuyển động cửa mượt mà và êm ái

An toàn

• Cửa cần bảo vệ người sử dụng và có khả năng mở thủ công khi có sự cố

• Chống cháy nổ, đảm bảo an toàn trong trường hợp khẩn cấp

Điều khiển và năng lượng

• Tiết kiệm năng lượng và có hệ thống bảo vệ điện ổn định

• Có thể điều khiển từ xa và vận hành dễ dàng

Thẩm mỹ và tích hợp

• Thiết kế đẹp, phù hợp với không gian siêu thị

• Tích hợp với hệ thống an ninh siêu thị

Chi phí và hiệu quả

• Chi phí hợp lý và có độ bền cao, ít yêu cầu bảo trì

2.2 Sơ đồ khối

Hình 2.1 Sơ đồ khối

1 Khối nguồn cấp (Power Supply Block)

• Đầu vào: 12V DC

• Chứa các linh kiện: BR1 (Cầu chỉnh lưu), tụ lọc (C3, C4, C5, C6), IC ổn áp 7805

• Đầu ra: 5V ổn định và 12V DC để cấp nguồn cho mạch

2 Khối cảm biến hồng ngoại (IR Sensor Block)

• Đầu vào: 2 module cảm biến hồng ngoại (J4, J5)

• Đầu ra: Tín hiệu điều khiển được truyền đến khối điều khiển

3 Khối điều khiển (Control Block)

• Chứa các linh kiện chính:

• Transistor Q1 (A1015) và Q2 (C1815)

• Điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6

• Tụ điện C1 và biến trở RV1

• LED báo trạng thái D2 (Xanh) và D4 (Đỏ)

• Chức năng: Xử lý tín hiệu từ khối cảm biến và điều khiển relay

4 Khối relay điều khiển tải (Relay Block)

• Linh kiện chính: RL2 (Relay)

• Đầu vào: Tín hiệu từ khối điều khiển

• Đầu ra: Điều khiển tải hoặc động cơ

5 Khối đầu ra tải (Output Block)

• Kết nối với: Motor hoặc thiết bị tải thông qua các cổng J6, J7, J8

• Điện áp: 12V DC

Hình dạng sơ đồ khối

• Hình chữ nhật: Đại diện cho từng khối