Luan van he thong giu xe

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 1

PHẦN I

HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG

I.TÌM HIỂU VỀ BÃI GIỮ XE

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 gia tăng về số lượng xe ôtô ngày càng

nhiều và điều này phần nào cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia. Song

song với sự phát triển đó, người ta đặt vấn đề là xây dựng những bãi giữ 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 Nhật Bản, Hàn Quốc,…ở những thành

phố chật hẹp, người ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động được trang bị thiết

bị nâng để di chuyển ôtô từ mặt đất lên điểm

đỗ trên cao(hệ thống nổi hoặc di chuyển xe

xuống điểm đỗ dưới lòng đất (hệ thống ngầm).

Đây là những giải pháp giúp tăng hơn 100 lần

số lượng xe trên một diện tích truyền thống,

cho phép giải quyết trình trạng thiếu mặt bằng

xây dựng.

 Một số mô hình bãi xe thực tế ở một số nước

 Mô hình xếp chồng (Auto Stacker):

Mô hình này sử dụng

một hệ thống thủy lực để nâng

tối đa 4 ôtô xếp cạnh nhau lên

một tầng cao để dành chỗ cho 4

xe khác ở bên dưới. Tuy nhiên,

giải pháp này chỉ phù hợp với qui

mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 2

 Mô hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking):

Mô hình này với các đường dốc để chủ xe tự

lái vào và ra khỏi bãi xe. Mức độ tự động hoá tương

đối không cao. Giải pháp này tuy phổ biến nhưng

chưa phổ biến về mặt không gian, ô nhiễm môi

trường.

 Mô hình bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking):

Mô hình này là một bước cải

tiến so với 2 mô hình trên,sức chứa có

thể tăng gấp nhiều lần so với mô hình bãi

giữ xe nhiều tầng. Bố trí các xe sát nhau

và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng,

các khâu nhận bão quản và trả xe hoàn

toàn được tự động hóa.

 Mô hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking):

Có cấu trúc tương tự mô hình bãi giữ xe tự

động hoá nhưng đươc thiết kế ở dạng ngầm dưới

đất.

II.HỆ THỐNG QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE ÔTÔ TỰ ĐỘNG

Hệ thống quản lý bãi xe tự động được thực hiện một cách tự động nhờ vào

việc lập trình cho PLC và các cảm biến được đặt tại các cửa vào và ra.

Sức chưá của bãi xe cho phép tối đa là

100 xe bao gồm các loại xe 4 chỗ, xe 7 chỗ,

xe 12 chỗ và xe 30 chỗ. Khi có xe vào, cảm

biến phát hiện và PLC điều khiển mở cửa cho

xe vào, phân loại xe, và nhờ việc phân loại xe

mà PLC đếm số xe các loại vào trong ngày.

Khi xe đã vào, cảm biến sẽ phát hiện và PLC điều khiển đóng cửa vào.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 3

Và tương tự, khi có xe

ra, cảm biến sẽ phát hiện và

điều khiển mở cửa cho xe ra,

phân loại xe và PLC sẽ đếm số

xe các loại ra trong ngày. Khi

xe đã ra, cảm biến sẽ phát hiện,

PLC điều khiển đóng cửa ra.

Khi bãi xe còn trống xe, thì

một đèn xanh sẽ sáng để báo

hiệu là xe được phép vào. Ngược lại, khi bãi xe

đầy thì đèn đỏ sẽ sáng để báo hiệu là xe không

được phép vào.

1. CÁC KHÂU CƠ BẢN

 Mở cửa

Khi có xe vào hoặc ra, thì các cảm biến tại các cửa vào hoặc ra sẽ nhận biết

được tín hiệu và thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa

mở tối đa, công tắc hành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại.

 Phân loại xe và đếm số xe, tính tiền gửi xe

Khi xe đã vào hoặc ra, cảm biến sẽ phân loại xe 4 chỗ, 7 chỗ, 12 chỗ, 30 chỗ

và thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động đến bộ đếm để đếm số xe vào hoặc ra và

tính tiền gửi xe.

 Đóng cửa

Khi xe đã vào hoặc đã ra khỏi cửa, cảm biến sẽ nhận biết được tín hiệu và sẽ

thông báo đến PLC, PLC sẽ tác động điều khiển mở cửa. Khi cửa đóng tối đa, công

tắc hành trình sẽ tác động, PLC sẽ điều khiển cửa dừng lại.

2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

Hệ thống quản lý bãi giữ xe ôtô hoạt động dựa trên nguyên tắc lập trình PLC

dùng để điều khiển các cửa vào ra, phân loại và đếm số xe thông qua các cảm biến,

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 4

động cơ, công tắc hành trình,v.v,…truyền động của cửa nhờ vào môt động cơ được

gắn trực tiếp với thanh gạt.

 Cửa vào

Khi có xe vào, cảm biến S1 sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến PLC,

PLC điều khiển mở cửa.

Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT1 ở cửa vào,

công tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa.

Khi xe đã vào, tuỳ theo từng loại xe mà các cảm biến S2, S3, S4, S5 tác động

đến bộ đếm của PLC để đếm số xe vào trong bãi.

Khi xe đã vào, cảm biến S5 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều

khiển đóng cửa lại.

Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình dưới CT2 ở cửa

vào, công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa.

 Cửa ra

Khi có xe ra, cảm biến S6 sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến PLC,

PLC điều khiển mở cửa.

Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình trên CT3 ở cửa ra,

công tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng mở cửa.

Khi xe đã ra, tuỳ theo từng loại xe mà các cảm biến S7, S8, S9, S10 tác động

đến bộ đếm của PLC để đếm số xe ra khỏi bãi.

Khi xe đã ra, cảm biến S10 sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC sẽ điều

khiển đóng cửa lại.

Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào công tắc hành trình dưới CT4 ở cửa ra,

công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng đóng cửa.

Sau khi đã phân loại xe ra, giao tiếp máy tính sẽ tính tiền thời gian mà xe đã

gửi ở trong bãi xe.

3. PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN, CẢM BIẾN VÀ CHẤP HÀNH CỦA THIẾT BỊ

 Thiết bị điều khiển

PLC là thiết bị lập trình điều khiển cho các hoạt động đóng mở cửa, hiển thị

đèn, phân loại xe và đếm số xe.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 5

 Cấu trúc phần cứng:

 Nguồn: AC (220V,110V)

DC (24V,12V)

 Bộ vi xử lý: đọc các tín hiệu vào thực hiện các hoạt động điều khiển theo

chương trình đã được lưu trong bộ nhớ và truyền các tín hiệu ra các thiết bị xuất.

 Bộ nhớ: Là nơi để lưu dữ liệu và chương trình cho các hoạt động điều khiển

dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý.

ROM : bộ nhớ chỉ đọc

RAM : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên

EEPROM : có thể xoá bằng điện và có thể lập trình lại được.

 Thiết bị lập trình:

+ Lập trình trên máy tính

Thiết bị lập trình

Giao diện Bộ nhớ Giao diện xuất

Bộ vi xử lý

Nguồn

Bus dữ liệu

Bộ nhớ Vi xử lý Bộ nhớ

Bus điều khiển

Thiết bị nhập

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 6

+ Lập trình riêng

 Các thiết bị nhập và xuất :

Cung cấp giao diện giữa hệ thống và thế giới bên ngoài cho phép kết

nối giữa các cảm biến, động cơ và PLC.

 Ưu điểm của PLC:

 Có kích thước nhỏ gọn, được thiết kế để có thể chịu được rung động,nhiệt,

độ ẩm và tiếng ồn.

 Có độ ổn định cao.

 Dễ dàng nhanh chóng thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển bằng cách lập

trình lại đáp ứng yêu cầu điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng.

 Có các chức năng kiểm tra lỗi, dự báo lỗi.

 Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.

 Có thể kết nối mạng vi tính để giám sát hệ thống.

 Điều khiển linh hoạt đa dạng.

 Các ứng dụng của PLC:

 Điều khiển bãi giữ xe ôtô tự động.

 Điều khiển các quá trình sản suất.

 Giám sát hệ thống,an toàn nhà xưởng.

 Hệ thống báo động.

 Điều khiển thang máy.

 Điều khiển động cơ.

 Cảm biến

 Cảm biến quang:

Cảm biến quang là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc phát và thu tín

hiệu ánh sáng.

Có 2 dạng cảm biến quang:

 Cảm biến quang dạng thu và phát rời:

Là cảm biến gồm hai bộ phát và thu được tách rời ra riêng

biệt. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền

phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm ánh sáng (thường là bức xạ

hồng ngoại) không cho chúng chiếu tới thiết bị dò.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 7

 Cảm biến quang dạng thu và phát chung:

Là cảm biến gồm hai phần phát và thu được gộp chung thành

một khối. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu

phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm ánh sáng lên thiết

bị dò.

Trong cả hai loại trên, cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED).

Thiết bị dò bức xạ có thể là Transistor quang, thường là hai Transistor được gọi là

cặp Darlington. Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị. Tuỳ theo mạch được

sử dung đầu ra có thể được chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp khi ánh sáng đến

Transistor.

Các cảm biến được cung cấp dưới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của các

vật thể ở khoảng cách ngắn, thường nhỏ hơn 5mm đối với cảm biến hình chữ U.

Đối với các loại cảm biến nói trên, ánh sáng được chuyển thành sự thay đổi

dòng điện, điện áp hoặc điện trở đó chính làmột đặc trưng mang bản chất điện.

 Cảm biến thu phát hồng ngoại:

 IC phát BL9148:

 Đây là một bộ truyền phát hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. 1948

kết hợp với BL9149 tạo ra 10 chức năng , với BL 9150 tạo ra 18 chức năng và 75

lệnh có thể phát xạ: trong đó 63 lệnh là liên tục, có thế có nhiều tổ hợp phím; 12

phím không liên tục, chỉ có thể sử dụng phím đơn. Với cách tổ hợp như vậy có thể

dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa.

 Đặc tính :

Diode phát quang

Thiết bị dò quang học

Vật thể

Diode phát quang Thiết bị dò quang lọc

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 8

+ Được sản xuất theo công nghệ CMOS.

+ Tiêu thụ công suất thấp.

+ Vùng điện áp hoạt động : 2.2V ÷ 5V

+ Sử dụng được nhiều phím

+ Ít thành phần ngoài.

 Ứng dụng :

Bộ phát hồng ngoại trong các thiết bị điện tử như: TV, Video cassette

Recoder, và cũng có thể sử dụng để cho các ứng dụng công nghiệp khác.

 Sơ đồ và chức năng các chân IC :

+ Chân 1(Vss): là chân Mass được nối với cực âm

của nguồn điện.

+ Chân 2 va 3: là hai chân để nối với bộ giao động

bên ngoài.

+ Chân 4-9(K1-K9): là đầu của các tính hiệu bàn

phím kiểu ma trận, các chân K1 đến K6 kết hợp với các

chân 10 đến 12(T1-T3) để tạo thành ma trận phím 18 phím

+ Chân 13 (CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1-T2 để

tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu.

+ Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, bình thường

khi sử dụng có thể bỏ trống.

+ Chân 15 (TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM.

+ Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương.

 Sơ đồ khối:

Bộ tạo dao động và bộ phân tần: để có

thể phát được đi xa, ta cần có một xung

có tấn số 38 Khz ở nơi nhận nhưng trên

thị trường khó tìm được thạch anh

đúng tần số nên ta chọn tần số của

thạch anh là 455Khz cho bộ tạo cao

động. Sau đó tần số sẽ được đưa qua bộ

phân tần để chia nó ra thành 12 lần.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 9

 Mạch ứng dụng :

150 pF

DIODE

0

R2

10K

3 VCC

1MF

0

DIODE

0

3 VCC

0 10K

LED

150 pF

U5

BL 9148

1

7

16

12

11

15

6

3

4

5

14

10

9

13

8

2

VSS

K4

VCC

T3

T2

TXOUT

K3

XT

K1

K2

TEST

T1

K6

CODE

K5

XT

455KHZ

100

HONG NGOAI

 Tính toán:

 Bộ tạo dao động tần số sóng mang:

+ Chọn tần số dao động: tần số sóng mang mang

mã truyền là tần số thu được do vi mạch mã hóa sau

khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao động của

bộ cộng hưởng bằng thạch anh được đấu bên ngoài.

Cho nên mức độ ổn định của tần số này phụ thuộc vào

chất lượng và quy cách của thạch anh. Tần số dao

động của mạch phát thường là 400-500KHz. Đối với

mạch phát trên thì ta chọn thạch anh là 455KHz.

+ Tần số dao động của sóng mang được tính theo công thức:

12 C

fosc f 

Từ đó suy ra: 455 /12 38 C

f KHz KHz  

+ Do cấu tạo bên trong của IC BL9148 có một cổng đảo dùng để phối hợp với

các linh kiện bên ngoài bằng thạch anh hoặc bằng mạch LC để tạo thành mạch dao

động. Vì mạch LC khá cồng kềnh và độ ổn định không cao so với thạch anh nên ta

chọn bộ dao động thạch anh.

 Mạch khuếch đại phát : Do tín hiệu ngõ ra của IC phát có dòng bé: -

0.1mA1.0mA nên ta phải khuếch đại chúng lên. Vì thế, ta dùng transistor để

khuếch đại dòng cấp cho Led hồng ngoại phát đi.

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 10

+ Khi chưa cấp nguồn thì Q off

 không có dòng qua Led hồng ngoại.

+ Khi cấp nguồn cho mạch phát : Q on

Vout = VB Q dẫn bão hòa VCE = VCE bão

hòa = 0.2V

+ Led hồng ngoại có điện áp cho phép trong

khoảng 1.2 3.3 V, dòng làm việc 30mA1A, RIR =

10 30

1.2 3.3   V V IR

* * IR E IR E

IR IR

MAX MIN

R V R V R R

V V

  

1.2V

1

* 3.3 E

IR

IR

V

R V

R R

 



Sau khi tính toán ta chọn R1=10K, RIR= biến trở 10K.

 Cài mã cho mạch phát :

+ Vì chọn IC thu là BL9149 nên theo lý thuyết thì IC thu không vó chân C1. Do

đó chân C1 của IC phát luôn ở mức logic “1”. Nhiệm vụ còn lại là xác định tổ hợp

mã cho chân C2 và C3.

+ Đối với mạch ở trên thì cách cài mã như sau:

+ Ta xác định mã muốn cài là: C1 =”1”, C3 = “0”.

+ Từ đó, tại chân C2, ta nối một diode với chân Code, còn chân C3 thì bỏ trống.

+ Như vậy, để IC thu nhận biết đúng thì ta cũng phải cài đúng như vậy.

Bảng mã hệ thống

BL9418 BL9419

C1 C2 C3 C2 C3

1 1 0 1 0

BL9148: “1”_nối diode

“0”_bỏ trống

BL9419: “1”_nối tụ xuống Mass

“0”_nối xuống Mass

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 11

+ Chọn ngõ ra ở chế độ liên tục là các chân ra từ HP1- HP5 để sử dụng cho

phẩn cảm biến phát hiện vật trong mô hình.

 IC thu BL9149 :

 BL9149 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS. Nó có thể điều khiển tối đa 10

thiết bị.

 Đặc tính:

+ Tiêu tán công suất thấp.

+ Khả năng chống nhiễu rất cao.

+ Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát BL9148.

+ Cung cấp bộ dao động RC.

+ Bộ lọc số và kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng

khác nhau như đèn PL. do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu.

 Sơ đồ và chức năng của các chân của IC :

+ Chân 1(Vss): là chân Mass được nối với cực âm của

nguồn điện.

+ Chân 2 (RXin): là đầu vào tín hiệu thu.

+ Các chân 3-7 (HP1-HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục.

Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào

thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic ”1” .

+ Các chân 8-12 (SP1-SP5): là đầu ra tín hiệu không

liên tục.chỉt cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ

duy trì ở mức logic “1” trong khoảng thời gian là 107ms.

+ Chân 13-14 (CODE3- CODE2): để tạo ra mã tổ hợp các hệ thống giữa phần

phát và phần thu. Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của

phần phát thì mới thu được tín hiệu.

+ Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao dộng

cho mạch.

+ Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp.

 Sơ đồ khối:

Phần I: Hệ thống bãi giữ xe ôtô tự động Luận văn tốt nghiệp

Thiết Kế Hệ Thống Quản Lí Tự Động Bãi Giữ Xe Trang 12

 Giải thích sơ đồ khối:

+ Sau khi IC phát BL9148 phát ra

tín hiệu (2 chu kỳ), tín hiệu sẽ được mắt

thu tiếp nhận rồi đưa nó đến chân Rxin.

Chân Rxin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng

sóng của tín hiệu cho chuẩn. Sau đó, tín

hiệu được đưa tới bộ lọc số. Bộ lọc số có

nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến

thanh nghi 12 bit. Tiếp đến, dữ liệu thứ hai sẽ nạp vạo thanh nghi.Dữ liệu đầu tiên

sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát. Trường

hợp, mã của dữ liệu không khớp với mã cùa phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại.

Khi các dữ liệu nhận đã được thông qua, ngõ ra sẽ chuyển từ mức thấp lên mức cao.

 Mạch ứng dụng:

10K

102

102

OUT 1

1

0

10K

BL 9149

1

7

16

12

11

15

6

3

4

5

14

10

9

13

8

2

VSS

HP5

VCC

SP1

SP2

OSC

HP4

HP1

HP2

HP3

CODE 2

SP3

SP4

CODE3

SP5

RXin

5 VCC

0

5 VCC

0

102

0

OUT 1

39K

MAT THU

1

3

2

VIN

GND

VOUT

0

C1815

 Tính toán :

 Mạch khuếch đại và tách sóng:

Q ở trạng thái bảo hòa VCEBH = 0.1V