<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI</b>

<b>KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN</b>

<b>------NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: </b>

<b>Hệ thống điều khiển trạm giữ xe tự động</b>

Giảng viên phụ trách: TS.Trần Văn Thịnh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Chức

20A17010084

: Nguyễn Văn Hoài

20A17010161

: Ngô Hoàng Hiệp

20A17010073

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

<b>KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</b>

<b>THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU</b>

<b>1. Thông tin chung</b>

<b>Tên đề tài: Hệ thống điều khiển trạm giữ xe tự động</b>

Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Chức (trưởng nhóm) Nguyễn Văn Hoài

Ngô Hoàng Hiệp Khoa: Điện – Điện tử

Trường: Đại học Mở Hà Nội

Ngành học: CNKT Điều khiển và Tự động hóa

- Việc xây dựng và triển khai một mơ hình bãi đỡ xe tự động được coi là cấp thiết đối với nhiều đô thị hiện nay với những vấn đề giao thông và quản lý không gian ngày càng trở nên nghiêm trọng. Dưới đây là một sớ yếu tớ giải thích tại sao việc triển khai một mơ hình như vậy là cấp thiết:

<b>- Giải quyết vấn đề thiếu chỗ đỗ xe: Đô thị ngày càng trở nên quá tải về không </b>

gian đỗ xe, dẫn đến tình trạng khan hiếm chỡ đậu xe. Một mơ hình bãi đỡ xe tự động có thể tới ưu hóa khơng gian và tăng cường khả năng chứa đựng, giải quyết vấn đề này.

<b>- Giảm ùn tắc giao thơng: Việc tìm kiếm chỡ đỡ xe thường là một nguyên nhân </b>

quan trọng gây ra ùn tắc giao thông. Bãi đỗ xe tự động giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm chỡ đỡ, từ đó giảm thiểu ùn tắc giao thông trong đô thị.

<b>- Tăng cường hiệu quả và tiện ích cho người dùng: Mơ hình bãi đỡ xe tự động </b>

thường có thể cung cấp dịch vụ nhanh chóng, tiện lợi và an toàn hơn cho người dùng, giúp họ tiết kiệm thời gian và công sức.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>- Khả năng tích hợp cơng nghệ: Bãi đỡ xe tự động có thể tích hợp các cơng </b>

nghệ thơng minh như hệ thống định vị, trả trước qua ứng dụng di động, hoặc hệ thống quản lý thông minh, tạo ra một hệ thống đô thị thông minh và hiệu quả hơn.

<b>- Tạo ra các đô thị bền vững hơn: Bãi đỡ xe tự động có thể được thiết kế và vận</b>

hành để tới ưu hóa sử dụng năng lượng và tài nguyên, đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững của các đơ thị.

<b>- Duy trì tính cạnh tranh của đơ thị: Việc triển khai mơ hình bãi đỡ xe tự động </b>

có thể giúp đơ thị nâng cao sự thu hút và tiện ích cho cả người dân và du khách, từ đó duy trì và tăng cường tính cạnh tranh của mình.

<b>*) Tính mới:</b>

<b>- Internet of Things (IoT): Kết nối các cảm biến và thiết bị thông minh để thu </b>

thập dữ liệu và tối ưu hóa việc quản lý đỡ xe.

<b>- Xử lý ảnh: Sử dụng ngôn ngữ Python để đọc biển số xe quản lí xe ra vào.- Giảm phát thải: Khuyến khích việc sử dụng xe có hệ thớng chia sẻ hoặc xe </b>

điện, giảm phát thải khí nhà kính và ơ nhiễm khơng khí.

<b>- Sử dụng năng lượng tái tạo: Trạm đỡ thơng minh có thể tích hợp các nguồn </b>

năng lượng tái tạo như điện mặt trời hoặc gió để cung cấp điện.

- Trạm đỗ xe thông minh không chỉ giải quyết các vấn đề cấp thiết về đỗ xe mà cịn mang lại nhiều tiện ích mới và giúp tạo ra môi trường đô thị thông minh và bền vững hơn.

<b>4. Tổng quan tình hình nghiên cứu</b>

- Sự phát triển của cơng nghệ như trí ṭ nhân tạo, Internet of Things (IoT), và xe tự lái cũng đã thúc đẩy các nghiên cứu về việc tích hợp các công nghệ mới vào bãi đỗ xe tự động để cải thiện hiệu suất và trải nghiệm người dùng.

<b>5. Phạm vi nghiên cứu</b>

- Nghiên cứu về các công nghệ và hệ thống cần thiết để triển khai bãi đỗ xe tự động, bao gồm cả cảm biến đỗ xe, hệ thống định vị, kết nối Internet of Things (IoT),xử lí ảnh, và hệ thớng quản lý thông minh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>6. Phương pháp nghiên cứu </b>

Với khả năng nghiên cứu cấp sinh viên trong lĩnh vực tự động hóa, chúng em đề xuất đề tài với hướng giải quyết như sau:

<b>- Tham khảo các bãi đỗ xe đã đi vào hoạt động.- Nghiên cứu và lập trình về PLC s7 1200.- Nghiên cứu về board mạch arduino uno R3.- Sử dụng thẻ ra vào rfid.</b>

<b>- Sử dụng động cơ bước và mạch điều khiển động cơ bước driver TB6600.- Lập trình kết nới các thiết bị với nhau.</b>

<b>- Hoàn thành mơ hình đỡ xe tự động.</b>

<b>- Sử dụng phần phềm SOLIDWORKS vẽ 3D các thiết bị.- Sử dụng python để xử lí ảnh, đoc biển sớ xe kiểm soát xe.</b>

<b>7. Những đóng góp của đề tài 7.1 Về mặt khoa học</b>

<b>-</b> Nghiên cứu về bãi đỗ xe thông minh đã thúc đẩy sự phát triển của nhiều công nghệ mới, IoT, và các phần mềm quản lý thông minh. Điều này đã mở ra cơ hội cho việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến vào các lĩnh vực khác trong đơ thị hóa và quản lý giao thông.

<b>7.2 Về mặt thực tế</b>

<b>- Về mặt thực tế mơ hình đã chạy thử và đạt 80% hiệu suất đỡ xe tiết kiệm diện</b>

tích, giám sát điểu khiển hệ thông ổn định.

<b> 8. Nội dung chính:</b>

<b>- Chương 1. Tởng quan về cơng nghệ bãi đỗ xe tự động.- Chương 2. Thiết kế hệ thống và điều khiển.</b>

<b>- Chương 3. Thi công lắp đặt mô hình.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Kinh tế ngày một lớn mạnh, xã hội ngày một phát triển kèm theo đó là nhu cầu nâng cao chất lượng đời sống được tăng cao. Phương tiện đi lại ngày càng nhiều, nhất là xe ô tô ở các nước phát triển, nhưng diện tích xây dựng các bãi đỡ xe lại ít. Ở Việt Nam, cũng như nhiều nước trên thế giới, cùng với sự phát triển mạnh về kinh tế, sự đơ thị hóa, đời sớng nhân dân được nâng cao nên các cơng trình, tịa nhà văn phòng, trung tâm mua sắm, khu vui chơi giải trí, siêu thị… ngày càng nhiều. Nhu cầu gửi xe ô tô là không nhỏ. Tuy nhiên, hiện tại quỹ đất của các thành phố ở Việt Nam dành cho việc xây dựng các bãi đỡ xe là có hạn. Nhiều chủ phương tiện khơng có nơi đỡ xe đành đỡ xe trên các con đường gây tình trạng tắc nghẽn giao thơng.Vì vậy, cần có những cơng trình vừa đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của con người vừa giải quyết được nơi đỡ xe cho họ. Trước tình hình đó các nhà lãnh đạo đang cớ gắng tìm ra nhiều phương án giải quyết. Và bãi đỗ xe ô tô tự động là phương án khả thi nhất giải quyết vấn đề đó.

Nhằm góp phần vào thực hiện chính sách đó cùng với mong muốn chung tay giải quyết các vấn đề hiện tại và áp dụng những kiến thức đã học được vào thực tế, nhóm em đã quyết định nghiên cứu đề tài “Hệ thống điều khiển trạm giữ xe tự

<b>động”.làm đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên.</b>

Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù gặp nhiều khó khăn, vất vả về mặt kiến thức và tài liệu. Đặc biệt, vì đây là đề tài mới nên việc tra cứu tài liệu tương đới khó khăn. Tuy nhiên, em được sự giúp đỡ chỉ dạy nhiều từ thầy cô giảng viên, đặc biệt là

<b>thầy Trần Văn Thịnh đã trực tiếp hướng dẫn em nghiên cứu đề tài này đã giúp đỡ em</b>

rất nhiều. Dù mơ hình chưa thực sự hoàn thiện, nhưng chúng em tin rằng nếu được triển khai một cách cụ thể thì đề tài này sẽ phát triển hơn và hy vọng một tương lai

<b>không xa đề tài “Hệ thống điều khiển trạm giữ xe tự động” sẽ hoàn thiện.</b>

Em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>Mục Lục</b>

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU...2

LỜI MỞ ĐẦU...5

Danh Mục Hình Ảnh...8

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG...10

1.1. Hiện trạng về hệ thống bãi đỡ xe tự động trên thế giới...10

1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Bãi đỗ xe tự động...10

1.1.2. Sự phát triển của hệ thống bãi đỗ xe trên thế giới...10

1.2. Các hệ thống bãi đỗ xe tự động tại Việt Nam...12

1.3. Đề xuất giải pháp thực hiện mô hình bãi đỡ xe tự động...14

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ ĐIỀU KHIỂN...16

2.1 Sơ đồ khối...16

2.2 Các thiết bị điều khiển...16

2.2.1 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3...17

2.2.3 Giao thức giao tiếp I2C...20

2.2.4 Module RFID...22

2.2.5 Module cảm biến hồng ngoại...24

2.2.6 Relay đóng cắt...25

2.3 Block giữ xe – ơ lưu giữ xe...26

2.3.1 Cấu tạo chung...26

2.3.2 Chi tiết các thành phần của khung...27

2.3.3 Block giữ xe...27

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

2.3.4 Bộ truyền động của bãi đỗ xe...30

2.4 Lựa chọn động cơ chính...33

2.5 Thiết kế mạch điều khiển...34

2.5.1 Lựa chọn thiết bị mạch điều khiển...34

2.5.2 Cảm biến quang...35

2.5.3 Sơ đồ mạch điều khiển...37

CHƯƠNG 3. THI CƠNG LẮP ĐẶT MƠ HÌNH...38

3.1 Thi cơng thiết kế mơ hình...38

3.2 Lập trình điều khiển...39

3.2.1 Lập trình phần mềm TIA Portal...39

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...51

4.1 Kết luận...51

4.2 Hướng phát triển...51

CHƯƠNG 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO...52

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>Danh Mục Hình Ảnh</b>

Hình 1.1: Bãi đỗ xe đôi tại bang Marina City - Chicago. Hình 1.2: Mơ hình bãi đỡ xe dạng Torpark ở Woftburg- Đức.

Hình 1.3: Hình ảnh bãi đỡ xe tự động dạng xoay vòng đứng ở 68 Lê Văn Lương. Hình 1.4: Hình ảnh bãi đỡ xe xoay trịn tự dộng.

Hình 2.1: Sơ đồ khới hệ thớng.

Hình 2.10: Tởng quát của khới điều khiển Arduino. Hình 2.11: Cấu tạo khung

Hình 2.12: Kích thước của khung.

Hình 2.13: Kích thước bề ngang của khung. Hình 2.14: Ngăn xe tởng quát.

Hình 2.15: Kích thước máng pallet. Hình 2.16: Tay đỡ pallet.

Hình 2.17: Kích thước khớp nới với thanh đỡ Pallet. Hình 2.18: Kích thước thanh đỡ Pallet.

Hình 2.19: Cấu tạo xích ớng. Hình 2.20: Hình ảnh xích thực tế.

Hình 2.20: Tay đỡ pallet được kết nới với xích Hình 2.21: Đĩa xích ớng con lăn.

Hình 2.22: Cấu tạo đĩa xích.

Hình 2.23: Biên dạng răng đĩa xích. Hình 2.24: Tiết diện ngang răng đĩa xích.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Hình 2.25: Đĩa xích trong mơ hình. Hình 2.26: Mơ hình thực tế.

Hình 2.27: Module và động cơ step.

Hình 2.28 Cấu tạo bên trong động cơ bước Hình 2.28: Cảm biến quang.

Hình 2.30: sơ đồ đấu nới PLC.

Hình 2.31: Sơ đồ đấu nới của Driver TB6600 Hình 3.1: Lắp ráp mơ hình.

Hình 3.2: PLC s7 1200 1214 dc/dc/dc. Hình 3.3: Lưu đồ thuật toán của hệ thớng. Hình 3.4: Lưu đồ thuật toán.

Hình 3.5: Chuyển ảnh màu qua ảnh xám. Hình 3.6: Ảnh sau khi tách biên.

Hình 3.7: Ảnh cắt biển sớ xe.

Hình 3.8: Ảnh hiện thị khoanh vùng biển số và ký tự biển số xe. Hình 3.9: Ghi thơng tin biển sớ vào file và lưu ảnh vào thư mục đầu ra

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BÃI ĐỖ XE TỰĐỘNG</b>

<b>1.1.</b>

<b>Hiện trạng về hệ thống bãi đỗ xe tự động trên thế giới. </b>

1.1.1. <b> Lịch sử hình thành và phát triển của Bãi đỗ xe tự động.</b>

Hệ thống bãi đỗ xe tự động là một trong những giải pháp thiết kế bãi đỗ xe ô tô thông minh đang rất được quan tâm hiện nay, đặc biệt là tại các thành phớ lớn có lượng phương tiện giao thơng đang tăng nhanh một cách chóng mặt, trong khi đất sử dụng thì lại quá đắt đỏ.

Hệ thớng bãi đỗ xe dùng thang máy đưa xe lên cao và người lái tự lái xe ra bãi đỗ là phương án kết hợp đỗ xe nhiều tầng với hệ thớng cơ khí đơn giản nhất xuất hiện từ Mỹ năm 1918 sau đó lan truyền nhanh chóng sang châu Âu. Mãi đến năm 1982, hệ thống bãi đỗ xe ô tô tự động hoàn toàn không người lái xe được phát minh đầu tiên ở Đức, sau đó được Nhật Bản phát triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985. Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu ứng dụng công nghệ này, trong đó có Việt Nam, tuy nhiên Nhật Bản và Hàn Q́c là hai q́c gia có sớ lượng bãi đỗ xe ô tô tự động nhiều nhất trên thế giới.

Với những lợi ích mà bãi đỡ xe ơ tơ tự động mang lại như giải quyết được vấn đề tiếng ồn và ô nhiễm trong bãi đỗ xe, tiết kiệm khơng gian, khắc phục được tình trạng mất cắp phụ tùng hay đồ đạc trong xe, tiết kiệm thời gian gửi xe… nhờ hệ thống hoàn toàn tự động từ khâu gửi xe đến lấy xe, bãi đỗ xe ô tô tự động là một phương án giải quyết tới ưu nhất cho tình trạng thiếu bãi đỗ xe trên thế giới hiện nay.

Với những thiết kế ưu việt, linh hoạt theo từng không gian sử dụng, hệ thống đỗ xe tự động là giải pháp được lựa chọn hàng đầu hiện nay.

<b>1.1.2. Sự phát triển của hệ thống bãi đỗ xe trên thế giới.</b>

Tại Mỹ: Theo thống kê của tổ chức International Parking Institue, loại hình dịch vụ kinh doanh bãi đỡ xe tại Mỹ đang đóng góp một doanh thu hàng năm lên tới 26 tỷ USD. Hiện có tới 40000 gara đỡ xe với khoảng 65 triệu chỗ trống. Tuy nhiên, tổng tất cả các bãi đỡ xe đó vẫn chưa thể đáp ứng nổi cầu đang ngày càng gia tăng. Và tỷ lệ lớn

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

gara đỗ xe vẫn thuộc kiểu hệ thống cổ điển- vận hành và gửi/lấy xe dưới sự giám sát, sắp xếp của các kỹ thuật viên- điều khiến chi phí vận hành của hệ thống rất lớn, hơn nữa thời gian lấy xe, sắp xếp chỗ trống cũng khá lâu. Hiện nay, ở các thành phố lớn của Mỹ như Washington D.C, New York,… đã có các hệ thớng bãi đỡ xe tự động. Một

<b>trong sớ đó nởi tiếng nhất là tháp đỡ xe đôi Marina City - Chicago đây là một trong</b>

những bãi đỗ xe tự động đầu tiên ở Mỹ. Được thiết kế với quy mô phục vụ hơn 2000 xe/ ngày, với 10 hệ thống giữ xe ở trung tâm, các hệ thớng này liên kết với nhau qua máy tính chủ. Mọi thơng tin về hệ thớng như: cịn trớng chỗ hay đã đầy chỗ được thể hiện trên bảng điện, giúp người lái xe nhanh chóng tìm được chỡ đậu xe.

<b>Hình 1.1: Bãi đỗ xe đơi tại bang Marina City - Chicago.</b>

Tại Châu Âu: Thiếu bãi đậu xe là tình trạng chung tại các thành phớ lớn trên thế giới. Trong đó có Moscow ở Nga, hiện nay đang có xu hướng xây dựng các tịa nhà cao tầng để xe tự động. Các tịa nhà đỡ xe với những thiết bị hoàn toàn tự động và hệ thớng thơng tin về vị trí đỡ đã đầy hay cịn trớng được thể hiện trên bảng điện tử, rất là thuận tiện cho người đỗ xe vào bãi giữ. Không chỉ ở Moscow mà ở các thanh phố lớn của các nước như Anh, Pháp, Đức…đã xây dựng nhiều bãi đỗ xe để giải quyết bài toán: số lượng xe ô tô ngày càng gia tăng mà diện tích bãi đỡ ngày càng thiếu.

Ngoài ra họ cịn phát triển hệ thớng e-Parking hệ thớng quản lý đậu xe qua điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

thoại. Giúp người lái xe nhanh chóng và dễ dàng đặt chỡ cho vị trí giữ xe tại 1 cao ốc vào 1 khoảng thời gian. Với hệ thống này có nhiều ưu điêm: dễ dàng quản lý vị trí đỡ xe, cung cấp thơng tin chính xác cho người lái xe về khả năng có chỡ trớng tại 1 vị trí ở 1 thời điểm nhất định.

<b>Một sớ bãi đỡ xe nởi tiếng có thể nêu ra như: Đầu tiên ấn tượng nhất phải kể</b>

<b>đến bãi đỗ xe tại tỉnh Wolfsburg của Đức (Hình 1.2). Đây là bãi đỡ xe hình trụ cao</b>

20 tầng, được thiết kế theo dạng hình tháp. Được tập đoàn Volfswagen xây dựng với mục đich chính là trưng bày các mẫu xe của hãng, cũng như giới thiệu cho khách hàng hệ thống bãi đỗ xe tự động được các kỹ sư Đức thiết kế và xây dựng.

<b>Hình 1.2: Mơ hình bãi đỗ xe dạng Torpark ở Woftburg- Đức</b>

<b> </b> Tại Châu Á: Nhật Bản và Hàn Quốc là 2 q́c gia đi đầu trong việc cơ giới hóa bãi đỗ xe, đặc biệt là Nhật Bản với mật độ dân cư tập trung đông ở các thành phố lớn như Tokyo. Nhật Bản đang đứng đầu thế giới về số lượng cũng như chất lượng của bãi giữ xe tự động, hệ thống bãi đỗ xe.

<b>1.2. Các hệ thống bãi đỗ xe tự động tại Việt Nam.</b>

Trong quá trình đi khảo sát bãi đỗ xe thực tế ở Việt Nam và nghiên cứu các mơ hình trong phịng thí nghiệm thì em đã chọn được mơ hình bãi xe phù hợp để tìm hiểu và làm đề tài tớt nghiệp. Dự án Bãi đỗ xe thông minh Sông Hồng số 68 Lê Văn Lương,

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Quận Thanh Xuân, Thành Phố Hà Nội và Hệ thống bãi đỗ xe TorPark ở tịa nhà SunLanding sớ 127 Trần Nhật Duật (quận Hoàn Kiếm) là hai trong những hệ thống bãi đỗ xe thực tế mà em tham quan. Trong đó, Bãi đỡ xe thơng minh Sơng Hồng là bãi đỡ xe dạng xoay vịng đứng và Hệ thớng đỡ xe Sunlanding thuộc kiểu bãi đỗ xe Torpark.

Đôi nét về bãi đỗ xe Sông Hồng: Bãi đỗ xe dạng xoay vịng đứng ở sớ 68 Lê Văn Lương (hình 1.3) là một trong những bãi đỗ xe đầu tiên được đầu tư và xây dựng ở Hà Nội. Hệ thống bao gồm 3 hệ thống gửi xe bằng Pallet. Hệ thớng được thiết kế theo dạng xoay vịng đứng, khiến cho một khía cạnh quan trọng của một hệ thớng bãi đỡ xe tự động đó là Diện tích xây dựng được tiết kiệm một cách triệt để. Trên hết, hệ thớng bãi đỡ xe Sơng Hồng cũng được tích hợp hệ thớng Tự động hóa 100% - từ khâu gửi xe đến lấy xe đều có sự tham gia của thiết bị quẹt thẻ và giám sát cho nên thời gian phục vụ khách được rút ngắn đáng kể so với các bãi đỡ xe truyền thớng.

<b> Hình 1.3: Hình ảnh bãi đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng ở 68 Lê Văn Lương</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b> Hình 1.4: Hình ảnh bãi đỗ xe xoay tròn tự dộng.</b>

<b>1.3. Đề xuất giải pháp thực hiện mơ hình bãi đỗ xe tự động.</b>

Em đề xuất thực hiện mơ hình bãi đỡ xe tự động dạng xoay vòng đứng bởi các lý do như sau.

Thứ nhất, xét trên điều kiện thực tế và về yêu cầu kỹ thuật thì hệ thớng bãi đỡ xe tự động xoay vịng đứng phục vụ cho đơ thị lớn có nhiều ưu điểm nởi trội, đang được nhiều nhà đầu tư lựa chọn bởi các khía cạnh như sau:

- Về mặt diện tích xây dựng: Hệ thớng bãi đỡ xe tự động dạng xoay vịng đứng có thể lắp đặt được tại những nơi có khơng gian nhỏ có diện tích khoảng 30m<small>2</small>, bởi vậy rất thích hợp với hầu hết các công sở, bãi đỗ xe truyền thống, các công ty khai thác điểm đỗ. So sánh trực tiếp với các dạng bãi đỗ xe khác như Bãi đỗ xe dạng Cycle Parking và bãi đỗ xe dạng thang nâng di chuyển thì diện tích xây dựng của hệ thớng đỡ xe dạng xoay vịng đứng là tới ưu hơn cả. Việc này giúp tiếp kiệm rất nhiều phần diện tích để xây dựng hệ thớng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

- Thời gian thi công nhanh: Theo nghiên cứu của tở chức International Parking Institue thì thời gian xây dựng bãi đỡ xe tự động dạng xoay vịng đứng là nhanh nhất, chỉ 12 tháng (thời gian này ngắn hơn hệ thớng kế trên nó- hệ thớng xoay vịng ngang 3 tháng). Vì sao lại có sự chênh lệch đáng kể này? Đó là do cơ cấu, cấu trúc của hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng chủ yếu là khung dầm thép, và được ghép nới với nhau bằng hệ thớng vít và ớc. Cịn các hệ thớng khác đều có kết cấu bê tông, như hệ thống bãi đỗ xe dạng Tháp để xe, hay dạng Cycle Parking đều có kết cấu bê tông đáng kể- điều này khiến thời gian thi cơng kéo dài.

- Với cơ cấu quay vịng 2 chiều giúp cho việc lấy xe trở nên nhanh và thuận tiện hơn: Việc này hoàn toàn dễ nhận ra, so sánh với các hệ thống như hệ thống lấy xe bằng Pallet nâng, hệ thống CarLift thì các hệ thóng này chỉ lấy xe theo cơ chế: Nâng- chuyển theo một chiều. Vậy nên thời gian lấy xe của hệ thớng xoay vịng đứng được rút ngắn đáng kể quãng đường từ vị trí để xe x́ng vị trí lấy xe. Từ đó giảm đáng kể thời gian phục vụ khách hàng và tăng hiệu suất làm việc của hệ thớng.

- Chi phí bảo trì bảo dưỡng cho hệ thớng đỡ xe này không quá cao: Việc xử dụng đa phần linh kiện và thiết bị bằng hợp kim và kết cấu theo dang ghép- lắp bằng ớc và vít khiến cho việc duy tu, bảo dưỡng thiết bị trong hệ thớng trở nên dễ dàng hơn. Một ví dụ cụ thể là hệ thống Cycle Parking- việc duy tu bảo dưỡng khó khăn do hệ thớng Pallet được gá trực tiếp vào tường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ ĐIỀU KHIỂN</b>

<b>2.1 Sơ đồ khối</b>

<b>Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống</b>

 Khới Arduino: đóng mở cởng ra vào của trạm xe  Khới xử lí trung tâm: PLC để điều khiển hệ thống.  Khối Driver dùng để điều khiển Step Motor.  Khối hiển thị dùng để giám sát hiển thị trên HMI.  Bảng nút nhấn dùng để điều khiển ngoài

 Khối nguồn cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

<b>2.2 Các thiết bị điều khiển</b>

<b>Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều</b>

khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc. Bảng mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch

<small>Motor</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

mở rộng khác nhau. Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…).

<b>Hình 2.2 : Mạch Arduino Uno R3</b>

<b>2.2.1 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3Arduino Uno R3 Datasheet</b>

Datasheet Arduino Uno R3 là tài liệu chính thức cung cấp các thông số kỹ thuật

<b>và hướng dẫn sử dụng cho bo mạch phát triển Arduino Uno. Tài liệu này cung cấp</b>

thơng tin về các tính năng của bo mạch, cấu hình phần cứng, các chân kết nới, giao thức kết nối, phần mềm hỗ trợ và các thông tin khác liên quan đến việc sử dụng Arduino Uno R3. Các thông tin trong datasheet giúp người dùng hiểu rõ hơn về bo mạch và có thể sử dụng Arduino Uno một cách hiệu quả.

Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Sớ chân PWM Digital 6

Dịng điện DC trên mỡi chân I/O 20 mA Dòng điện DC trên chân 3.3V 50 mA

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

• Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

16 K Cực âm led nền 0V

<b>2.2.3 Giao thức giao tiếp I2C </b>

I2C là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh “Inter-Integrated Circuit”. Nó là một giao thức giao tiếp được phát triển bởi Philips Semiconductors để truyền dữ liệu giữa một bộ xử lý trung tâm với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai đường truyền tín hiệu.

Do tính đơn giản của nó nên loại giao thức này được sử dụng rộng rãi cho giao tiếp giữa vi điều khiển và mảng cảm biến, các thiết bị hiển thị, thiết bị IoT, EEPROMs, v.v …. Đây là một loại giao thức giao tiếp nới tiếp đồng bộ. Nó có nghĩa là các bit dữ liệu được truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn được thiết lập bởi một tín hiệu đồng hồ tham chiếu.

Module chuyển đởi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi điều khiển thơng qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.

<b>Hình 2.4 Module chuyển đổi I2C</b>

I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu:

• Một đường xung nhịp đồng hồ(SCL) chỉ do Master phát đi ( thông thường ở 100kHz và 400kHz. Mức cao nhất là 1Mhz và 3.4MHz).

• Một đường dữ liệu(SDA) theo 2 hướng

<b>a) Đặc điểm quan trọng của giao thức giao tiếp I2C:</b>

• Chỉ cần có hai đường bus (dây) chung để điều khiển bất kỳ thiết bị / IC nào trên mạng I2C

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

• Khơng cần thỏa thuận trước về tốc độ truyền dữ liệu như trong giao tiếp UART. Vì vậy, tớc độ truyền dữ liệu có thể được điều chỉnh bất cứ khi nào cần thiết

• Cơ chế đơn giản để xác thực dữ liệu được truyền

• Sử dụng hệ thớng địa chỉ 7 bit để xác định một thiết bị / IC cụ thể trên bus I2C

• Các mạng I2C dễ dàng mở rộng. Các thiết bị mới có thể được kết nới đơn giản với hai đường bus chung I2C

<b>b) Ưu điểm</b>

• Tiết kiệm chân cho vi điều khiển • Dễ dàng kết nới với LCD

<b>c) Thơng số kĩ thuật</b>

• Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC

• Hỡ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780) • Giao tiếp: I2C

• Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/ A2)

• Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H) • Trọng lượng: 5g

• Tích hợp Jump chớt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt • Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD

<b>2.2.4 Module RFID</b>

a) Module RFID

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>Hình 2.5 Module RFID</b>

Module RFID RC522 sử dụng IC MFRC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ ( loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện • Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60 mm • Cởng giao tiếp: SPI, tớc độ tới đa 10Мbpsbps • Kích thước: 40mm х 60mm

• Có khả năng đọc và ghi b) Thẻ NFC RFID

<b>Hình 2.6 Thẻ NFC RFID</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Bên trong thẻ NFC:

<b>Hình 2.7 Bên trong thẻ NFC</b>

Thẻ nhựa NFC 13.56 MHz dùng để đọc/ghi dữ liệu với tốc độ rất cao. Thẻ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như bảo mật, nhà thông minh, chấm công, gửi xe thông minh, v.v... Thẻ tương thích với module RFID RC522 13.56MHz và các module tương tự.

Thơng sớ kỹ thuật:

• Tương thích với thẻ philip S50 • Bộ nhớ: 8Kbits, chia thành 16 vùng

Thiết bị nâng – chuyển xe

Được dùng để thực hiện việc nâng chuyển ơtơ từ trạm đầu đến vị trí lưu giữ, cũng như lấy xe ra khỏi vị trí lưu giữ và chuyển đến trạm đầu ra. Để thực hiện các nhiệm vụ này, thiết bị nâng chuyển có khả năng chuyển động theo phương ngang và

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

phương đứng. Do đó một hệ thớng giữ xe tự động thường phải có ba hệ thớng truyền động sau:

- Thiết bị di chuyển theo phương ngang: có thể dùng cầu di chuyển hai dầm, băng chuyền, xích, thanh răng – bánh răng, ... Trong đó cầu di chuyển và xích được sử dụng nhiều nhất.

- Thiết bị nâng theo phương đứng: thang nâng, xích, cáp, nguyên lý trục vít, ... Trong đó thang nâng được sử dụng phổ biến nhất.

- Thiết bị chuyển xe ôtô từ trạm đầu vào thiết bị nâng chuyển hoặc thiết bị nâng chuyển vào ô lưu trữ và ngược lại: dùng xích, xilanh thủy lực, thanh răng, bánh răng, xe con, rôbôt tự hành, ...

- Thiết bị xoay: dùng để xoay ơtơ theo hướng có lợi nhất trong khi xe ôtô di chuyển ra hoặc vào hệ thống. Thường được dùng trong trường hợp hệ thớng chỉ có một lới đi chung cho việc gửi xe và lấy xe nên việc xoay đầu xe theo hướng di chuyển thuận tiện cho khách hàng.

Tùy theo qui mơ, diện tích đất mà ta có thể xây dựng hệ thớng kết hợp lại các dạng truyền động trên tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh.

<b>2.2.5 Module cảm biến hồng ngoại</b>

- Cảm biến chướng ngại vật hồng ngoại thích ứng với mơi trường và có một cặp bộ phát và bộ thu hồng ngoại. Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hướng truyền của vật cản (bề mặt phản xạ) thì nó sẽ phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh, đèn xanh sẽ sáng và tín hiệu sẽ được gửi đến đầu thu tại cùng lúc. Tín hiệu đầu ra (tín hiệu bậc thấp).

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<b>Hình 2.8: Module cảm biến hồng ngoại</b>

- Khoảng cách làm việc hiệu quả là 2 ~ 5cm, và điện áp làm việc là 3,3V ~ 5V. Độ nhạy sáng của cảm biến chướng ngại vật hồng ngoại được điều chỉnh bằng chiết áp, cảm biến dễ lắp ráp và dễ sử dụng.

Có thể được sử dụng rộng rãi trong robot tránh chướng ngại vật, xe tránh chướng ngại vật, dị đường …

<b>2.2.6 Relay đóng cắt </b>

- Sử dụng điện áp ni 5VDC.

- 8 Relay đóng ngắt ở điện thế kích bằng 0V nên có thể sử dụng cho cả tín hiệu 5V hay 3V3 (cần cấp nguồn ngoài), mỡi Relay tiêu thụ dịng khoảng 80mA.

- Điện thế đóng ngắt tới đa: AC250V – 10A hoặc DC30V – 10A. - Có đèn báo đóng ngắt trên mỡi Relay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>Hình 2.9 : Relay 8 kênh 5v</b>

<b>Hình 2.10: Tổng quát của khối điều khiển Arduino</b>

<b>2.3 Block giữ xe – ô lưu giữ xe</b>

- Là nơi chứa xe ći cùng trong hệ thớng, kết cấu và kích thước được làm sao cho giữ được các loại xe có cùng kích thước, kết cấu sao cho thuận tiện cho thiết bị chuyển xe ôtô từ trạm đầu vào thiết bị nâng chuyển hoặc từ thiết bị nâng chuyển vào ô lưu trữ và ngược lại dễ dàng.

<b>2.3.1 Cấu tạo chung</b>

<i>- Một cơ cấu khung thép chắc chắn đặt thẳng đứng đủ để chịu được sức nặng khi </i>

đầy tải là trọng lượng của 6 xe và các chi tiết như pallet, động cơ, trục vít, bánh vít,

<i>xích,... </i>

- Các tấm đỡ pallet sẽ được móc treo cớ định vào hệ thớng xích sắp xếp theo một vịng trịn với khoảng cách cỗ định di chuyển theo phương thẳng đứng.

- Một cặp thanh ray dẫn hướng cố định vào khung tạo ra một rãnh theo chiều dọc, trên thanh ray sẽ được thiết kế thêm các chân liên kết với giá treo pallet chứa xe.

- Một động cơ truyền động để lưu thông chuỗi xe, động cơ sẽ được lắp đặt trên khung, trục động cơ được đưa vào hệ thớng trục vít bánh vít giúp làm tăng khả năng

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

hãm, làm việc êm, có tỉ sớ truyền nhỏ, từ trục quay sẽ truyền động vào xích, xích có gắn các thanh nâng để đỡ cabin chứa xe .

<b>Hình 2.11: Cấu tạo khung</b>

<b>2.3.2 Chi tiết các thành phần của khung</b>

Kích thước của khung: Chiều cao: 665 mm

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

- Chiều cao: 35mm

<b>Hình 2.17: Kích thước khớp nối với thanh đỡ Pallet.</b>

d) Kích thước thanh đỡ Pallet - Đường kính : Phi 4

<b>Hình 2.18: Kích thước thanh đỡ Pallet.</b>

<b>2.3.4 Bộ truyền động của bãi đỗ xe </b>

Gồm 3 bộ phận chính:

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

- Xích ớng - Trục đỡ - Đĩa xích a) Xích ớng:

Các má xích được dập từ thép tấm, má xích 1 ghép với ớng lót 4 tạo thành mắt xích trong. Các má xích 2 được ghép với chớt 3 tạo thành mắt xích ngoài. Chớt và ớng lót tạo thành khớp bản lề, để xích có thể quay gập. Con lăn 5 lắp lỏng với ớng lót, để giảm mịn cho răng đĩa xích và ớng lót. Sớ 6 biểu diễn tiết diện ngang của răng đĩa xích.

Xích ớng con lăn được tiêu chuẩn hóa cao. Xích được chế tạo trong nhà máy chun mơn hóa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Đới với xích con lăn và xích ớng, theo OCT 591-69 như trên (Hình 2.15), biên dạng răng đĩa xích gồm có: Cung ab bán kính r; cung bc bán kính r1; đoạn thẳng cd và cung de bán kính r2 nới tiếp với nhau. Cơng thức tính toán các kích thước của cả hai kiểu biên dạng răng nói trên đều đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong sổ tay.

Tiết diện ngang của răng đĩa xích (Hình 2.16) có bán kính vát trịn răng r3, bề rộng răng b và bề rộng vành B, tất cả đều đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong sở tay

<b>Hình 2.21 Đĩa xích ống con lăn.Hình 2.22 Cấu tạo đĩa xích.</b>

<b>Hình 2.23 Biên dạng răng đĩa xích.</b>

<i>Hình 2.16 Tiết diện ngang răng đĩa xích.</i>

<b>Hình 2.24 Tiết diện ngang răng đĩa xích.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>Hình2.25 Đĩa xích trong mơ hình.</b>

<b>Hình 2.26 Mơ hình thực tế.</b>

<b>2.4 Lựa chọn động cơ chính</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Ở đây sử dụng động cơ bước size 42, và Driver TB6600

<b>Hình 2.27: Module và động cơ step</b>

Thơng sớ kĩ thuật:

- Điện áp cấp cho động cơ: 9-24VDC

- Điện áp điều khiển băm xung, đảo chiều, enable: 5VDC - Dịng ra trong phạm vi cài đặt: 0.5-3.5A

- Sớ bước max: 32  Chế độ full step

Thứ tự kích xung : A=> B=> C=> D

Động cơ bước tiêu chuẩn có rotor 200 răng, hoặc 200 full step cho mỗi trục xoay của động cơ. Chia 200 bước cho 360 sẽ được một góc full step 1,8. Thơng thường, chế độ full step được thực hiện bằng cách tiếp điện theo thứ tự liên tiếp theo số chẵn cuộn dây hoặc sớ lẻ cuộn dây, trong khi duy trì dịng thay đởi. Về cơ bản mỡi đầu vào từ trình điều khiển tương đương một bước.

 Chế độ half step

Thứ tự kích xung : A => A B => B => B<i>A</i>=> <i>A</i> =><i>AB</i>=> <i>B</i> => <i>B</i> A

</div>