Nguyên lý hoạt động của cửa tự động hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa cảm biến, bộ điều khiển trung tâm và động cơ. Khi phát hiện người qua lại, cảm biến truyền tín hiệu để vi xử lý phân tích, kích hoạt motor mở cửa an toàn. Cùng Autogate.vn tìm hiểu chi tiết quy trình vận hành của từng loại cửa ngay dưới đây.
Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của cửa tự động các giai đoạn sau:
Bước đầu tiên trong nguyên lý hoạt động của cửa tự động là khả năng nhận diện nhu cầu qua lại của người dùng hoặc phương tiện. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi các thiết bị kích hoạt, phổ biến nhất là hệ thống cảm biến:
Cảm biến radar (vi sóng), hoạt động dựa trên hiệu ứng Doppler:
Thiết bị này phát ra các sóng điện từ liên tục vào không gian phía trước cửa. Khi có một vật thể chuyển động bước vào vùng phủ sóng, tần số của sóng phản xạ sẽ bị thay đổi. Cảm biến ghi nhận sự chênh lệch này và ngay lập tức chuyển đổi thành tín hiệu điện để gửi về trung tâm điều khiển.
Ưu điểm của radar là tầm quét xa và nhạy bén với chuyển động, nhưng nhược điểm là không phát hiện được người đứng im.
Cảm biến hồng ngoại (chủ động hoặc thụ động):
Cảm biến hồng ngoại chủ động phát ra các tia sáng hồng ngoại vô hình tạo thành một bức màn ánh sáng. Khi người hoặc vật cắt ngang tia sáng này, mạch điện bị ngắt và tín hiệu được kích hoạt.
Cảm biến hồng ngoại thụ động lại hoạt động bằng cách nhận diện sự thay đổi nhiệt độ nền do cơ thể người phát ra.
Ngoài cảm biến, tín hiệu kích hoạt còn có thể đến từ các hệ thống kiểm soát ra vào như đầu đọc thẻ từ, máy chấm công hoặc đơn giản là nút nhấn không tiếp xúc. Khi các thiết bị này xác nhận quyền truy cập hợp lệ, một xung điện sẽ được truyền đi.
Cảm biến rất quan trọng trong nguyên lý hoạt động của cửa tự động
Sau khi cảm biến hoặc thiết bị kiểm soát ra vào truyền tín hiệu, bộ điều khiển trung tâm sẽ tiếp nhận và xử lý. Bộ điều khiển thường là một vi xử lý thông minh được lập trình sẵn các thuật toán logic.
Khi nhận được xung điện kích hoạt, vi xử lý sẽ ngay lập tức kiểm tra các điều kiện an toàn hiện tại của hệ thống. Nếu không có cảnh báo lỗi hoặc chướng ngại vật nguy hiểm, bộ điều khiển sẽ tính toán và xuất lệnh điều khiển dưới dạng dòng điện và điện áp phù hợp để cấp cho động cơ.
Điểm đặc biệt trong nguyên lý hoạt động của cửa tự động hiện đại là bộ điều khiển có khả năng "ghi nhớ" hành trình. Trong lần khởi động đầu tiên, cửa sẽ di chuyển với tốc độ rất chậm để dò tìm điểm đầu và điểm cuối của thanh ray. Vi xử lý sẽ ghi lại quãng đường này, từ đó tính toán chính xác thời điểm nào cần tăng tốc, thời điểm nào cần giảm tốc.
Cửa tự động xử lý tín hiệu nhanh chóng
Lệnh từ bộ điều khiển trung tâm sẽ trực tiếp kích hoạt động cơ (Motor). Hầu hết các dòng cửa tự động hiện nay đều sử dụng động cơ điện một chiều không chổi than DC hoạt động ở điện áp thấp (thường là 24V). Loại động cơ này có ưu điểm là lực mô-men xoắn lớn, hoạt động bền bỉ, không sinh tia lửa điện, không cần thay chổi than định kỳ và đặc biệt là vận hành cực kỳ êm ái.
Trục của động cơ được kết nối với một hộp số giảm tốc để tăng lực kéo. Đầu ra của hộp số gắn một puly chủ động. Ở phía đối diện của thanh ray là một puly không tải. Một sợi dây curoa có răng cưa sẽ được vòng qua hai puly này, tạo thành một vòng truyền động khép kín.
Khi động cơ quay, puly chủ động kéo dây curoa di chuyển. Các con lăn gắn cố định cánh cửa được kẹp chặt vào dây curoa. Do đó, chuyển động quay của động cơ được biến đổi thành chuyển động tịnh tiến dọc theo thanh ray, kéo theo cánh cửa mở ra.
Cửa tự động bắt đầu mở ra
An toàn là yếu tố cốt lõi và bắt buộc trong nguyên lý hoạt động của cửa tự động. Trong suốt quá trình cánh cửa di chuyển, hệ thống giám sát an toàn luôn hoạt động song song để ngăn chặn các tai nạn kẹp người hoặc va chạm vật lý.
Cơ chế an toàn phổ biến nhất là sử dụng cảm biến an toàn ngang cửa. Hai mắt phát và thu tia hồng ngoại được lắp chìm ở hai bên khung cửa, cách mặt đất khoảng 60cm.
Nếu cánh cửa đang trong hành trình đóng lại mà có người hoặc vật cản cắt ngang tia hồng ngoại này, bộ điều khiển sẽ ngay lập tức nhận được tín hiệu ngắt mạch. Vi xử lý sẽ lập tức ra lệnh cho động cơ đảo chiều, kéo cánh cửa mở ngược trở lại để giải phóng chướng ngại vật.
Ngoài ra, bản thân bộ điều khiển cũng có chức năng cảm biến lực. Vi xử lý liên tục đo lường cường độ dòng điện tiêu thụ của động cơ. Nếu cánh cửa va phải vật cản không nằm trong vùng quét của cảm biến quang, lực cản vật lý sẽ làm động cơ phải làm việc nặng hơn và làm dòng điện tăng đột ngột. Khi đó, vi xử lý sẽ hiểu là có va chạm và tự động dừng lại hoặc đảo chiều mở ra.
Nguyên lý hoạt động cửa tự động rất an toàn
Khi cánh cửa đã mở đến vị trí tối đa, bộ điều khiển sẽ kích hoạt một bộ đếm thời gian. Thời gian giữ cửa mở thường được cài đặt từ 0 - 10 giây tùy thuộc vào lưu lượng người qua lại. Trong khoảng thời gian này, nếu cảm biến tiếp tục phát hiện có chuyển động mới, bộ đếm thời gian sẽ được reset lại từ đầu.
Khi thời gian chờ kết thúc và không còn tín hiệu kích hoạt nào, vi xử lý sẽ đảo cực dòng điện hoặc thay đổi tín hiệu điều khiển, khiến động cơ quay theo chiều ngược lại. Dây curoa di chuyển ngược chiều, kéo cánh cửa từ từ khép lại.
Trong hành trình đóng, nguyên lý hoạt động của cửa tự động sẽ trải qua hai giai đoạn tốc độ. Ban đầu, cửa đóng với tốc độ nhanh để tiết kiệm thời gian. Khi cánh cửa cách điểm đóng hoàn toàn vài cm, bộ điều khiển sẽ giảm mạnh điện áp cấp cho động cơ, đưa cửa vào trạng thái "chạy chậm". Quá trình giảm tốc này giúp 2 cánh cửa khép lại với nhau hoặc khép vào khung bao một cách nhẹ nhàng.
Nguyên lý đóng cửa tự động
Đặc thù nguyên lý hoạt động của cửa tự động dạng trượt là chuyển động tịnh tiến theo phương ngang. Hệ thống cơ khí của cửa trượt bao gồm một thanh ray hợp kim nhôm chịu lực được gắn cố định lên đà cửa.
Cánh cửa được treo lên thanh ray này thông qua các bộ tai treo có gắn bánh xe con lăn bọc nhựa polyurethane. Sự phân bổ trọng lượng của cánh cửa hoàn toàn dồn lên các bánh xe này, trong khi phần chân cửa chỉ được dẫn hướng bằng một cục chốt nhỏ để chống lắc ngang.
Đối với cửa trượt hai cánh, 2 bộ con lăn sẽ được kẹp vào hai nhánh ngược chiều nhau của cùng một vòng dây curoa (một cánh kẹp ở nhánh trên, một cánh kẹp ở nhánh dưới). Khi động cơ quay kéo dây curoa chạy, hai cánh cửa sẽ di chuyển ngược chiều nhau với cùng một tốc độ.
.jpg)
Nguyên lý hoạt động cửa trượt tự động
Đặc thù nguyên lý hoạt động của cửa tự động dạng mở cánh là chuyển động quay quanh một trục bản lề cố định. Thiết bị truyền động của cửa mở cánh thường là một khối hộp nhỏ gọn được lắp đặt phía trên đầu cửa.
Động cơ bên trong thiết bị này không sử dụng dây curoa mà kết nối với một hệ thống bánh răng giảm tốc phức tạp để tạo ra mô-men xoắn cực lớn. Lực quay từ hộp số được truyền ra một trục khuỷu nối trực tiếp với cánh cửa.
Có 2 cơ chế truyền lực chính: tay đòn kéo và tay đòn đẩy. Khi nhận tín hiệu, động cơ quay, thông qua hệ thống tay đòn sẽ dùng lực đẩy hoặc kéo cánh cửa mở ra theo một góc từ 90 đến 120 độ.
Nguyên lý hoạt động cửa mở cánh tự động
Nguyên lý hoạt động của cửa tự động dạng xoay dựa trên chuyển động quay tròn liên tục hoặc quay theo tín hiệu kích hoạt. Cấu trúc cửa bao gồm một lồng kính hình trụ bao bọc bên ngoài và một hệ thống 3 hoặc 4 cánh cửa được gắn đồng tâm vào một trục chính giữa.
Động cơ truyền động thường được đặt ở phía trên trần hoặc âm dưới sàn nhà. Động cơ này kết nối trực tiếp với trục trung tâm thông qua hộp số giảm tốc công suất lớn. Khi cảm biến radar gắn trên vòm cửa phát hiện người tiến đến, vi xử lý sẽ điều khiển động cơ từ từ quay trục trung tâm, kéo theo các cánh cửa xoay tròn.
Nguyên lý hoạt động cửa xoay tự động
Để nguyên lý hoạt động của cửa tự động được diễn ra trơn tru và bền bỉ theo thời gian, hệ thống chịu sự chi phối của nhiều yếu tố kỹ thuật và môi trường xung quanh.
Mỗi hệ thống động cơ và thanh ray đều được nhà sản xuất thiết kế với một giới hạn tải trọng nhất định (ví dụ: 100kg/cánh, 150kg/cánh). Nếu cánh cửa kính quá dày và nặng vượt mức cho phép, động cơ sẽ phải hoạt động trong tình trạng quá tải liên tục.
Tải trọng ảnh hưởng nguyên lý hoạt động cửa tự động
Nguyên lý hoạt động của cửa tự động phụ thuộc rất lớn vào lực ma sát. Nếu thanh ray bị bám nhiều bụi bẩn, cát đá hoặc bánh xe bị mòn lệch tâm, lực ma sát sẽ tăng cao. Lúc này, dù bộ điều khiển và động cơ vẫn hoạt động tốt, cánh cửa vẫn sẽ bị rung lắc, phát ra tiếng kêu rít lớn và có nguy cơ trật khỏi đường ray.
Đối với các loại cửa lắp đặt ở vị trí đón gió mạnh (đặc biệt là cửa mở cánh), lực cản của gió tác động lên bề mặt cánh cửa là rất lớn. Nếu động cơ không đủ công suất, cửa có thể không đóng lại được hoàn toàn hoặc bị thổi bung ra. Nhiệt độ và độ ẩm quá cao cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của các bo mạch điện tử bên trong bộ điều khiển.
Các vi xử lý và cảm biến yêu cầu nguồn điện sạch và ổn định. Tình trạng sụt áp hoặc tăng áp đột ngột có thể làm rối loạn thuật toán của bộ điều khiển, khiến cửa đóng mở loạn xạ hoặc cháy bo mạch.
Nguồn điện ổn định giúp cửa tự động vận hành trơn tru
Trên đây là nguyên lý hoạt động của cửa tự động. Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn chuyên sâu, thiết kế và lắp đặt các hệ thống cửa tự động chất lượng cao, vui lòng liên hệ trực tiếp với Autogate.vn qua Hotline: 0978 890 787.
