Thiết kế và Điều khiển Nguyên mẫu Tàu Tự động
Mọi người ở các thành phố tàu điện ngầm như Kolkata, Delhi tận hưởng sự xa hoa của tàu điện ngầm đã bao giờ không nghĩ đến tàu điện? Không, hãy để tôi cung cấp cho bạn một ý tưởng ngắn gọn về tàu hỏa được điều khiển và tự động không người lái. Nhưng trước đó, chúng ta hãy nhắc lại ngắn gọn về các loại tự động hóa tàu điện ngầm .
Chế độ điều khiển trình điều khiển : Trong các chế độ thông thường, người lái tàu bằng tay lái tàu và điều khiển chuyển động của tàu bằng cách sử dụng tín hiệu đèn đứng yên.
Chế độ tự động một phần : Trong chế độ này, trình điều khiển lái xe con tàu trong khi một hệ thống điều khiển bên ngoài được sử dụng để liên tục theo dõi tốc độ và gia tốc của tàu và cung cấp phản hồi cần thiết cho người lái.
Chế độ không người lái : Toàn bộ quá trình vận hành và bảo dưỡng tàu đều được thực hiện tự động mà không có sự can thiệp của con người. Tàu tự động dừng và khởi động, các cửa tự động đóng và mở.
Vì vậy, bây giờ chúng ta hãy chú ý đến chế độ cuối cùng, tức là Chế độ không có trình điều khiển
Trong tàu không người lái hoàn toàn tự động, việc điều khiển được thực hiện thông qua điều khiển tàu dựa trên Giao tiếp, trong đó máy tính đường ray được sử dụng để giám sát tàu chạy trên tuyến được chỉ định và truyền tải thông tin này đến máy tính tập trung. Đoàn tàu được điều khiển bằng hệ thống điều khiển chạy tàu tự động.
Thiết kế nguyên mẫu cơ bản của tàu không người lái tự động
Thiết kế sẽ bao gồm các thành phần sau:
- Một cơ thể hình chữ nhật chứa tất cả những thứ khác các thành phần robot như mạch điều khiển, cửa, v.v.
- Một nguyên mẫu cửa trượt
- Một vài đèn LED hồng ngoại và bố trí điốt quang
- Mạch điều khiển sử dụng Vi điều khiển
Làm việc của Nguyên mẫu Cơ bản:
Vì vậy, hãy để chúng tôi xem nguyên mẫu cơ bản của chúng tôi hoạt động như thế nào:
- Hệ thống cảm biến và kiểm soát cửa tự động : Nó bao gồm một đèn LED hồng ngoại và một hệ thống điốt quang. Khi cảm biến nhận thấy nhà ga sắp đến, người lái mô tô sẽ tự động điều khiển mô tơ để tàu dừng lại và cửa được mở khi có người.
- Hệ thống quầy hành khách : Tàu cũng được trang bị hệ thống đếm hành khách đếm số lượng hành khách vào tàu và khi đạt đến một giới hạn nhất định, cửa sẽ tự động đóng lại và tàu sẽ bắt đầu di chuyển sau một thời hạn nhất định.
Cách điều khiển Nguyên mẫu Xe lửa:
- Điều khiển chuyển động của tàu : Thông thường khi tàu đang di chuyển, bố trí điốt quang LED hồng ngoại được đặt sao cho cả hai được đặt song song với nhau và do đó điốt quang không nhận được xung ánh sáng nên nó không dẫn và kết quả là vi điều khiển sẽ nhận được tín hiệu cao. Bây giờ khi tàu đến gần nhà ga, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED hồng ngoại sẽ bị phản xạ bởi bất kỳ vật thể nào (giả sử là tín hiệu nhà ga) và ánh sáng phản xạ rơi vào điốt quang, khiến nó dẫn điện và do đó tín hiệu ngắt mức thấp được cấp cho bộ vi điều khiển thông qua bóng bán dẫn. Bộ vi điều khiển được lập trình để gửi tín hiệu đến trình điều khiển động cơ để dừng động cơ. Hoạt động của động cơ được dẫn động bởi IC điều khiển động cơ ở đây hai trạm được kết nối với vi điều khiển thông qua bộ truyền động động cơ.
Sơ đồ khối hiển thị điều khiển chuyển động của tàu
- Kiểm soát việc đóng mở cửa : Khi tàu dừng, tức là bộ vi điều khiển gửi tín hiệu ngắt đến người điều khiển động cơ để dừng động cơ, bộ vi điều khiển cũng gửi tín hiệu cao tới người lái xe cửa để điều khiển động cơ mở cửa, cho hành khách vào Bộ vi điều khiển được lập trình để cửa được mở cho đến khi số lượng hành khách vào đạt đến giới hạn và sau đó bộ vi điều khiển được lập trình để ra hiệu cho người điều khiển động cơ quay động cơ để đóng cửa. Bộ vi điều khiển lưu trữ mã được viết bằng ngôn ngữ lắp ráp. Vì vậy, để kết xuất chương trình được mã hóa này vào một vi điều khiển, chúng ta cần một thiết bị được gọi là ổ ghi hoặc bộ lập trình. Lập trình viên là một thiết bị phần cứng có phần mềm đọc nội dung của tệp hex được lưu trữ trên máy tính hoặc máy tính xách tay. Nó đọc chuỗi dữ liệu tệp hex hoặc cáp USB và chuyển dữ liệu vào bộ nhớ của bộ vi điều khiển. Các lập trình viên và trình biên dịch là khác nhau đối với các bộ vi điều khiển khác nhau, dành cho các công ty khác nhau như bộ vi điều khiển 8051 “flash magic” được sử dụng để lập trình vi điều khiển và “bộ lập trình” vi điều khiển AT89C51 được sử dụng để lập trình vi điều khiển. Đây là cách chúng ta lập trình mã trong vi điều khiển với ổ ghi hoặc bộ lập trình.
Sơ đồ khối hiển thị kiểm soát đóng mở cửa
- Kiểm soát số lượng hành khách ra vào tàu : Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống quầy hành khách. Điều này một lần nữa bao gồm sự sắp xếp IR LED-Photodiode - một ở cửa và một khác ở xa một chút. Khi một người bước vào cửa, có một sự gián đoạn giữa đèn LED hồng ngoại và điốt quang và theo đó, bóng bán dẫn tương ứng sẽ gửi tín hiệu logic cao đến bộ vi điều khiển. Khi người đó rời khỏi khu vực và đi sâu hơn vào bên trong làm gián đoạn sắp xếp IR LED-Photodiode thứ hai,stSự sắp xếp IR LED-Photodiode trở lại hoạt động bình thường và tín hiệu thấp được gửi từ bóng bán dẫn tương ứng đến bộ vi điều khiển. Sự chuyển đổi này từ cao xuống thấp của chân vi điều khiển làm tăng hiển thị số của màn hình 7 đoạn theo chương trình. Khi số lượng đạt đến mức tối đa, bộ vi điều khiển được lập trình để kích hoạt cảnh báo còi. Tương tự, khi một ngắt được phát hiện giữa 2ndIRLED-Photodiode sắp xếp, quá trình chuyển đổi từ tín hiệu cao xuống thấp của bộ vi điều khiển làm giảm số lượng của màn hình 7 đoạn thứ hai.
Sơ đồ khối Hiển thị Kiểm soát Hệ thống Đếm
Ưu điểm của hệ thống điều khiển tàu tự động:
- Một cách dễ dàng để vận chuyển từ và đến một khu vực xa xôi
- Tàu điều hòa hoàn toàn
- Bằng cách sử dụng hệ thống xe lửa tự động, chúng ta có thể đi một hành trình an toàn
- Công nghệ tốc độ cao
- Hiện đại
- Khả năng tiếp cận
Nhược điểm của hệ thống điều khiển tàu tự động:
- Đắt
- Làm phiền
- Mất kiểm soát
Vì vậy, bây giờ tôi đã đưa ra một thiết kế nguyên mẫu cơ bản, chỉ cần dành thời gian suy nghĩ xem các tàu siêu tốc tự động thực tế ở nước ta được điều khiển như thế nào?
