Báo cáo: Mạch LED tự động chạy bằng năng lượng mặt trời

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG *****  ***** BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Mạch LED tự động chạy lượng mặt trời Giáo viên : Hoàng Quang Huy Sinh viên thực : Nguyễn Minh Thuận – 20172843 Nguyễn Thị Kim Oanh – 20172743 Mã lớp : 109158 Hà Nội, 5/2019 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Năng lượng mặt trời nguồn lượng sạch, xanh Sử dụng lượng mặt trời giúp ta tiết kiệm điện, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hết lượng mặt trời nguồn lượng hồn tồn miễn phí Bởi vậy, chúng em định chọn làm mạch sản phẩm mà nguồn sử dụng lấy từ lượng mặt trời Chúng em nghĩ đến “Mạch LED tự động chạy lượng mặt trời” Bởi đơn giản, linh kiện giá rẻ dễ kiếm, dễ dàng thay đổi sửa chữa có hỏng hóc, mạch có thiết kế lắp ráp đơn giản, sử dụng linh hoạt Mục đích Tạo mạch đơn giản sử dụng lượng mặt trời để thắp sáng LED Đèn LED sáng vào ban đêm Ban ngày LED tắt mạch tự động sạc lượng Ứng dụng Sử dụng mạch LED làm đèn ngủ, đèn vườn,… Đối tượng hướng đến hộ gia đình muốn giảm thiểu điện năng, sử dụng lượng sạch, gia đình vùng sâu vùng xa, điều kiện tiếp xúc với điện Thông số kĩ thuật o Điện áp đầu vào từ Pin lượng mặt trời: 3.5V ~ 5V o Pin sạc 3.7V Lithium PL503450 (Nhiệt độ hoạt động: 0℃ ~ 45℃; Tuổi o o o o o thọ: – 10 năm) Dòng sạc: Lớn 1200mA Điện áp đầu cho LED: 3V / 0.04A, LED sáng tốt Kích thước pin mặt trời: 132 x 63 x 3mm Kích thước bảng mạch: x cm Tổng chi phí: 100.000 VNĐ CHƯƠNG 2: NỘI DUNG Sơ đồ khối Dưới sơ đồ khối mạch LED tự động chạy lượng mặt trời (Hình 1): Khối nguồn Khối xử lý Hình 1: Sơ đồ khối Sơ đồ nguyên lý khối 2.1 Khối nguồn Nguồn cấp cho toàn hệ thống loại nguồn có điện áp dao động khoảng – 5V, lấy từ lượng mặt trời nên khối nguồn sử dụng linh kiện sau: Tấm pin mặt trời dùng để hấp thu, chuyển đổi ánh sáng thành nguồn DC Sử dụng điốt chỉnh lưu nguồn vào, đảm bảo dòng điện theo chiều nhất, ngăn khơng cho dịng từ pin sạc chạy ngược lại làm hư pin mặt trời Pin sạc sử dụng để tích tụ điện Vì nguồn vào pin mặt trời 5V nên ta chọn pin sạc có điện áp ngưỡng < 5V Khối LED 2.2 Khối xử lý Nhiệm vụ khối xử lý điều khiển bật tắt LED tự động, có nhiều linh kiện hồn thành nhiệm vụ rơ le điều khiển, cảm biến ánh sáng, … Ở chúng em lựa chọn quang trở kết hợp transistor BJT linh kiện có giá thành rẻ, dễ kiếm, dễ thay Sử dụng transistor NPN E chung có vai trị khuếch đại điện áp chiều, đóng vai trị rơle điều khiển chuyển mạch, giúp kiểm soát nguồn điện cho phần khác mạch điện, sử dụng để đóng ngắt Hình 2: Cấu tạo transistor NPN Một dịng điện nhỏ chạy qua phần bóng bán dẫn làm cho dòng điện lớn nhiều (dòng điện thứ 2) chạy qua phần (chân) khác transistor Nói cách khác, sử dụng bóng bán dẫn làm cơng tắc nghĩa là: dùng dịng điện nhỏ để kích thơng dịng điện lớn (hai dịng điện khác nhau) Đầu vào điều khiển chân Base đầu Collector Chân Emitter giữ điện áp khơng đổi GND Sử dụng quang trở mắc phía trước chân B transistor có tác dụng cảm biến ánh sáng Nếu đặt mơi trường có ánh sáng, có bóng râm tối điện trở quang trở tăng cao cịn đặt ngồi nắng, nơi có ánh sáng điện trở giảm Trước quang trở, ta mắc thêm điện trở R2 để bảo vệ transistor Q1, tránh trường hợp quang trở giảm đột ngột gây cháy bóng bán dẫn Để bảo vệ transistor Q2, mắc thêm điện trở R1, đầu điện trở nối vào nguồn dương, đầu nối với chân B transistor Giá trị điện trở là: Lấy nguồn vào 5V, ILED = 40mA, hệ số khuếch đại lấy 100: Chọn điện trở mang giá trị 1k Ohm Điện trở R3 giúp điều chỉnh độ nhạy mạch, ta dùng biến trở để điều chỉnh, chúng em sử dụng điện trở 4,7k sau đo đạc 2.3 Khối LED Sử dụng bóng đèn LED sử dụng để phát sáng Vì nguồn sạc từ pin từ 3V đến 5V, ta bỏ qua trở Sơ đồ nguyên lý Dựa vào sơ đồ khối, chúng em thiết kế sơ đồ nguyên lý hình 3: Hình 3: Sơ đồ nguyên lý Vào ban ngày, có ánh sáng trở LDR giảm xuống nên có dịng chạy qua, transistor Q1 dẫn, Q2 không dẫn đèn LED tắt Đồng thời lúc này, dòng lượng mặt trời sạc cho pin B1 Ban đêm, khơng có ánh sáng, trở LDR tăng lên ngăn dòng chạy qua, transistor Q1 không dẫn, Q2 dẫn, đèn LED sáng Sơ đồ lắp ráp Vì mạch đơn giản nên chúng em sử dụng bảng mạch lỗ PCB kích thước x 9cm để đấu nối linh kiện dây, mạch mắc sơ đồ lắp ráp sau: Hình 4: Sơ đồ lắp ráp linh kiện dây bảng mạch lỗ PCB Lựa chọn linh kiện: Dưới bảng danh sách linh kiện sử dụng mạch (bảng 1) Tên Pin mặt trời Điốt 1N4007 Điện trở Điện trở Điện trở Transistor 2N2222 Pin Lithium PL503450 Quang trở cảm biến ánh sáng SL 1 1 1 LED trắng Thông số 5V, 0.5W 1000V, 1A 330 Ohm 4,7k Ohm 1k Ohm 40V, 800mA 3.7V 1200mA Kháng ánh sáng (10Lux): 10 ~ 20 (KΩ); kháng Dark: (MΩ) 3V, 0.04A Bảng 1: Danh sách linh kiện Giá tiền 35.000 VNĐ 250 VNĐ 100 VNĐ 100 VNĐ 100 VNĐ 1.000 VNĐ 50.000 VNĐ 1.000 VNĐ 600 VNĐ Hoàn thiện kiểm tra mạch: Dưới hình ảnh mạch thực tế sau hồn thiện: Hình 4: Mạch hồn thiện Tiến hành đo đạc kiểm tra, sau hoàn thành chạy thử, mạch hoạt động ổn định, không xảy tượng cháy, hỏng linh kiện, LED sáng Mạch hoàn toàn đơn giản, dễ làm, dễ sử dụng, giá thành rẻ với linh kiện dễ tìm mua thay Mạch ứng dụng kiến thức học trường lớp vào thực tế giúp nâng cao đời sống 10 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Ưu nhược điểm đề tài Ưu điểm đề tài mạch nhỏ gọn, đặt cách vị trí khác tùy theo mong muốn người sử dụng Đèn led phát ánh sáng chuẩn chi phí vận hành thấp Tuy nhiên bên cạnh cịn có nhược điểm mức sáng đèn led phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời lượng mặt trời phụ thuộc vào điều kiện khí hậu Hướng phát triển Ứng dụng lớn vào thực tế đời sống áp dụng với đèn đường sử dụng lượng mặt trời Hiện ứng dụng hệ thống đèn đường phát triển mạnh tồn giới có Việt Nam Đây chứng minh phương tiện rẻ tiền thắp sáng đường Lời kết Qua đề tài “Mạch LED tự động chạy lượng mặt trời”, chúng em học hỏi thêm nhiều kiến thức điện tử, tiếp thu tốt môn học giúp đỡ cô giáo bạn, tích luỹ nhiều kiến thức bổ ích kỹ sáng tạo ý tưởng, lên kế hoạch, thực kế hoạch cho thời hạn đảm bảo chất lượng sản phẩm, đặc biệt kỹ làm việc nhóm hiệu quả, biết kết hợp điểm mạnh thành viên nhóm để hồn thành công việc cách tốt nhất, đồng thời thành thạo kỹ ứng dụng kiến thức học vào thực tế 11 12 Tài liệu tham khảo Datasheet Transistor 2N2222 Datasheet Điốt 1N4007 Datasheet Điốt 1N4148 13 ... làm mạch sản phẩm mà nguồn sử dụng lấy từ lượng mặt trời Chúng em nghĩ đến ? ?Mạch LED tự động chạy lượng mặt trời? ?? Bởi đơn giản, linh kiện giá rẻ dễ kiếm, dễ dàng thay đổi sửa chữa có hỏng hóc, mạch. .. dụng linh hoạt Mục đích Tạo mạch đơn giản sử dụng lượng mặt trời để thắp sáng LED Đèn LED sáng vào ban đêm Ban ngày LED tắt mạch tự động sạc lượng Ứng dụng Sử dụng mạch LED làm đèn ngủ, đèn vườn,…... ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Năng lượng mặt trời nguồn lượng sạch, xanh Sử dụng lượng mặt trời giúp ta tiết kiệm điện, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hết lượng mặt trời nguồn lượng hồn tồn miễn phí