Báo cáo đồ án Hệ thống nhúng: Đề tài: Thiết kế hệ thống hướng sáng cho pin năng lượng mặt trời

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG GVHD: TS Nguyễn Ngọc Minh Sinh viên thực hiện: Đinh Quang Tùng - B17DCDT209 Nguyễn Trọng Tuấn - B17DCDT205 Trần Đức Hiếu – B17DCDT07 Phạm Minh Hiếu - B17DCDT074 Đề tài: Thiết kế hệ thống hướng sáng cho pin lượng mặt trời TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHẦN KẾT LUẬN Chương I Tổng Quan đề tài 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ Đặt vấn đề 1.1 +) Các nguồn lượng không tái tạo ngày giảm, việc sử dụng nguồn lượng tái tạo để sản xuất điện ngày tăng Các pin mặt trời trở nên phổ biến ngày +) Mặt trời ln chuyển động nên địi hỏi pin cần chuyển động theo để đón nhận tối đa ánh nắng để đạt hiệu cao Đồ án mô tả cách thức làm quay pin lượng mặt trời theo hướng tối ưu 1.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU +) Nâng cao hiệu suất chuyển đổi pin lượng mặt trời việc điều khiển vị trí pin ln vng góc với tia sáng mặt trời chiếu tới +) Thiết kế, chế tạo, mơ hồn chỉnh hệ thống điều khiển, điều hướng pin lượng mặt trời Chương II Cơ sở lý thuyết 2.1 Một số phương pháp tăng hiệu suất cho pin 2.2 Các phương án thiết kế 2.3 Nghiên cứu cảm biến cho hệ thống 2.4 Tổng quan linh Cơ sở lýkiện Học tập thuyết GUI 2.1 Một số phương pin pháp tăng hiệu suất cho pin 2.2.1 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 2.2.2 Một số phương pháp tăng hiệu suất pin Nguyên lý hoạt động pin NLMT - Pin lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn tế bào quang điện, duới diện ánh sáng mặt trời có khả tạo dịng điện sử dụng - Lớp P chứa lỗ trống, lớp N chứa electron tự do, Khi lớp P-N cạnh nhau, bị ngăn cách lớp tiếp giáp (vùng nghèo) - Khi chiếu ánh sáng mặt trời, hay bị hạt photon va đập, làm cho lớp tiếp giáp bị tách - Khi đó, ta nối dây điện vào cực, electron tự chạy qua dây dẫn sinh điện Một số phương pháp tăng hiệu cho pin ✔ Phủ silic dioxit lên bề mặt pin ✔ Vật liệu composite hybrid ✔ Vệ sinh bề mặt pin thường xun Thơng tin vai trị linh kiện Esp 8266 Thông số kỹ thuật: WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 Điện áp hoạt động: 3.3V Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB Số chân I/O: 11 (tất chân I/O có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0) Số chân Analog Input: (điện áp vào tối đa 3.3V) Bộ nhớ Flash: 4MB Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại ) Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2 Tích hợp giao thức TCP/IP Thơng tin vai trị linh kiện LCD Thơng số kỹ thuật Điện áp hoạt động: 5V Kích thước: 80x36x12.5mm Chữ đen, xanh Khoảng cách hai chân kết nối 0.1 inch Tên chân ghi mặt sau hình LCD Có đèn led nền, dùng biến trở PWM điều chỉnh độ sáng Có thể điều khiển với dây tín hiệu Có kí tự xây dựng hỗ trợ tiếng Anh tiếng Nhật Thông tin vai trò linh kiện Động Servo Động servo phần hệ thống vịng kín bao gồm số phận mạch điều khiển, động servo, trục, chiết áp, bánh truyền động, khuếch đại mã hóa giải Động servo thiết bị điện khép kín Nó dùng để xoay phận máy với hiệu suất cao độ xác cao.Trục đầu động di chuyển đến góc, vị trí vận tốc cụ thể mà động thơng thường khơng có Động Servo sử dụng động thơng thường kết hợp với cảm biến để phản hồi vị trí Thơng tin vai trò linh kiện Module Relay Relay (rơ-le) loại linh kiện điện tử thụ động hay gặp ứng dụng thực tế liên quan đến công suất cần ổn định cao, ngồi dễ dàng bảo trì Rơ-le loại cơng tắc (khóa K) kích hoạt điện thay dùng tay kích hoạt Chính vậy, rơ-le dùng làm công tắc điện tử Chương II Thiết kế mơ hình 3.1 3.2 3.3 Sơ đồ khối Nguyên lí hoạt động Sơ đồ nguyên lí PCB Sơ đồ khối Nguyên lý hoạt động - Khi ánh nắng mặt trời chiếu vào, cảm biến ghi nhận giá trị điện áp gửi cho MCU khác nhau, tương ứng với cảm biến vị trí: bên phải, bên trái, bên phải, bên trái - Sau đó, hệ thống lấy giá trị trung bình cảm biến bên trên, dưới, trái phải để so sánh - Nếu giá trị bên lớn bên => ánh sáng chiếu mạnh vào cảm biến bên dưới, cảm biến bên bị che khuất chắn => điều khiển động xoay hệ thống lên ngược lại - Nếu giá trị bên trái lớn lên phải, điều khiển động xoay sang trái ngược lại - Khi tất giá trị cảm biến cân bằng, động dừng xoay pin hướng vng góc với ảnh nắng mặt trời để bắt đầu nạp lượng - Lúc này, LCD hiển thị giá trị điện áp pin lượng mặt trời, đồng thời giá trị điện áp đẩy lên webserver tạo thông qua ESP8266 Bên cạnh đó, mạch sạc nối với pin lượng mặt trời lúc ta sử dụng để sạc loại pin rời, pin điện thoại,… Sơ đồ nguyên lý PCB Sơ đồ nguyên lý PCB CHƯƠNG PHẦN KẾT LUẬN 27 4.1 Kết luận Hoàn thành mục tiêu đề tài, nghiên cứu hệ thống tự động điều chỉnh góc quay bề mặt thu lượng mặt trời theo vị trí mặt trời Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh hệ thống tự động điều chỉnh góc quay bề mặt thu thiết bị pin lượng mặt trời, có hệ thống đo tự ghi dịng nạp tích lũy xác Mơ hình hoạt động tốt, với yêu cầu đặt từ đầu, khơng tốn q nhiều chi phí làm mơ hình học tập 28 4.2 Ưu điểm nhược điểm Ưu điểm: - Tăng công suất nạp điện tối đa cho pin NLMT - Tính bền vững, hoạt động bền bỉ - Dòng điện tiêu thụ nhỏ, không tiêu tốn nhiều điện - Quản lý, quan sát hệ thống nơi cần có internet 29 4.2 Ưu điểm nhược điểm Nhược điểm: - Mơ hình đáp ứng pin cơng suất nhỏ (5v) - Với mơ hình cơng suất lớn hệ thống tốn phực tạp - Sai số linh kiện điện trở quang trở làm hệ thống hoạt động khơng xác, nhiên khắc phục q trình lựa chọn linh kiện 30 4.3.Hướng phát triển đề tài - Thiết kế khung xoay vững hơn, bền bỉ - Ứng dụng vào pin lượng mặt trời lớn, kết nối với lưới điện - Có thêm chức đo dịng, tính tốn công suất sạc điện xả điện hệ thống pin công suất lớn 31 32 .. .Đề tài: Thiết kế hệ thống hướng sáng cho pin lượng mặt trời TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHẦN KẾT LUẬN Chương I Tổng Quan đề tài 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu... góc quay bề mặt thu lượng mặt trời theo vị trí mặt trời Thiết kế, chế tạo hồn chỉnh hệ thống tự động điều chỉnh góc quay bề mặt thu thiết bị pin lượng mặt trời, có hệ thống đo tự ghi dịng nạp... mặt trời việc điều khiển vị trí pin ln vng góc với tia sáng mặt trời chiếu tới +) Thiết kế, chế tạo, mơ hồn chỉnh hệ thống điều khiển, điều hướng pin lượng mặt trời Chương II Cơ sở lý thuyết