Tính toán thiết kế và thi công máy rửa pin năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY RỬA PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Tất Vĩnh Hùng 1711020071 17DDCB1 Chung Ngọc Phát 1711020504 17DDCB1 Hoàng Nhật Huy 1711020103 17DDCB1 TP Hồ Chí Minh, 2021 LỜI CẢM ƠN  Trước hết nhóm tác giả xin gửi tới các thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ TP HCM lời chào trân t.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MÁY RỬA PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Tất Vĩnh Hùng 1711020071 17DDCB1 Chung Ngọc Phát 1711020504 17DDCB1 Hoàng Nhật Huy 1711020103 17DDCB1 TP Hồ Chí Minh, 2021 LỜI CẢM ƠN  Trước hết nhóm tác giả xin gửi tới thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ TP.HCM lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy để hồn thành đồ án tốt nghiệp: “Tính tốn thiết kế thi cơng máy rửa pin lượng mặt trời” Đặc biệt nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô – ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn để hoàn thành tốt luận văn thời gian qua Nhóm tác giả xin kính chúc q thầy cô ngày khỏe mạnh để phấn đấu đạt thành tích cao cơng tác giảng dạy Chúc trường Hutech niềm tin, tảng vững cho nhiều hệ sinh viên với bước đường học tập Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế nhóm nên báo cáo khơng thể tránh thiếu sót Rất mong nhận bảo, đóng góp ý kiến quý thầy để có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Mục lục Lời mở đầu Chương 1: Giới thiệu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đồ án: gồm chương Chương 2: Tổng quan giải pháp 2.1 Tổng quan tình hình lắp đặt hệ ĐMT Việt Nam 2.2 Tổng quan hệ thống pin lượng mặt trời 2.3 Thực trạng việc vệ sinh pin mặt trời 10 Chương 3: Phương pháp giải 14 3.1 Khảo sát ý kiến khách hàng bên liên quan 14 3.2 Các giải pháp có việc vệ sinh pin mặt trời 16 3.3 Xây dựng số mục tiêu thiết kế 20 3.4 Khảo sát chuyên gia tính khả thi giải pháp 22 3.5 Đề xuất giải pháp 22 Chương 4: Quy trình thiết kế 23 4.1 Mục tiêu 23 4.2 Giới thiệu mơ hình 23 4.3 Giới thiệu linh kiện 27 4.3.1 Nguồn Adapter 24V 10A cung cấp điện cho hệ thống 27 4.3.2 Mạch giảm áp LM2596 3A cung cấp cho thiết bị điều khiển 28 4.3.3 Arduino Mega2560 R3 điều khiển hệ thống 29 4.3.4 Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340 kết nối wifi 31 4.3.5 Cảm biến HC-SR04 cảnh báo di chuyển khỏi mặt pin để đảm bảo an toàn cho hệ thống 32 4.3.6 Module relay với OPTO cách ly kích H/L (5VDC) đóng mở hệ thống 33 4.3.7 Mạch điều khiển động DC BTS7960 43A theo chiều mong muốn 34 4.3.8 Động bánh xe 36 4.3.9 Động chổi quét vệ sinh pin 36 4.3.10 Máy bơm nước tưới pin 37 4.3.11 Quạt hút khô pin 38 4.4 Tính tốn thiết kế 39 4.4.1 Thiết kế phần cứng 39 4.4.2 Thiết kế phần cứng 53 4.4.3 Thiết kế khí: 57 4.5 Giới thiệu công cụ lập trình 63 4.5.1 Arduino IDE 63 4.5.2 Ứng dụng Blynk 67 Chương 5: Thi công sản phẩm 72 5.1 Sơ đồ mạch in 72 5.2 Sơ đồ 3D 73 5.3 Mơ hình hồn chỉnh 74 5.4 Mã QR Video giới thiệu sản phẩm 79 Chương 6: Đánh giá kết kết luận 80 Tài liệu tham khảo 81 Phụ lục phần mềm 82 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sự phát triển pin lượng mặt trời từ năm 2019 - 2020 Hình 2: Biểu đồ thống kê lắp đặt pin NLMT VN Hình 3: Biểu đồ mục tiêu sản xuất điện từ nguồn tái tạo Hình 4: Hệ thống điện mặt trời Hình 5: Tấm pin lượng trước sau vệ sinh Hình 6: Vệ sinh vịi nước áp suất lớn 11 Hình 7: Vệ sinh xà phịng 11 Hình 8: Dẫm đạp lên pin lượng 12 Hình 9: Tốn nhiều nhân công cho việc vệ sinh 12 Hình 1: Vệ sinh chổi 16 Hình 2: Vệ sinh chổi xoay 17 Hình 3: Vệ sinh máy 19 Hình 1: Máy vệ sinh pin lượng mặt trời cơng suất 1MW 24 Hình 2: Hệ thống rửa trước 25 Hình 3: Động chổi 25 Hình 4: Thân máy 25 Hình 5: Bánh di chuyển 26 Hình 6: Động di chuyển 26 Hình 7: Hệ thống làm khơ 26 Hình 8: Adapter 24V 10A 27 Hình 9: LM2596 3A 28 Hình 10: Sơ đồ chân LM2596 28 Hình 11: Arduino Mega2560 R3 29 Hình 12: Wifi ESP8266 31 Hình 13: Sơ đồ chân mạch ESP8266 31 Hình 14: Cảm biến HC-SR04 32 Hình 15: Relay 33 Hình 16: BTS7960 43A 34 Hình 17: DSD-37RS5550246000-30K 36 Hình 18: XD-37GB555 36 Hình 19: Headon HF-8367 37 Hình 20: Quạt hút 38 Hình 21: Hạ áp từ 220v 12-24v 41 Hình 22: Hạ áp từ 24v 5v 41 Hình 23: Sơ đồ nguyên lý khối trung tâm 42 Hình 24: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp 43 Hình 25: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến 44 Hình 26: Sơ đồ nguyên lý khối công suất 45 Hình 27: Sơ đồ nguyên lý khối relay 46 Hình 28: Sơ đồ nguyên lý khối động di chuyển 47 Hình 29: Mơ tả lực ma sát trượt 48 Hình 30: Sơ đồ nguyên lý động chổi pump 49 Hình 31: Sơ đồ nguyên lý 51 Hình 32: Giao diện Blynk 57 Hình 33: Khung máy 58 Hình 34: Bảng tính chất nhơm A7075 58 Hình 35: Hệ thống rửa trước 59 Hình 36: Khung hệ thống rửa 60 Hình 37: Chổi cước 61 Hình 38: Bánh xe phụ 61 Hình 39: Bánh di chuyển 61 Hình 40: Hệ thống làm khô 62 Hình 41: Giao diện Arduino IDE 64 Hình 42: Vùng lệnh 65 Hình 43: Vùng viết chương trình 65 Hình 44:Vùng thông báo 66 Hình 45: Vùng viết chương trình 66 Hình 46: Tổng quan Blynk 67 Hình 47: Sơ đồ kết nối Blynk 68 Hình 48: Gõ 192.168.4.1 Chrome để vào trình duyệt 69 Hình 49: Dị dịng wifi có 70 Hình 50: Kết nối vào Wifi 70 Hình 51: Sau kết nối Wifi 70 Hình 52: Trang xem thơng tin 71 Hình 1: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 72 Hình 2: Sơ đồ chân ESP8266 72 Hình 3: Nối linh kiện Arduino 73 Hình 4: Mơ hình 3D 73 Hình 5: Chổi vệ sinh 74 Hình 6: Lắp hệ thống bơm vào chổi 74 Hình 7: Lắp động vào hệ thống rửa trước 74 Hình 8: Thân máy bánh đai 75 Hình 9: Thân máy bánh đai 75 Hình 10: Lắp ráp linh kiện Arduino động 75 Hình 11: Lắp ráp động Arduino vào thân máy, bánh di chuyển 76 Hình 12: Động hút nước 76 Hình 13: Định vị hút 77 Hình 14: Gắn hệ thống làm khô vào thân máy 77 Hình 15: Máy góc nhìn 78 Hình 16: Máy góc nhìn 78 Hình 17: Mã QR 79 PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1: Bảng thông tin hiệu đầu tư Bảng 2: Những lưu ý vệ sinh pin lượng mặt trời 10 Bảng 3: Bảng ưu khuyết điểm việc vệ sinh chổi 17 Bảng 4: Bảng ưu khuyết điểm việc vệ sinh chổi xoay 18 Bảng 5: Bảng ưu khuyết điểm máy vệ sinh pin 19 Bảng 6: Mục tiêu thiết kế 20 Bảng 7: Bảng xây dựng đặc tính kỹ thuật 21 Bảng 9: Sơ đồ nối chân HC-SR04 Arduino 32 Bảng 10: Hệ số ma sát trượt số vật liệu 48 LỜI MỞ ĐẦU Hiện giá điện không ngừng tăng cao kèm theo nhu cầu sử dụng điện tăng không nên doanh nghiệp chuyển dần sang sử dụng hệ thống điện lượng mặt trời để tiết kiệm chi phí nhiều Việt Nam quốc gia có tiềm nắng lớn, số liệu khảo sát lượng xạ mặt trời cho thấy, địa phương phía Bắc bình qn 18002100 nắng/năm, cịn tỉnh phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình quân 2000-2600 nắng/năm Số doanh nghiệp bắt đầu lắp pin lượng mặt trời từ năm 2018 đến tăng vượt bật lên đến 16,5 GW Việc sử dụng pin lương mặt trời giảm bớt chi tiêu điện cho doanh nghiệp Với thực trạng điện mặt trời bùng phát, mà giải pháp việc vệ sinh pin mặt trời chưa phát triển tương thích Một yếu tố quan trọng việc tối đa hiệu suất hoạt động hệ thống điện mặt trời đảm bảo hiệu suất pin Tuy nhiên, Việt Nam quốc gia ô nhiễm đứng thứ 10 giới, nên trình vận hành, pin bị bẩn bám bụi, cây, phấn hoa, phân chim loại mảnh vụn… làm giảm khả hấp thụ xạ, từ giảm hiệu suất, gây tổn thất lượng giảm hiệu đầu tư Chính thế, việc vệ sinh pin lượng mặt trời thường xuyên điều cần thiết Các doanh nghiệp lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái muốn làm vệ sinh hệ thống pin lượng mặt trời, giải pháp th nhân cơng từ đơn vị thi công lắp đặt Việc vệ sinh với phương pháp thủ công: Leo lên mái nhà, dùng nước xịt chổi rửa, người vệ sinh di chuyển theo mái nhà, nguy hiểm, khó khăn di chuyển đặc biệt tốn nhiều chi phí nhân công nhiều thời gian cho hệ thống diện tích mái nhà lớn Trang Chính vậy, nhóm tác giả đưa giải pháp “Thiết kế máy vệ sinh pin lượng mặt trời” với mục tiêu giảm tối đa chi phí tiền bạc, nhân công giúp việc vệ sinh cách dễ dàng an toàn Máy vệ sinh pin mặt trời thiết kế nhỏ gọn, điều khiển điện thoại, máy di chuyển trái phải, tiến lùi Cùng với hệ thống chổi rửa vòi nước phun rửa phía trước, máy sấy phía sau giúp vệ sinh pin lượng mặt trời sẽ, giúp hệ thống tăng công suất thu điện, nâng cao hiệu đầu tư cho doanh nghiệp lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái Việt Nam Trang #define MAXDISTANCE 10 //cm khai báo khoảng cách phát vực sâu #define YES #define NO unsigned long TimeCheck; byte AllowFoward=YES; // biến cho phép chạy tới void SetSpeed(byte Speed) // hàm cài đặt tốc độ { byte PWMData; PWMData=map(Speed,0,100,0,255); // cài đặt PWM từ đến 255 tương ứng với tốc độ đến 100 analogWrite(ENA,PWMData); analogWrite(ENB,PWMData); } void Stop() // hàm dừng động { digitalWrite(RPWMA,HIGH); digitalWrite(LPWMA,HIGH); digitalWrite(RPWMB,HIGH); digitalWrite(LPWMB,HIGH); } void RunForward() // hàm chạy tới { digitalWrite(RPWMA,LOW); digitalWrite(LPWMA,HIGH); digitalWrite(RPWMB,LOW); digitalWrite(LPWMB,HIGH); Trang 83 } void RunBack() // hàm chạy lùi { digitalWrite(RPWMA,HIGH); digitalWrite(LPWMA,LOW); digitalWrite(RPWMB,HIGH); digitalWrite(LPWMB,LOW); } void TurnLeft() // hàm quay trái { digitalWrite(RPWMA,HIGH); digitalWrite(LPWMA,LOW); digitalWrite(RPWMB,LOW); digitalWrite(LPWMB,HIGH); } void TurnRight() // hàm quay phải { digitalWrite(RPWMA,LOW); digitalWrite(LPWMA,HIGH); digitalWrite(RPWMB,HIGH); digitalWrite(LPWMB,LOW); } unsigned long CheckSensor() // hàm đo khoảng cách cảm biến siêu âm { unsigned long duration; // biến đo thời gian unsigned long Distance; Trang 84 unsigned long FirstCheck=0; unsigned long SecondCheck=100; while(abs(SecondCheck-FirstCheck)>VARIANALLOW) { digitalWrite(TRIG,LOW); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(TRIG,HIGH); // phát xung từ chân trig delayMicroseconds(10); // xung có độ dài 10 microSeconds digitalWrite(TRIG,LOW); // tắt chân trig // Đo độ rộng xung HIGH chân echo duration = pulseIn(ECHO,HIGH); // Tính khoảng cách đến vật FirstCheck = duration/2/29.412; delay(50); digitalWrite(TRIG,LOW); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(TRIG,HIGH); // phát xung từ chân trig delayMicroseconds(10); // xung có độ dài 10 microSeconds digitalWrite(TRIG,LOW); // tắt chân trig // Đo độ rộng xung HIGH chân echo duration = pulseIn(ECHO,HIGH); // Tính khoảng cách đến vật SecondCheck = duration/2/29.412; Trang 85 delay(50); } Distance=(FirstCheck+SecondCheck)/2; Serial.print("Sensor Result: "); Serial.println(Distance); return Distance; } void OnPump() //hàm mở bơm { digitalWrite(PUMP,LOW); } void OffPump() // hàm tắt bơm { digitalWrite(PUMP,HIGH); } void OffLED() // hàm tắt LED { digitalWrite(DISTANCELED,HIGH); } void OnLED() // hàm sáng LED { digitalWrite(DISTANCELED,LOW); } void setup() { Trang 86 // put your setup code here, to run once: // cài đặt chân output, input tương ứng pinMode(RPWMA,OUTPUT); pinMode(LPWMA,OUTPUT); pinMode(ENA,OUTPUT); pinMode(RPWMB,OUTPUT); pinMode(LPWMB,OUTPUT); pinMode(ENB,OUTPUT); pinMode(TRIG,OUTPUT); pinMode(ECHO,INPUT); pinMode(PUMP,OUTPUT); pinMode(DISTANCELED,OUTPUT); Serial.begin(9600); Serial2.begin(9600); // cài đặt cổng UART giao tiếp với ESP8266 SetSpeed(50); // tốc độ ban đầu khởi động 50 Stop(); TimeCheck=millis(); OffPump(); OffLED(); Serial.println("SYSTEM READY!"); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: byte ControlData; Trang 87 unsigned long Distance; if(millis()-TimeCheck>200)// check distance every 200ms // gọi hàm kiểm tra cảm biến khoảng cách 200ms { TimeCheck=millis(); Distance=CheckSensor(); if(Distance>MAXDISTANCE&&Distance0) { UARTDataCome=DataSerial.read(); if(UARTDataCome==ARLARMDROP) // mã lệnh cảnh báo vực sâu { Blynk.notify("CANH BAO - TOI VUC!!!"); // hiển thị cảnh báo lên app Blynk.virtualWrite(V0,0); // tắt nút Blynk.virtualWrite(V2,0); Blynk.virtualWrite(V3,0); Blynk.virtualWrite(V4,0); } } } Trang 94 void BlynkReconnect() // hàm tự kết nối blynk kết nối { if(Blynk.connected()==0) { Blynk.connect(3333); } } void setup() { Serial.begin(115200); // Thiết lập kết nối Serial để truyền liệu đến máy tính DataSerial.begin(9600); // thiet lan ket noi voi arduino pinMode(SW_PIN,INPUT_PULLUP); // Nut tren board bam de xoa wifi da luu pinMode(LED,OUTPUT); // LED ON BOARD // Khởi tạo đối tượng cho WiFiManager WiFiManager wifiManager; Serial.println("Delete old wifi? Press Flash button within second"); for(int i=3;i>0;i ) { Serial.print(String(i)+" "); delay(1000); } if(digitalRead(SW_PIN)==LOW)// press button { Serial.println(); Serial.println("Reset wifi config!"); digitalWrite(LED,LOW); //nhap nhay LED sau sang luon delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); Trang 95 delay(200); digitalWrite(LED,LOW); delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); delay(200); digitalWrite(LED,LOW); delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); delay(200); digitalWrite(LED,LOW); wifiManager.resetSettings(); wifiManager.resetSettings(); } WiFiManagerParameter custom_blynk_token("Blynk", "blynk token", blynk_token, 34); wifiManager.addParameter(&custom_blynk_token); wifiManager.autoConnect("CLEAN ROBOT","qwer1234"); //wifiManager.autoConnect();// use this to display host as ESP name + CHIPID // if can go next mean already connected wifi Serial.println("YOU ARE CONNECTED TO WIFI"); Serial.println(custom_blynk_token.getValue()); Blynk.config(custom_blynk_token.getValue()); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { Serial.println("WIFI CONNECTED SUCCESSFULLY! NOW TRY TO CONNECT BLYNK "); Blynk.connect(3333); // try to connect to Blynk with time out 10 second if(Blynk.connected()) { Serial.println("BLYNK CONNECTED! System ready"); Trang 96 digitalWrite(LED,LOW); //nhap nhay LED sau tat delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); delay(200); digitalWrite(LED,LOW); delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); delay(200); digitalWrite(LED,LOW); delay(200); digitalWrite(LED,HIGH); } else { Serial.println(" BLYNK Not connect warning!"); } } else Serial.println("WIFI Not connect warning!"); //MAIN CODE FOR SETUP UARTTimer.setInterval(1L,UARTRead); BlynkReconnectTimer.setInterval(1000L,BlynkReconnect); delay(500); Blynk.virtualWrite(V5,50); // start speed=50 } void loop() { Blynk.run(); UARTTimer.run(); BlynkReconnectTimer.run(); // put your main code here, to run repeatedly: } Trang 97 ... điện mặt trời, từ xây dựng đặc tính thi? ??t kế thõa mãn nhu cầu khách hàng ➢ Tính tốn thi? ??t kế thi công cho động máy ➢ Lập trình điều khiển cho hệ thống máy ➢ Hồn thi? ??n máy vệ sinh lượng mặt trời. .. mặt trời máy móc: Đây phương pháp vệ sinh pin mặt trời doanh nghiệp, nhà máy điện mặt trời ưa chuộng lựa chọn Máy rửa pin mặt trời thi? ??t kế đại giúp làm pin hiệu Ngồi q trình vệ sinh máy tự động... 20 Nội Dung Yêu cầu Số lượng nhân công Giảm số lượng nhân công so với Thời gian rửa pin Tốc độ nhanh Trọng lượng Máy thi? ??t kế máy nhỏ gọn Giá thành máy Thi? ??t kế kỹ thuật Máy điều khiển từ xa,