EXAMPLE NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE sử dụng năng lượng mặt trời cỡ nhỏ Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Chí Kiên Sinh viên thực hiện Phạm Văn Phương Hứa Thị Phương Thảo Trần Thành Công Đỗ Trọng Hùng.
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CỠ NHỎ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Kiên Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Phương Hứa Thị Phương Thảo Trần Thành Công Đỗ Trọng Hùng Nguyễn Đăng Tài Lớp: Trang bị điện – K60 Tóm tắt: Đề tài nghiên cứu trình bày quy trình thiết kế mơ hình xe chạy lượng mặt trời điều khiển Arduino Uno Xe điều khiển smartphone qua kênh Bluetooth Kết nghiên cứu cho sản phẩm mơ hình điều khiển xe, lập trình điều khiển chương trình Arduino Xe chạy nhanh, giảm, rẽ trái, rẽ phải Đề tài trình bày tổng quan cơng nghệ khai thác lượng mặt trời xu hướng phát triển xe lượng xu hướng phát triển xe lượng tất yếu khách quan; giúp cho sinh viên hiểu ứng dụng lượng mặt trời, ứng dụng lập trình điều khiển Arduino, điều khiển từ xa Từ khóa: Arduino Uno, động DC, pin mặt trời, xe lượng ĐẶT VẤN ĐỀ Trong bối cảnh giá xăng liên tục tăng, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng, phương tiện đốt trở thành gánh nặng kinh tế nhiều quốc gia, nhiều tổ chức, phủ người tiêu dùng tìm kiếm nguồn lượng khác rẻ hơn, để thay Trong xu đó, đáng ý ứng dụng lượng mặt trời, đặc biệt nghiên cứu phát triển xe chạy lượng mặt trời Mặt trời nguồn lượng có sẵn, gần vô tận, tận dụng khai thác hợp lí sức mạnh to lớn việc giải quyêt vấn đề lượng trở dễ dàng nhiều Theo dự báo nghiên cứu, xe chạy lượng mặt trời hứa hẹn thay xe lượng truyền thống tương lai Trong năm gần đây, nước phát triển châu Âu, Mỹ, Australia trọng phát triển lượng tái tạo, lượng mặt trời Một loạt hãng xe lớn Toyota, Nissan, Mitsubishi, Volvo, BMW, Ford, GM có đầu tư đáng kể vào lĩnh vực xe điện với mục tiêu chuyển sang dòng xe vào năm 2020 Dẫn đầu thị trường xe điện Tesla (Mỹ) Hiện tại, giá xe điện phụ thuộc lớn vào chi phí pin điện Tuy nhiên, tương lai không xa, với tiến cơng nghệ, chi phí giảm đáng kể, khiến giá xe điện tương đương rẻ loại xe thông thường khác Do vậy, vấn đề nghiên cứu, thử nghiệm phát triển xe chạy lượng mặt trời xu tất yếu CÁC NỘI DUNG CHÍNH Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu giới thiệu cách thiết kế mơ hình xe chạy chạy lượng mặt trời công suất nhỏ, điều khiển từ xa điện thoại Mơ hình gồm có: - Tấm pin lượng mặt trời (10W-20V-0.5A) - Module Bluetooth HC-05 - Động DC (động dc giảm tốc V1 1:120) - Bánh xe - Module điều khiển động L298N - Bộ xử lý Arduino Uno R3 - Mạch giảm áp LM2596S 2.1 Sơ đồ khối thành phần xe Tồn mơ hình gồm xử lý trung tâm, mạch điều khiển động cơ, pin lượng mặt trời đặt lên xe Hình Sơ đồ khối mơ hình xe lượng mặt trời - Module Bluetooth HC-05 Bộ phận giúp kết nối điều khiển giao diện điện thoại Arduino UNO R3 - Arduino UNO R3 Arduino UNO R3 kit Arduino UNO hệ thứ 3, với khả lập trình cho ứng dụng điều khiển phức tạp trang bị cấu hình mạnh cho loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng UART, SPI, TWI (I2C) Hình Kết nối module Bluetooth Hc-05 Arduino Uno - Module điều khiển động L298N Module điều khiển động (Motor Driver) sử dụng chip cầu H L298N giúp điều khiển tốc độ chiều quay động DC cách dễ dàng, module L298N điều khiển động bước lưỡng cực Mạch cầu H IC L298N hoạt động điện áp từ 5V đến 35V Module L298N có tích hợp IC nguồn 78M05 để tạo nguồn 5V để cung cấp cho thiết bị khác Hình Sơ đồ kết nối Module điều khiển động Arduino 2.2 Quy trình thiết kế xe lượng mặt trời - Bước 1: Chuẩn bị mạch Arduino Uno R3, mạch Blutooth HC05, mạch L298N, khung xe, động giảm tốc V1, pin mặt trời - Bước 2: Ráp khung xem kết nối board mạch - Bước 3: Viết chương trình điều khiển thử nghiệm - Bước 4: Nạp ứng dụng điều khiển vào điện thoại Android - Bước 5: Thử nghiệm kết 2.3 Xây dựng chương trình điều khiển Để kết nối điều khiển xe cần có phần: + Chương trình giao tiếp điện thoại khối Bluetooth + Chương trình điều khiển xe nạp cho Arduino Uno Chương trình điều khiển xe có sẵn ứng dụng phát triển cộng đồng Arduino Chúng ta việc tải app Android Google Play máy sử dụng Phần lập trình điều khiển xe lập trình phần mềm Arduino, sau nạp vào Chip Arduino Lưu đồ chương trình điều khiển hình Hình Lưu đồ chương trình điều khiển Xe có chức năng: chạy nhanh, chạy chậm, rẻ trái, rẻ phải, dừng, tiến, bật đèn, loa Khi không chạy dừng khỏi kết nối điện thoại Hình Màn hình điều khiển xe 2.4 Kết Hình Mơ hình xe lượng mặt trời KẾT LUẬN Mơ hình xe chạy lượng mặt trời công suất nhỏ phù hợp để thử nghiệm điều khiển, ứng dụng lập trình Arduino Mơ hình hữu ích cho sinh viên học ứng dụng lượng mặt trời Chương trình code Chương trình giao tiếp #define in1 //KẾT NỐI CHÂN L298 #define in2 #define in3 10 #define in4 11 int command; int Speed = 204; int Speedsec; int buttonState = 0; int lastButtonState = 0; int Turnradius = 0; int brkonoff = 1; boolean lightFront = false; boolean lightBack = false; boolean horn = false; void setup() { pinMode(in1, OUTPUT); pinMode(in2, OUTPUT); pinMode(in3, OUTPUT); pinMode(in4, OUTPUT); Serial.begin(9600); // Bluetooth module } void loop() { if (Serial.available() > 0) { command = Serial.read(); Stop(); // motors stoped switch (command) { case 'B': forward(); break; case 'F': back(); break; case 'L': forwardleft(); break; case 'R': forwardright(); break; case '0': Speed = 100; break; case '1': Speed = 140; break; case '2': Speed = 153; break; case '3': Speed = 165; break; case '4': Speed = 178; break; case '5': Speed = 191; break; case '6': Speed = 204; break; case '7': Speed = 216; break; case '8': Speed = 229; break; case '9': Speed = 242; break; } Speedsec = Turnradius; if (brkonoff == 1) { brakeOn(); 10 } else { brakeOff(); } } } void forward() { analogWrite(in1, Speed); analogWrite(in3, Speed); } void back() { analogWrite(in2, Speed); analogWrite(in4, Speed); } void left() { analogWrite(in3, Speed); analogWrite(in2, Speed); } void right() { analogWrite(in4, Speed); analogWrite(in1, Speed); 11 } void forwardleft() { analogWrite(in1, Speedsec); analogWrite(in3, Speed); } void forwardright() { analogWrite(in1, Speed); analogWrite(in3, Speedsec); } void backright() { analogWrite(in2, Speed); analogWrite(in4, Speedsec); } void backleft() { analogWrite(in2, Speedsec); analogWrite(in4, Speed); } void Stop() { analogWrite(in1, 0); analogWrite(in2, 0); analogWrite(in3, 0); analogWrite(in4, 0); } 12 void brakeOn() { buttonState = command; if (buttonState != lastButtonState) { if (buttonState == 'S') { if (lastButtonState != buttonState) { digitalWrite(in1, HIGH); digitalWrite(in2, HIGH); digitalWrite(in3, HIGH); digitalWrite(in4, HIGH); Stop(); } } lastButtonState = buttonState; } } void brakeOff() { } Tài liệu tham khảo [1] Mehrdad Ehsani, Yimin Gao - Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design, Second Edition (Power Electronics and Applications Series) [2] Huỳnh Châu Duy (2016) Năng lượng tái tạo bảo vệ môi trường NXB Đại học Quốc gia TPHCM [3] https://oto-hui.com/ [4] https://tailieuoto.vn/ [5] Trần Thế San (2005) Cơ sở nghiên cứu sáng tạo Robot NXB Thống kê [6] Võ Viết Cường (2017) Năng lượng mặt trời - Thiết kế lắp đặt NXB Đại học Quốc gia TPHCM 13 ... vậy, vấn đề nghiên cứu, thử nghiệm phát triển xe chạy lượng mặt trời xu tất yếu CÁC NỘI DUNG CHÍNH Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu giới thiệu cách thiết kế mơ hình xe chạy chạy lượng mặt trời cơng... LM2596S 2.1 Sơ đồ khối thành phần xe Tồn mơ hình gồm xử lý trung tâm, mạch điều khiển động cơ, pin lượng mặt trời đặt lên xe Hình Sơ đồ khối mơ hình xe lượng mặt trời - Module Bluetooth HC-05 Bộ... chạy dừng khỏi kết nối điện thoại Hình Màn hình điều khiển xe 2.4 Kết Hình Mơ hình xe lượng mặt trời KẾT LUẬN Mơ hình xe chạy lượng mặt trời cơng suất nhỏ phù hợp để thử nghiệm điều khiển, ứng