Đồ án Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Đồ án Thiết Kế HT Cơ Điện Tử LỜI MỞ ĐẦU So với những nguồn năng lượng như thủy điện ,nhiệt điện nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như năng lượng gió, năng l.
Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử LỜI MỞ ĐẦU So với nguồn lượng thủy điện ,nhiệt điện nguồn lượng khai thác sử dụng lượng gió, lượng hạt nhân… Năng lượng mặt trời coi nguồn lượng rẻ, vô tận, nguồn lượng không gây hại cho môi trường thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu trở thành nguồn lượng tốt tương lai Hệ thống quang điện sử dụng lượng mặt trời (Hệ pin mặt trời) có nhiều ưu điểm không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm mơi trường, phải bảo dưỡng, khơng gây tiếng ồn… Hiện lượng mặt trời khai thác đưa vào ứng dụng sống cơng nghiệp nhiều dạng hình thức khác nhau.Một hệ pin mặt trời sử dụng lượng mặt trời bao gồm loại: Hệ pin mặt trời làm việc độc lập hệ pin mặt trời làm việc với lưới Tùy theo điều kiện nhu cầu sử dụng vị trí địa lý lắp đặt mà hệ ứng dụng Đồ án môn học Thiết kế điện tử nhóm em tập trung vào giải thuật điều hướng kép pin mặt trời xoay theo xạ ánh nắng để lượng thu nhận lớn Trong trình thực đồ án, em củng cố kiến thức học tiếp thu thêm số kiến thức kinh nghiệm pin mặt trời Trên tất em học rèn luyện phương pháp làm việc, nghiên cứu cách chủ động hơn, linh hoạt đặc biệt phương pháp làm việc theo nhóm Q trình làm đồ án thực có ích cho em nhiều mặt NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử - ĐHPVĐ, Ngày….tháng…năm 2022 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM ĐIỂM - ĐHPVĐ, Ngày….tháng…năm 2022 Giáo viên chấm điểm SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử CHƯƠNG I TỔNG QUAN ,PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ,LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Lý chọn đề tài Đối với loài người, lượng mặt trời nguồn lượng vô vô tận quý báu Chúng ta biết tận dụng nguồn lượng tái tạo dựa pin mặt trời để tạo nhiều sản phẩm phục vụ cho lợi ích cá nhân (hệ thống nước nóng, phương tiện lại, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống điện dân dụng…) Hiệu suất pin quang điện đạt tối đa 17,6% so với lượng nhiệt mà nhận từ mặt trời Tuy nhiên cơng việc nâng cao hiệu suất diễn mạnh mẽ Do giá thành đắt đỏ hiệu suất không cao nên pin quang điện chưa quan tâm nhiều nước phát triển Vì vậy, vấn đề tạo thiết bị nhằm đạt điểm công suất tối ưu pin việc cần thiết Trước đây, pin cịn hiệu suất thấp nhà sản xuất phải cần số lượng lớn tiêu tốn chi phí vật tư mà hiệu mang lại khơng đáng kể Vì vậy, pin mặt trời trước bán với giá thành đắt đỏ không giải pháp kinh tế người tiêu dùng Ngày với công nghệ đại hơn, pin hiệu suất cao sản xuất, với chi phí cao, việc đầu tư nhiều pin sản xuất điện phục vụ cho nhu cầu sống khó khăn Cần đưa giải pháp tiết kiệm chi phí đầu tư pin lượng mặt trời khả thi Ứng dụng nguyên lý điện tử bản, công nghệ vi điều khiển đáp ứng thực nâng cao hiệu suất thu lượng pin lượng mặt trời Xuất phát từ ý tưởng đó, nhóm chúng em nghiên cứu thực đề tài : “TỰ ĐỘNG ĐIỀU HƯỚNG KÉP PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THEO BỨC XẠ” nhằm phát triển hệ thống nguồn lượng sạch, tiết kiệm chi phí nâng cao chất lượng đầu tư hệ thống điện lượng mặt trời 1.2Phân bố xạ mặt trời Việt Nam -Phân bố xạ mặt trời Việt Nam Trải dài từ vĩ độ 8030' Bắc đến 23022 Bắc -Việt Nam nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao Trong đó, nhiều phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La,Lào Cai) vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)… Năng lượng mặt trời Việt Nam có sẵn quanh năm, ổn định phân bố rộng rãi vùng miền khác đất nước Đặc biệt, số ngày nắng trung bình tỉnh miền Trung miền Nam khoảng 300 ngày/năm SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Hình Phân bố cường độ xạ Việt Nam TT Khu vực Cường độ BXMT Số nắng trung bình (kWh/m2/ngày) (giờ/năm) Đơng Bắc Bộ 3,3 - 4,1 1500 – 1800 Tây Bắc Bộ 4,1 – 4,9 1890 – 2102 Bắc Trung Bộ 4,6 – 5,2 1700 – 2000 Nam Trung Bộ – Tây Nguyên 4,9 – 5,7 2000 – 2600 Nam Bộ 4,3 – 4,9 2200 – 2500 4,6 2000 Trung bình nước Giá trị trung bình cường độ xạ xạ ngày năm số nắng số khu vực khác Việt Nam 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Trong nghiên cứu thiết kế hệ thống vấn đề quan tâm bao gồm: -Điện áp pin mặt trời thay đổi theo điều kiện chiếu sáng mặt trời -Nghiên cứu cải thiện nâng cao hiệu suất thu NLMT cách tự động thay đổi hướng pin mặt trời nhằm bám theo mặt trời để thu hiệu suất cao +Nội dung nghiên cứu trình bày bao gồm phần sau: SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử -Nghiên cứu phương pháp nhận biết vị trí mặt trời, dùng quang trở nhằm đơn giản hóa chi phí thiết kế hệ thống -Thiết kế mạch điều khiển pin lượng theo vị trí mặt trời -Nghiên cứu thiết kế hệ thống định hướng pin lượng theo vị trí mặt trời -Khảo nghiệm, lấy số liệu so sánh hiệu suất hai trường hợp hệ thống đặt cố định sử dụng thiết bị tự động định hướng -Thiết kế mạch điều khiển, mạch giảm áp ,mạch cảm biến ánh sáng -Viết lưu đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển cho vi điều khiển sử dụng arduino cấp xung cho động serrvo -Đánh giá hoạt động mơ hình Phạm vi áp dụng Sử dụng pin lượng loại nhỏ 1W làm mô hình cho hệ thống áp dụng nguyên lý điện tử ,áp dụng thiết kế mạch điều khiển động để xoay pin theo xạ 1.4Khái quát pin mặt trời -Pin mặt trời (Solar panel) gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - phần tử bán dẫn có chứa bề mặt số lượng lớn cảm biến ánh sáng diode quang, thực biến đổi lượng ánh sáng thành lượng điện Cường độ dòng điện, hiệu điện điện trở pin Mặt trời thay đổi phụ thuộc lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 72 tế bào quang điện pin mặt trời) Tế bào quang điện có khả hoạt động ánh sáng mặt trời ánh sáng nhân tạo -Hiện vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời silic tinh thể Pin mặt trời từ tinh thể silic chia tành loại: mono (đơn tinh thể), poly (đa tinh thể), thin-film (màng mỏng) -Để tạo tinh thể Silic có khả dẫn điện tốt, người ta phải thêm lượng nhỏ nguyên tử nhóm III hay nhóm V bảng tuần hồn hóa học vào nguyên tử Silic nhóm IV Khi Silic kết hợp với ngun tử nhóm III (nhơm hay gali) tạo thành bán dẫn loại p (positive, mang lượng dương), Silic kết hợp với nguyên tử nhóm V (photpho hay asen) tạo bán dẫn loại n (negative, mang lượng âm) SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Quá trình hình thành pin mặt trời +Nguyên lý hoạt động pin mặt trời -Về cấu tạo pin mặt trời bao gồm lớp tiếp xúc bán dẫn p -n có khả biến đổi trực tiếp lượng xạ mặt trời thành điện nhờ hiệu ứng quang điện gọi pin mặt trời Khi ánh sáng chiếu tới pin mặt trời, lượng từ ánh sáng (các photon) tạo hạt mang điện tự do, tách điện trường Điện áp tạo đo điểm tiếp xúc bên ngồi, ta đo giá trị dịng quang điện có tải kết nối vào Dòng quang điện tạo pin mặt trời tỷ lệ thuận với cường độ xạ Pin quang điện (pin mặt trời) tiêu biểu cho thiết bị chuyển đổi lượng mặt trời thành lượng điện Cường độ nắng, nhiệt độ tế bào quang điện điện áp vận hành ảnh hưởng lớn đến đặc tính cơng suất dòng điện ngõ pin mặt trời Sơ đồ tương đương pin mặt trời -Khi nhận ánh sáng, pin mặt Trời phát dòng quang điện I p Vì xem Pin măt trời tương đương nguồn dòng -Lớp bán dẫn p-n có tính chất chỉnh lưu tương đương diode SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử -Khi phân cực ngược, điện trở lớp tiếp xúc có giới hạn, nên có dịng điện gọi dịng rị Do ta xem có điện trở R p giá trị lớn -Khi dòng quang điện chạy mạch, qua lớp bán dẫn p, n, điện cực,… Vì ta xem điện trở Rs nối tiếp với mạch 1.5 Phương án hệ thống điều hướng pin mặt trời 1.5.1Nguyên tắc điều hướng -Tấm pin lượng mặt trời đạt hiệu suất cao phương tia sáng mặt trời vng góc với mặt phẳng Mơ tả góc tới tia ánh sáng mặt trời đối với mặt phẳng pin Nguyên tắc xoay mơ hình ln ln hướng pin vào mặt trời cho ánh sáng ln chiếu góc 90 độ vào mặt phẳng pin, ngồi kết hợp với điều khiển MPPT để bám điểm MPP Nguyên tắc sở để thiết kế kiểu xoay hệ thống pin mặt trời 1.5.2 Các hệ thống điều hướng pin mặt trời Trên giới có hai loại hệ thống lượng mặt trời định hướng, hệ thống định hướng theo trục đơn hệ thống định hướng theo trục kép Hệ thống điều hướng theo trục đơn điều hướng pin theo vị trí Mặt Trời mọc từ Đơng sang Tây trục đặt theo hướng Bắc Nam Hệ thống điều hướng theo trục kép điều hướng pin theo hướng Đơng sang phía Tây Bắc đến phía Nam Các hệ thống với kiểu xoay pin khác 1.5.2.1Hệ thống điều hướng theo trục Đặc điểm hệ thống định hướng theo trục SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử -Định hướng theo vị trí mặt trời từ Đông sang Tây cách sử dụng trục xoay -Tăng hiệu suất thu lượng mặt trời tới 25 % so với dàn pin cố định -Thiết kế đơn giản, dễ lắp ráp, vận hành bảo dưỡng phù hợp vị trí có vĩ độ lớn -Tần suất bảo trì thấp -Giá thành vật tư thấp so với hệ thống sử dụng trục xoay -Khả hư hỏng thành phần thấp Mơ hình pin mặt trời tự xoay theo trục +Trong loại điều hướng theo trục này, pin lắp dàn gắn liền trục, dàn đặt góc nghiêng định trước Ưu điểm hệ thống góc quay dàn lớn, chế tạo đơn giản, dễ lắp ráp, vận hành bảo trì phù hợp đặt vị trí lắp đặt có cao độ lớn +Tuy nhiên, kiểu dàn khơng có tính ổn định cao cần đặt vị trí ban đầu trước vận hành 1.5.2.2 Hệ thống điều hướng theo trục +Đặc điểm hệ thống điều hướng dàn pin lượng theo trục: -Điều hướng xoay pin theo vị trí Mặt Trời từ Đơng sang Tây, phía Bắc đến phía Nam cách sử dụng hai trục quay -Có thể tăng hiệu suất thu lượng mặt trời 37% so với dàn cố định (Tùy điều kiện thời -tiết, giả thiết đưa với điều kiện thuận lợi nhất) -Thi cơng hệ thống phức tạp mặt khí lẫn điều khiển động xoay -Chi phí đầu tư gấp đôi so với hệ thống điều hướng theo trục -Bảo trì, bảo dưỡng phức tạp hệ thống cố định điều hướng theo trục -Các phận nhiều so với hệ thống cố định,tăng khả hư hỏng +Tấm pin hai trục xoay, trục thẳng đứng xoay trục nằm ngang xoay Trong loại điều hướng theo trục này, pin lắp dàn SVTH: L ớp: Trang Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử riêng Ưu điểm hệ thống góc quay dàn lớn, đến 360 0, qua thu ánh sáng mặt trời nhiều hơn, đạt hiệu suất cao Tuy nhiên, kiểu dàn khơng có tính ổn định cao cần đặt vị trí ban đầu trước vận hành, cần nhiều kết cấu, lắp ráp, vận hành phức tạp 1.5.3 Lựa chọn phương án kiểu xoay mơ hình Hệ thống điều hướng trục xoay Ưu điểm Hệ thống điều hướng trục xoay Tăng hiệu suất thu lượng Tăng hiệu suất thu lượng cao mặt trời so với dàn pin cố hệ thống định Phạm vi áp dụng rộng rãi, không Đơn giản, dễ thi công hệ cần đặt dàn pin với hướng cho thống trước Tần suất bảo trì thấp Giảm số lượng pin hệ Giá thành đầu tư chấp nhận thống cho lượng điện Khả hư hỏng thành tương đương so với dàn cố định phần hệ thống thấp Với điều kiện vận hành (thời tiết, độ cao lắp đặt, vị trí địa phương ) khơng thuận lợi Nhược hiệu suất không nâng cao đáng điểm kể so với dàn cố định Thi công hệ thống phức tạp mặt khí lẫn điều khiển động xoay Chi phí đầu tư vận hành lớn hệ thống điều hướng theo trục Phải đặt góc nghiêng ban đầu Bảo trì, bảo dưỡng phức tạp (vì hệ thống xoay Khả hư hỏng cao so với theo trục) hệ thống khác Ưu, nhược điểm hai hệ thống điều hướng pin mặt trời Kết luận: Trong phạm vi nghiên cứu đề tài này, nhằm thí nghiệm nâng cao hiệu suất pin nên chọn kiểu điều hướng hai trục xoay cho pin mặt trời Tấm pin thử nghiệm công suất nhỏ, trọng lượng không đáng kể, hệ thống trục đỡ nhỏ gọn Vì động xoay trục cho hệ thống động công suất nhỏ, tổn hao điện vận hành không đáng kể Mặt khác, để đạt mục đích nâng cao hiệu suất pin lượng mặt trời thời điểm nhiều vị trí nên lựa chọn kiểu dàn xoay hai trục đáp ứng yêu cầu tốt SVTH: L ớp: Trang 10 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử 2.3.2 Mạch cảm biến ánh sáng: Dàn PIN mặt trời tự động quay theo mặt trời luôn vng góc với mặt trời Vì PIN thu nhiều ánh sáng mặt trời hơn, tận dụng tối đa nguồn ánh sáng ánh sáng mặt trời Hệ thống định hướng sử dụng quang trở làm nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ nguồn sáng Giữ quang trở lắp vách ngăn hình dấu “+” để phân chia cảm biến quang trở thành hướng khác biệt Vách ngăn làm nhiệm vụ định hướng cho quang trở ln ln hướng nơi có nguồn sáng mạnh ( Mặt Trời ) Khi giá trị quang trở cụm cảm biến vng góc với tia xạ mặt trời Hình mơ cảm biến ánh sáng SVTH: L ớp: Trang 23 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Hình ảnh cảm biến thực tế 2.3.3 Mạch điều khiển động -Tín hiệu từ cụm cảm biến truyền trung tâm điều khiển Arduino Ở , Arduino tính tốn cách lấy giá trị trung bình cảm biến quang trở liền kề trừ giá trị trung bình cảm biến cịn lại Nếu kết giá trị lớn phát xung vng cho động servo quay theo chiều ( quay theo hướng ngước lại giá trị nhỏ 0) Nếu giá trị khơng ngưng cung cấp xung đến động khiến dừng quay hệ thống giá đỡ pin giữ cho pin trang thái cố định -Mạch cảm biến cấp nguồn giá trị điện áp từ chân A1, A2, A3, A0 tương đương với cường độ ánh sáng rơi tường quang trở, từ arduino tính tốn góc nghiêng theo giá trị trả phát xung điều khiển cho động serrvo hoạt động cho phù hợp.Các chân băm xung cho serrvo chân arduino nối serrvo 1,chân 10 nối serrvo 2.4 Xây dựng thuật tốn chương trình điều khiển 2.4.1 Lưu đồ thuật tốn(Đính kèm vẽ) Chú thích: cbtt: Cảm biến phía bên trái cbdp: Cảm biến phía bên phải cbtp: Cảm biến phía bên phải) cbdt: Cảm biến phía bên trái servo ngang: Động xoay trục ngang SVTH: L ớp: Trang 24 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử servo dọc: Động xoay trục dọc 2.4.2 Code chương trình điều khiển arduino #include // include Servo library // 180 horizontal MAX Servo horizontal; // horizontal servo int servoh = 90; // 90; // stand horizontal servo int servohLimitHigh = 170; int servohLimitLow = 5; Servo vertical; // vertical servo int servov = 45; // 90; // stand vertical servo int servovLimitHigh = 130; int servovLimitLow = 5; // LDR pin connections // name = analogpin; int ldrlt = A0; //LDR TREN BEN TRAI int ldrrt = A1; //LDR TREN BEN PHAI int ldrld = A2; //LDR DUOI BEN TRAI int ldrrd = A3; //ldr DUOI BEN PHAI void setup() { Serial.begin(9600); // servo connections // name.attacht(pin); horizontal.attach(9); vertical.attach(10); horizontal.write(90); vertical.write(45); delay(3000); } void loop() { int lt = analogRead(ldrlt); // tren trai int rt = analogRead(ldrrt); // tren phai int ld = analogRead(ldrld); // duoi trai int rd = analogRead(ldrrd); // duoi phai // int dtime = analogRead(4)/20; // doc phan ap SVTH: L ớp: Trang 25 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử // int tol = analogRead(5)/4; int dtime = 10; int tol = 50; int avt = (lt + rt) / 2; // gttb phia tren int avd = (ld + rd) / 2; // gttb phia duoi int avl = (lt + ld) / 2; // gttb ben trai int avr = (rt + rd) / 2; // gttb ben phai int dvert = avt - avd; // kiem tra su khac biet gttb cua len va xuong int dhoriz = avl - avr;// kiem tra su khac biet gttb cua trai va phai Serial.print(avt); Serial.print(" "); Serial.print(avd); Serial.print(" "); Serial.print(avl); Serial.print(" "); Serial.print(avr); Serial.print(" "); Serial.print(dtime); Serial.print(" "); Serial.print(tol); Serial.println(" "); if (-1*tol > dvert || dvert > tol) // kiem tra xem su khac biet co nam gia tri cho phep de thay doi goc doc { if (avt > avd) { servov = ++servov; delay(100); if (servov > servovLimitHigh) { servov = servovLimitHigh; } } else if (avt < avd) SVTH: L ớp: Trang 26 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử { servov= servov; delay(100); if (servov < servovLimitLow) { servov = servovLimitLow; } } vertical.write(servov); } if (-1*tol > dhoriz || dhoriz > tol) // kiem tra xem su khac biet co nam gia tri cho phep de thay doi goc ngang { if (avl > avr) { servoh = servoh; delay(100); if (servoh < servohLimitLow) { servoh = servohLimitLow; } } else if (avl < avr) { servoh = ++servoh; delay(100); if (servoh > servohLimitHigh) { servoh = servohLimitHigh; } } else if (avl = avr) { // nothing SVTH: L ớp: Trang 27 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử } horizontal.write(servoh); } delay(dtime); } 2.5 Kết luận chương Trong chương đề tài từ sở thiết kế phần giới thiệu đặc điểm thiết bị em lên danh sách thiết bị vật tư mơ hình tính tốn hệ truyền động theo đặc điểm thiết kế mơ hình nhằm đáp ứng tính đồng thiết vị hệ thống điều khiển Thiết kế sơ đồ khối hệ thống hướng phát triển điều hướng thời gian tới, tối ưu hoá hệ truyền động, tối ưu hoá hệ thống đo nhằm đẩy cao công suất điện tạo mơ hình Thiết kế lưu đồ thuật tốn phù hợp với thực trạng điều khiển đáp ứng mô hình trình thử nghiệm, viết chương trình cho module điều khiển arduino uno r3 gồm có bốn cảm biến đưa liệu đầu vào điều khiển để điều khiển thông qua hai động servo thay đổi trục hệ thống CHƯƠNG III:THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH, KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3.1Thực nghiệm mơ hình Sau hồn thành mơ hình, ta tiến hành thực nghiệm mơ hình điều kiện khác nhằm mục đích kiểm tra xem mơ hình hoạt động có hiệu hay không? Đồng thời so sánh công suất pin điều hướng theo vị trí Mặt Trời pin có góc nghiêng cố định vị trí SVTH: L ớp: Trang 28 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Mơ hình pin mặt trời thực nghiệm 3.2Thực nghiệm với điều kiện ban ngày Ta thực nghiệm với tải định mức pin Ta có Pdm =1w I dm =200mA =0, A Pdm Vậy tải định mức pin : Rdm =I dm = =25W 0.2 Trong lúc thực nghiệm sau 30 phút lấy số liệu hiển thị hình vơn kế đèn led lần, đồng thời tính giá trị cơng suất pin theo công thức sau: U2 P= Rdm Khi thực nghiệm mơ hình chế độ tự động điều hướng pin mặt trời theo hướng ánh sáng mặt trời, ta không cần quan tâm đến vị trí hướng mặt phẳng pin SVTH: L ớp: Trang 29 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Khi thực nghiệm với pin đặt cố định góc nghiêng ban đầu mặt phẳng pin hướng phía,mặt phẳng đón ánh sáng mặt trời pin quay hướng Nam Ta tiến hành thực nghiệm,vào lúc 14h30 ngày 26 tháng 11 năm 2022,Trời lúc khí hậu mát mẻ ,trời nắng nhẹ.Xoay hệ thống cho tâm pin nghiên hướng nam ,lúc điện áp hiển thị 2,5V Suy công suất tâm pin lúc đạt : P = U 2,52 = =0, 25W Rdm 25 Điện áp pin cố định + Sau ta bật chế độ tự động điều hướng điện áp pin đo lúc 4,6V Suy công suất tâm pin lúc đạt : P = SVTH: L ớp: U 4,162 = =0, 69W Rdm 25 Trang 30 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Điện áp pin điều hướng Kết luận:Với kết thu được, thấy mơ hình với tự động điều hướng hai trục xoay pin lượng mặt trời có cơng suất cao với so với pin cố định đặt cố định SVTH: L ớp: Trang 31 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử CHƯƠNG IV:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1Ưu, nhược điểm mơ hình Trong q trình vận hành nhận thấy số ưu, nhược điểm mơ hình, để từ phát huy ưu điểm, hạn chế khác phục nhược điểm để mơ hình hồn thiện, vận hành tốt Ưu điểm Nhược điểm Công suất pin tự -Hệ thống vận hành chưa êm, gây động điều hướng cao đặt cố tiếng ồn định -Trong q trình vận hành cịn có Khơng cần tính tốn góc nghiêng mặt dao động khung đỡ phẳng pin so với mặt phẳng -Thời gian phản hồi từ tín hiệu điều ngang ban đầu khiển đến động chưa thực Vận tốc quay phù hợp nhanh -Tiếu tốn lượng nhiều đặt pin cố định -Hệ thống điều khiển nhiều thiếu sót rời rạc tập trung vào điều hướng -Khả chịu nhiệt độ cao thấp nên dễ gây tình trạng hỏng linh kiện, cần có biện pháp bảo vệ -Hiệu suất mạch điều khiển hạn chế Ưu nhược điểm hệ thống 4.2 Hướng phát triển đề tài -Do thời gian thực có hạn lượng kiến thức cá nhân định nên đề tài thực xong đáp ứng phần nhỏ hệ thống hoàn chỉnh Vì vậy, để phong phú hơn, mang nhiều tính thực tế nữa, có khả ứng dụng cao em đề xuất đưa thêm vào yêu cầu sau: -Thiết kế truyền động để gia tăng sức mạnh động -Thêm vài chức khác tự điều chỉnh tốc độ, kết hợp với điều khiển sạc PMW, nạp MPPT -Sử dụng thêm thời gian thực để hỗ trợ cho hệ thống cảm biến SVTH: L ớp: Trang 32 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử -Nghiên cứu kết hợp với tự động chọn điểm làm việc cực đại pin mặt trời xử lý ảnh, thay đổi hình thức tải tiêu thụ tiến đến mơ hình điện mặt trời kết hợp nối lưới -Sử dụng thêm module kiểm sốt cơng suất có khả kết nối vạn vật IOT (Internet Of things) để giúp người kiểm sốt tình trạng hoạt động khơng có nhà -Hy vọng với hướng phát triển nêu với ý tưởng, góp ý khác quý thầy cô giáo em khắc phục hạn chế, tồn nó, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính ứng dụng cao vào thực tế sống, phục vụ cho lợi ích tương lai SVTH: L ớp: Trang 33 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Lời cảm ơn Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu, đồ án mơn học điện tử em hoàn thành Bằng nỗ lực thân phối hợp công việc hợp lí, chặt chẽ báo cáo hồn thành tiến độ đề bên cạnh hướng dẫn nhiệt tình tận tâm Thầy , em hoàn thành thời gian quy định đạt yêu cầu đề hệ thống điều hướng pin lượng mặt trời xoay pin theo góc nghiên nhận lượng xạ mặt trời cao nhất, em thu kết sau: -Đã tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính làm việc pin lượng mặt trời thiết bị linh kiện điện tử -Mơ hình điều hướng pin mặt trời tự động xoay theo hướng ánh sáng mặt trời Trên tất kiến thức học sau thời gian nghiên cứu với giúp đỡ Thầy, đóng góp ý kiến bạn bè em hoàn thành đồ án giao.Mặc dù em cố gắng học hỏi tìm tịi sách với thời gian kiến thức có hạn nên khơng tránh khỏi nhiều sai xót, mong thầy quan tâm bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn Thầy truyền đạt kiến thức ,kinh nghiệm ,sự giúp đỡ tận tình thầy để em hồn thành Đồ án mơn học ,từ em có thêm kinh nghiệm và kiến thức để thực đồ án tốt nghiệp tốt SVTH: L ớp: Trang 34 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN ,PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ,LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Lý chọn đề tài 1.2Phân bố xạ mặt trời Việt Nam 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4Khái quát pin mặt trời 1.5 Phương án hệ thống điều hướng pin mặt trời 1.5.1Nguyên tắc điều hướng 1.5.2 Các hệ thống điều hướng pin mặt trời .8 1.5.2.1Hệ thống điều hướng theo trục .8 1.5.2.2 Hệ thống điều hướng theo trục 1.5.3 Lựa chọn phương án kiểu xoay mơ hình 10 CHƯƠNG II TÍNH TỐN VỀ CƠ KHÍ,MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN .11 2.1 Tổng quan linh kiện điện tử 11 2.2 Hệ thống trục đở ,trục xoay 20 2.2.1Thiết kế ban đầu 20 2.2.2 Cấu tạo khung đỡ hai trục 21 2.3 Thiết kế Mạch điều khiển 22 2.3.1 Mạch nguồn: 22 2.3.2 Mạch cảm biến ánh sáng: 23 2.3.3 Mạch điều khiển động .24 2.4 Xây dựng thuật toán chương trình điều khiển 24 2.4.1 Lưu đồ thuật tốn(Đính kèm vẽ) .24 2.4.2 Code chương trình điều khiển arduino 25 2.5 Kết luận chương 28 CHƯƠNG III:THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH, KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 28 3.1Thực nghiệm mơ hình 28 CHƯƠNG IV:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 32 4.1Ưu, nhược điểm mơ hình SVTH: 32 L ớp: Trang 35 Đồ án:Thiết Kế HT Cơ Điện Tử Tài Liệu Tham Khảo [1] TS Hoàng Dương Hùng, “Năng lượng mặt trời,lý thuyết ứng dụng” [2] Lý Ngọc Thắng, “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị dùng lượng mặt trời”, viện Công nghệ, Công Thương, 2011 [3] Nguyễn Chiến Thắng, “ Giải thuật điều hướng pin theo hướng mặt trời” Đại học SPKT TPH CM [4] Phi Nguyễn, “Ebook tự học arduino cho người bắt đầu.” SVTH: L ớp: Trang 36 ... sáng mặt trời vng góc với mặt phẳng Mơ tả góc tới tia ánh sáng mặt trời đối với mặt phẳng pin Ngun tắc xoay mơ hình luôn hướng pin vào mặt trời cho ánh sáng ln chiếu góc 90 độ vào mặt phẳng pin, ... biến ánh sáng,modul lại cấp cho động serrvo SVTH: L ớp: Trang 22 Đồ án: Thiết Kế HT Cơ Điện Tử 2.3.2 Mạch cảm biến ánh sáng: Dàn PIN mặt trời tự động quay theo mặt trời ln ln vng góc với mặt trời. .. suất dịng điện ngõ pin mặt trời Sơ đồ tương đương pin mặt trời -Khi nhận ánh sáng, pin mặt Trời phát dòng quang điện I p Vì xem Pin măt trời tương đương nguồn dịng -Lớp bán dẫn p-n có tính chất