(Tiểu luận) đồ án chuyên ngành i thiết kế chế tạo mạch điều hướng tấm pin mặt trời theo hướng sáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU HƯỚNG TẤM PIN MẶT TRỜI THEO HƯỚNG SÁNG Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN THỊ NHUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VIẾT DIỆP NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG QUÁCH HỒNG HƯNG Lớp: 112202.2 Hưng yên 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong sống ngày nay, nguồn điện thứ cần thiết vô quan trọng Vì nguồn điện quan trọng thiết bị tạo điện ngày đa dạng nhiều Mà thiết bị muốn nguồn điện thường gây hại cho môi trường, đồng thường nguồn tài nguyên hóa thạch dần cạn kiệt nguồn lượng tái tạo trở thành ưu tiên hàng đầu Và nguồn lượng mặt trời loại lượng tái tạo tuyệt vời Một thiết bị lượng măt trời dùng ánh sáng mặt trời (quang năng) chuyển hóa thành điện mà giới sử dụng khuyến khích người sử dụng pin lượng mặt trời Tuy nhiên, pin mặt trời ta cố định chúng vị trí cố định hiệu suất chúng thấp Vậy để nâng cao hiệu suất , phải làm sao? Vận dụng kiến thức học khảo sát thực tế, nhóm chúng em định chọn đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU HƯỚNG TẤM PIN MẶT TRỜI THEO HƯỚNG SÁNG” Dưới hướng dẫn bảo nhiệt tình Cơ Nguyễn Thị Nhung , nhóm em hồn thành báo cáo thời gian giao Tuy nhiên vấn đề thời gian, kiến thức hạn chế, chúng em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý q thầy để phát triền hoàn thiện đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU chương 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Mục đích yêu cầu đề tài 1.2 Cấu tạo nguyên lý Pin mặt trời 1.2.1 Cấu tạo 1.2.2 Nguyên lý hoạt động Pin mặt trời 1.3 Biện pháp sử dụng hiệu lượng mặt trời 1.4 Hệ thống điều hướng Pin mặt trời Việc sử dụng Pin mặt trời gắn mái nhà nhà nhằm thu lấy lượng mặt trời để sử dụng diễn phổ biến số nước giới : 12 1.4.1 Các hệ thống điều hướng 13 1.4.2 Hệ thống điều hướng xoay theo trục 14 1.2.3 Hệ thống điều khiển quay theo trục 14 chương 2: Tổng quan Linh kiện 16 2.1 Arduino UNO R3 16 2.1.1 Các chân lượng 17 2.1.2 Bộ nhớ 18 2.1.3 Các cổng vào/ra 19 2.1.4 Lập trình cho Arduino 20 2.2 PIN mặt trời (Pin lượng mặt trời 100Wp 18V) 20 2.3 Module LM2596 21 2.4 Động servo 22 2.5 Quang trở 5mm 23 chương 3: Thiết kế thi công 24 3.1 Thiết kế phần cứng 24 3.2 Lưu đồ thuật toán 25 3.3 Sơ đồ nguyên lý 26 3.3.1 Nguyên lý hoạt động 29 3.3.2 Chương trình điều khiển Arduino 30 3.3.3 Sơ đồ kết nối mạch in 32 Kết luận kiến nghị 34 Kết đạt 34 Mặt hạn chế hướng khắc phục 34 Kiến nghị 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 Ts Phạm Ngọc Thắng, Ths Nguyễn Thành Long, Giáo trình Linh kiện mạch điện tử bản, Nhà xuất NXB Giáo Dục Việt Nam 36 Tác giả TS Vũ Hồng Sơn, Sách - Giáo Trình Lập Trình C Ứng Dụng, Nhà xuất NXB Giáo Dục Việt Nam, Ngày xuất 11-201 36 CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Mục đích yêu cầu đề tài Mục đích: Tự động điều chỉnh thiết bị thu lượng Mặt Trời quay theo hướng Mặt Trời gồm hai mục đích: - Làm cho thiết thiết bị thu lượng Mặt Trời ln hướng phía Mặt Trời, phát huy tối đa khả thu nhận lượng - Lấy số liệu so sánh hiệu suất với trường hợp đặt thiết bị cần cố định hướng Yêu cầu cảu đề tài: - Tìm hiểu thiết bị thu nhận lượng Mặt Trời - Thiết kế mạch điều khiển, mạch công suất, mạch điều khiển động servo - Viết chương trình điều khiển cho vi xử lí Arduino UNO R3 - Đánh giá hoạt động mơ hình Khảo nghiệm, lấy số liệu so sánh hiệu suất hai trường hợp pin đặt cố định sử dụng thiết bị tự động định hướng 1.2 Cấu tạo nguyên lý Pin mặt trời Năng lượng mặt trời nguồn lượng mà người biết sử dụng từ sớm, ứng dụng lượng mặt trời vào công nghệ sản xuất quy mô rộng thực vào cuối kỷ 18 chủ yếu nước nhiều lượng mặt trời, vùng sa mạc Từ sau khủng hoảng lượng giới năm 1968 1973, lượng mặt trời đặc biệt quan tâm Các nước công nghiệp phát triển tiên phong việc nghiên cứu ứng dụng lượng mặt trời Các ứng dụng lượng mặt trời phổ biến bao gồm lĩnh vực chủ yếu sau: Pin mặt trời, Pin mặt trời phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ lượng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm gọn nhẹ lắp đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt lĩnh vực tàu vũ trụ ứng dụng lượng mặt trời dạng phát triển với tốc độ nhanh, nước phát triển Ngày người ứng dụng pin lượng mặt trời để chạy xe thay dần nguồn lượng truyền thống Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời cịn cao, trung bình khoảng 5USD/WP, nên nước phát triển pin mặt trời có khả cung cấp lượng điện sử dụng cho vùng sâu, xa nơi mà đường điện quốc gia chưa có Việt Nam, với hỗ trợ số tổ chức quốc tế thực thành công việc xây dựng trạm pin mặt trời có cơng suất khác phục vụ nhu cầu sinh hoạt văn hoá địa phương vùng sâu, vùng xa, đồng sông Cửu Long Tây Nguyên Tuy nhiên pin mặt trời hàng xa xỉ nước nghèo 1.2.1 Cấu tạo Pin mặt trời( Pin quang điện) thiết bị bán dẫn silic tinh khiết chứa lượng lớn diod p-n, thiết bị biến đổi trực tiếp lượng mặt trời thành điện Hình 1: Cấu tạo PIN mặt trời Bộ điều khiển sạc: Là thiết bị thực chức điều tiết sạc cho ắc quy, bảo vệ cho ắc quy chống nạp tải xả sâu nhắm nâng cao tuổi thọ cho bình ắc quy giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu lâu dài Bộ điều khiển cịn cho biết tình trạng nạp điện pin mặt trời vào ắc quy giúp cho người sử dụng kiểm soát phụ tải Bộ điều khiển thực việc bảo vệ nạp điện (>13,8 V) điện thấp (