(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng hệ thống điều hướng tự động tấm pin năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: Th.S LÊ THANH TÙNG SVTH: CHÂU THIÊN PHONG SKL010323 Tp.Hồ Chí Minh,Tháng 2/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: ThS LÊ THANH TÙNG SVTH: CHÂU THIÊN PHONG MSSV: 18146354 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: ThS LÊ THANH TÙNG SVTH: CHÂU THIÊN PHONG MSSV: 18146354 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: CHÂU THIÊN PHONG MSSV:18146354 Hội đồng: 04 Mã số đề tài: 231DT56 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ngành đào tạo: CNKT Cơ điện tử Họ tên GV hướng dẫn: ThS LÊ THANH TÙNG Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): T T Đánh giá: Mục đánh giá Điểm tối đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Điểm đạt Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp 15 ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2023 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: CHÂU THIÊN PHONG MSSV: 18146354 Hội đồng: 04 STT: 01 Mã số đề tài: 231DT56 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ngành đào tạo: CNKT Cơ điện tử Họ tên GV phản biện: ThS DƯƠNG THẾ PHONG Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: T T Mục đánh giá Điểm tối đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Điểm Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp 15 ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2023 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) đạt TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ THANH TÙNG Sinh viên thực hiện: CHÂU THIÊN PHONG - MSSV: 18146354 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Hiệu suất thu pin lượng lắp cố định - Một số hệ thống điều hướng áp dụng Nội dung đồ án: - Thiết kế khí - Tính tốn, lựa chọn phương thức điều khiển - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát - Phân tích ưu điểm nhược điểm hệ thống Các sản phẩm dự kiến: - Mơ hình hệ thống điều hướng pin lượng mặt trời điều khiển giám sát qua hình Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Ngôn ngữ trình bày: Tiếng Anh Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt  Bản báo cáo: TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Nhà trường, khoa Cơ khí chế tạo máy, Bộ mơn Cơ điện tử thầy mơn tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quãng thời gian vừa qua Cảm ơn thầy cô tạo điều kiện cho chúng em có hội học tập, tiếp thu kiến thức bổ ích, tạo hội rèn luyện thân ngày tốt Em xin cảm ơn thầy Lê Thanh Tùng, thầy người trực tiếp hướng dẫn, định hướng, góp ý cung cấp ý tưởng dẫn tài liệu để em thực đồ án Sự bảo thầy yếu tố quan trọng để em hoàn thành đồ án Cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln đồng hành, giúp đỡ gặp khó khăn trình thực đồ án Lời động viên người nguồn động lực lớn để em hoàn thành mục tiêu đề Mặc dù cố gắng nỗ lực nhiều, chắc tránh khỏi sai sót Kính mong nhận góp ý dẫn quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT ĐỒ ÁN Ngày nay, nhân loại phải đối mặt với vấn đề biến đổi khí hậu, việc cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch than đá, dầu mỏ… việc phát triển nguồn lượng trở thành xu chung toàn cầu Một nguồn lượng sạch, nguồn lượng tái tạo quan tâm lượng mặt trời Ở Việt Nam, lượng mặt trời đầu tư phát triển, nhiều nhà máy điện lượng mặt trời vào vận hành, khai thác, bước đóng góp vào sản lượng điện sản xuất tồn hệ thống Tuy nhiên, nhiều nhà máy chưa thể khai thác tối đa tiềm nguồn lượng mang lại Để khai thác hiệu quả, nhà máy pin lượng mặt trời cần có thay đổi cách thức vận hành, áp dụng cơng nghệ kỹ thuật Chính vậy, em định chọn đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG TỰ ĐỘNG TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” làm đề tài Đồ án tốt nghiệp Với mục đích củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ giải quyết, kỹ phân tích, đánh giá vấn đề, trau dồi kỹ sử dụng cơng cụ, phần mềm hỗ trợ q trình làm việc, ứng dụng thực tiễn Nội dung Đồ án gồm: • Chương 1: Tổng quan đề tài • Chương 2: Cơ sở lý thuyết • Chương 3: Tính tốn – Thiết kế • Chương 4: Kết thực • Chương 5: Kết luận if (data == "auto") { Apply();} if (data == "start") { Start();} if (data == "stop") { StopXY();} } 3.4.2 Lập trình thiết kế giao diện điều khiển Hình 3.12 Thiết kế giao diện điều khiển Các thiết lập ban đầu mở chương trình: private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { cbb_com.DataSource = SerialPort.GetPortNames(); cbb_baudrate.Text = "9600"; panel_all_manual.Enabled = false; 77 panel_all_auto.Enabled = false; panel_all_reset.Enabled = false; MessageBox.Show("Kiểm tra kết nối cổng COM trước thực hiện!"); } Lập trình nút Connect: private void bt_connect_Click(object sender, EventArgs e) { if (!serialPort1.IsOpen) { bt_connect.Text = "Disconnect"; serialPort1.PortName = cbb_com.Text; serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(cbb_baudrate.Text); serialPort1.Open(); panel_all_reset.Enabled = true; } else { bt_connect.Text = "Disconnected"; serialPort1.Close(); } } Lập trình nút Exit: 78 private void bt_exit_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("set"); MessageBox.Show("Exit Application?"); Application.Exit();} Lập trình nút Reset: private void button_reset_Click(object sender, EventArgs e) { textBox_X_start.Text = ""; textBox_Y_start.Text = ""; i = 0; label_X.Text = i.ToString(); y = 0; label_Y.Text = y.ToString(); lb_data_send.Text = ""; panel_all_manual.Enabled = true; panel_manual.Enabled = false; panel_all_auto.Enabled = true; panel_auto.Enabled = false; serialPort1.Write("set"); } Lập trình nút Manual: private void bt_Manual_Click(object sender, EventArgs e) { panel_auto.Enabled = false; panel_manual.Enabled = true; serialPort1.Write("stop"); } 79 Lập trình nút X+: private void bt_Xt_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("Xt"); } Lập trình nút X-: private void bt_Xn_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("Xn"); } Lập trình nút Y+: private void bt_Yt_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("Yt"); } Lập trình nút Y-: private void bt_Yn_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("Yn"); } Lập trình nút P: private void bt_pause_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.Write("pause"); } Lập trình nút Auto: private void button_Auto_Click(object sender, EventArgs e) { panel_manual.Enabled = false; panel_auto.Enabled = true; lb_ghX.Text = "(" + Xmin + ";" + Xmax + ")"; lb_ghY.Text = "(" + Ymin + ";" + Ymax + ")"; serialPort1.Write("auto"); } 80 Lập trình nút Apply: private void button_apply_Click(object sender, EventArgs e) { if (Int32.TryParse(textBox_X_start.Text,out i)) { i = Convert.ToInt32(textBox_X_start.Text); if (i = Xmin) { targetPos_x = i; } else { MessageBox.Show("Vui lòng nhập giá trị X khoảng (" + Xmin + "," + Xmax + ")!"); textBox_X_start.Text = ""; } } else { MessageBox.Show("Vui lòng nhập giá trị nguyên khoảng (" + Xmin + "," + Xmax + ")!"); textBox_X_start.Text = ""; } if (Int32.TryParse(textBox_Y_start.Text, out y)) { y = Convert.ToInt32(textBox_Y_start.Text); 81 if (y = Ymin) { targetPos_y = y; } else { MessageBox.Show("Vui lòng nhập giá trị Y khoảng (" + Ymin + "," + Ymax + ")!"); textBox_Y_start.Text = ""; } } else { MessageBox.Show("Vui lòng nhập giá trị nguyên khoảng (" + Ymin + "," + Ymax + ")!"); textBox_Y_start.Text = ""; } string data_apply = targetPos_x.ToString() targetPos_y.ToString(); lb_data_send.Text = data_apply; serialPort1.Write(data_apply); } 82 + "|" + Lập trình nút Start: private void button_start_Click(object sender, EventArgs e) { button_apply.Enabled = false; button_start.Enabled = false; serialPort1.Write("start"); } Lập trình nút Stop: private void button_stop_Click(object sender, EventArgs e) { button_apply.Enabled = true; button_start.Enabled = true; serialPort1.Write("stop"); } Xử lý liệu gửi từ mạch điều khiển: private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) { String Alldata = ""; Alldata = serialPort1.ReadLine(); label5.Text = Alldata; Alldata = Alldata.Trim(); int len = Alldata.Length; if (len > 0) { 83 int vt_dau = Alldata.IndexOf('#'); label_X.Text = Alldata.Substring(0,vt_dau); label_Y.Text = Alldata.Substring(vt_dau + 1, len - vt_dau - 1); } } 84 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Mơ hình thực tế sau hồn thiện Hình 4.1 Mơ hình thực tế Hình 4.2 Mơ hình thực tế nhìn từ mặt trước Hình 4.3 Mơ hình thực tế nhìn từ mặt bên 85 Hình 4.4 Tấm pin vị trí Xmax Ymax Hình 4.5 Tấm pin vị trí Xmax Ymin Hình 4.6 Tấm pin vị trí Xmin Ymax Hình 4.7 Tấm pin vị trí Xmin Ymin 4.2 Giao diện điều khiển Từ phần mềm Visual Studio, nhấn Start để mở phần mềm điều khiển Ngay mở phần mềm, có thơng báo xuất u cầu kiểm tra việc kết nối máy tính mạch điều khiển Ta tiến hành việc kết nối cách lựa chọn cổng COM thiết lập tốc độ truyền nhấn Connect 86 Hình 4.8 Giao diện mở phần mềm Việc kết nối hoàn tất, nút Reset, Manual, Auto enable, cho phép người dùng thao tác Để bắt đầu việc điều khiển, ta nhấn nút Reset, hai động X, Y quay vị trí Hình 4.9 Giao diện điều khiển sau nhấn Reset Nếu ta chọn điều khiển chế độ Manual, nút điều khiển Manual enable, nút Auto bị vơ hiệu hóa 87 Hình 4.10 Giao diện điều khiển chế độ Manual Ngược lại, điều khiển chế độ Auto, nút Auto enable, nút điều khiển Manual vơ hiệu hóa Hình 4.11 Giao diện điều khiển chế độ Auto 88 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Đánh giá kết thực - Hệ thống hoạt động êm, thực chuyển động mượt mà, đáp ứng yêu cầu điều khiển pin di chuyển theo hướng mặt trời thông qua trục X Y - Hệ thống điều khiển hai chế độ, Manual Auto Ở chế độ, vị trí hai động cập lên phần mềm - Phần mềm điều khiển đơn giản, dễ thao tác Tuy nhiên, phần mềm dạng offline, muốn điều khiển giám sát từ xa cần phải nâng cấp thêm - Do mơ hình nên chưa thể đánh giá toàn ưu-nhược điểm 5.2 Hướng phát triển - Tiếp tục hoàn thiện, nâng cấp hệ thống, thực thí nghiệm để phù hợp với địa hình, khí hậu khu vực, vùng miền - Xây dựng phần mềm giám sát, quản lý online Có thể điều khiển, giám sát toàn hoạt động nhà máy điện thơng qua smartphone, máy tính bảng, laptop… Phần mềm tính tốn hiệu suất, sản lượng điện thu 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí” (tập 2), Nhà xuất Giáo dục, 2006 [2] PGS.Hà Văn Vui, “Sổ tay thiết kế khí” (Tập 1), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] PGS.Nguyễn Trường Thịnh - Nguyễn Ngọc Phương, “Sổ tay hệ thống điện tử”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TPHCM, 2016 [4] Trần Hữu Quế,”Vẽ kỹ thuật khí”, Nhà xuất Giáo dục, 2009 [5] Nguyễn Thanh Thủy, “ Nhập mơn lập trình ngôn ngữ C”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 90 S K L 0