Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂNKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ------PHẠM VĂN MINHTHIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TẤM PINNĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ TỐI ƯU HOÁTHU NĂNG LƯỢNGKHOÁ LUẬN TỐT NGHỆP Trang 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - PHẠM VĂN MINH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ TỐI ƯU HOÁ THU NĂNG LƯỢNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHỆP ĐÀ NẴNG: 2023 i | Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ TỐI ƯU HOÁ THU NĂNG LƯỢNG CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PNU GVHD : ThS VÕ MINH THÔNG SVTH LỚP : PHẠMVĂN MINH : K25 EDD-PNU MSSV : 25211617233 ĐÀ NẴNG: 2023 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại Học Duy Tân nói chung, quý Thầy Cô của khoa Điện -Điện Tử nói riêng đã tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học Kính gửi đến Thầy Võ Minh Thông lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, cảm ơn Thầy đã tận tình theo sát và chỉ dẫn cho em trong quá trình thực hiện dự án này Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã động viên và luôn luôn bên cạnh em trong những lúc khó khăn nhất Cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Điện – Điện Tử nói chung và chuyên ngành Điện – Điện Tử nói riêng đã giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt đề tài này LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là công trình nghiên cứu của em, do nỗ lực học hỏi và cố gắng của bản thân để hoàn thành được khoá luận này Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và không trùng lặp với bất kỳ công trình nào khác đã được công bố Đây là lần đầu tiên em thực hiện nghiên cứu về đề tài này nên sẽ có nhiều thiếu sót vì vậy kính mong các thầy cô cho lời khuyên, nhận xét và chỉ bảo cho em để đề tài này được hoàn thiện hơn Sinh viên thực hiện PHẠM VĂN MINH NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023 Giảng viên hướng dẫn Th.s VÕ MINH THÔNG MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH 5 DANH MỤC CÁC BẢNG 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài .1 1.2 Mục tiêu đề tài 1 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: 2 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 2 1.4 Cách tiếp cận - Phương pháp thực hiện .2 1.4.1 Cách tiếp cận: 2 1.4.2 Phương pháp thực hiện: .2 1.5 Cấu trúc báo cáo 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC 4 SỬ DỤNG 4 2.1 Năng lượng mặt trời: 4 2.1.1 Khái niệm năng lượng mặt trời: 4 2.1.2 Phân bổ bức xạ Mặt Trời, nhiệt độ ở thế giới và Việt Nam: 4 2.1.3 Ứng dụng của năng lượng mặt trời: 5 2.2 Pin Mặt Trời, cấu tạo nguyên lý hoạt động cơ bản: 6 2.3 Hiệu ứng pin quang điện: 7 2.3.1 Khái niệm: 7 2.3.2 Phân loại: 7 2.4 Modun quang điện: 8 2.5 Điểm làm việc tối ưu của pin Mặt Trời: 9 2.6 Hệ thống điện năng lương Mặt Trời là gì ? Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống năng Mặt Trời : .10 2.6.1 Hệ thống điện năng lương Mặt Trời là gì: 10 2.6.2 Ưu điểm: 11 2.6.3 Nhược điểm: 11 2.7 TỔNG QUAN VỀ IOT: 12 2.7.1 IOT là gì ? 12 2.7.2 Ứng dụng của IOT: 13 2.8 PHẦN MỀM BLYNK IOT 2.0 APP: 14 2.8.1 Tổng quan phần mềm Blynk IoT 2.0 APP: .14 2.8.2 Thiết kế giao diện giám sát trên Blynk app: 15 2.9 Các linh kiện và thiết bị sử dụng trong hệ thống: 18 2.9.1 Tổng quan về Arduino Uno R3: 18 2.9.1.1 Giới thiệu chung về Arduino Uno R3: 18 2.9.1.2 Chức năng của các chân Arduino Uno R3: .20 2.9.2 Node MCU ESP 32: 22 2.9.2.1 Giới thiệu chung về ESP 32: .22 2.9.2.2 Mạch phát triển ESP 32: 23 2.9.2.3 Sơ đồ chân của mạch phát triển ESP 32: 24 2.9.2.4 Chức năng mạch phát triển ESP 32 trong hệ thống: 27 2.9.3 Cảm biến ánh sáng CDS – NVZ1: .28 2.9.3.1 Giới thiệu về cảm biến ánh sáng CDS – NVZ1: 28 2.9.3.2 Sơ đồ chân về cảm biến ánh sáng CDS – NVZ1: 28 2.9.3.3 Thông số kỹ thuật: .29 2.9.3.4 Nguyên lý hoạt động: 29 2.9.3.5 Chức năng trong hệ thống: 29 2.9.4 Màn hình LCD 1602: 30 2.9.4.1 Giới thiệu về LCD 1602: 30 2.9.4.2 Sơ đồ chân và nguyên lý hoạt động về LCD 1602: 30 2.9.4.3 Thông số kỹ thuật: .31 2.9.5 Module I2C: 31 2.9.5.1 Giới thiệu về module I2C: 31 2.9.5.2 Thông số kỹ thuật: 32 2.9.5.3 Nguyên Lý hoạt động: 32 2.9.6 Động cơ Servo MG995: 33 2.9.6.1Giới thiệu về Servo MG995: .33 2.9.6.2 Sơ đồ chân về Servo MG995: 33 2.9.6.3 Thông số kỹ thuật: 34 2.9.6.4 Nguyên lý hoạt động: 34 2.9.7 Công tắc hành trình PVX81218: .35 2.9.7.1 Giới thiệu về công tắc hành trình PVX81218: 35 2.9.7.2 Nguyên lý hoạt động: 35 2.9.7.3 Thông số kỹ thuật: .36 2.9.8 Cảm biến hồng ngoại FM52: .36 2.9.8.1 Giới thiệu về cảm biến hồng ngoại FM52: 36 2.9.8.2 Sơ đồ chân về cảm biến hồng ngoại: 36 2.9.8.3 Nguyên lý hoạt động: 37 2.9.8.4 Thông số kỹ thuật: .37 2.9.9 Cảm biến điện áp DC : 37 2.9.9.1 Giới thiệu về cảm biến điện áp DC: 37 2.9.9.2 Sơ chân đồ về cảm biến điện áp DC: 38 2.9.9.3 Nguyên lý hoạt động: 38 2.9.9.4 Thông số kỹ thuật: .39 2.9.10 Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời : 39 2.9.11.Tấm pin mặt trời: 40 2.10 Tổng kết chương: 41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 42 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống: 42 3.2 Các kết nối chi tiết trong hệ thống: 43 3.2.1 Kết nối Board ESP32 với cảm biến ánh sáng CDS-NVZ1: .43 3.2.2 Kết nối Board ESP32 với Công tắc hành trình PVX81218 : .44 3.2.3 Kết nối Board ESP32 với Cảm biến hồng ngoại FM52: 45 3.2.4 Kết nối Board ESP32 với Servo MG995: 46 3.2.5 Kết nối Board Arduino Uno R3 với đo điện áp DC: 47 3.2.6 Kết nối Arduino với màn hình LCD(LCD+Module I2C): 48 3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu trên Blynk IOT 2.0: 49 3.3.1 Blynk IOT 2.0 web: 49 3.3.2 Blynk IOT 2.0 APP: 52 3.4 Lưu đồ thuật toán của hệ thống: 53 3.4.1 Lưu đồ thuật toán tổng quan: .53 3.4.2 Lưu đồ thuật toán của từng chức năng trong hệ thống: .54 3.5 Tổng kết chương: .54 CHƯƠNG 4: KIỂM THỬ, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN 56 4.1 Kết quả kiểm thử: 56 4.1.1 Kết quả đo của hệ thống: 56 4.2 Đánh giá hệ thống: 58 4.2.1 Kết quả đạt được: 58 4.2.2 Ưu điểm: 58 4.2.3 Nhược điểm: 58 4.3 Kết luận và hướng phát triển 59 4.3.1 Kết luận: .59 4.3.2 Hướng phát triển: .59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .60 DANH MỤC CÁC HÌN Hình 2.1: Biểu đồ cường độ bức xạ mặt trời 4 Hình 2.2: Hiệu ứng quang điện 7 Hình 2.3: sơ đồ mạch tương đương của PV 8 Hình 2.4: Đặc tính I-V với các bức xạ khác nhau 9 Hình 2.5: Đặc tính P-V với các bức xạ khác nhau .9 Hình 2.6: Điểm công suất cực đại 10 Hình 2.7: Mô hình hệ thống điện năng lương mặt trời .11 Hình 2.8: Hình ảnh về IOT 12 Hình 2 9 Phần Mềm Blynk .15 Hình 2.10: Thông số của Arduino uno r3 20 Hình 2.11: Sơ đồ chân Arduino uno R3 .22 Hình 2 12: Mạch phát triển ESP 32 Node MCU .24 Hình 2 13: Sơ đồ chân esp 32 24 Hình 2 14: Sơ đồ chân CDS – NVZ1 28 Hình 2 15: Sơ đồ chân LCD 1602 .30 Hình 2 16 Module i2c 32 Hình 2 17: Sơ đồ chân Servo MG995 .33 Hình 2 18: Công tắc hành trình 35 Hình 2 19: Cảm biến hồng ngoại FM52 36 Hình 2 20: Sensor điện áp DC 38 Hình 2 21: Bộ sạc điều khiển pin mặt trời 39 Hình 2 22: Tấm pin mặt trời .40 Hình 3 1: Sơ đồ khối của hệ thống 42 Hình 3 2: Kết nối các chân ESP32 với CDS-NVZ1 43 Hình 3 3: Kết nối các chân ESP32 với PVX81218 44 Hình 3 4: Kết nối chân ESP32 với FM52 45 Hình 3 5: Kết nối chân ESP32 với MG 995 46 Hình 3 6: Kết nối chân Arduino với cảm biến đo điện áp DC 47 Hình 3 7: Kết nối chân Arduino với màn hình LCD(LCD+Module I2C) 48 Hình 3 8: Đăng nhập blynk .49 Hình 3 9: Kết nối ESP32 với Wifi .50 Hình 3 10: Khỏi tạo các dòng dữ liệu .51 Hình 3 11:Giao diện trên Web 51 Hình 3 12:API Keys của Blynk 52 Hình 3 13: Giao diện trên APP 52 Hình 3 14: Lưu đồ thuật toán 53 Hình 3 15: Lưu đồ thuật toán của từng chức năng 54 Hình 4.1: Biểu đồ công suất .57 DANH MỤC CÁC BẢNG