đồ án tốt nghiệp thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống ứng dụng truyền thông lora vào điều hướng pin năng lượng mặt trời

Nhằm mở rộng nhu cầu kết nối số lượng lớn cảm biếntrên phạm vi rộng và tiêu thụ ít năng lượng phục vụ cho nhu cầu vận hành bảo trì,chuẩn truyền thông LORA đã ra đời với nhiều ưu điểm vượ

111Equation Chapter 1 Section 1 BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG LORA VÀO ĐIỀU HƯỚNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Giảng viên hướng dẫn : ThS VŨ NGỌC CHÂM

HÀ NỘI, 12/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG LORA VÀO ĐIỀU HƯỚNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Giảng viên hướng dẫn : ThS VŨ NGỌC CHÂM

HÀ NỘI, 12/2023

Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, chính là nguồn lực động viên em phấnđấu trong học tập và cuộc sống Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinhviên trong lớp D14DT&KTMT đã tạo điều kiện giúp đỡ cho em có một môitrường rất tốt để học tập và nghiên cứu.

Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình nghiên cứu và thựchiện, hoàn thiện đồ án này em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhậnđược những ý kiến đóng góp từ thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày … tháng… năm 20…

SINH VIÊN

Nguyễn Văn Tùng

(Của giảng viên hướng dẫn)

Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2023

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

1 Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống ứng dụng truyền thông Lora vào điều hướng pin năng lượng mặt trời.

2 Lý do chọn đề tài

Đối với con người, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô cùng vô tận vàquý báu Chúng ta đã biết tận dụng nguồn năng lượng tái tạo này dựa trên các tấm pinmặt trời để tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ cho lợi ích cá nhân (hệ thống nước nóng,phương tiện đi lại, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống điện trong dân dụng…) Hiệusuất của tấm pin quang điện hiện nay chỉ đạt được tối đa là 17,6% so với lượng nhiệtmà nó nhận được từ mặt trời Vì vậy, vấn đề tạo ra các thiết bị nhằm đạt được côngsuất tối ưu của tấm pin là việc cần thiết

Hiện nay, các hướng nghiên cứu về ứng dụng công nghệ cao trong giám sát từ xacác thông số môi trường trong nông nghiệp thường sử dụng các công nghệ truyềnthông truyền thống như: Zigbee, Wifi, GSM/GPRS, Bluetooth Trong những công nghệtruyền thông kể trên, công nghệ Wifi, Zigbee, Bluetooth có phạm vi hoạt động khôngcao từ 10 đến 100m Với phạm vi hoạt động như vậy, các chuẩn truyền thông trên chỉphù hợp cho việc giám sát trong một khu vực nhỏ Khi khu vực giám sát lớn hoặc cónhiều khu vực, thì việc xây dựng mạng cảm biến trở lên phức tạp và tốn kém chi phíhơn Bên cạnh đó, việc tiêu thụ nhiều năng lượng cũng dẫn đến thời lượng sử dụng pincủa nút cảm biến bị giảm xuống Nhằm mở rộng nhu cầu kết nối số lượng lớn cảm biếntrên phạm vi rộng và tiêu thụ ít năng lượng phục vụ cho nhu cầu vận hành bảo trì,chuẩn truyền thông LORA đã ra đời với nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệsẵn có.

Từ những nhu cầu thực tế đó, em lựa chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình

hệ thống ứng dụng truyền thông Lora vào điều hướng pin năng lượng mặt trời” để

thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình.3 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan đề tài

Nội dung của chương là giới thiệu tổng quan về đề tài.Chương 2: Thiết kế hệ thống

Nội dung chương sẽ đi chi tiết vào thiết kế hệ thống mô hình, thiết kế sơ đồ khối, các linh kiện sử dụng trong mô hình, sơ đồ nguyên lý, thuật toán của mô hình.

Chương 3: Chế tạo và thử nghiệm

Nội dung chương sẽ đi vào chế tạo sản phẩm mô hình Sau đó thử nghiệm và đánh giá các tính năng của hệ thống.

4 Tài liệu tham khảo (dự kiến)

[1] Giáo trình kỹ thuật vi xử lý, TS Hồ Khánh Lâm, NXB thông tin và truyềnthông.

[2] Giáo trình kỹ thuật vi xử lý và vi điều khiển, NXB khoa học và kỹ thuật.[3] Giáo trình Vi xử lý 2 tác giả Nguyễn Đình Phú đại học Sư Phạm Kỹ ThuậtTPHCM, năm xuất bản 2013

[4] Năng lượng mặt trời - lý thuyết và ứng dụng, NXB Đà Nẵng 2004

[5] Solar Energy: Technologies and Project Delivery for Buildings, AndyWalker, 2013

[6] Sổ Tay Điện Mặt Trời - Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Hệ Thống Điện MặtTrời, NXB khoa học và kỹ thuật.

5 Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng 10 năm 2023 Ngày nộp quyển: Ngày 06 tháng 01 năm 2024

Trưởng khoa

TS Phạm Duy Phong

Giảng viên hướng dẫn

ThS Vũ Ngọc Châm

1.1.1 Khái niệm LoRa 2

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của LoRa 3

1.1.3 Các thông số hoạt động của LoRa 4

1.1.4 Giao thức LoRaWAN 6

1.1.5 Ứng dụng truyền thông LoRa trên thế giới và Việt nam 8

1.2 Cơ sở lý thuyết về pin năng lượng mặt trời 10

1.3 Điều hướng pin năng lượng mặt trời 12

1.3.1 Giới thiệu 12

1.3.2 Đặc điểm 13

1.3.3 Phương pháp thiết kế 14

1.3.4 Hiệu suất của hệ thống 18

1.3.5 Những nhược điểm của hệ thống định hướng 19

1.4 Hệ thống máy bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời 19

1.4.1 Vai trò của máy bơm nước 19

1.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống máy bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời 21

1.5 Vấn đề về giám sát bể nước tại homestay 24

1.6 Giải pháp ứng dụng công nghệ LoRa vào hệ thống bơm nước sử dụng pin năng lượng mặt trời cho Homestay 25

1.6.1 Giải pháp truyền nhận hệ thống sử dụng công nghệ truyền thông LoRa251.6.2 Giải pháp đo mức nước trong bể chứa 25

1.6.3 Giải pháp điều hướng pin mặt trời 26

1.7 Mục tiêu của đề tài 27

1.8 Nội dung nghiên cứu 28

2.3 Tổng quan các linh kiện trong hệ thống 35

2.3.1 Khối xử lý trung tâm tại Gateway 35

2.3.2 Khối xử lý trung tâm tại Node 39

2.3.3 Module LoRa E32 – TTL – 100 42

2.3.4 Các module cảm biến trong hệ thống 44

3.1 Thi công mô hình 50

3.1.1 Thi công mạch điều khiển 50

3.1.2 Thi công mô hình 50

3.2 Kiểm tra và đánh giá 50

3.2.1 Thử nghiệm khoảng cách truyền nhận của Lora 50

3.2.2 Thử nghiệm độ chính xác của cảm biến đo mực nước 51

3.2.3 Thử nghiệm hiệu năng của hệ thống điều hướng 52

3.3 Kết luận chương 3 53

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 57

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 ADC Analog Digital Converter Bộ chuyển đổi tín hiệuanalog sang digital

Thanh ghi định dạng thiếtbị

3 IDE Integrated Development

Environment Môi trường lập trình4 LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng5 LED Light Emitting Diode Đèn điốt phát quang6 UART Universal Asynchronous

Giao tiếp truyền thông nốitiếp

9 IDE Integrated Development

Environment Môi trường phát triển10 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm

Regulator Bộ điều chỉnh biến áp

12 COM Commercial Cổng kết nối nối tiếp

14 SDRAM Static Random-AccessMemory

Bộ nhớ truy cập ngẫunhiên đồng bộ

Electrically ErasableProgrammable Read-Only

Bộ nhớ không bay hơi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của ESP32 NodeMCU 32

Bảng 2 2: Chức năng các chân ESP32 34

Bảng 2 3: Bảng mã lệnh điều khiển LCD TC 1602A 41

Bảng 2 4: Các Mode hoạt động của Module LORA E32-TTL-100 45

Bảng 2 5: Bảng tổng hợp danh sách các linh kiện phụ trợ 50

Bảng 3 1: Kết quả truyền nhận ở các khoảng cách khác nhau 55

Bảng 3 2: Kết quả so sánh cảm biến đo và thước đo 56

Bảng 3 3: Kết quả dòng pin mặt trời khi không sử dụng điều hướng 57

Bảng 3 4: Kết quả dòng pin mặt trời khi sử dụng điều hướng 57

Hình 1 1: Công nghệ LoRa 2

Hình 1 2: Radio packet của LoRa 4

Hình 1 3: Các thông số của LoRa 5

Hình 1 4: Quản lý tòa nhà ứng dụng Lora của Advantech 9

Hình 1 5: Ứng dụng Lora giám sát trên toa tàu đường sắt 10

Hình 1 6: Quá trình lượng tử trong hệ hai mức và hai vùng năng lượng 11

Hình 1 7: Cấu tạo và ngyên lý hoạt động cơ bản của pin Mặt Trời 12

Hình 1 8: Phương pháp đặt cảm biến nhận biết góc ánh sáng 16

Hình 1 9: (a): Dàn xoay 1 trục, (b): Dàn xoay 2 trục 17

Hình 1 10: So sánh mức nâng hiệu suất hoạt động có điều khiển 18

Hình 1 11: Máy bơm nước trong gia đình 20

Hình 1 12: Máy bơm nước trong công nghiệp 20

Hình 1 13: Máy bơm nước trong nông nghiệp 21

Hình 1 14: Hệ thống bơm năng lượng mặt trời 22

Hình 1 15: Cơ sở tính toán mức nước 25

Hình 2 1: Hướng và góc mặt trời để điều khiển 14

Hình 2 7: Giao diện và sơ đồ chân 33

Hình 2 8: Sơ đồ chân ESP32 34

Hình 2 9: Arduino Nano 37

Hình 2 10: Sơ đồ chân Arduino Nano 38

Hình 2 11: Cảm biến siêu âm SRF05 39

Hình 2 12: Biểu đồ thời gian của SRF05 40

Hình 2 13: LCD 41

Hình 2 14: Module I2C 42

Hình 2 15: Sơ đồ chân module I2C 43

Hình 2 16: Module LoRa E32 – TTL – 100 43

Hình 2 17: Mạch nguyên lý nối dây với vi điều khiển 44

Hình 2 18: Dạng sóng khi module truyền dữ liệu qua vi điều khiển 45

Hình 2 19: Dạng sóng khi module nhận dữ liệu không dây 45

Hình 2 20: Pin Năng lượng mặt trời Solar Panel 47

Hình 2 21 Mạch sạc ắc quy 48

Hình 2 22: Bình ắc quy VSO 12V 49

Hình 2 23: Cảm biến đo dòng điện, điện áp INA219 50

Hình 2 24: Phần mềm vẽ mạch in Altium 51

Hình 2 25: Giao diện làm việc của Altium 52

Hình 2 26: Mạch nguyên lý tại Node 53

Hình 2 27: Mạch nguyên lý tại Gateeway 53

Hình 2 28: Mạch in 2D tại Node 53

Hình 2 29: Mạch in 2D tại Gateway 53

Hình 2 30: Mạch in 3D tại Node 53

Hình 2 31: Mạch in 3D tại Gateway 53

Hình 3 1: Mạch điều khiển sau khi hàn và lắp đặt linh kiện 54

Hình 3 2: Lắp rạp mạch in và các linh kiện lên mạch 54

Hình 3 3: Mô hình sau thi công 54

Hình 3 4: Kết quả lượng mưa hiển thị LCD 56

Đối với loài người, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô cùng vô tận vàquý báu Chúng ta đã biết tận dụng nguồn năng lượng tái tạo này dựa trên các tấmpin mặt trời để tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ cho lợi ích cá nhân (hệ thống nướcnóng, phương tiện đi lại, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống điện trong dân dụng…).Hiệu suất của tấm pin quang điện hiện nay chỉ đạt được tối đa là 17,6% so với lượngnhiệt mà nó nhận được từ mặt trời Vì vậy, vấn đề tạo ra các thiết bị nhằm đạt đượcđiểm công suất tối ưu của tấm pin là việc cần thiết

Hiện nay, các hướng nghiên cứu về ứng dụng công nghệ cao trong giám sát từxa các thông số môi trường trong nông nghiệp thường sử dụng các công nghệ truyềnthông truyền thống như: Zigbee, Wifi, GSM/GPRS, Bluetooth Trong những côngnghệ truyền thông kể trên, công nghệ Wifi, Zigbee, Bluetooth có phạm vi hoạt độngkhông cao từ 10 đến 100m Với phạm vi hoạt động như vậy, các chuẩn truyền thôngtrên chỉ phù hợp cho việc giám sát trong một khu vực nhỏ Khi khu vực giám sát lớnhoặc có nhiều khu vực, thì việc xây dựng mạng cảm biến trở lên phức tạp và tốnkém chi phí hơn

Bên cạnh đó, việc tiêu thụ nhiều năng lượng cũng dẫn đến thời lượng sử dụngpin của nút cảm biến bị giảm xuống Nhằm mở rộng nhu cầu kết nối số lượng lớncảm biến trên phạm vi rộng và tiêu thụ ít năng lượng phục vụ cho nhu cầu vận hànhbảo trì, chuẩn truyền thông LORA đã ra đời với nhiều ưu điểm vượt trội so với cáccông nghệ sẵn có.

Từ những nhu cầu thực tế đó, em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu và thiết kế mô

hình hệ thống ứng dụng truyền thông Lora vào điều hướng pin năng lượng mặttrời” để thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Công nghệ Lora

1.1.1 Khái niệm LoRa

LoRa là viết tắt của Long Range Radio được nghiên cứu và phát triển bởiCycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012 Với công nghệ này,người sử dụng có thể truyền dữ liệu với khoảng cách lên đến hàng km mà không cầncác mạch khuếch đại công suất, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khitruyền/nhận dữ liệu Do đó, LoRa có thể được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụngthu thập dữ liệu như mạng cảm biến trong đó các nút cảm biến có thể gửi giá trị đođạc về trung tâm cách xa hàng km và có thể hoạt động với pin trong thời gian dàitrước khi cần thay pin.

Hình 1 1: Công nghệ LoRa

Công nghe LoRa đã tạo một bước tiến lớn bằng cách cho phép truyền nhận dữliệu trong một khoảng cách xa trong khi tiêu thụ rất ít năng lượng Các nhược điểmcủa các công nghệ không dây khác như là yêu cầu băng thông cao, năng lượng tiêuthụ cao và giới hạn vể khoảng cách truyền đều được LoRa khắc phục Trên thực tế,công nghê LoRa có thể sử dụng rất linh hoạt trong các ứng dụng như thành phốthông minh, nhà thông minh, nông nghiệp thông minh và chuỗi cung ứng thôngminh,…

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của LoRa

Hình 1.2 Sơ đồ tín hiệu Up chirp và Down chirp theo miền thời gian(trái) theomiền tần số(phải)

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum Có được hiểu làdữ liệu sẽ được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãy tần số cao hơntần số của dữ liệu gốc (cái này gọi là chirpped), sau đó tín hiệu cao tần này tiếp tụcđược mã hoá theo các chuỗi chirp signal (là các tín hiệu hình sin có tần số thay đổitheo thời gian, có 2 loại chirp signal là up-chirp có tần số tăng theo thời gian vàdown-chirp có tần số giảm theo thời gian, và việc mã hoá theo nguyên tắc bit 1 sẽ sửdụng up-chirp, và bit 0 sẽ sử dụng down-chirp) trước khi truyền ra anten để gửi đi.

Theo Semtech công bố thì nguyên lý này giúp giảm độ phức tạp và độ chínhxác cần thiết của mạch nhận để có thể giải mã và điều chế lại dữ liệu, hơn nữa LoRakhông cần công suất phát lớn mà vẫn có thể truyền xa vì tín hiệu LoRa có thể đượcnhận ở khoảng cách xa ngay cả cường độ tín hiệu thấp hơn cả nhiễu môi trườngxung quanh.

Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khácnhau trên thế giới:

 430MHz cho châu Á 780MHz cho Trung Quốc

 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu 915MHz cho Hoa Kỳ

Nhờ sử dụng chirp signal mà các tín hiệu LoRa với các chirp rate khác nhau cóthể hoạt động trong cùng 1 khu vực mà không gây nhiễu cho nhau Điều này chophép nhiều thiết bị LoRa có thể trao đổi dữ liệu trên nhiều kênh đồng thời , mỗikênh được đặc trưng bởi một chirp rate riêng biệt.

Cấu trúc của gói dữ liệu LoRa như hình sau:

Hình 1 3: Cấu trúc gói dữ liệu của LoRa

Cấu trúc gói dữ liệu của LoRa, bao gồm:

 Preamble: Là chuỗi nhị phân để bộ nhận phát hiện được tín hiệu của LoRapacket trong không khí.

 Header: Chứa thông tin về size của Payload cũng như có PayloadCRC haykhông Giá trị của Header cũng được check CRC kèm theo.

 Payload: Là dữ liệu ứng dụng truyền qua LoRa.

 Payload CRC: Giá trị CRC của Payload Nếu có PayloadCRC, LoRa chip sẽtự kiểm tra dữ liệu trong Payload và báo lên nếu CRC OK hay không.

1.1.3 Các thông số hoạt động của LoRa

Các thông số radio chính của LoRa ảnh hưởng đến quá trình truyền dữ liệu, cóthể điều chỉnh cho phù hợp với ứng dụng thực tế.

Hình 1 4: Các thông số của LoRa

1.1.3.1 Spreading Factor (SF)

SF xác định số lượng chirp signal khi mã hóa tín hiệu đã được điều chế tần số(chipped signal) của dữ liệu Ví dụ nếu SF=12 có nghĩa là 1 mức logic của chippedsignal sẽ được mã hóa bởi 12 xung chirp signal.

Với chipset SX1276 của SemTech thì SF có giá trị từ 6 đến 12 Giá trị cho SFcàng lớn thì thời gian truyền dữ liệu sẽ lâu hơn nhưng khoảng cách truyền sẽ xa hơn.

1.1.3.2 Bandwidth (BW)

BW xác định biên độ tần số mà chip signal có thể thay đổi Nếu bandwidthcàng cao thì thời gian mã hóa chipped signal càng ngắn, từ đó thời gian truyền dữliệu cũng giảm xuống nhưng đổi lại khoảng cách truyền cũng ngắn lại.

1.1.3.3 Coding Rate (CR)

CR là số lượng bit được tự thêm vào mỗi trong Payload trong LoRa radiopacket bởi LoRa chipset để mạch nhận có thể sử dụng để phục hồi lại 1 số bit dữliệu đã nhận sai và từ đó phục hồi được nguyên vẹn dữ liệu trong Payload Do đó, sửdụng CR càng cao thì khả năng nhận dữ liệu đúng càng tăng, nhưng bù lại chipLoRa sẽ phải gửi nhiều dữ liệu hơn, có thể kéo dài thời gian truyền tin.

Có thể nói SF, BW và CR là 3 thông số cơ bản và quan trọng của chipset LoRa.Trong đó, SF và BW sẽ ảnh hưởng thời gian và khoảng cách truyền dữ liệu, CR chỉ

ảnh hưởng thời gian truyền dữ liệu Tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng ứngdụng về khoảng cách, tốc độ truyền dữ liệu, và các yếu tố khác, các thông số này sẽđược điều chỉnh cho phù hợp.

Ngoài 3 thông số cơ bản trên thì còn có:

 RSSI là công suất tín hiệu thu được ở máy thu, đo bằng mW hoặc dBm.Thường là giá trị âm khi đo bằng dBm, càng gần 0 tín hiệu càng mạnh Trongthực tể thì khi truyền LoRa: 30dBm (tín hiệu mạnh), 120dBm (tín hiệu yếu)  Data Rate (hay còn gọi là Bit Rate) là số lượng bit truyền đi trong 1 đơn vị

thời gian.

 Symbol rate là đại diện cho 1 hoặc nhiều bit tín hiệu.

1.1.4 Giao thức LoRaWAN 1.1.4.1 Khái niệm

Giao thúrc LoRaWAN là giao thức được xây dụng để truyền nhận dữ liệugiữa các thiết bị sử dụng công nghệ truyển thông tẩm xa năng lượng thấp với Server.Giao thúc LoRaWAN đuợc xây dựng bởi liên minh LoRa, trong đó SemTech làthành viên sáng lập

Thông số khu vực: LoRaWAN hoạt động trong phổ vô tuyền không cần cấpphép, điều này có nghĩa là bất kỳ ai cũng có thể sử dụng mà không phải trả phí Nótuơng tự như WiFi, sử dụng băng tần ISM 2.4GHz và 5GHz trên toàn thể giới Bấtkỳ ai cũng được phép thiết lập bộ định tuyến WiFi và truyền tín hiệu WiFi mà khôngcần giấy phép LoRaWAN sử dụng tần số vô tuyến thấp hơn với phạm vi xa hơn.Thực tế là các tần số có pham vi dài hơn cũng đi kèm với nhiều hạn chế hơn thườngmang tính quốc gia cụ thể Điều này đặt ra một thách thức cho LoRaWAN, đó là cốgắng đồng nhất ở tất cá các khu vực khác nhau trên thế giới Do đó, LoRaWANđược chỉ định cho một số băng tần cho các vùng này LoRaWAN có thông số kỹthuật khu vực chính thức đuợc quy định bởi liên minh LoRa như 433Hz, 915Hz,…

 Network Servers: đây là trung tâm điều khiển, quản lí các gói tin Bởi tronghệ thống sẽ có nhiều gateway, các gateway này có thể nhận trùng gói tin củanhau hoặc việc nhận các gói tin bị trễ, không đồng thời Network server sẽchờ cho các gói tin được nhận đủ sau đó so sánh để loại bỏ các gói tin trùnglặp, rồi giải mã chúng về dạng dữ liệu mà người dùng cần.

 Application Servers: có thể là một website hoặc app, người dùng chỉ cần truycần vào để xem được giá trị mà từ node gửi về.

1.1.4.3 Ưu, nhược điểm của LoRaWAN

Ưu điểm:

- Hoạt động trên tần số miễn phí, không cần cấp phép.

- Một gateway LoRa đơn được thiết kế để chăm sóc hàng ngàn thiết bị đầucuối hoặc node

- Tầm xa cho phép các giải pháp ứng dụng như thành phố thông minh,nông nghiệp thông minh,

- Truyền thông tầm xa, lên đến hàng chục km - Tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ pin.- Chi phí thấp

- Bảo mật gói tin.

Nhược điểm:

- Dữ liệu thời gian thực

- Không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu băng thông cao

- Vì là tần số mở nên có thể bị nhiễu và tốc độ truyền không ổn định.

1.1.5 Ứng dụng truyền thông LoRa trên thế giới và Việt nam

Công nghệ cảm biến không dây LoRa cho hệ thống quản lý Tòa nhàthông minh của Advantech

Advantech cung cấp các giải pháp truyền thông không dây LoRa (Long RangeRadio) vừa khả thi về mặt kỹ thuật và giá cả phải chăng Để chứng minh điều này,Advantech đang xây dựng các tòa nhà thông minh tại Trung tâm R&D Kunshan ởTrung Quốc cũng như tại trụ sở chính Linkou ở Đài Loan Mục tiêu của dự án này làđể làm sáng tỏ hơn tầm nhìn và công nghệ của Advantech cho thế hệ các tòa nhàthông minh tiếp theo.

Chức năng của các tòa nhà đã phát triển đáng kể qua nhiều năm, từ việc đápứng nhu cầu cơ bản của con người là cung cấp nơi trú ẩn đến các yếu tố để trở thànhmột thế hệ mới của các tòa nhà thông minh kết nối các thiết bị khác nhau (điện, điềuhòa không khí, chiếu sáng và cửa ra vào, v.v ) để tạo thành một mạng có thể được

phép quản lý tòa nhà tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên và sử dụng năng lượng, màquan trọng hơn, nó giúp quản lý hiệu quả hơn nhiều bằng cách sử dụng các cảmbiến, video và thiết bị âm thanh để giao tiếp và tương tác với người dùng thông quaPC, điện thoại thông minh và các thiết bị liên lạc di động khác Trong trường hợp cụthể là tại tòa nhà thông minh của Advantech, các nút và cổng cảm biến LoRa đượctriển khai để quản lý chất lượng nước, nhiệt độ và không khí.

Hình 1 6: Quản lý tòa nhà ứng dụng Lora của Advantech

Ứng dụng công nghệ LoRa để xây dựng hệ thống giám sát trên các toatàu đường sắt Việt Nam

Ngày nay việc giám sát các thông số môi trường rất cần thiết trong nhiều lĩnhvực khác nhau như trồng trọt, thủy sản, chăn nuôi, chất thải khí công nghiệp vànhiều lĩnh vực khác Công nghiệp 4.0 với tâm điểm thế giới vạn vật (IoT – Internetof Things) sẽ giúp cho việc giám sát các thông số môi trường tại mọi lúc mọi nơi.Chỉ với một chiếc điện thoại thông minh giúp hiển thị các cảnh báo khi các thông sốmôi trường cần giám sát ở ngoài ngưỡng cho phép Kết quả giám sát sẽ giúp cho bộphận chức năng có biện pháp xử lý kịp thời nhằm giảm rủi ro và hạn chế các tácđộng từ môi trường đến đời sống con người Trong bối cảnh này, nhóm nghiên cứuđề xuất một mô hình ứng dụng công nghệ Lora để giám sát thu phát chính xác thông

tin trên các toa tàu đường sắt Việt Nam nhằm nâng cao chất lượng phục vụ cũng nhưtạo cảm giác yên tâm, an toàn, thân thiện cho mỗi hành khách khi đi tàu.

Hình 1.7: Ứng dụng Lora giám sát trên toa tàu đường sắt

Hình trên trình bày mô hình thiết kế hệ thống giám sát các thông số môitrường trên toa tàu của tuyến đường sắt Bắc - Nam Hệ thống gồm ba thành phầnchính: (1) Node (đặt tại các khoang tàu); (2) Gateway (đặt tại toa đầu tiên) và (3)Application server trên Cloud (Web, Database, GPS tracking, v.v) Việc thu nhập dữliệu từ cảm biến: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ không khí, v v sẽ được thốngkê liên tục trên mỗi toa tàu Dữ liệu sau khi thống kê sẽ được đóng gói mã hóa theothuật toán AES-128 bit và gửi về Gateway thông qua Lora Gateway sau khi nhậncác bản tin gửi về từ phía node sẽ giải mã bản tin lấy dữ liệu và gửi lên máy chủcloud để lưu thông tin và hiển thị trên website.

1.2 Cơ sở lý thuyết về pin năng lượng mặt trời

Xét một hệ hai mức năng lượng điện tử E1 và E2 trong đó E1 < E2

Khi chiếu một chùm tia sáng vào mức năng lượng E1, các lượng tử ánh sánghay còn gọi là Photon có năng lượng là hv (với h là hằng số Planck, và v là tần sốánh sáng) sẽ bị điện tử hấp thụ và chuyển sang mức năng lượng cao hơn là E2 Ta cóphương trình cân bằng năng lượng: hv = E2 - E1

Vùng hoá trịE2

E gEc

Hình 1 8: Quá trình lượng tử trong hệ hai mức và hai vùng năng lượng

Trong các vật rắn, do tương tác rất mạnh của mạng tinh thể lên điện tử vànhngoài nên mức năng lượng của nó bị tách ra nhiều mức năng lượng nhỏ rất sát nhauvà tạo thành các vùng năng lượng Vùng năng lượng thấp bị các điện tử chiếm giữkhi ở trạng thái cân bằng gọi là vùng hoá trị mà bờ trên của nó có năng lượng Ev.Vùng năng lượng ở phía trên tiếp theo hoàn toàn trống hoặc bị chiếm một phần nhỏgọi là vùng dẫn, Vùng dưới của vùng có năng lượng Ec Cách ly giữa hai vùng hoátrị và vùng dẫn là một vùng cấm có độ rộng năng lượng Eg, trong đó không có mứcnăng lượng nào cao nhất của điện tử.

Khi chiếu sáng vật rắn có cấu trúc vùng năng lượng nói trên, Photon có nănglượng hv tới hệ thống và bị điện tử ở vùng hoá trị hấp thụ và nó có thể chuyển lênvùng dẫn để trở thành điện tử tự do e- , đồng thời để lại ở vùng hoá trị một lỗ trốngcó thế coi như “hạt ” điện dương nguyên tố, ký hiệu là h+ Lỗ trống này có thể dichuyển và tham gia vào quá trình dẫn điện.

Hiệu ứng lượng tử của quá trình hấp thụ Photon có thể mô tả bằng phươngtrình sau:

ev - hvev  e- + h+

Điều kiện để điện tử có thể hấp thụ năng lượng của Phôton và chuyển từ vùnghoá trị lên vùng dẫn, tạo ra cặp điện tử –lỗ trống là hv= hc/  Eg = Ec - Ev Từ đócó thể tính được bước sóng giới hạn C của ánh sáng để có thể tạo cặp e- - h+

C = EcEvhc

mEg 

Trong thực tế các hạt dẫn bị kích thích e- và h+ đều tự tham gia quá trình “hồiphục”, chuyển động tới bờ của các vùng năng lượng: điện tử e- giải phóng nănglượng để chuyển tới bờ vùng dẫn Ec , còn lỗ trống tới bờ vùng dẫn Ev Quá trình hồiphục chỉ xẩy ra trong một thời gian rất ngắn, cỡ 10-12 10-1 giây và gây ra dao độngmạng (Photon) Năng lượng bị tổn hao do quá trình hồi phục sẽ là (hv-Eg).

Tóm lại, khi chiếu sáng vật rắn, điện tử ở vùng hoá trị hấp thụ năng lượngphoton hv và chuyển lên vùng dẫn tạo ra cặp hạt dẫn điện tử-lỗ trống e- - h+ , tức làđã tạo ra một điện thế Hiện tượng này gọi hiện tượng quang điện trong Lợi dụnghiện tượng này, người ta đã phát minh ra một loại thiết bị dùng hấp thụ năng lượngMặt Trời và biến đổi thành năng lượng điện - gọi là Pin Mặt Trời

Hình 1 9: Cấu tạo và ngyên lý hoạt động cơ bản của pin Mặt Trời

1.3 Điều hướng pin năng lượng mặt trời

1.3.1 Giới thiệu

Con người ngày càng trở nên có ý thức bảo vệ môi trường, và đang tìm kiếmcác nguồn năng lượng mới ít gây ô nhiễm và không đe dọa môi trường Năng lượng

năng lượng vô tận, trở thành một lựa chọn lý tưởng để sản xuất điện Hiện nay, phátđiện bằng năng lượng mặt trời là không hiệu quả Do đó, dự án của chúng ta chỉ tậptrung vào việc làm thế nào để nâng cao hiệu quả của nó.

Một bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhận được đầy đủ ánh sáng mặt trờikhi nó chiếu tia sáng mặt trời vuông góc với tấm pin năng lượng, nhưng ánh sángmặt trời có hướng thay đổi thường xuyên theo giờ và với các mùa thay đổi thời tiết.Hiện nay, hầu hết các tấm pin mặt trời được cố định, tức là các mảng năng lượngmặt trời có một hướng cố định trên bầu trời và không chuyển theo hướng ánh nắngmặt trời Để tăng đơn vị diện tích chiếu sáng của ánh sáng mặt trời trên các tấm pinmặt trời, chúng ta thiết kế một hệ thống định hướng theo mặt trời Cơ chế thiết kếgiữ bảng điều khiển năng lượng mặt trời và cho phép bảng điều khiển thực hiện theodõi sự chuyển động của mặt trời vào ban ngày và cải thiện thế hệ điện tổng thể Hệthống này có thể đạt được sự tập trung năng lượng chiếu sáng tối đa và cắt giảm chiphí điện bằng cách yêu cầu ít tấm pin mặt trời hơn, do đó nó có ý nghĩa tuyệt vờicho nghiên cứu và phát triển.

1.3.2 Đặc điểm

Hệ thống điều khiển ứng dụng năng lượng mặt trời có thể là tấm pin năng lượnghay gương cầu hội tụ Phổ biến nhất vẫn là điều khiển tấm pin năng lượng do tínhchi phí và ứng dụng phổ biến của nó đạt hiệu quả kinh tế cũng như hiệu suất sửdụng Do hệ thống pin mặt trời tập trung chỉ có khả năng hấp thụ các tia sáng trựctiếp, nên đòi hỏi phải có bộ phận hướng nắng (solar tracker) đi kèm để tăng hiệusuất hấp thụ ánh sáng mặt trời Có hai hình thức cơ bản để hệ thống định hướng theomặt trời đó là hướng chủ động và hướng bị động:

+ Hướng đi của mặt trời là di chuyển từ hướng Đông sang hướng Tây luôn cốđịnh do đó hệ thống hoạt động theo hướng bị động được áp dụng bằng cách tínhtoán khoảng thời gian trong ngày mà điều khiển hệ thống sao cho vị trí đó là góc

hướng mặt trời chiếu vào tấm pin năng lượng là tốt nhất.

+ Hình thức hướng chủ động của một hệ thống là nó có khả năng dò được vị tríánh sáng đâu là mạnh nhất, bất kể ngày hay đêm mà hệ thống có thể xác định được.

Ngoài ra có thể áp dụng cả hai hình thức vào cùng một hệ thống sao cho hiệusuất hoạt động ổn định hiệu quả nhất.

Hình 1 10: Hướng và góc mặt trời để điều khiển

Mặt trời di chuyển từ hướng Đông sang hướng Tây Để thu nhận được sảnlượng điện tối đa từ tấm pin năng lượng mặt trời ta phải tập trung tối đa cường độánh sáng chiếu trên bề mặt tấm pin năng lượng Việc hấp thụ ánh sáng của một tấmpin năng lượng mặt trời phụ thuộc vào vị trí góc của nó so với ánh nắng mặt trời.Một tấm pin năng lượng phải vuông góc 900 với ánh nắng mặt trời rọi để nhận đượcmức năng lượng tối đa được thực hiện bằng cách sử dụng một hệ thống theo dõi Cónhiều phương pháp để thiết kế hệ thống theo dõi đang tồn tại nhưng khác nhau về độtin cậy của hệ thống, chi phí và độ chính xác Một hệ thống theo dõi thông minh cầnphải được lựa chọn khôn khéo để đảm bảo rằng phương pháp lựa chọn là làm tăngsản lượng điện nhận được thay vì giảm nó Có vài loại hệ thống điều khiển theohướng năng lượng mặt trời, nhưng mỗi loại sử dụng những cơ chế chuyển động theohướng khác nhau:

 Hình thức định hướng bị động: Những hệ thống định hướng này không sử

dụng động cơ, thay vào đó lựa chọn cho hệ thống này có thể sử dụng hệ thốnghóa học hay cơ khí Một ý tưởng cổ điển hiện nay ít được sử dụng là áp dụngnguyên lý giản nở nhiệt của vật liệu như là một phương pháp để định hướng.Một tấm hợp kim sẽ được đặt hai bên của hệ thống, khi ánh sáng mặt trời chiếuvào vuông góc với tấm pin năng lượng thì 2 bên của tấm hợp kim sẽ cân bằng.Khi mặt trời di chuyển, một trong hai bên của vật liệu sẽ được làm nóng vàgây ra giản nở về mặt cơ khí Hệ thống sẽ xoay sao cho ánh sáng cân bằng trên2 tấm hợp kim Ngoài ra có thể dùng phương pháp mất cân bằng áp suất khínén bên trong bình chất lỏng làm nghiêng bảng điều khiển từ bên này sang bênkia dựa vào sức nóng của mặt trời Những hệ thống định hướng bị động nàythông thường sử dụng ít năng lượng hoạt động hơn Chi phí thiết kế ít tốn kém,yêu cầu bảo trì bảo dưỡng ít hơn và hiệu suất hoạt động cũng tương đối.

 Hình thức theo dõi chủ động: Có hai loại chính cho hệ thống theo dõi là hệ

thống quang điện và hệ thống bộ vi điều khiển hay hệ thống máy tính.

Hệ thống quang điện cũng là một hệ thống tương đối đơn giản thường là hailoại photoresistors hay tế bào PV được sử dụng như cảm biến cho hệ thống trục.Những cảm biến này được đặt gần nhau và có một khoảng cách được đặt trong mộtmặt nghiêng ở góc độ tính toán hoặc trong một ống để tạo sự chênh lệch dòng điệnhay điện áp giữa hai cảm biến.

Hình 1 11: Phương pháp đặt cảm biến nhận biết góc ánh sáng.

Hệ thống vi điều khiển hay hệ thống máy tính là một sự kết hợp của điện trở, tụđiện, bộ khuếch đại, cổng logic, diode và bóng bán dẫn được sử dụng để tạo thànhmột mạch so sánh và mạch điều khiển Ngõ ra của mạch so sánh sẽ được đưa vàomạch điều khiển để mở nguồn cấp cho động cơ quay và thay đổi hướng sao chonhận được nhiều ánh sáng nhất làm cho bảng điều khiển tấm pin năng lượng đượcvuông góc với mặt trời Bộ vi điều khiển và hệ thống máy tính là một dạng cuối củacùng của hệ thống, đối khi nó được phân loại thành hai nhóm khác nhau nhưng vềcơ bản nó là tương tự nhau Chính sự khác biệt của hệ thống đầu tiên được đề cập làbộ vi điều khiển hay hệ thống máy tính sử dụng các thuật toán để xác định vị trí củamặt trời thay vì sử dụng các bộ cảm biến.

+ Hình thức theo dõi thời gian: Hình thức theo dõi độc đáo này hoạt động theo

hướng mặt trời nhưng không được chính xác hoàn toàn Bộ theo dõi này chứa mộtbộ đếm thời gian và một động cơ tương tự như bộ theo dõi chủ động bằng cách lậptrình sẵn khoảng thời gian trong ngày, góc quay và các yếu tố khác Với hệ thống

và các năm không giống nhau chính vì vậy việc tính toán các khoảng thời gian đểđiều khiển góc quay sẽ thêm phức tạp và độ chính xác chưa cao Những bộ theo dõinày thường chi phí thấp, hoạt động một cách máy móc đã được định sẵn và cần phảiđược kiểm tra định kì vào các mùa mỗi năm.

Hình thức chung cho cả hai dạng định hướng chủ động và bị động được điềukhiển bằng một dàn xoay được gắn động cơ hay trục nâng bằng khí nén Có 2 dạngdàn xoay chính:

 Dàn xoay 1 trục Dàn xoay 2 trục

Với hệ thống dàn xoay 1 trục thường được áp dụng đối với những vùng nằmtrong đường xích đạo của trái đất Tức là mặt trời di chuyển từ hướng Đông sanghướng Tây thẳng đứng so với mặt đất, vì vậy các tấm pin năng lượng được đặt sẽđược chiếu vuông góc đạt hiệu quả tối đa hơn Việc bố trí những dàn xoay này cầnphải xem xét để tránh những dàn xoay khác bị khuất bóng giảm hiệu suất làm tổnthất năng lượng thất thoát và không gian mặt đất bố trí tránh bị lãng phí.

Hệ thống dàn xoay 2 trục thường được áp dụng đối với những vùng nằm ở gầnphía 2 cực của trái đất Như vậy góc quay của mặt trời sẽ không thẳng đứng nữa màsẽ di chuyển theo một hình vòng cung Hệ thống dàn xoay 2 trục với hai bậc tự dohoạt động như trục quay Trên trục được cố định đối với mặt đất coi như là trụcchính, trục được tham chiếu với trục chính được gọi là trục thứ cấp Bố trí thườngphải xem xét góc che để tránh tổn thất không cần thiết và tiết kiệm không gian bố trímặt đất Về mặt cơ học, dàn xoay 2 trục phức tạp hơn dàn xoay 1 trục, tuy nhiên hộitụ điểm lại có hệ số hội tụ cao hơn, do đó chi phí cho tế bào quang điện thấp hơn.

Hình 1 12: (a): Dàn xoay 1 trục, (b): Dàn xoay 2 trục

Có hai phương pháp để thiết kế hệ thống điều khiển dàn năng lượng mặt trời,nhưng việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào điều kiện thời tiết vùng miền Vìvậy, trong đồ án này chỉ thực hiện phương pháp đơn giản đó là dàn xoay 2 trụcnhằm đáp ứng được hiệu suất hoạt động tối ưu nhất.

1.3.4 Hiệu suất của hệ thống

Hệ thống định hướng pin năng lượng theo hướng mặt trời là một trong nhữngcách đơn giản nhất để cải thiện hiệu suất và kinh tế của bộ định hướng năng lượngmặt trời So với các tấm pin năng lượng mặt trời gắn cố định, những tấm pin nănglượng được gắn trên hệ thống định hướng sẽ làm tăng mức năng lượng nhận đượcthêm khoảng 30% Ngoài ra các ước tính khác lại nói rằng hệ thống theo dõi của pinnăng lượng mặt trời có thể thêm từ 25% đến 45% hiệu suất hoạt động của pin nănglượng mặt trời Điều này rất quan trọng vì những hệ thống này sẽ cần ít tấm pinnăng lượng hơn, làm giảm chi phí đầu tư tấm pin năng lượng mà vẫn đảm bảo nhậnđủ mức năng lượng so với hệ thống gắn cố định.

Những bộ định hướng này rất dễ lắp đặt, dễ vận hành và ít tốn kém trong việcbảo trì Cho phép người sử dụng có thể di chuyển các hệ thống này theo địa điểm màngười sử dụng mong muốn Hiện nay những bộ theo dõi năng lượng mặt trời đượccác nhà sản suất đưa ra rất nhiều kích thước các bộ điều khiển, các tấm pin nănglượng mặt trời và nhiều thương hiệu cho người sử dụng lựa chọn

1.3.5 Những nhược điểm của hệ thống định hướng

Cũng như với tất cả hệ thống năng lượng mặt trời, hệ thống định hướng pinnăng lượng mặt trời sẽ có một chi phí đầu tư ban đầu bổ sung Tùy vào nhu cầu sửdụng của người dùng mà cần đánh giá xem chi phí đầu tư bổ sung có đạt được hiệuquả như mong muốn và nâng mức năng lượng sử dụng nhận được hay không Giácủa mỗi thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời phụ thuộc rất nhiều vào kích thước vàloại của mỗi thiết bị theo dõi Tuy nhiên, cần lưu ý là chi phí này sẽ thường bù đắpvào việc sẽ mua ít tấm pin năng lượng hơn cho một hệ thống tổng thể.

Nhược điểm chính của các bộ định hướng năng lượng mặt trời là ứng dụngcủa người sử dụng Vì lắp đặt một hệ thống định hướng không phải lúc nào cũngđược lắp đặt trên mặt đất hay mái nhà bằng phẳng Thông thường thì người sử dụngmong muốn lắp đặt hệ thống trên mái nhà nhằm tiết kiệm không gian mặt đất, dovậy mái nhà nghiêng đôi khi sẽ khó khăn trong việc lắp đặt do những ràng buộc vềmặt hình học và trọng lượng của các hệ thống định hướng Chính vì điều này màphần lớn các nhà sản xuất thường thiết kế và áp dụng trên mặt đất.

Một bất lợi nhỏ được đề cập tới là thêm chi phí cho việc vảo trì hệ thống Vớihệ thống định hướng pin năng lượng mặt trời sẽ làm cho hệ thống phức tạp thêm đôichút so với hệ thống gắn cố định và bảo trì đơn giản Hệ thống này cần phải đượckiểm tra thường xuyên để đảm bảo rằng các bộ phận như cảm biến, động cơ haynâng khí nén hư hỏng do một yếu tố nào đó mà ngưng làm việc.

1.4 Hệ thống máy bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời

1.4.1 Vai trò của máy bơm nước

Máy bơm nước đơn giản là động cơ giúp chuyển dịch dòng nước, vận chuyểndòng nước từ nơi này sang nơi khác, chuyển đổi năng lượng điện năng sang cơ năngtác dụng lực vào dòng nước Máy bơm nước có thể dùng điện hoặc nhiên liệu: nhưxăng, dầu,

Máy bơm nước dùng trong gia đình để cung cấp nước sinh hoạt hàng ngày,tăng áp và lưu lượng nước cho hệ thống nước trong gia đình gọi là máy bơm nướcdân dụng.

Hình 1 14: Máy bơm nước trong gia đình

Máy bơm nước dùng trong các ngành công nghiệp chế biến, công nghiệp thựcphẩm, công nghiệp khai thác Các loại máy bơm đó được gọi là: Máy bơm côngnghiệp, máy bơm công suất lớn,

Hình 1 15: Máy bơm nước trong công nghiệp

Máy bơm nước dùng trong nông nghiệp như để bơm tưới tiêu hoa màu, bơmchống ngập úng hoa màu, bơm hệ thống nước ruộng Máy bơm nước giúp đưa nướctừ độ sâu của giếng, ao, hồ, sông suối lên mặt đất và cung cấp nước cho các hệthống cây trồng, chăn nuôi như một nguồn nước nhân tạo, vì thế nó có ý nghĩa trongnông nghiệp Người ta gọi là máy bơm nông nghiệp.

Hình 1.16: Máy bơm nước trong nông nghiệp

Máy bơm nước xuất hiện giống như một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vựcmáy móc Nó giúp con người thực hiện nhiều việc một cách nhanh chóng, tiết kiệmsức lao động và thời gian, dễ dàng hơn trong quy trình sản xuất

1.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống máy bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời.

Bơm nước năng lượng mặt trời là gì? Về cơ bản thì nó cũng như một máy bơmnước bình thường nhưng nguồn điện cung cấp để nó hoạt động không phải điện lướimà là nguồn điện từ năng lượng mặt trời.

Hệ thống bao gồm những tấm pin năng lượng mặt trời để đón nhận bức xạ bứcxạ mặt trời sau đó chuyển hóa thành điện năng 1 chiều Sau đó, lượng điện năng 1chiều này đi đến biến tần chuyên dùng cho bơm năng lượng mặt trời (solar pumpinverter) chuyển hóa thành dòng năng lượng điện xoay chiều (như dòng điện lưới)để bơm hoạt động.

Hình 1.17: Hệ thống bơm năng lượng mặt trời

Ngoài việc đó ra, biến tần còn có tác dụng điều chỉnh tần số để điều chỉnhcông suất tiêu thụ của bơm cho phù hợp với công suất thu được từ tấm pin mặt trời.Việc này giúp cho máy bơm hoạt động trơn tru mà không cần phải thiết lập hệ thốnglưu trữ và cấp điện

Hệ thống bơm nước điện mặt trời là tổ hợp các thiết bị được chế tạo nhằm mụcđích bơm nước tưới tiêu sử dụng năng lượng từ mặt trời Hệ thống này đang được sửdụng nhiều trong các lĩnh vực từ công nghiệp, nông nghiệp…Nhưng trong đó lĩnhvực nông nghiệp được ứng dụng nhiều nhất vì với hệ thống bơm nước này vừa giúptiết kiệm năng lượng vừa giúp bảo vệ môi trường hiệu quả