Do mua nuoc va cung cap nang luong cho diem do

Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG HỌCGIA CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌCĐẠI QUỐC HÀ NỘI TRƯỜNG======000===== ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ======000===== Vũ Ngọc Thành Vũ Ngọc Thành THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐẦU ĐO MỨC NỨỚC VÀ TÍNH THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐẦULƯỢNG ĐO MỨC NỨỚC VÀĐO TOÁN HỆ CUNG CẤP NĂNG CHO ĐIỂM TÍNH TỐN HỆ CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG CHO ĐIỂM ĐO KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: tử TỐT - ViễnNGHIỆP thơng ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY KHỐĐiện LUẬN Ngành: Điện tử - Viễn thơng Cán hướng dẫn: PGS-TS Vương Đạo Vy Cán hướng dẫn: PGS-TS Vương Đạo Vy HÀ NỘI - 2005 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành LỜI CÁM ƠN Để hồn thành khố luận tơi xin bày tỏ lời chân thành cám ơn đến thầy giáo PGS-TS Vương Đạo Vy Người trực tiếp tận tình hướng dẫn đạo tơi suốt q trình thực khố luận Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo, cô giáo, cán trường Đã trang bị cho kiến thức khoa học kinh nghiệm sống suốt thời gian học tập trường Đồng thời tạo điều kiện cho tơi trang thiết bị, máy móc môi trường học tập lành mạnh Làm tảng cho tơi hồn thành khố luận cách tốt thời gian quy định trường Nhân tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến anh chị, bạn nhóm nghiên cứu người thân gia đình tạo điều kiện tốt vật chất, tinh thần, sát giúp đỡ tơi lúc tơi gặp khó khăn, chia sẻ tâm tư nguyện vọng khiến tơi có đủ nghị lực vươn lên hồn thành tốt khố luận Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành TÓM TẮT NỘI DUNG Trong nhiều ứng dụng phục vụ sản xuất, nghiên cứu, bảo vệ môi trường, cảnh báo thảm họa thiên nhiên… cần biết số tham số liên quan đến môi trường nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lượng mưa,.v v Những tham số dùng để đánh giá điều kiện mơi trường, để từ đưa định đắn Đặc biệt người ta cần khảo sát mơi trường nơi có độ độc hại cao, địa hình hiểm trở… tham số cần truyền đến trung tâm xử lý Trong hồn cảnh phương thức truyền thơng tin hiệu phương thức truyền vô tuyến Trong khóa luận, tơi đề cập tới vấn đề thiết kế, chế tạo đầu đo mức nước tính tốn hệ cung cấp lượng cho điểm đo Như phạm vi khóa tơi phải thiết kế chế tạo đầu đo có độ tin cậy cao, xác, đơn giản giá thành thấp mà thực đầy đủ chức điểm đo Đồng thời tính tốn hệ thống cung cấp cho điểm đo, đảm bảo điểm đo luôn hoạt động hồn điều kiện thiên nhiên Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Mục lục Tóm tắt nội dung Phần lý thuyết Chương 1: Giới thiệu chung 1.1 Tổng quan hệ thống cảnh báo môi trường 1.1.1 Giới thiệu nút mạng không dây 1.1.2 Đặc điểm CC1010 sủ dụng nút mạng 1.1.3 Cấu trúc mạng không dây 1.1.4 Đánh giá chung mạng sử dụng CC1010 12 1.2 Các phương pháp đo mức nước 12 1.2.1 Các phương pháp đo mức nước sử dụng 12 1.2.2 Lý chọn phương pháp đo 13 Chương 2: Cơ sở lý thuyết nguyên tắc hoạt động mạch đo mức nước 14 2.1 Cơ sở lý thuyết 14 2.1.1 Khái niệm mạch Trigger 14 2.1.2 Trigger đối xứng (RS - trigger) dùng tranzito 14 2.1.3 Trigger Schimtt dùng tranzito 16 2.1.4 Trigger schimtt dùng IC tuyến tính 18 2.2 Mạch đo mức nước 23 2.2.1 Đặc điểm IC 4093 NAND Trigger Schimtt 23 2.2.2 Nguyên tắc hoạt động mạch đo mức nước 27 Chương 3: Tính toán hệ cung cấp lượng cho điểm đo dùng pin mặt trời 34 3.1 Đặc điểm cấu tạo 34 3.2 Các đặc trưng pin mặt trời 35 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành 3.2.1 Sơ đồ tương đương 35 3.2.2 Hiệu suất biến đổi quang điện pin mặt trời 36 3.3 Hệ thống nguồn điện pin mặt trời 37 3.4 Tấm pin mặt trời 40 3.4.1 Ghép nối tiếp module pin mặt trời 40 3.4.2 Ghép song song module pin mặt trời 42 3.5 Tích trữ lượng hệ thống lượng pin mặt trời 43 3.5.1 Nguyên lý tự điều khiển 45 3.5.2 Bộ điều khiển nối tiếp 45 3.6 Thiết kế hệ lượng mặt trời 46 3.6.1 Tính điện tải yêu cầu 46 3.6.2 Năng lượng pin mặt trời 47 3.6.3 Số module mặt trời cần dùng 48 3.6.4 Dung lượng Acquy tính theo Ampe-giờ (Ah) 48 Phần thực nghiệm Chương Thực nghiệm 50 Kết luận hướng phát triển đề tài 52 Tài liệu tham khảo 53 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG Khóa luận tơi phần nằm đề tài lớn: “Xây dựng mạng cảm nhận không dây WSN thu thập thông số môi trường sở vi điều khiển CC1010” nhóm nghiên cứu thầy PGS.TS Vương Đạo Vy hướng dẫn.Vì để đưa nhìn xác cụ thể nhiệm vụ khóa luận Trước hết xin giới thiệu tổng quan hệ thống thu thập thơng số mơi trường mà nhóm thực 1.1 Tổng quan hệ thống thu thập thông số môi trường 1.1.1 Giới thiệu nút mạng không dây Trong nhiều ứng dụng phục vụ sản xuất, nghiên cứu, bảo vệ môi trường, cảnh báo thảm họa thiên nhiên… cần biết số tham số liên quan đến môi trường nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lượng mưa, v v… Những tham số dùng để đánh giá điều kiện mơi trường để từ đưa đươc định đắn Đặc biệt người ta cần khảo sát môi trường nơi có độ độc hại cao, địa hình hiểm trở, tham số cần truyền đến trung tâm xử lý Trong hồn cảnh phương thức truyền thông hiệu phương thức truyền vơ tuyến Với phát triển cơng nghệ nhanh chóng lĩnh vực MEMs (Micro ElectroMechanical System), công nghệ truyền không dây, công nghệ chế tạo IC làm cho việc xây dựng mạng giám sát mơi trường có giá thành rẻ, độ tin cậy cao, dễ lắp đặt trở thành thực Một mạng gọi Wireless Sensor Network (WSN), có sử dụng linh kiện MEMs Nhiệm vụ thu thập thông tin từ môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, độ pH, mức nước… điều khơng thể thiếu đầu đo Các đầu đo thực Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành chức thu thập liệu từ môi trường sau biến đổi thành tín hiệu điện để đưa liệu tới nút mạng mạng mạng WSN Để thực chức mạng WSN này, hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Vương Đạo Vy bắt tay vào thiết kế, chế tạo đầu đo mức nước tính tốn hệ thống cung cấp lượng cho điểm đo Đồng thời cần đảm bảo tín hiệu lối đầu đo phù hợp để ghép nối với nút mạng mạng WSN Để có mạng cảm nhận khơng dây có giá trị mặt thực tế Nhóm nghiên cứu chúng tơi nghiên cứu, làm thí nghiệm để tiến tới đưa vào thực tế Để xây dựng mạng cảm nhận khơng dây nói trên, trước hết phải xây dựng nút mạng dựa Vi Điều Khiển để thu thập thơng số mơi trường, sau truyền vơ tuyến trạm gốc Tại trạm gốc có máy tính máy tính thực xử lý tín hiệu nhận Để làm điều chúng tơi sử dụng Vi Điều Khiển CC1010 hãng Chipcon 1.1.2 Đặc điểm CC1010 sử dụng nút mạng Các họ vi điều khiển có nhiều chủng loại, song qua thử nghiệm chọn vi điều khiển CC1010 hãng Chipcon làm nút mạng WSN Vì vi điều khiển CC1010 có nhiều ưu điểm đáp ứng nhiệm vụ nút mạng WSN Như độ tích hợp cao, khả xử lý nhanh, kích thước nhỏ, tiêu thụ lượng giá thành phù hợp Cấu trúc chi tiết Vi Điều Khiển CC1010 bao gồm phần sau: Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Hình 1.1 Cấu trúc chi tiết Vi Điều Khiển CC1010 Vi điều khiển CC1010 chứa nhân CPU 8051, tích hợp với thu phát sóng vơ tuyến, thành phần phụ trợ khác có mức tiêu thụ lượng thấp, lựa chọn để xây dựng nút mạng Các thành phần CC1010 đặc tính chúng sau: Vi xử lý 8051 thành phần phụ trợ • Tốc độ xử lý 2.5 lần 8051 chuẩn • 32 kB flash, 2048 + 128 Byte SRAM • kênh ADC 10 bit, định thời, cổng UART, RTC, Watchdog, SPI, mã hóa DES, 26 chân vào chung • Nguồn cung cấp 2.7 - 3.6 V Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Bộ thu phát sóng vơ tuyến • 300-1000MHz • Tiêu thụ dòng thấp (9.1 mA chế độ thu) • Cơng suất phát lập trình (có thể lên tới +10dBm) • Tốc độ thu phát liệu lên tới 76.8 kbit/s Nhờ có kênh vào ADC cổng vào chung, nên nối ba cảm biến vào nút mạng (CC1010) phù hợp với nhu cầu đo Mạch ứng dụng CC1010 tương đối đơn giản, thuận tiện để chế tạo nút WSN hoạt động thiết bị độc lập Việc lập trình cho CC1010 phép sử dụng thư viện 8051 dịch cho 8051 Có thể sử dụng assemble C để lập trình cho CC1010 Trong CC1010 có tích hợp gỡ rối, hỗ trợ mơi trường phát triển Keil µVision2 qua cổng nối tiếp 1.1.3 Cấu trúc mạng không dây a Topology mạng Việc chọn kiến trúc mạng xuất phát từ yêu cầu chức mạng Với chức thu thập liệu mơi trường chọn topology dạng thích hợp (hình 1.2) Tuy nhiên, cần truyền xa (cỡ hàng km) kết hợp topology topology tuyến tính Khi đó, liệu nhận từ nút cảm nhận không truyền trực tiếp trạm gốc mà phải truyền qua số nút trung gian (hình 1.2) Hình 1.2: Topology dạng cho mạng thu thập liệu môi trường b Mơ hình triển khai mạng Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành WSN gồm nhiều nút mạng CC1010 giao tiếp với qua sóng vơ tuyến tần số 300-1000Mhz Có ba loại nút mạng: trạm gốc, nút cảm nhận, nút chuyển tiếp (hay nút trung gian) Trạm gốc tiếp nhận liệu từ mạng chuyển trực tiếp vào máy tính Trong mơ hình mạng xây dựng, khối CC1010EB kết nối trực tiếp với máy tính khối CC1010EM đính kèm để thu, phát liệu khơng dây Các nút cảm nhận có gắn đầu đo vừa trực tiếp đo số liệu truyền trạm gốc vừa chuyển tiếp liệu nhận từ nút topology dạng cây, gửi cho nút cha (hình 1.3) Hình 1.3: Topology kết hợp dạng tuyến tính để truyền liệu xa Trong topology hình 1.3, số nút mạng có vi điều khiển CC1010, khơng có cảm nhận, đóng vai trò chuyển tiếp liệu Hình 1.4: Mơ hình triển khai mạng cảm nhận sử dụng CC1010 10 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành ROPT = VOPT I OPT (3.5) Pin mặt trời làm việc có hiệu tải tiêu thụ điện có giá trị lân cận ROPT Nếu tải tiêu thụ điện xoay chiều đưa vào biến đổi điện Vì pin mặt trời Acquy điện chiều Tất thiết bị điều khiển q trình phóng nạp điện cho Acquy, thiết bị đổi điện… có nhiệm vụ chung phối hợp điều tiết cung cấp cân lượng hệ thống, nên gọi thành phần cân lượng Sơ đồ khối hệ nguồn pin mặt trời: Acquy Pin mặt trời Tải (nút mạng) Hình 3.5 Một hệ thống lượng pin mặt trời (đơn giản) thông thường có ba thành phần mắc song song theo định luật Kirchoff dòng điện ta có: IP= IB + IL (3.6) Với dòng IP: dòng pin mặt trời phát IE: dòng qua nạp cho Acquy IL: dòng tải tiêu thụ Nếu dòng IB > Acquy nạp điện, IB < Acquy phóng điện cho tải 40 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành 3.4 Tấm pin mặt trời Thương phẩm pin mặt trời có thị trường module pin mặt trời có cơng suất hiệu điện thiết kế trước Để có cơng suất hiệu điện theo yêu cầu cho nút mạng cụ thể cần ghép nhiều mudole lại với Để có hiệu điện lớn cần ghép nối tiếp module Còn để có dòng điện lớn người ta ghép song song module lại với 3.4.1 Ghép nối tiếp module pin mặt trời giống Hai module pin mặt trời giống nhau, chiếu sáng cường độ hệ ta có: Dòng đoản mạch hệ: ISC= ISC1= ISC2 Thế hở mạch hệ: VOC= VOC1+ VOC2= 2VOC1=2VOC2 Công suất điện module cấp cho tải bưàng tải nhận công suất hai module: P = P1+P2 = 2P1 =2P2 A I,V1 I,V2 ISC= ISC1= ISC B’ R C V= V1+ V2 Hình 3.6 Hệ pin mặt trời gồm hai module giống mắc nối 41 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành ISC G R b U (V ) VOC1,2 VOPT VOC1+VOC2 Hình 3.7 Đường đặc trưng V-A module hệ pin mặt trời Như hai module làm việc hai máy phát điện tương đương Đường đặc trưng V-A hệ tổng hình học hai đường đặc trưng module hình (hình 3.7) Toạ độ điểm làm việc tối ưu hệ, liên hệ với điểm làm việc tối ưu module sau: IOPT= IOPT1= IOPT2 VOPT= VOPT1+ VOPT2= 2VOPT1=2VOPT2 Do cơng suất điện tối ưu bằng: POPT= VOPT*IOPT =2POPT1=2POPT2= POPT1+ POPT2 Trong trường hợp có nhiều module ghép nối tiếp thì: I = I1 = I2 = …=In = Ii V = n Vi Z i =1 P = I *V = n n IVi = Pi Z i =1 Z i =1 IOPT= IOPTi 42 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành V POT = n VOPTi Z i =1 p POT = n pOPTi Z i =1 3.4.2 Ghép song song module pin mặt trời giống Sơ đồ ghép nối module và đường đặc trưng V-A V,I1 A ISC= ISC1+ ISC V,I2 R B’ C V= V1= V2 ISC(A) R G IGb a b b1,2 U (V ) Hình 3.8 Sơ đồ ghép nối module và đường đặc trưng V-A 43 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Toạ độ điểm làm việc tối ưu hệ, liên hệ với điểm làm việc tối ưu module sau: I = I1 + I2, V = V1 = V2 P = I *V = (I1 + I2)V = P1 + P2 Với cách lập luận làm ghép nối, nối tiếp mạch ghép song song ta có: (ở điều kiện đoản mạch: (R=0)) ISC= ISC1+ ISC2 , V=0 Ở điều kiện hở mạch VOC= VOC1= VOC2, I=0 Ở tải khác 0V12 ∆V = (Vmin- V12) = giá trị trễ Các điều khiển thực lệnh điều khiển với trình độ kỹ thuật khác nên có ưu nhược điểm riêng Các loại điều khiển dùng phổ biến gồm: - Tự điều khiển - Bộ điều khiển song song - Bộ điều khiển nối tiếp - Bộ điều khiển nối tiếp dùng rơ-le điện - Cầu điện tử tự động Đối với loại điều khiển, để nạp điện có hiệu cho Acquy cần tiến hành chế độ nạp hai giai đoạn Giai đoạn đầu nạp dòng đủ lớn Acquy gần no (đạt đến 45 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành trạng thái 90% dung lượng) Sau chuyển sang chế độ nạp chậm (dòng điện nạp nhỏ Acquy “no”) (dung lượng đạt 100%) cần chấm dứt qua trình nạp Dưới ta khảo sát khái quát hai loại điều khiển: 3.5.1 Nguyên lý tự điều khiển Hệ điều khiển đơn giản hệ có điều khiển, sơ đồ khối minh họa hình Điểm đo khơng dây Pin mặt trời Acquy Hình 3.9 Sơ đồ khối mạch tự điều khiển Chế độ nạp điện mong muốn đạt nhờ thiết kế tẩm pin mặt trời cách hợp lý để nạp điện cho Acquy Khi pin mặt trời tính toán cho vùng “nhạy thế” (miền lân cận hở mạch VOC) pin mặt trời trùng với Acquy dung lượng đạt (95 - 100%) Sự nạp không gây sôi làm bay dung dịch Có tính tốn đến sụt dây nối sụt diot 3.5.2 Bộ điều khiển nối tiếp Bộ điều khiển nối tiếp dùng transirtor T mắc nối tiếp với pin mặt trời Transirtor hoạt động điện trở biến đổi Giá trị trạng thái nạp điện Acquy Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển nối tiếp hình 46 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành T1 D1 DIODE R4 R1 VP + U1 IDEAL Solar Cell T2 V 9V B Acquy R3 R2 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý điều khiển nối tiếp 3.6 Thiết kế hệ lượng mặt trời Việc thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời có hiệu qủa phụ thuộc vào vị trí địa lý nơi lắp đặt hệ, xạ mặt trời ghi chép khu vực nhiều năm Tùy thuộc vào yêu cầu điểm đo (tải tiêu thụ) mà ta có sơ đồ khối hệ lượng cho phù hợp Ở điểm đo cần nuôi nguồn chiều, sơ đồ khối khơng cần đổi điện Sơ đồ khối lựa chọn sơ đồ tự điều khiển sơ đồ có điều khiển Các yêu cầu điểm đo cần phải biết thông số sau: Các thiết bị tiêu thụ điện điểm đo, đặc trưng thiết bị tiêu thụ công suất tiêu thụ, mức điện thế, tần số làm việc, hiệu suất thiết bị Thời gian làm việc ngày thiết bị, bao gồm thời gian biểu quãng thời gian ngày tháng, tuần… Cánh tính tổng quát cho hệ lượng mặt trời sau: Các thiết bị tiêu thụ điện điểm đo, đặc trưng điện thiết bị tiêu thụ công suốt tiêu thụ, mức điện thế, tần số làm việc, hiệu suất thiết bị Thời gian làm việc ngày thiết bị, bao gồm thời gian biểu quãng thời gian ngày tháng, tuần… Cách tính tổng quát cho hệ lượng mặt trời sau: 47 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành 3.6.1 Tính điện tải yêu cầu Điện tải tiêu thụ tính theo hàng ngày, từ tính theo tháng năm, cách nhân với số ngày tháng, năm Giả sử hệ cần cấp điện cho tải A, B, C, … có công suất tiêu thụ tương ứng là: Pa, Pb, Pc, … thời gian làm việc hàng ngày Ta, Tb, Tc,… Tổng điện cần phải cung cấp hàng ngày cho tải tổng tất điện tải thành phần: En = Pa.Ta + Pb.Tb + Tc.Pc + = ∑PT i i i = a ,b ,c Hiệu suất truyền lượng hệ Hs Nếu H1 hiệu suất thành phần thứ nhất, ví dụ điều khiển Nếu H2 hiệu suất nạp phóng thành phần thứ hai, ví dụ Acquy H s = H × H × = ∏H i i =1, , Năng lượng hàng ngày pin mặt trời cần cung cấp cho hệ là: E0 = En HS 3.6.2 Năng lượng pin mặt trời Dung lượng pin mặt trời thường tính cơng suất cực đại (peak Watt, ký hiệu Wp) Ta tính cho trường hợp pin mặt trời phải đảm bảo đủ lượng cho tải liên tục năm Khi cường độ xạ mặt trời dung để tính phải cường độ trung bình hàng ngày tháng thấp năm Như vào tháng mùa hè lượng hệ dư thừa, ta dùng thêm tải phụ, ta dùng Acquy để dự trữ lượng cho tháng mùa đông Để giải vấn đề ta dùng Acquy để dự trữ điện dự phòng (như máy nổ…) Trong trường hợp ta chọn cường độ trung bình năm để tính tốn giảm dung lượng pin mặt trời Dung lượng pin mặt trời tính Wp là: 48 Khóa luận tốt nghiệp E(WP ) = Vũ Ngọc Thành E n × EC E × HS Trong đó: E cường độ xạ trung bình hàng ngày (Wh/m2,ngày) EC= 1000Wh/m2 cường độ xạ mặt trời chuẩn 3.6.3 Số module mặt trời cần dùng Giả sử module pin mặt trời có cơng suất đỉnh Pmd , làm việc tối ưu Vmd , dòng làm việc tối ưu Im d Số module pin mặt trời cần dùng là: N= E (WP , T ) Pmd Số module pin mặt trời mắc nối tiếp thành dãy theo yêu cầu điện hệ tính là: N nt = V Vmd Số module pin mặt trời mắc song song thành dãy xác định từ dòng điện tồn phần hệ Nss = I Im d Trong đó: N = Nnt × Nss 3.6.4 Dung lượng Acquy tính theo Ampe-giờ (Ah) Dung lượng Acquy phụ thuộc vào làm việc hệ V, số ngày cần dự trữ lượng (số ngày khơng có nắng, D hiệu suất nạp/ phóng điện Acquy Nb độ sâu phóng điện thích hợp DOS tính: C= En * D ,Ah V * Nb * Dos Nếu V làm việc Acquy, v làm việc bình Acquy số bình mắc nối tiếp là: 49 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Nbnt = V v Số bình mắc song song là: Nbss = C Cb Cb dung lượng bình Acquy Tổng số bình tính là: Nb = C V × Cb v Độ sâu phóng điện Acquy thường chọn 0,7 Hiệu suất nạp/ phóng Acquy thường chọn từ (0,9÷1) 50 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Ch−¬ng Thùc nghiƯm Thiết kế hệ lượng mặt trời cấp nguồn cho điểm đo khơng dây Mục đích u cầu: thiết kế hệ lượng mặt trời cấp nguồn cho điểm đo không dây có thơng số sau đây: Điểm đo làm việc liên tục 24/24 h năm Vị trí lắp đặt điểm đo khu vực Hà Nội Điện áp nguồn cần cung cấp từ đến 9V Dòng điện tiêu thụ từ 10 đến 20 mA Theo thống kê trung tâm tư liệu trạm Láng: Cường độ tổng xạ trung bình hàng ngày nhiều năm khu vực Hà Nội 3987Wh/m2, ngày Dùng Acquy Ni-cd mới, độ sâu phóng điện 0,75, hiệu suất nạp phóng 0,9 Sơ đồ khối hệ: Điểm đo không dây Pin mặt trời Acquy Ta tính cho trường hợp điểm đo tiêu thụ công suất lớn V=9V, I=20mA Điện điểm đo tiêu thụ hàng ngày: En = 9*0,02*24 = 4,32 Wh, ngày Hiệu suất truyền lượng hệ: Hs= 0,9 51 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Năng lượng hàng pin phải cung cấp cho hệ: Eo = 4.32/0,9 = 4.8 Wh, ngày Dung lượng pin tính peak Watt(Wp) E (WP ) = 4.32 × 1000 = 1.2(WP ) 3987 × 0.9 Như cần pin mặt trời có dung lượng 1.2 Wp Dung lượng Acquy: (giả thiết số ngày khơng nắng liên tục ngày) C= 4.8 × = 2.37( Ah ) × 0.9 × 0.75 Nếu sử dụng pin mặt trời dạng phiến (chưa phải module) có diện tích 0,8 dm2, loại có dung lượng tính WP ≈ 1Wp, cần phiến Nhưng dòng cực đại phiến 1000Wh/m2, 25oC 2,5A điện cực đại 0,55V Như dùng phiến dòng nạp cho Acquy lơn, dòng nạp tốt cho Acquy vào khoảng C/10 ÷ C/15 hiệu điện nạp Vn dây nối C dung lượng Acquy tính Ah mAh Vậy pin cần cung cấp hiệu điện thế: 9V Vậy ta cắt nhỏ phiến pin mặt trời 9/0,55≈17 phiến nhỏ ghép nối tiếp phiến với Khi dòng điện mà dãy 17 phiến cung cấp là: 2,5/17=0,147A Dòng nạp phù hợp với Acquy Như việc thiết kế hệ thống lượng pin mặt trời với thông số phù hợp với yêu cầu cấp nguồn điểm đo không dây, mà đảm bảo kỹ thuật hiệu kinh tế 52 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành Kết Luận WSN lĩnh vực không Thế giới, Việt Nam hội giành cho nhà nghiên cứu khoa học tạo sản phẩm cạnh tranh với thị trường Thế giới Chính vấn đề nhà khoa học bỏ cơng sức nghiên cứu Nhóm nghiên cứu thuộc khoa Điện tử - Viễn thông thuộc trường ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội nghiên cứu ứng dụng mạng cảm nhận khơng dây với mục đích trước mắt tạo mạng cảm nhận không dây, với nút mạng sử dụng vi điều khiển CC1010, thử nghiệm thu thập tín hiệu mơi trường với đầu đo như: đầu đo mức nước, đầu đo nhận hồng ngoại, đầu đo áp suất, đầu đo nhiệt độ,… thu phát không dây tần số Và bước đầu thu số kết qủa định Việc thiết kế chế tạo đầu đo mức nước tính tốn hệ thống cung cấp lượng cho điểm đo cần nhiều thời gian để trải nghiệm thực tế Mặt khác thời gian có hạn, kinh nghiệm thiếu người làm đề tài, đề tài dừng lại số cơng việc sau: ⇒ Tìm hiểu cấu trúc mạng cảm nhận không dây sử dụng vi điều khiển CC1010, topology mạng ⇒ Nguyên lý mạch Trigger, Trigger Schimtt, NAND Trigger Schimtt ⇒ Các nguyên lý hoạt động chung, thông số kỹ thuật mạch đo mức nước ⇒ Thiết kế, chế tạo mạch đo mức nước ⇒ Tính tốn hệ thống cung cấp lượng cho điểm đo Một đề tài muốn áp dụng vào thực tiễn khơng tính tốn đo đạc phòng thí nghiệm Mà phải qua nhiều thời gian nghiên cứu phải kiểm nghiệm thực tế Ở xem xét chủ yếu vấn đề nguyên lý Hy vọng tương lai có thêm thời gian kinh nghiệm, tơi đưa kết phần thực nghiệm đầy đủ hơn, để góp phần vào việc mở rộng ứng dụng WSN đời sống xã hội 53 Khóa luận tốt nghiệp Vũ Ngọc Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Đình Thơng: Pin mặt trời nguyên lý ứng dụng, Hà nội 9-2000 [2] Đỗ Xuân Thụ Kỹ Thuật Điện Tử, Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2000 [3] Bài báo “Mạng cảm nhận không dây thu thập liệu môi trường sử dụng vi điều khiển Chipcon CC1010 ”của PGS.TS Vương Đạo Vy tác giả khác [4] Dang Dinh Thong: Germany – Vietnam cooperation program on rural electrification by solar photovolatic technology Proceeding of the Fifth VietnameseGerman Seminar on Physics and Engineering Hue, 25 Ferbruary – 02 March, 2002 [5] HCF 4093B.PDF http://www.st.com [6] Radometrix – EMC compliant Data Transmitter and receiver Modules [7] Scott Edwards Measuring Water Level www.parallaxinc.com 54 ... cung cấp lượng cho điểm đo Như phạm vi khóa tơi phải thiết kế chế tạo đầu đo có độ tin cậy cao, xác, đơn giản giá thành thấp mà thực đầy đủ chức điểm đo Đồng thời tính tốn hệ thống cung cấp cho. .. dòng điện cho nút P có: U vao U = R1 R2 U Vngat = − R1 U max R2 U Vdong = − R1 U R2 suy giá trị ngưỡng: (2.8) Hay độ trễ chuyển mạch xác định bởi: ∆U tre = R1 (U max − U ) R2 (2.9) Do cách đưa... nút WSN hoạt động thiết bị độc lập Việc lập trình cho CC1010 phép sử dụng thư viện 8051 dịch cho 8051 Có thể sử dụng assemble C để lập trình cho CC1010 Trong CC1010 có tích hợp gỡ rối, hỗ trợ