THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐỊNH VỊ TỰ ĐỘNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ TỰ ĐỘNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI SVTH: TRỊNH THẾ VĨNH MAI XUÂN TRIỀU LỚP: DH07CD Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2007-2011 Tháng 06/2011 1    THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ TỰ ĐỘNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Tác giả Trịnh Thế Vĩnh Mai Xuân Triều Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng u cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Lê Tường Tháng 06 năm 2011 i    Cảm tạ Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS.Nguyễn Văn Hùng cô Ths.Nguyễn Lê Tường, người giúp đỡ nhiều định hướng nghiên cứu, thiết bị thí nghiệm phục vụ cho đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy chúng em, đặc biệt thầy cô giáo Bộ môn Cơ điện tử Và cuối cùng, chúng em xin dành tất lòng biết ơn kính trọng sâu sắc tới bố mẹ chúng em, người sinh thành, nuôi dưỡng chúng em nên người, lo lắng, bảo từ việc nhỏ nhất, tạo điều kiện cho chúng em sống học tập cách tốt để vươn tới ước mơ hồi bão Mặc dù nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, song chắn tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em mong nhận bảo thầy cô giáo để đề tài hồn thiện ii    TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐỊNH VỊ TỰ ĐỘNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” tiến hành trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, thời gian từ ngày tháng năm 2011 đến ngày tháng năm 2011 Kết đạt tự động điều khiển pin lượng mặt trời quay theo hướng mặt trời nhằm hấp thu tối đa nguồn ánh sáng nhận để chuyển từ nhiệt sang điện năng, góp phần nâng cao hiệu sử dụng pin Mơ hình tự động điều khiển nhờ vào cảm biến ánh sáng đặt pin, giá trị mà cảm biến thu nhận vi điều khiển xử lý thơng qua mạch chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số, kết hiển thị LCD điều khiển động hoạt động Điện mà pin xuất nạp liên tục vào ắc quy thông qua mạch nạp ắc quy Khi ắc quy đầy mạch nạp có chế độ tự động ngắt, điện mà ắc quy lưu trữ dùng cho động hoạt động mơ hình đem sử dụng với mục đích khác điều khiển đèn, biển quảng cáo…                   iii        MỤC LỤC TRANG Cảm tạ ii TÓM TẮT iii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Mục đích đề tài: 1.3 Yêu cầu đề tài: 1.4 Giới hạn đề tài Chương TỔNG QUAN 2.1 Tình hình sử dụng điện từ lượng mặt trời thới giới 2.2 Hiện trạng nguồn lượng mặt trời Nước ta 2.3 Một số ứng dụng điện mặt trời Thế giới Việt Nam 2.3.1 Thế giới: Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 11 3.1 Phương pháp phương tiện thực đề tài 11 3.1.1 Phương pháp 11 3.1.2 Phương tiện thực đề tài 12 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động pin mặt trời 13 3.2.1 Cấu tạo: 13 3.2.2 Nguyên lý hoạt động: 13 3.3 Giới thiệu sơ lược linh kiện đề tài 15 3.3.1 Vài nét họ Vi điều khiển 8051 15 3.3.2 Tìm hiểu sơ lược LM7805 22 3.3.3 Vài nét quang trở 22 3.3.4 Các linh kiện công suất 23 3.3.5 Giới thiệu sơ lược động điện 24 iv    3.3.6 Sơ lược hình LCD 25 3.3.7 Sơ lược ADC 0809 27 3.3.8 Thiết bị đo cường độ ánh sáng (The daystar meter) 28 3.3.9 Vài nét mạch nạp Ắc quy 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 4.1 Sơ đồ khối tổng quát 31 4.2 Tấm Pin sử dụng 32 4.3 Chế tạo phần khí 32 4.3.1 Chế phần khung mô hình 32 4.3.2 Chế tạo trục quay cho pin 35 4.3.3 Chế tạo trục bánh vít 36 4.3.4 Chế tạo giá đỡ động điện 37 4.3.5 Chế tạo cảm biến 38 4.4 Chế tạo phần điện tử 39 4.4.1 Sơ đồ khối: 39 4.4.2 Mạch điều khiển 39 4.5 Kết sau trình thiết kế, chế tạo 48 4.5.1 Mô hình khí sau thực 48 4.5.2 Nguồn sử dụng cho mơ hình 49 4.5.3 Kết thi công mạch điều khiển 50 4.6 Ứng dụng 51 4.7 Khảo sát 51 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57 5.1 Kết luận 57 5.2 Kiến nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC: Chương trình điều khiển 60 v    DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng Bảng thống kê tổng xạ trung bình theo vị trí địa lý .5 Bảng 2 Bảng thống kê tổng số nắng năm vùng Bảng Bảng chức riêng thứ hai P3 19 Bảng Bảng tóm tắt chức chân LCD 27 Bảng 3 Bảng chọn kênh ADC 0809 28 Bảng 1.  Bảng khảo nghiệm đánh giá trình hoạt động mơ hình   53  Bảng 2.      Bảng so sánh kết hai phương pháp cố định sử dụng cảm biến   53  vi    Hình Trạm điện mặt trời Archimede đảo Sicily, miền nam nước Ý (Công suất 5MW) Hình 2 Máy bay Solar Impulse sử dụng lượng mặt trời thới giới Hình Máy lạnh tơ dùng lượng mặt trời (Hệ thống i-Cool) Hình Một ứng dụng lượng mặt trời dàn khoan ngồi biển .9 Hình Đèn đường sử dụng lượng mặt trời Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang .9 Hình Hệ Pin mặt trời 500W cho trạm xá Yên Lâp, Phú Thọ 10 Hình Cấu tạo Pin mặt trời .13 Hình Sơ đồ chân AT89S52 17 Hình 3 Kết nối chân Reset 20 Hình Kết nối chân XTAL1 XTAL2 21 Hình Sơ đồ chân Opto PC 817 .24 Hình Sơ đồ chân LCD 16x2 25 Hình Sơ đồ chân ADC 0809 27 Hình Thiết bị đo xạ mặt trời 29 Hình Sơ đồ khối tổng qt mơ hình 31 Hình Tấm Pin mặt trời 32 Hình Cấu tạo khung mơ hình 34 Hình 4 Cấu tạo chân đế .34 Hình Cấu tạo đỡ 35 Hình Cấu tạo đỡ vít me 35 Hình Cấu tạo trục quay 36 Hình Chế tạo trục quay 36 Hình Cấu tạo trục bánh vít 37 vii    Hình 10 Chế tạo trục bánh vít 37 Hình 11 Giá đỡ động điện 37 Hình 12 Bộ cảm biến Cách cân chỉnh cảm biến: 38 Hình 13 Vị trí lắp đặt cảm biến 39 Hình 14 Sơ đồ khối trình điều khiển 39 Hình 15 Sơ đồ mạch nguồn 40 Hình 16 Sơ đồ mắc mạch cảm biến .41 Hình 17 Sơ đồ mạch chuyển đổi ADC 0809 41 Hình 18 Sơ đồ mạch bô hiển thị 42 Hình 19 Sơ đồ mạch vi điều khiển 43 Hình 20 Sơ đồ mạch cấu chấp hành .44 Hình 21 Sơ đồ mạch nạp ắc quy 45 Hình 22 Mơ hình sau thực .49 Hình 23 Ắc quy sử dụng cho mạch điều khiển 50 Hình 24 Mạch ứng dụng điều khiển đèn từ xa 51 Hình 25 Khảo sát mơ hình 52 Hình 26 Biểu đồ so sánh công suất phương pháp cố định tự động 55 Hình 27 Biểu đồ so sánh cơng suất trung bình phương pháp cố định tự động .55 Hình 28 Biểu đồ so sánh hiệu suất trung bình phương pháp cố định tự động .56 viii    Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề:  Ngày bối cảnh nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng mà nguồn lượng hóa thạch ngày bị cạn kiệt giá thành tăng cao Do yêu cầu cấp thiết đặt phải tìm nguồn lượng có khả đáp ứng nhu cầu tăng lượng cho người tương lai bền vững Một ưu tiên hàng đầu lượng mặt trời nguồn lượng gần vô tận Năng lượng mặt trời cung cấp cho ta nguồn nhiệt năng, quang khổng lồ vô bất tận, từ nguồn nhiệt quang người biết sử dụng chuyển đổi thành nguồn lượng khác, ứng dụng vào mục đích khác Trong chuyển hóa từ quang sang điện bước tiến vơ quan trọng, mang lại cho lồi người nguồn lượng vô tận cho tương lai Ngồi việc sử dụng nguồn lượng góp phần khơng nhỏ cho việc bảo vệ mơi trường, góp phần to lớn cho việc bảo vệ hành tinh xanh Ngày nay, lượng mặt trời nhiều Quốc gia ứng dụng đạt nhiều thành công Tuy nhiên, Việt Nam việc sử dụng nguồn lượng nhiều hạn chế, phần giá thành cao hệ thống thụ động khơng linh hoạt nên hiệu suất chưa cao Để khắc phục điều đó, muốn tăng hiệu suất phải cần nâng cao trình tự động hóa điều khiển thu nhận lượng mặt trời 1    TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Hùng , 2008 Bài giảng Cơ điện tử Ứng Dụng ĐH Nông Lâm TP.HCM Vương Thành Tiên – Trương Quang Trường, 2008 Giáo trình Ngun lí máy ĐH Nông Lâm TP.HCM Nguyễn Như Anh, 2008 Kĩ thuật số Nhà xuất đại học quốc gia TP HCM Chuyên đề VI ĐIỀU KHIỂN HỌ MSC-51, Vương Khánh Hưng, nhà xuất Hồng Đức Nguyễn Viết Nguyên Giáo trình Linh kiện điện tử ứng dụng Nhà xuất giáo dục Nguồn Internet - Diễn đàn “dientuvietnam.net” - Diễn đàn “spkt.net” - Diễn đàn “lab3i.net” - Thiết bị đo xạ mặt trời www.raydec.com 59    PHỤ LỤC: Chương trình điều khiển RS BIT P1.0 RW BIT P1.1 E BIT P1.2 SW1 BIT P1.4 SW2 BIT P1.5 ALE BIT P2.3 START BIT P2.4 EOC BIT P2.5 ;================================= ORG 000H JMP MAIN ORG 00BH JMP NGAT_T0 ;================================= MAIN: JB SW1,KIEM_TRA LCALL DUNGYEN 60    KIEM_TRA: JB SW2,TD QUAY_VE: CLR P1.7 SETB P1.6 LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY JB SW1, QUAY_VE JMP TD ;================================= TD: LCALL CDOI_ADC LCALL KHOITAO_LCD MOV A,#80H LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY_LCD MOV DPTR,#530H 61    K0: K1: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR LCALL GHIMA_KT LCALL DELAY_LCD INC DPTR CJNE A,#99H,K0 MOV A,#0C0H LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY_LCD MOV DPTR,#630H MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR LCALL GHIMA_KT LCALL DELAY_LCD INC DPTR CJNE A,#99H,K1 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0FFH 62    MOV TL0,#0FFH CLR TF0 SETB TR0 MOV IE,#82H LCALL BCD_ASCII LCALL HIENTHI LCALL SOSANH JNB SW2, QUAY_VE JMP TD ;================================ CDOI_ADC: MOV R1,#30H MOV P2,#21H X00: SETB ALE CLR ALE SETB START JB EOC,$ CLR START MOV 70H,#100 63    DJNZ 70H,$ MOV @R1,P3 INC R1 INC P2 CJNE R1,#32H,X00 RET ;============================= KHOITAO_LCD: MOV A,#38H LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY41 MOV A,#38H LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY41 MOV A,#0CH LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY41 64    MOV A,#01H LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY41 RET ;============================= NGAT_T0: MOV A,30H MOV B,#10 DIV AB MOV 10H,B MOV B,#10 DIV AB MOV 11H,B MOV 12H,A MOV A,31H MOV B,#10 DIV AB 65    MOV 13H,B MOV B,#10 DIV AB MOV 14H,B MOV 15H,A RETI ;============================= BCD_ASCII: MOV DPTR,#500H MOV A,10H MOVC A,@A+DPTR MOV 20H,A MOV A,11H MOVC A,@A+DPTR MOV 21H,A MOV A,12H MOVC A,@A+DPTR 66    MOV 22H,A MOV DPTR,#600H MOV A,13H MOVC A,@A+DPTR MOV 23H,A MOV A,14H MOVC A,@A+DPTR MOV 24H,A MOV A,15H MOVC A,@A+DPTR MOV 25H,A RET ;============================= HIENTHI: MOV A,#8DH LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY_LCD MOV R0,#22H 67    HT1: MOV A,@R0 LCALL GHIMA_KT LCALL DELAY_LCD DEC R0 CJNE R0,#1FH,HT1 MOV A,#0CDH LCALL GHIMA_DK LCALL DELAY_LCD MOV R0,#25H MOV A,@R0 LCALL GHIMA_KT LCALL DELAY_LCD DEC R0 CJNE R0,#22H,HT2 HT2: RET 68    ;================================ SOSANH: MOV A,30H CLR C SUBB A,31H JC COMUON CJNE A,#20,QUAYTRAI JMP DUNGYEN ;================================ QUAYTRAI: JC DUNGYEN CLR P1.6 SETB P1.7 LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY RET JMP TD 69    COMUON: CJNE A,#20,QUAYPHAI JMP DUNGYEN ;================================ QUAYPHAI: JC DUNGYEN CLR P1.7 SETB P1.6 LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY RET JMP TD ;=============================== DUNGYEN: SETB P1.6 SETB P1.7 LCALL DELAY 70    LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY RET JMP TD ;============================= GHIMA_DK: MOV P0,A CLR RS CLR RW SETB E CLR E RET ;============================= GHIMA_KT: MOV P0,A SETB RS CLR RW SETB E CLR E 71    RET ;============================= DELAY41: MOV DEL: MOV 70H,#50 71H,#0FFH DJNZ 71H,$ DJNZ 70H,DEL RET ;============================= DELAY: MOV R7,#0FFH MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DEL1 DEL1: RET ;============================= DELAY_LCD: MOV 7FH,#50 DJNZ 7FH,$ 72    RET ;============================= ORG 500H DB '0123456789' ORG 530H DB 'QUANG TRO 1: ',99H ORG 600H DB '0123456789' ORG 630H DB 'QUANG TRO 2: ',99H END 73    ... hình lập trình điều khiên Pin xoay theo hướng mặt trời, lấy điện cách tối ưu Gồm mục đích sau:  Nâng cao hiệu suất sử dụng Pin Có khả tự động nhận biết xoay theo hướng di chuyển mặt trời cách... 6,1h/ngày Theo kết khảo sát tổng cường độ xạ trung bình ngày tháng 12 đạt 4kW/m2/ngày Nếu tính trung bình giá trị tổng xạ toàn lãnh thổ đạt khoảng 69,8 – 122,2kW/m2/năm, độ giao động thay đổi tùy theo... lược hình LCD 25 3.3.7 Sơ lược ADC 0809 27 3.3.8 Thiết bị đo cường độ ánh sáng (The daystar meter) 28 3.3.9 Vài nét mạch nạp Ắc quy 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN