Thiết kế hệ thống chuyển đổi năng lượng Mặt trời

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Báo cáo đồ án II Đề tài: Thiết kế hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời Giảng viên hướng dẫn lý thuyết: Giảng viên hướng dẫn thực hành: TS Phạm Nguyễn Thanh Loan ThS NCS Đặng Khánh Hòa Sinh viên thực hiện: Vũ Hải Đăng 20150916 Vũ Tuấn Minh Trần Văn Cường Hà Nội – 2019 ĐÁNH GIÁ BÁO CÁO Báo cáo đồ án I Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) có kết hợp lý thuyết thực hành Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Yêu cầu chức năng/ phi chức đinh nghĩa rõ ràng (ít 10 yêu cầu phi chức Có tiêu chuẩn liên quan (Việt Nam, Quốc tế) Cập nhật kết nghiên cứu, thông tin thị trường gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ phương pháp, phương án nghiên cứu/giải vấn đề (các sơ đồ khối, lưu đồ thuật tốn, sử dụng lại code) Có kết mơ trình bày rõ ràng kết đạt Có kết thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có hướng dẫn sử dụng Có khả phân tích đánh giá kết Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Trong phần kết kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết 10 Báo cáo trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp, có mở đầu chương kết luận chương 11 Có bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự tự động giải thích đề cập đến báo cáo, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v Báo cáo đồ án I 12 Liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định 13 Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn (có chủ ngữ, vị ngữ), văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Điểm tổng Báo cáo đồ án I Các thành viên: #1 Vũ Tuấn Minh Ký tên: #2 Vũ Hải Đăng Ký tên: #3 Trần Văn Cường Ký tên: Nhận xét người chấm: Báo cáo đồ án I LỜI NÓI ĐẦU Cuộc sống đại ngày phát triển, nhu cầu nguồn lượng để phục vụ cho hoạt động người ngày tăng cao Trong cấu lượng nay,chiếm phần chủ yếu lượng tàn hóa thạch than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên Kế lượng nước thủy điện, lượng hạt nhân, lượng sinh khối (bio.gas, …) lượng mặt trời, lượng gió chiếm phần khiêm tốn Ngày nay, mà lượng dạng hóa thạch, lượng khơng tái sinh, ngày kiệt, giá dầu mỏ tăng ngày, ảnh hưởng xấu đến phát triển kinh tế xã hội mơi trường sống Tìm kiếm nguồn lượng thay nhiệm vụ cấp bách nhà khoa học ,kinh tế, trị gia,… với người Nguồn lượng thay phải sạch, thân thiện với mơi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), dễ sử dụng Xuất phát từ thực tế này, nhóm chúng em đề xuất đề tài “Thiết kế hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời” Mục tiêu đề tài xây dựng hệ thống chuyển đổi lượng mặt trời thành điện phục vụ cho thiết bị sinh hoạt gia đình Báo cáo đồ án I LỜI CẢM ƠN Trước vào nội dung đồ án chúng em xin chân thành cảm ơn cô Phạm Nguyễn Thanh Loan thầy Đặng Khánh Hòa giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt trình thực để hoàn thành đồ án Trong trình triển khai đề tài, chúng em gặp nhiều khó khăn việc định hướng đề thuật tốn, chưa có nhiều kỹ phân tích thiết kế Thật may, nhờ có bảo tận tình cơ, góp ý vơ q báu thuật tốn, bước thực Chính điều giúp chúng em hiểu điều thiết thực, định hướng đường cụ thể để hoàn thành đề tài Tuy nhiên, hạn chế kiến thức, kỹ lập trình, khả làm việc nhóm chưa đạt hiệu cao nên đề tài chưa hồn hảo cho thế, chúng em mong nhận bảo cô giúp chúng em nhận hạn chế đồ án để khắc phục tránh gặp phải tương lai Nhóm chúng em xin trân thành cảm ơn! Báo cáo đồ án I MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 11 Hình 2.2: Cấu trúc mạng tinh thể Silic 12 Hình 2.3: Cấu trúc mạng tinh thể chất bán dẫn Silic loại N 13 Hình 2.4: Cấu trúc mạng tinh thể chất bán dẫn Silic loại P 13 Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động Pin Mặt trời 14 Hình 2.6: Quan hệ điện áp dòng điện Pin lượng Mặt trời 14 Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động Hệ thống Pin lượng Mặt trời 15 Hình 3.1: Động bước 17 Hình 3.2: Cấu tạo động bước 18 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động động bước .18 Báo cáo đồ án I Hình 3.4: Chế độ điều khiển Half – Step .19 Hình 3.5: Chế độ điều khiển vi bước 19 Hình 3.6: Module điều khiển động DRV8846EVM 20 Hình 3.7: Sơ đồ khối IC STSPIN820 21 Hình 3.8: Sơ đồ khối giải pháp điều khiển động Allegro 21 Hình 3.9: Sơ đồ khối điều khiển động IC A4988 22 Hình 3.10: Sơ đồ chân IC A4988 23 Hình 3.11: Cấu hình vi bước IC A4988 .23 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý kết nối STM32 24 Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý kết nối IC A4988 .25 Hình 3.14: Kết nối tín hiệu chân STEP 25 Hình 3.15: Kết nối tín hiệu cấu hình logic điều khiển 26 Hình 3.16: Kết nối tín hiệu SLEEP RESET 26 Hình 3.17: Khối điều chỉnh dòng điện Output .27 Báo cáo đồ án I CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Xã hội loài người ngày phát triển cách mạnh mẽ, hệ tất yếu nhu cầu sử dụng lượng tăng cao Tuy nhiên, lượng hóa thạch (dầu mỏ, than đá, … - nguồn lượng chủ yểu phục vụ cho sống người từ hàng trăm năm qua) vô tận có dấu hiệu cạn kiện dần, nữa, trình khai thác loại nguồn lượng gây ảnh hưởng đặc biệt xấu đến mơi trường sống Trái Đất Do đó, bên cạnh việc tiết kiệm lượng việc làm cấp bách người tìm nguồn lượng dồi hơn, thân thiện với môi trường để thay cho nguồn lượng hóa thạch trước Ở Việt Nam dự án điện mặt trời đầu tư triển khai lắp đặt, Hà Nội tỉnh thành khác tiến hành xây dựng lắp đặt hệ thống pin lượng mặt trời nhằm cung cấp điện cho hoạt động công nghiệp, hoạt động sinh hoạt ngày Hệ thống pin lượng mặt trời góp phần giảm thiểu việc sử dụng điện lưới quốc gia, dễ dàng lắp đặt sử dụng, tiết kiệm chi phí so với dùng điện quốc gia Đối với hệ thống IoT, Smart City… việc sử dụng pin lượng mặt trời cần thiết hệ thống đặt cao, khó tiếp cận để thay đổi nguồn điện Năng lượng Mặt trời đáp ứng đủ hết tất yêu cầu kể (nguồn lượng gần vô tận, thân thiện với môi trường, ) nhiên nguồn lượng chiếm phần nhỏ cấu lượng phục vụ cho sống người Từ vấn đề nêu trên, chúng em xin đề xuất đề tài “Thiết kế hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời” giúp người sử dụng xây dựng hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời đơn giản 1.2 Ý tưởng Báo cáo đồ án I Hình thành ý tưởng: • • • • Thiết kế chuyển đổi quang thành điện Thiết kế điều khiển sạc Pin Thiết kế ổn áp cho dòng điện Pin Mặt trời Thiết kế điều khiển động nhằm tối ưu hóa nguồn lượng Mặt trời Nhu cầu: • • Cung cấp nguồn điện sinh hoạt cho gia đình Tiết kiệm nguồn điện Quốc gia Như vậy, ta thấy hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời mang lại hiệu kinh tế lớn Giúp hỗ trợ người nhiều lao động sản xuất Vì vậy, ý tưởng triển khai mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng 1.3 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài mơn học: • Nắm quy trình tạo sản phẩm cơng nghệ hồn chỉnh theo quy • • • • trình khoa học từ khâu hình thành ý tưởng đến khâu hồn thiện Có kỹ tốt việc phân tích thiết kế sản phẩm Thành thạo việc lập trình vi điều khiển Có khả làm việc nhóm, phân cơng công việc hợp lý Biết kết cấu đồ án, qua bước đầu có cài nhìn đồ án tốt nghiệp sau Mục tiêu đề tài nhu cầu thực tế xã hội: • • • • Sản phẩm bán thị trường để người sử dụng Sản phẩm đơn giản, dễ sử dụng Giúp cho người việc sử dụng nguồn điện gia đình Hỗ trợ cho Quốc gia việc quản lý sử dụng lượng 1.4 Các sản phẩm tương tự thị trường 10 Báo cáo đồ án I Chân DIR: Direction Input – Sử dụng điện áp logic để cấu hình chiều quay Motor Chân RESET: RESET lại tín hiệu logic Nếu trạng thái đầu vào chân mức logic thấp, tất đầu vào STEP bị bỏ qua Chân SLEEP: mức logic thấp đặt IC chế độ nghỉ để giảm thiểu mức tiêu thụ điện động không sử dụng Chân ENABLE: sử dụng để bật tắt đầu FET, với mức logic thấp cho phép điều khiển tín hiệu đầu Chân MS1 MS2 MS3: Cấu hình vi bước động Hình 3.11: Cấu hình vi bước IC A4988 Chân OUT1A, OUT2A, OUT1B, OUT2B: Chân tín hiệu Output điều khiển động Chân SENSE1, SENSE2: Kết nối với điện trở ngồi có tác dụng điều khiển cường độ dòng điện chạy motor Chân VDD: Cấp điện áp logic cho IC Chân VBB: Cấp nguồn hoạt động cho IC (8 – 35V) Chân GND: Tham chiều đất • Vi điều khiển Vi điều khiển máy tính tích hợp chip, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao 28 Báo cáo đồ án I gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp (khác với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với khối ngoại vi nhớ, module vào/ra, module biến đổi số sang tương tự tương tự sang số, Ở máy tính module thường xây dựng chip mạch Vi điều khiển thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng Nó xuất nhiều thiết bị điện, điện tử, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, ∗ Dòng vi điều khiển MSP430 TI SP430 chứa 16 bit RISC CPU, ngoại vi hệ thống định thời linh hoạt kết nối với theo cấu trúc VON-NEUMANN, có Bus liên kết như: Bus địa nhớ ( MAB), Bus liệu nhớ ( MDB) Đây xử lý đại với mô đun nhớ tương tự kết nối ngoại vi tín hiệu số, MSP430 đưa giải pháp tốt cho nhu cầu ứng dụng với tín hiệu hỗn tạp MSP430 có số phiên như: MSP430x1xx, MSP430x2xx, MSP430x3xx, MSP430x4xx, MSP430x5xx Dưới đặc điểm tổng quát họ vi điều khiển: + Cấu trúc sử dụng nguồn thấp giúp kéo dài tuổi thọ Pin - Duy trì 0.1µA dòng ni RAM - Chỉ 0.8µA real-time clock - 250 µA/ MIPS + Bộ tương tự hiệu suất cao cho phép đo xác - 12 bit 10 bit ADC-200 kskp, cảm biến nhiệt độ, Vref - 12 bit DAC - Bộ giám sát điện áp nguồn + 16 bit RISC CPU cho phép nhiều ứng dụng, thể phần kích thước Code lập trình - Thanh ghi lớn nên loại trừ trường hợp tắt nghẽn tập tin làm việc - Thiết kế nhỏ gọn làm giảm lượng tiêu thụ điện giảm giá thành - Tối ưu hóa cho chương trình ngơn ngữ bậc cao C, C++ - Có chế độ định địa - Khả ngắt theo véc tơ lớn + Trong lập trình cho nhớ Flash cho phép thay đổi Code cách linh hoạt, phạm vi rộng, nhớ Flash lưu lại nhật ký liệu Hệ thống định thời ( Clock) linh hoạt Hệ thống Clock thiết kế cách đặc biệt cho ứng dụng sử dụng nguồn cung cấp Pin Một tạo xung nhịp phụ tần số thấp ( ACLK) cung cấp trực tiếp từ dao động thạch anh 32 KHz ACLK sử dụng Real29 Báo cáo đồ án I time Clock để kích hoạt tính Một dao động kĩ thuật số tốc độ cao ( DCO) làm nguồn xung đồng hồ ( MCLK) sử dụng cho CPU kết nối ngoại vi tốc độ cao Bởi thiết kế này, DCO hoạt động ổn định 1MHz thời gian 2µS MSP430 thiết kế dựa giải pháp có hiệu sử dụng RISC CPU 16 bít hiệu suất cao + Bộ định thời phụ tần số thấp: Hoạt động chế độ sẵn sang sử dụng nguồn cực thấp + Bộ định thời ( Master Clock) tốc độ cao: Hoạt động xử lý tín hiệu hiệu suất cao Hình I.1: Sơ đồ cấu trúc MSP430 Các vùng địa MSP430 thiết kế theo cấu trúc Von-Neumann có vùng địa chia thành nhiều vùng ghi hàm đặc biệt ( SFRs), ngoại vi, RAM, nhớ Flash/ROM 30 Báo cáo đồ án I Hình I.2: Sơ đồ nhớ MSP430 Flash/ROM Địa bắt đầu Flash/ROM phụ thuộc vào độ lớn Flash/ROM tùy thuộc vào họ vi điều khiển Địa kết thúc Flash/ROM 0x1FFFFh Flash/ROM sử dụng cho mã chương trình liệu Những bảng Byte Wordcó thể tồn trử sử dụng Flash/ROM mà không cần copy vào RAM trước sử dụng chúng.Những bảng véc tơ ánh xạ đến 16 Word phía vùng địa Flash/ROM với ưu tiên ngắt cao vùng địa cao Flash/ROM RAM RAM bắt đầu địa 0200h giới hạn cuối tùy thuộc vào kích thước RAM RAM sử dụng cho mã chương trình liệu Các module ngoại vi Trong vùng khơng gian địa MSP430 có vùng địa dành cho Mô đun ngoại vi Vùng địa từ 0100 đến 01FFh sử dụng dành riêng cho mơ đun ngoại vi 16 Bít Vùng địa từ 010 đến 0FFh sử dụng dành riêng cho mơ đun ngoại vi Bít Thanh ghi hàm đặc biệt 31 Báo cáo đồ án I SFRs liên quan nhiều đến cho phép tính số mô đun ngoại vi dùng để truyền tín hiệu ngắt từ ngoại vi SFRs nằm 16 Byte thấp vùng địa tổ chức Byte SFRs truy cập thị Byte Tổ chức nhớ Byte dùng để định vị trí địa lẽ chẳn, Wordthì sử dụng cho địa chẵn Vì sử dụng lệnh Từ có địa chẵn sử dụng Byte thấp Word số chẵn, Byte cao số lẽ Hình I.3: Bit, Byte, Word cấu trúc nhớ MSP430 ∗ Dòng Vi điều khiển STM32 ST ST đưa thị trường dòng vi điều khiển dựa ARM7 ARM9, STM32 bước tiến quan trọng đường cong chi phí hiệu suất (price/performance), giá gần Euro với số lượng lớn, STM32 thách thức thật với vi điều khiển 16-bit truyền thống STM32 gồm 14 biến thể khác nhau, phân thành hai dòng: dòng Performance có tần số hoạt động CPU lên tới 72Mhz dòng Access có tần số hoạt động lên tới 36Mhz Các biến thể STM32 hai nhóm tương thích hồn tồn cách bố trí chân (pin) phần mềm, đồng thời kích thước nhớ FLASH ROM lên tới 512K 64K SRAM 32 Báo cáo đồ án I Hình Kiến trúc STM32 nhánh Performance Access Nhánh Performance hoạt động với xung nhịp lên đến 72Mhz có đầy đủ ngoại vi, nhánh Access hoạt động với xung nhịp tối đa 36Mhz có ngoại vi so với nhánh Performance Sự tinh vi Thoạt nhìn ngoại vi STM32 giống vi điều khiển khác, hai chuyển đổi ADC, timer, I2C, SPI, CAN, USB RTC Tuy nhiên ngoại vi có nhiều đặc điểm thú vị Ví dụ ADC 12-bit có tích hợp cảm biến nhiệt độ để tự động hiệu chỉnh nhiệt độ thay đổi hỗ trợ nhiều chế độ chuyển đổi Mỗi định thời có khối capture compare (dùng để bắt kiện với tính input capture tạo dạng sóng ngõ với output compare), khối định thời liên kết với khối định thời khác để tạo mảng định thời tinh vi Một định thời cao cấp chuyên hỗ trợ điều khiển động cơ, với đầu PWM với dead time (khoảng thời gian chèn vào hai đầu tín hiệu xuất PWM bù điều khiển mạch cầu H) lập trình đường break input (khi phát điều kiện dừng khẩn cấp) buộc tín hiệu PWM sang trạng thái an toàn cài sẵn Ngoại vi nối tiếp SPI có khối kiểm tổng (CRC) phần cứng cho 16 word hỗ trợ tích cực cho giao tiếp thẻ nhớ SD MMC STM32 có hỗ trợ thêm tối đa 12 kênh DMA (Direct Memory Access) Mỗi kênh dùng để truyền liệu đến ghi ngoại vi từ ghi ngoại vi với kích thước từ (word) liệu truyền 8/16 32-bit Mỗi ngoại vi có điều khiển DMA (DMA controller) kèm dùng để gửi đòi hỏi liệu yêu cầu Một phân xử bus nội (bus arbiter) ma trận bus (bus 33 Báo cáo đồ án I matrix) tối thiểu hoá tranh chấp bus truy cập liệu thông qua CPU (CPU data access) kênh DMA Điều cho phép đơn vị DMA hoạt động linh hoạt, dễ dùng tự động điều khiển luồng liệu bên vi điều khiển STM32 vi điều khiển tiêu thụ lượng thấp đạt hiệu suất cao Nó hoạt động điện áp 2V, chạy tần số 72MHz dòng tiêu thụ có 36mA với tất khối bên vi điều khiển hoạt động Kết hợp với chế độ tiết kiệm lượng Cortex, STM32 tiêu thụ 2μA chế độ Standby Một dao động nội RC 8MHz cho phép chip nhanh chóng khỏi chế độ tiết kiệm lượng dao động khởi động Khả nhanh vào thoát khỏi chế độ tiết kiệm lượng làm giảm nhiều tiêu thụ lượng tổng thể Sự an toàn Ngày ứng dụng đại thường phải hoạt động môi trường khắc khe, đòi hỏi tính an tồn cao, đòi hỏi sức mạnh xử lý nhiều thiết bị ngoại vi tinh vi Để đáp ứng yêu cầu khắc khe đó, STM32 cung cấp số tính phần cứng hỗ trợ ứng dụng cách tốt Chúng bao gồm phát điện áp thấp, hệ thống bảo vệ xung Clock hai Watchdogs Bộ Watchdog cửa sổ (windowed watchdog) Watchdog phải làm tươi khung thời gian xác định Nếu nhấn q sớm, q muộn, Watchdog kích hoạt Bộ thứ hai Watchdog độc lập (independent watchdog), có dao động bên ngồi tách biệt với xung nhịp hệ thống Hệ thống bảo vệ xung nhịp phát lỗi dao động bên (thường thạch anh) tự động chuyển sang dùng dao động nội RC 8MHz Tính bảo mật Một yêu cầu khắc khe khác thiết kế đại nhu cầu bảo mật mã chương trình để ngăn chặn chép trái phép phần mềm Bộ nhớ Flash STM32 khóa để chống truy cập đọc Flash thông qua cổng Debug Khi tính 34 Báo cáo đồ án I bảo vệ đọc kích hoạt, nhớ Flash bảo vệ chống ghi để ngăn chặn mã không tin cậy chèn vào bảng vector ngắt Hơn bảo vệ ghi cho phép phần lại nhớ Flash STM32 có đồng hồ thời gian thực khu vực nhỏ liệu SRAM nuôi nhờ nguồn pin Khu vực có đầu vào chống giả mạo (anti-tamper input), kích hoạt kiện ngắt có thay đổi trạng thái đầu vào Ngoài kiện chống giả mạo tự động xóa liệu lưu trữ SRAM ni nguồn pin Phát triển phần mềm Nếu bạn sử dụng vi điều khiển dựa lõi ARM, cơng cụ phát triển cho ARM có hỗ trợ tập lệnh Thumb-2 dòng Cortex Ngoài ST cung cấp thư viện điều khiển thiết bị ngoại vi, thư viện phát triển USB thư viện ANSI C mã nguồn tương thích với thư viện trước cơng bố cho vi điều khiển STR7 STR9 Có nhiều RTOS mã nguồn mở thương mại middleware (TCP/IP, hệ thống tập tin, v.v.) hỗ trợ cho họ Cortex Dòng Cortex-M3 kèm với hệ thống gỡ lỗi hoàn toàn gọi CoreSight Truy cập vào hệ thống CoreSight thông qua cổng truy cập Debug (Debug Access Port), cổng hỗ trợ kết nối chuẩn JTAG giao diện dây (serial wire-2 Pin), cung cấp trình điều khiển chạy gỡ lỗi, hệ thống CoreSight STM32 cung cấp hệ thống điểm truy cập(data watchpoint) công cụ theo dõi (instrumentation trace) Cơng cụ gửi thông tin ứng dụng lựa chọn đến công cụ gỡ lỗi Điều cung cấp thêm thơng tin gỡ lỗi sử dụng trình thử nghiệm phần mềm 2.2 Tiềm năng lượng Mặt trời Việt Nam Theo Hiệp hội lượng Việt Nam, nước ta quốc gia có ánh nắng mặt trời nhiều biểu đồ xạ mặt trời giới Tại tỉnh Tây Nguyên Nam Trung Bộ, số nắng đạt từ 2000 – 2600 giờ/năm Bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2, chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ/năm 35 Báo cáo đồ án I Bảng 2 Giá trị trung bình cường độ xạ mặt trời ngày năm số nắng số khu vực khác Việt Nam ST T Khu Vực Cường độ BXMT (kWh/m2/ngày) Khu vực Đông Bắc 3,3 – 4,1 Khu vực Tây Bắc 4,1 – 4,9 Khu vực Bắc Trung Bộ 4,6 – 5,2 Khu vực Nam Trung Bộ Tây Nguyên 4,9 – 5,7 Khu vực Nam Bộ 4,3 – 4,9 Trung bình nước 4,6 Số nắng trung bình (giờ/năm) 1500 – 1800 1890 – 2102 1700 – 2000 2000 – 2600 2200 – 2500 2000 36 Báo cáo đồ án I CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ 3.1 Yêu cầu chức + Mạch điều khiển động quay từ trái sang phải ứng với hướng đông sang tây theo Mặt trời + Mạch điều khiển động quay vị trí cũ sau Mặt trời lặn + Mạch dừng hoạt động trời tối hoạt động trở lại vào sáng ngày hôm sau 3.2 Thiết kế mạch điều khiển động quay điều chỉnh hướng thu ánh sáng • Thiết kế ngun lý Trong khn khổ mơn học, nhóm lựa chọn sử dụng IC A4988 với vi điều khiển STM38F103C8T6 để điều khiển động bước Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý kết nối STM32 37 Báo cáo đồ án I Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý kết nối IC A4988 ∗ Phân tích kết nối chân tín hiệu Chân STEP: Đây chân tín hiệu băm xung PWM, tùy theo cấu hình chân MS1, MS2 MS3 mà động quay góc khác với sườn lên tín hiệu Vì chân tín hiệu PWM nên chân STEP nối với chân PA6 SMT32, chân PA6 có chân đa chức năng, cấu hình Timer phục vụ cho việc băm xung PWM 38 Báo cáo đồ án I Hình 3.14: Kết nối tín hiệu chân STEP Chân tín hiệu logic ENABLE, DIR, MS3, MS2, MS1: Đây chân tín hiệu cấu hình logic điều khiển động nên nối với GPIO thơng thường MCU, chúng kết nối với chân PA4, PA5, PA7, PB0, PB1 Hình 3.15: Kết nối tín hiệu cấu hình logic điều khiển Chân SLEEP, RESET: Đây chân tín hiệu cấu hình logic, nhiên đây, khơng sử dụng đến nên cấu hình cứng giá trị logic để mạch hoạt động 39 Báo cáo đồ án I Hình 3.16: Kết nối tín hiệu SLEEP RESET Khối cấu hình điều chỉnh cường độ dòng điện Output: IC A4988 hỗ trợ điều chỉnh dòng điện đầu ra, dòng điện tính theo cơng thức: Trong đó: VREF điện áp cấp vào chân VREF Rs giá trị điện trở chân SENSE1 (ứng với OUTPUT1) SENSE2(ứng với OUTPUT2) Do động lựa chọn có dòng điện định mức 0.5A, nên VREF cấp vào 1V Rs 0.25 Ohm 40 Báo cáo đồ án I Hình 3.17: Khối điều chỉnh dòng điện Output DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO • • Datasheet STM32F103, A4988, DRV8846 Nang Luong Viet Nam, "Các dự án lượng tái tạo EVN gặp khó khăn," 09 December 2017 [Online] Available: http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/cac-duan-nang-luong-tai-tao-cua-evn-gap-kho-khan.html [Accessed 18 March 2018] 41 Báo cáo đồ án I • Dien Luc Viet Nam, "Năng lượng mặt trời – Hướng phát triển Việt Nam," 26 December 2016 [Online] Available: http://www.evn.com.vn/d6/news/Nang-luong-mat-troi-Huong-phat-trien-moi- • tai-Viet-Nam-0-0-19263.aspx [Accessed 18 March 2018] Mark Crawford, "Self-Cleaning Solar," October 2012 [Online] Available: https://www.asme.org/engineering-topics/articles/energy/self-cleaning-solar- • panels-maximize-efficiency [Accessed 18 March 2018] Trang Wikipedia Tiếng Việt https://vi.wikipedia.org 42 ... THUYẾT 2.1 Tìm hiểu hệ thống lượng Mặt trời 2.1.1 Tổng quan khối chuyển đổi lượng Mặt trời 2.1.2 Cơ sở lý thuyết khối chuyển đổi lượng Mặt trời Pin lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang... này, nhóm chúng em đề xuất đề tài Thiết kế hệ thống chuyển đổi lượng Mặt trời Mục tiêu đề tài xây dựng hệ thống chuyển đổi lượng mặt trời thành điện phục vụ cho thiết bị sinh hoạt gia đình Báo... chuyển đổi lượng Mặt trời đơn giản 1.2 Ý tưởng Báo cáo đồ án I Hình thành ý tưởng: • • • • Thiết kế chuyển đổi quang thành điện Thiết kế điều khiển sạc Pin Thiết kế ổn áp cho dòng điện Pin Mặt trời