3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.3.2. Thiết kế, chếtạo hệ thống điều khiển góc nghiêng của tấm PMT theo hướng
hướng nắng
4.3.2.1. Thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí của hệ thống điện NLMT
Mô đun pin NLMT bao gồm 1 tấm pin NLMT công suất 200W và hệ thống cơ khí để nâng đỡ dàn PMT và xoay tấm PMT theo hướng nắng. Chúng tôi đã vẽ mô phỏng mô đun này trên phần mềm Autocad với định dạng 3D như hình 4.8. Sau khi mô hình được gia công, chế tạo kết quả cho như hình 4.9.
Hình 4.8. Mô hình mô đun pin NLMT
1 - Chân đế; 2 – Mô tơ dẫn động dàn xoay pin mặt trời; 3 – Gối đỡ trục vít me (2 gối trên và dưới); 4 – Trục vít me; 5 – Chạc 2 chấu gắn với đai ốc; 6- thanh truyền; 7- Gối ỡ trục quay phương Bắc –Nam; 8 – Gối dỡ trục quay phương Đông – Tây; 9 – Khung đỡ tấm pin NLMT; 10 – Tấm pin NLMT.
Mô đun gồm chân đế (1) được chế tạo bằng thép U 115x45x5 được hàn chắc chắn đồng thời làm thân để gắn các chi tiết khác. Trong mô hình tấm pin NLMT (10) được điều khiển xoay theo phương Đông – Tây bởi động cơ (2) thông qua bộ truyền vít me (4) – đai ốc gắn với chạc (5) thông qua thanh truyền (6). Tấm pin NLMT ngoài xoay theo phương Đông – Tây bởi gối đỡ (8) còn được điều chỉnh xoay theo phương Bắc – Nam bởi gối đỡ (7). Vít me truyền động (4) được nối đồng trục với động cơ (2) thông qua một khớp nối mềm, vít me được đỡ bằng 2 gối đỡ bi nhào 202.
Hình 4.9. Mô đun pin NLMT
Trong mô đun pin NLMT để điều khiển xoay tấm pin NLMT được thực hiện bởi cụm truyền động vít me – đai ốc. Hệ thống truyền động vít me – đai ốc ngoài khống chế cữ hành trình trên và hành trình dưới bởi các cử cơ khí thì còn được khống chế cữ hành trình trên và hành trình dưới bởi công tắc hành trình trên và công tắc hành trình dưới như hình 4.10.
Hình 4.10. Cụm điều khiển dàn xoay pin NLMT
Để quay tấm NLMT theo 2 phương Đông – Tây và phương Nam – Bắc trong mô đun được chế hai gối đỡ có gắn ổ bi 402 như hình 4.11.
Hình 4.11. Gối đỡ trục xoay tấm pin NLMT phương Đông – Tây và gỗi đỡ tấm pin NLMT phương Bắc – Nam
Nhận xét:
Để hệ thống đảm bảo cứng vững và hoạt động ổn định, trong quá trình chế tạo đối với các trục, gối đỡ, vít me và đai ốc của vít me được chế tạo bằng thép C45 và được nhiệt luyện đảm bảo độ cứng vững.
Khung của hệ thống được hàn chắc chắn từ thép U115x45.
4.3.3.2. Thiết kế, chế tạo mô đun điều khiển tấm pin NLMT a) Sơ đồ nguyên lý
Để điều khiển tấm pin NLMT ta thiết kế mạch điều khiển với sơ đồ nguyên lý như hình 4.12.
b) Sơ đồ mạch đổ đồng board mạch
Sử dụng phần mềm Orcad ta được sơ đồ board mạch đồng như hình 4.13
Hình 4.13. Sơ đồ board mạch đồng c) Sơ đồ bố trí linh kiện
Sơ đồ bố trí linh kiện được thực hiện như hình 4.14
d) Lựa chọn và hiệu chỉnh thông số linh kiện:
+ Điều chỉnh biến trở VR1 sao cho: khi PC1 và PC2 cùng nhận được lượng ánh sáng như nhau thì Led2 bắt đầu tắt (điện áp đầu vào 4 lớn hơn điện áp đầu vào 5 một chút). Như vậy, khi PC1 và PC2 có cùng lượng ánh sáng thì động cơ sẽ dừng quay.
+ Điều chỉnh VR2 sao cho: khi mặt trời lặn động cơ sẽ tự động quay về hướng Đông nhờ RL2 và dừng lại khi gặp công tắc hành trình SW2 (Chuẩn bị cho ngày hoạt động mới bắt đầu). Và cũng đảm bảo rằng ban ngày điện áp đầu số 8 lớn hơn đầu số 9 nên Q2 luôn bị khóa. Động cơ không thể quay sang hướng Đông mà chỉ có thể quay từ Đông sang Tây.
Chú ý: Trong mạch ta thay IC1d bằng một trasistor Q5. Nguyên tắc hoạt động:
- Khi PC1 được chiếu sáng nhiều hơn PC2, điện áp đầu vào 5 lớn hơn đầu vào 4 dẫn đến đầu ra 2 (+) led2 sáng, C3 được nạp từ từ qua R5 R6 và r7 được phân cực sao cho đầu 7 lớn hơn đầu 6 đầu 1(+) Q1 dẫn rơle RL1 tác động làm động cơ quay chậm từ Đông sang Tây
- Động cơ sẽ dừng quay khi ánh sáng chiếu vào PC1 và PC2 bằng nhau hoặc khi tấm PMT chạm vào công tắc hành trình SW1. Như vậy để đảm bảo là PMT sẽ luôn nhận được ánh sáng mặt trời một cách trực diện(Nghĩa là đã đảm bảo yêu cầu điều khiển bám).
- Khi trời bắt đầu tối hoặc khi trời có mưa, âm u thì điện áp ở chân số 9 lớn hơn chân số 8 nên động cơ sẽ tự động quay về phía Đông chuẩn bị cho chuyển động bám của một ngày mới.
Các sự cố của hệ thống và cách khắc phục:
- Vì một lý do nào đó mà PC2 có lượng ánh sáng lớn hơn PC1(như mưa có sấm chớp, do đèn chiếu...) thì động cơ vẫn cứ đứng yên vì RL1 và RL2 không bị tác động.
- Vào ban đêm, khi có ánh sáng vào PC1 mà không chiếu vào PC2 thì cũng không ảnh hưởng gì(nghĩa là giữ nguyên trạng thái) vì trước đó ta đã điều chỉnh cho VR2 để Q5 dẫn, dòng điện từ chân 1 sẽ qua Q5 mà không qua Q1 động cơ không thể quay sang Tây
e) Lựa chọn mạch cấp nguồn hệ thống hoạt động
Khi đặt ngoài trời, “Hệ thống điều khiển bám” sẽ phải tự cung cấp NL cho mình. Muốn vậy thì năng lượng thu được từ pin đặt ngoài trời sẽ nạp cho AQ. Năng lượng được tích trữ này, một phần được cung cấp cho mạch điều khiển thông qua mạch cấp nguồn, một phần thì cấp trực tiếp cho động cơ hoạt động.
Sơ đồ mạch nguyên lý
Hình 4.15. Sơ đồ nguyên lý mạch cấp nguồn
Sơ đồ board mạch:
Sơ đồ bố trí linh kiện:
Hình 4.17. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch cấp nguồn f) Cảm biến dò ánh sáng
Cảm biến dò ánh sáng theo phương Đông – Tây được thực hiện như hình 4.19
Hình 4.18. Cảm biến dò góc ánh sáng
1 Vách ngăn;, 2 – Cảm biến quang điện phía nghịch (cảm biến A); 3 – Cảm biến quang điện phía thuận (Cảm biến B)