Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 2.5 Đèn đường sử dụng năng lượng mặt trời ở Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

Hình 2.5 Đèn đường sử dụng năng lượng mặt trời ở Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

Tải bản đầy đủ - 0trang

-



Mặt trời cung cấp một nguồn năng lượng gần như vô tận.



-



Không làm ô nhiễm môi trường.



-



Không tạo ra phế thải rắn và khí từ các Nhà máy nhiệt điện, điện ngun tử.



-



Khơng tạo ra hiệu ứng nhà kính.



-



Góp phần đảm bảo nhu cầu về năng lượng trong tương lai.



11



Chương 3

Phương Pháp Và Phương Tiện

3.1.



Phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài

3.1.1 Phương pháp

 Chọn phương pháp thiết kế mơ hình

Mục đích của đề tài này đặt ra là tối ưu hóa khả năng nhận ánh sáng của các tấm



Pin làm tăng hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng. Do đó yêu cầu đặt ra

phải làm cho tấm pin có khả năng quay theo hướng của ánh sáng mặt trời một cách

linh hoạt và chính xác nhất.

Qua khảo sát ta thấy Nước ta nằm trên đường xích đạo, do đó mặt trời chỉ di

chuyển chủ yếu từ Đông sang Tây, sự sai lệch giữa các mùa trong năm cũng khơng lớn

lắm. Vì vậy trong đề tài quá trình điều khiển chủ yếu là làm cho các tấm Pin quay từ

Đông sang Tây, nhằm giảm bớt chi phí và giảm khó khăn trong thiết kế chế tạo nhưng

năng suất cũng không thay đổi nhiều.

Trong đề tài này quá trình quay theo hướng ánh sáng mặt trời của các tấm Pin được

thực hiện một cách linh hoạt, tự động thơng qua việc so sánh tín hiệu điện áp nhận về

giữa hai mạch phân áp. Giá trị điện áp so sánh giữa hai quang trở sẽ được hiển thị trên

một LCD.

 Phương pháp thực hiện phần cơ khí

Lắp ráp các tấm Pin theo dạng khuôn chữ nhật, mặt trên thiết kế thêm phần kính

chịu lực nhằm tăng khả năng bảo vệ khi va đập nhẹ và có thể tránh thời tiết xấu.

Để thực hiện phần cơ khí một cách chính xác và tiết kiệm được thời gian khi tiến

hành gia công các chi tiết ta tiến hành thực hiện theo trình tự các bước sau:

12



Phát thảo mơ hình 3D trên phần mềm Autocad.

Vẽ bản vẽ của mơ hình.

Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết.

Chế tạo các chi tiết trục, ổ lăn.

Chế tạo khung đỡ, giá đỡ.

Lắp ráp các chi tiết, giá đỡ lên khung mơ hình.

 Phương pháp thực hiện phần điện tử

-



Thiết kế mạch điều khiển, mạch cơng suất cho mơ hình.



-



Viết chương trình điều khiển.



-



Chạy thử nghiệm mạch trên test board.



-



Hoàn thiện phần cứng và chương trình điều khiển.



3.1.2 Phương tiện thực hiện đề tài

 Máy tiện

 Máy phay

 Máy hàn hồ quang

 Máy cắt sắt

 Máy tính cá nhân

 Mỏ hàn chì

 Đồng hồ VOM

 Thiết bị “Daystar meter” dùng để đo bức xạ mặt trời

 Các dụng cụ hỗ trợ khác…



13



3.2.



Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời



3.2.1 Cấu tạo:

Pin mặt trời (hay pin quang điện) là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt có khả năng

chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin mặt trời được cấu

tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline) và đa tinh thể

(polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%). Pin có cấu tạo như hình 3.1



Hình 3.1 Cấu tạo Pin mặt trời

3.2.2 Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý của pin mặt trời là hiệu ứng quang điện (photoelectric effect). Hiệu ứng

quang điện được xem là một trong những phát hiện to lớn của Einstein. Hiệu ứng này

mô tả khả năng của ánh sáng (quang) khi được chiếu trên bề mặt vật liệu có thể đánh

bật điện tử (điện) ra khỏi bề mặt này.

Để giải thích hiệu ứng quang điện Einstein đưa ra khái niệm quang tử (photon).

Ánh sáng là những quang tử được bắn lên vật liệu để tống điện tử của vật liệu thành

điện tử tự do. Sự di động của các điện tử này sẽ cho ta dòng điện.

14



 Sơ lược về hiện tượng quang điện:

Khi một thông lượng bức xạ điện từ đập lên bề mặt một vật thể bất kỳ thì một phần

của nó bị phản xạ, một phần xuyên sâu vào bên trong vật thể và chúng bị hấp thụ. Bức

xạ bị hấp thụ này có thể:

 Làm xuất hiện những hạt tải điện mới: điện tử trong vùng dẫn và lỗ trống trong

vùng hóa trị làm tăng độ dẫn điện. Hiện tượng này gọi là hiện tượng quang dẫn

(hiệu ứng quang điện nội).

Hiện tượng quang dẫn dễ xuất hiện đối với chất bán dẫn và chất cách điện, làm

thay đổi độ dẫn điện của chúng.Và hiện tượng quang dẫn khơng xuất hiện trong

kim loại vì trong kim loại đã có rất nhiều điện tử tự do.

 Làm xuất hiện những điện tử có năng lượng đủ lớn để vượt qua rào thế trên bề

mặt vật thể và phát xạ ra ngoài. Hiện tượng này gọi là hiện tượng quang điện ngoại

hay phát xạ quang điện tử.

Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời (và cho các thiết bị bán dẫn) là

các silic tinh thể. Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại:

-



Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski.

Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16%. Chúng thường rất mắc tiền do được

cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các

module.



-



Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc - đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm

nguội và làm rắn. Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu

suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vng che phủ bề mặt

nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.



-



Dải Silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh

thể. Loại này thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các

loại vì khơng cần phải cắt từ thỏi silicon.



15



3.3.



Giới thiệu sơ lược về các linh kiện trong đề tài



3.3.1 Vài nét về họ Vi điều khiển 8051

a. Tìm hiểu tổng quan về vi điều khiển

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử

dụng để điều khiển các thiết bị điện tử.

Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ

dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp

với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang

tương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mơ đun thường được xây dựng bởi

các chíp và mạch ngồi.

Vi điều khiển có rất nhiều và nhiều giá thành khác nhau tùy theo chức năng của

từng loại mà ta có thể chọn lựa thích hợp. Trong đề tài này việc điều khiển chủ yếu

dựa vào con AT89S52.

b. Sơ lượt về AT89S52

AT89S52 là một Microcomputer 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp

với bộ nhớ Flash có thể lập trình được. AT89S52 là một bộ vi xử lý 8 bit có nghĩa là

CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được

chia thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. Với các đặt điểm sau:

-



Tương thích với các sản phẩm MCS-51



-



4K byte bộ nhớ Flash có thể lập trình lại 1000 chu kỳ đọc/xóa.



-



Hoạt động tĩnh đầy đủ: 0 – 24 MHZ.



-



Khóa bộ nhớ chương trình 3 cấp.



-



128x8 bit RAM nội.



-



32 đường xuất nhập lập trình được (tương ứng 4 Port).



-



Hai timer/counter 16 bit .



-



Mạch đồng hồ và bộ dao động trên chip.

16



-



Có thể mở rộng khơng gian nhớ chương trình ngồi 64 KByte (bộ nhớ ROM

ngoại).



Vi điều khiển AT89S52 là một IC đơn phiến có kích thước nhỏ gọn, nhiều chức

năng có khả năng đáp ứng được các yêu cầu trong q trình điều khiển, ngồi ra đây

cũng là một IC căn bản vì sau khi sử dụng ta có thể sử dụng các IC khác. Trong đề tài

này nhóm đã quyết định chọn IC AT89S52 vì:

Tư liệu về dòng IC này có rất nhiều, dễ tìm, giá thành thấp.

Có trình dịch các câu lệnh viết ở dạng Assembler ra dạng mã máy.

Có board nạp ROM để nạp các mã máy vào bộ nhớ EEPROM của IC.

Có nhiều dạng board test dùng để kiểm tra nhanh các trương trình đã có

trong bộ nhớ EEPROM của IC AT89S52.

Có nhiều tài liệu viết về các ứng dụng thực tế về IC AT89S52, có nhiều sách

hướng dẫn cách sử dụng IC này.

 Cấu tạo vi điều khiển AT89S52:

AT89S52 có tất cả 40 chân, mỗi chân có chức năng như các đường I/O (xuất/nhập),

trong đó 24 chân có cơng dụng kép: mỗi đường có thể hoạt động như một đường I/O

hoặc như một đường điều khiển hoặc như thành phần của bus địa chỉ và bus dữ liệu.

Có cấu tạo như hình 3.2:



17



Hình 3.2 Sơ đồ chân AT89S52

Chức năng Port 0:

Port 0 là một port xuất/nhập song hướng cực máng hở 8 bit. Nếu được sử dụng như

là một ngõ xuất thì mỗi chân có thể kéo 8 ngõ vào TTL. Khi mức một được viết vào

các chân của port 0, các chân này có thể dùng như là các ngõ nhập tổng trở cao.

Port 0 có thể được định cấu hình để hợp kênh giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu (phần

byte thấp) khi truy cập đến bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình ngồi. Ở chế độ này

port 0 cá các điện trở pullup bên trong.

Port 0 cũng nhận các byte code (byte mã chương trình) khi lập trình Flash, và xuất

ra các byte code khi kiểm tra chương trình. Cần có các điện trở pullup bên ngồi khi

thực hiện kiểm tra chương trình.

Chức năng Port 1

Port 1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường

xuất/nhập, khơng có chức năng khác.



18



Port 1 là một port xuất/nhập song hướng 8 bit có các điện trở pullup bên trong. Các

bộ đệm ngõ ra của port 1 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ nhập TTL. Khi mức 1 được

viết vào các chân của port 1, chúng được kéo lên cao bởi các điện trở pullup nội và có

thể được dùng như là các ngõ nhập. Nếu đóng vai trò là các ngõ nhập, các chân của

port 1 (được kéo xuống thấp qua các điện trở bên ngồi) sẽ cấp dòng I IL do có các điện

trở pullup bên trong.

Chức năng Port 2

Port 2 là một port xuất/nhập song hướng 8 bit có các điện trở pullup bên trong. Các

bộ đệm ngõ ra của port 2 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ vào TTL, khi các mức 1

được viết vào các chân của port 2 thì chúng được kéo lên cao bởi các điện trở pullup

nội và có thể được dùng như các ngõ vào. Khi được dùng như các ngõ vào, các chân

của port 2 (được kéo xuống qua các điện trở bên ngồi) sẽ cấp dòng I IL do có các điện

trở pullup bên trong.

Port 2 phát ra byte cao của địa chỉ khi đọc từ bộ nhớ chương trình ngoài và khi truy

cập bộ nhớ dữ liệu ngoài dùng các địa chỉ 16 bit (MOVX @DPTR). Trong ứng dụng

này, nó dùng các điện trở pullup nội “mạnh” khi phát ra mức 1. Khi truy cập bộ nhớ dữ

liệu ngoài dùng các địa chỉ 8 bit (MOVX @RI), port 2 phát ra các nội dung của các

thanh ghi chức năng đặt biệt P2.

Port 2 cũng nhận các bit cao của địa chỉ và một vài tín hiệu điều khiển khi lập trình

và kiểm tra flash.

Tóm lại Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:

-



Chức năng xuất/nhập



-



Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngồi có dung



lượng lớn, cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận, byte

cao do P2 này đảm nhận.

Chức năng Port 3

Port 3 là một port xuất/nhập song hướng 8 bit có các điện trở pullup bên trong. Các

bộ đệm ngõ ra của port 3 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ vào TTL, khi các mức 1

19



được viết vào các chân của port 3 thì chúng được kéo lên cao bởi các điện trở pullup

nội và có thể được dùng như các ngõ vào. Khi được dùng như các ngõ vào, các chân

của port 3 (được kéo xuống qua các điện trở bên ngoài) sẽ cấp dòng IIL do có các điện

trở pullup bên trong.

Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17): Chức năng chính xuất/nhập.

Ngồi ra với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau:

Bit



Tên



Chức năng



P3.0



RxD



Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp



P3.1



TxD



Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp



P3.2



INT0



Ngõ vào ngắt cứng thứ 0



P3.3



INT1



Ngõ vào ngắt cứng thứ 1



P3.4



T0



Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0



P3.5



T1



Ngõ vào của Timer/Counter thứ 1



P3.6



WR



Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài



P3.7



RD



Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài



P0.0



T2



Ngõ vào của Timer/Counter thứ 2



P0.1



T2X



Ngõ nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2



Bảng 3.1 Bảng chức năng riêng thứ hai của P3



20



Chân Reset ( RST)

Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi

điều khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối

thiểu 2 chu kì máy.

Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi điều khiển

được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác động cho Vi điều khiển

hoạt động trở lại, hoặc do người sử dụng muốn quay về trạng thái hoạt động ban đầu.

Vì vậy chân RESET được kết nối như hình 3.3:

Với vi điều khiển sử dụng thạch anh có tần số fzat = 12 MHz sử dụng C=10 µF và

R = 10 KΩ.



Hình 3.3 Kết nối chân Reset

Chân XTAL1 và XTAL2

Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận nguồn xung Clock từ

bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với thạch anh và các tụ để tạo nguồn

xung clock ổn định.

Thường để tạo xung Clock cho vi điều khiển AT89S52 ta dùng thạch anh 12 MHZ

và hai tụ 33pF mắc như hình 3.4:



21



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 2.5 Đèn đường sử dụng năng lượng mặt trời ở Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×