Thiết kế, chế tạo hệ thống tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 1 Tóm tắt công trình sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 Mã số:.. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT PIN MẶT TRỜI Sinh viên : Đoàn Thanh Sơn CĐT1 - K54 Phạm Văn Trưởng CĐT1 - K54 GVHD : TS. Đặng Thái Việt Khoa/Viện : Cơ khí TÓM TẮT NỘI DUNG Nhân loại đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng.Vấn đề tìm ra các nguồn năng lượng mới, nguồn năng lượng tái tạo được và nguồn năng lượng xanh đang được cả thế giới quan tâm.Cùng với năng lượng gió, thủy triều, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng cho thấy nhiều hi vọng trong tương lai. Muốn thu được năng lượng mặt trời và có thể truyền nó đi được xa hơn, chúng ta cần pin mặt trời để chuyển năng lượng mặt trời từ dạng quang năng sang điện năng. Pin năng lượng mặt trời chỉ đạt hiệu suất lớn nhất khi ánh sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng tấm pin. Tuy nhiên, hệ thống pin mặt trời hiện nay thường được lắp cố định nên làm giảm hiệu suất thu năng lượng của tấm pin. Để duy trì được hiệu suất của tấm pin ở mức cao nhất chúng ta cần một hệ thống điều chỉnh tấm pin luôn hướng về phía mặt trời. Mục đích của đề tài là tự động hóa quá trình điều khiển định hướng tấm pin mặt trời kể cả khi bị mây che mất ánh sáng. Đồng thời, cũng thay đổi chế độ điều khiển tự động thành chế độ điều khiển bằng tay một cách linh hoạt phục vụ trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Solar Tracking System: More Efficient Use of Solar Panels (J. Rizk and Y. Chaiko) 2. Thiết kế, chế tạo hệ điều khiển định hướng pin mặt trời (Đinh Hồng Bộ, Nguyễn Nhật Dương,Nguyễn Hồng Long,Đỗ Văn Sơn) 3. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải; Họ vi điều khiển 8051; Nhà xuất bản Lao động- Xã hội; Xuất bản năm 2009 4. Huỳnh Đắc Thắng; Kỹ thuật số thực hành; NXB KH-KT; Hà Nội 2006 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 2 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, nguồn cung cấp điện chủ yếu tại Việt Nam là thủy điện và nhiệt điện. Tuy nhiên, thủy điện gây mất cân bằng sinh thái và nhiệt điện tiêu tốn một lượng khoáng sản mà nước ta đang ngày càng cạn kiệt. Không những vậy,nhiệt điện còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Qua đây, ta thấy tầm quan trọng của các nguồn năng lượng thay thế - năng lượng xanh, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Với ưu điểm là sẵn có, dồi dào, là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường, năng lượng mặt trời đang là giải pháp thay thế cho các nguồn năng lượng khác đang ngày cạn kiệt trên Trái Đất. Ở Việt Nam, thiên nhiên ưu đãi cho nước ta một lượng bức xạ mặt trời thuộc loại cao nhất trên thế giới (vào khoảng 4.5 – 6 KWh/m2). Do đó, thật uổng phí nếu chúng ta bỏ qua nguồn năng lượng tự nhiên này. Mong muốn đưa năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến và phát triển hơn nữa ở Việt Nam, đem những kiến thức đã học được áp dụng vào thực tế sản xuất và đời sống. Vì vậy, nhóm sinh viên chúng em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời”. Nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng công nghệ xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin điện mặt trời. Đề tài là một sản phẩm có tính thực tế cao, được nghiên cứu, chế tạo dựa trên những kiến thức đã học, kế thừa và phát triển những kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây.Đó còn là sự kết hợp giữa cơ khí - điện tử - tin học để đem đến một sản phẩm hoàn thiện có tính ứng dụng cao, phù hợp với điều kiện hiện tại ở Việt Nam. Do thời gian, kinh phí có hạn và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên sản phẩm của chúng em không thể tránh khỏi thiếu xót và hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và các bạn. Chúng em xin trân thành cảm ơn Thầy – TS. Đặng Thái Việt, cùng các thầy cô trong bộ môn Máy và Ma sát đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này, chúng em cũng xin trân thành cảm ơn ban lãnh đạo bộ môn đã tạo mọi điều kiện làm việc cũng như các trang thiết bị cần thiết giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian qua. Hà nội, ngày 2 tháng 5 năm 2014 Nhóm sinh viên thực hiện Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 3 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Đặt vấn đề: Nhân loại đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng.Vấn đề tìm ra các nguồn năng lượng mới, nguồn năng lượng tái tạo được và nguồn năng lượng xanh đang được cả thế giới quan tâm.Cùng với năng lượng gió, thủy triều, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng cho thấy nhiều hi vọng trong tương lai. Muốn thu được năng lượng mặt trời và có thể truyền nó đi được xa hơn, chúng ta cần pin mặt trời để chuyển năng lượng mặt trời từ dạng quang năng sang điện năng. Pin năng lượng mặt trời chỉ đạt hiệu suất lớn nhất khi ánh sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng tấm pin. Tuy nhiên, hệ thống pin mặt trời hiện nay thường được lắp cố định nên làm giảm hiệu suất thu năng lượng của tấm pin. Để duy trì được hiệu suất của tấm pin ở mức cao nhất chúng ta cần một hệ thống điều chỉnh tấm pin luôn hướng về phía mặt trời. 2. Mục tiêu của đề tài: - Giải quyết được các vấn đề của hệ thống cũ, đồng thời phát triển hệ thống để nâng cao hiệu suất hơn nữa:  Điều khiển tấm pin luôn chuyển động hướng vuông góc với tia sáng mặt trời, làm tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng quang – điện.  Có khả năng chuyển chế độ làm việc phù hợp với điều kiện thời tiết hiện tại  Nâng cao độ chính xác của hệ thống bằng việc sử dụng các sensor xác định phương hướng. - Thiết kế, chế tạo, mô phỏng hoàn chỉnh hệ thống điều khiển định hướng pin mặt trời. 3. Phạm vi nghiên cứu: Với mục tiêu thiết kế và chế tạo hệ định hướng pin mặt trời nhưng do điều kiện thời gian, kinh phí có hạn, đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi sau: 1. Mô hình hóa hệ thống định hướng pin mặt trời để có thể phát triển, áp dụng rộng rãi vào thực tiễn. 2. Sử dụng hệ thống sensor trong nhận biết phương hướng. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 4 3. Dùng chip vi điều khiển để giám sát, xử lý, đưa ra tín hiệu điều khiển hệ thống. 4. Động cơ dẫn động cơ khí là động cơ một chiều có sử dụng đĩa encoder. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 5 PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu chung về đề tài 1.1. Nội dung đề tài Đề tài gồm 3 phần: 1. Thiết kế chế tạo cơ khí 2. Thiết kế chế tạo phần cứng điện tử 3. Thiết kế phần mềm 1.2. Tổng quan sơ đồ của hệ thống Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 6 1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Hệ thống có 3 chế độ hoạt động: 1. Chế độ bám: Khi hệ thống ở chế độ bám, tấm pin sẽ di chuyển tự động đến vị trí thẳng góc với mặt trời nhờ hai động cơ ở hai trục từ tín hiệu các sensor đưa về. 2. Chế độ tự động: Khi mặt trời bị mây che, hoặc vào những ngày mưa cường độ sáng sẽ xuống mức rất thấp, do đó sensor sẽ không nhận đủ độ sáng cần thiết để xác định hướng di chuyển cần thiết, khi đó hệ thống sẽ chuyển sang chế độ tự động. Mạch xử lý trung tâm sẽ nhận tín hiệu thời gian thực về ngày, giờ hiện tại, so sánh với giá trị góc quay được lưu sẵn trong chip để điều khiển hệ thống xoay đến vị trí thích hợp, đảm bảo cho hệ thống vẫn hoạt động tốt trong điều kiện xấu. 3. Chế độ thủ công: Ở chế độ này, hệ thống sẽ đươc vận hành thủ công nhờ 4 nút điều khiển ứng với 4 hướng Đông – Tây và Nam – Bắc. Người vận hành sẽ xoay tấm pin theo hướng vuông góc với ánh sáng mặt trời chiếu xuống. Chế độ này được sử dụng khi hệ thống gặp lỗi, hư hỏng hay bảo dưỡng mà vẫn đảm bảo được yêu cầu đề ra. Mạch còn có hệ thống đèn led báo chế độ, hướng di chuyển hiện tại, ngày, giờ theo thời gian thực giúp người vận hành có thể kiểm soát hệ thống một cách tốt nhất. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 7 2. Thiết kế, chế tạo cơ khí 2.1.Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cơ khí: Nhiệm vụ: Cơ cấu cơ khí bao gồm các chi tiết nâng đỡ, điều chỉnh tấm pin chuyển động hướng theo mặt trời. Yêu cầu: - Kết cấu đơn giản. - Đạt độ cứng vững. - Tỉ số truyền lớn. - Chuyển động đạt độ chính xác cao. 2.2. Thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí: Trước khi thiết kế, chúng ta cần phải lựa chọn phương pháp để điều khiển tấm pin hướng theo mặt trời. Có 2 phương pháp khả thi cho việc điều khiển chuyển động. Phương pháp thứ nhất là nghiêng tấm pin theo 2 trục để đạt vị trí yêu cầu (hình 2.1a ), phương pháp thứ hai là đồng thời xoay và nghiêng tấm pin theo 2 trục cũng đạt được kết quả tương tự (hình 2.1b). Hình 2.1: Chuyển động quay theo 2 trục tọa độ Sau khi tìm hiểu kĩ 2 phương pháp, chúng em thấy rằng phương pháp thứ 2 xoay và nghiêng theo 2 trục ít phức tạp hơn. Từ đó, nhóm đã xây dựng hệ thống cơ khí theo phương pháp này. Chuyển động quay quanh 2 trục thông qua việc truyền động giữa các cặp bánh răng trụ và các cặp bánh vít - trục vít. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 8 1. Truyền động bánh răng có ưu điểm nổi bật: - Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn. - Tỷ số truyền không thay đổi. - Hiệu suất cao, có thể đạt 0,97 0,99 - Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy. Tuy nhiên truyền động bánh răng có các nhược điểm sau: - Chế tạo tương đối phức tạp. - Đòi hỏi độ chính xác cao. - Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn. 2. Truyền động trục vít – bánh vít có ưu điểm sau: - Tỉ số truyền lớn1 - Làm việc êm, không ồn. Nhược điểm của bộ truyền trục vít – bánh vít: - Giá thành đắt 3. Ổ lăn được sử dụng để đỡ hai trục chuyển động, loại ổ lăn dùng là loại ổ bi đỡ một dãy. So với ổ trượt, ổ lăn có ưu điểm: - Hệ số ma sát nhỏ. - Chăm sóc và bôi trơn đơn giản, ít tốn vật liệu bôi trơn, có thể dùng mỡ bôi trơn. - Kích thước chiều rộng ổ lăn nhỏ hơn chiều rộng ổ trượt có cùng đường kính ngõng trục. - Mức độ tiêu chuẩn hóa và tính lắp lẫn cao, thay thế thuận tiện, giá thành thấp do sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên ổ lăn có một số nhược điểm: - Lắp ghép tương đối khó khăn. - Kích thước hướng kính lớn. - Lực quán tính tác dụng lên các con lăn khá lớn khi làm việc với vận tốc cao. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 9 Do trục có lắp ghép với các chi tiết máy khác như ổ lăn, bánh răng nên ta chọn trục là loại trục bậc, tuy có kết cấu phức tạp hơn trục trơn nhưng đảm bảo các điều kiện lắp ghép. Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 10 2.3. Tính toán tỉ số truyền Khâu 1: Khâu 2: Tỉ số truyền khâu 1 bằng tích tỉ số truyền giữa 2 cặp bánh răng thẳng và trục vít – bánh vít: â 1 1 2 3 85 85 70. . 2258 14 16 1kh u u u u u     Tỉ số truyền khâu 2 bằng tích tỉ số truyền giữa cặp bánh răng thẳng và trục vít – bánh vít: â 2 1 2 85 1. 0.076 16 70kh u u u u    2.4.Thiết kế trục 2.4.1.Chọn vật liệu thiết kế trục Chọn vật liệu là thép C45, thường hóa, có: - Giới hạn bền: 600 MPab  - Giới hạn chảy: 360 MPach  - Ứng suất xoắn cho phép: [ ] 15 30 MPa   Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 11 2.4.2.Tính các lực tác dụng lên trục Trục 1: Các thông số đầu vào: 1 w1 ' w1 1 513 52 14 1 òn / út 14 T Nmm d mm d mm n v g ph          Góc ăn khớp: 20o  Góc vít: 7o  Lực bánh vít: 1 1 w1 1 1 1 1 2 / 19.731 tan 2.423 tan 7.181 t a t r t F T d N F F N F F N           Lực bánh răng thẳng: ' ' 1 1 w1 ' ' 1 1 2 / 73.286 tan 26.734 t r t F T d N F F N       69.0l3= l2= l1= Fx11 Fy11 Ft1 Fa1 Fr1F'r1 Fy12 Fx12 F't1 26.5 34.5 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 12 ' 1 1 11 12 11 ' 1 1 11 12 12 ' 111 w1 12 3 1 2 1 1 ' 1212 3 1 2 1 1 0 35.274 0 18.281 19.144/ 2 0 14.7710 x t t x x x y r r y y x yx a y r r yy x t t F F F F F F N F F F F F F N F NM F d F l F l F l F NM F l F l F l                                    21.0 47.0 12.0 21.0 l3l1 l2 l4 40N 16.301N 34.067N 29.171N 80.147N 63.846N 16.762N 40 z y x 2000Nmm 840 1118.851 840 1 2 3 766.147 2000 2000 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 13 Trục 2: Các thông số đầu vào: 2 w2 2 1 2 1 2 2725 68 0.013 òn / út P 40 2000 T Nmm d mm n v g ph P N M M Nmm           Góc ăn khớp: 20o  Lực bánh răng thẳng: 2 w 22 / 80.147 tan 29.171 t r t F T d N F F N      21.0 47.0 12.0 21.0 l3l1 l2 l4 P1 Fx21 Fy21 Fr Ft Fx22 Fy22 P2 z y x Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 14       21 22 21 1 2 21 22 22 211 1 2 22 2 3 2 2 3 4 2222 2 3 2 0 16.301 0 63.846 34.0670 16.7620 x t x x x y r y y x yx r y yy x t F F F F F N F P P F F F F N F NM Pl F l F l l P l l l F NM F l l F l                                       21.0 47.0 12.0 21.0 l3l1 l2 l4 40N 16.301N 34.067N 29.171N 80.147N 63.846N 16.762N 40 z y x 2000Nmm 2000Nmm 840 1118.851 840 1 2 3 766.147 2000 2000 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 15 2.4.3.Kiểm nghiệm độ bền Trục 1:   1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 d1 1 1 1 31 1 507.316 934.761 376.47 1063.554 = 0.75 1112.405 2.647 0.1 x y y x t td l M M T M M M M M T Md d                       2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 d2 2 2 2 32 2 446.596 630.665 376.47 772.778 = 0.75 838.739 2.409 0.1 x y y x t td l M M T M M M M M T Md mm d                      Thỏa mãn điều kiện bền  Thỏa mãn điều kiện bền Trục 2:   1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 d1 1 1 1 31 1 840 0 2000 840 = 0.75 1924.99 3.178 0.1 x y y x t td l M M T M M M M M T Md d                       2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 d2 2 2 2 32 2 1118.851 766.147 2000 1356.027 = 0.75 2199.729 3.322 0.1 x y y x t td l M M T M M M M M T Md mm d                      Thỏa mãn điều kiện bền  Thỏa mãn điều kiện bền Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 16   3 3 3 2 2 3 3 3 2 2 d3 3 3 3 33 3 840 0 2000 840 = 0.75 1924.99 3.178 0.1 x y y x t td l M M T M M M M M T Md d                      Thỏa mãn điều kiện bền Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 17 2.5. Hình ảnh các chi tiết được thiết kế. Hình 2.2: Đế và tấm ốp trên khâu 1 Hình 2.3: Tấm ốp và giá đỡ khâu 2 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 18 Hình 2.4: Các loại trục Hình 2.5: Mô hình được thiết kế Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 19 3.Thiết kế, chế tạo mạchđiện tử Sơ đồ các khối: Hệ thống bao gồm 8 khối: - Mạch sensor: cung cấp tín hiệu về hướng cho mạch so sánh. - Mạch so sánh: xử lý tín hiệu từ sensor đưa về, rồi đưa tín hiệu vào vi điểu khiển. - Mạch Encoder: cung cấp tín hiệu về số vòng quay được của động cơ cho mạch xử lý trung tâm giúp xác định góc quay hiện tại của tấm pin. - Mạch xử lý trung tâm: nhận, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển, đồng thời lưu dữ liệu cho chế độ điều khiển tự động theo thời gian, hiển thị báo hiệu nguồn, chế độ hoạt động, hướng quay - Mạch thời gian thực: cung cấp dữ liệu thời gian thực về ngày, giờ, mùa trong năm phục vụ cho chế độ điều khiển tự động. - Mạch công suất: nhận tín hiệu điều khiển từ mạch so sánh để điều khiển động cơ. - Động cơ: là cơ cấu chấp hành, tạo momen quay. - Nguồn: cung cấp nguồn điện cho toàn hệ thống. Nguồn Mạch so sánh Mạch sensor Mạch công suất Động cơ Mạch xử lý trung tâm Mạch thời gian thực Mạch Encoder Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 20 3.1.Mạch sensor Hệ thống bám mặt trời hoạt động dựa trên sự thay đổi cường độ chiếu sáng của mặt trời tới cảm biến, từ đó sẽ nhân biết được hướng di chuyển của mặt trời. Trong hệ thống sử dụng cảm biến quang LDR(Light Dependent Resistors là 1 loại cảm biến ánh sáng đơn giản, nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong. Hình 3.1: Hình dạng thực tế và kí hiệu của quang điện trở. Khi ánh sáng kích thích chiếu vào LDR thì nội trở của LDR sẽ giảm xuống , tiến về 0 ôm( mạch kín). Nhưng khi ánh sáng kích thích ngừng thì nội trở tăng đến vô cùng( hở mạch). Để phát hiện sự thay đổi cường độ chiếu sáng của mặt trời chúng ta sử dụng 1 cặp 2 sensor đặt tại 2 hướng đối diện. Hình 3.2: Cặp sensor trong mạch so sánh. Điện áp tại đầu ra của mạch sensor được tính theo công thức sau: Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 21 Do điện trở của cảm biến dao động từ vài Ω tới xấp xỉ 1MΩ nên điện áp ra dao động trong khoảng từ 0-5V với điện áp cung cấp = 5V. Hệ thống bám mặt trời bám theo 2 phương Đông – Tây và Nam – Bắc nên cần sử dụng 2 cặp sensor trên.Tín hiệu điện áp từ 2 cặp sensor này sẽ được đưa vào mạch so sánh để xử lý. Sơ đồ mạch hoàn chỉnh và linh kiện dùng trong mạch: Hình 3.3: Sơ đồ mạch hoàn chỉnh. Linh kiện: 4 quang điện trở CDS PGM5506 có các đăc tính và thông số kĩ thuật: Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 22 3.2.Mạch so sánh Do mạch điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển để nhận, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển nên tín hiệu đầu ra của mạch so sánh phải là tín hiệu logic 0-1(mức 0 ứng với giá trị điện áp 0V và 1 ứng với giá trị điện áp 5V). Trong khi đó tín hiệu đầu vào là tín hiệu điện áp tuyến tính. Do vậy chúng ta sẽ sử dụng mạch so sánh để chuyển tín hiệu analog thành tín hiệu số. Để tối ưu phần cứng cũng như thiết kế mạch, chúng ta sẽ sử dụng các IC khuếch đại thuật toán(OPAMP). Điện áp đầu ra của mạch sensor phụ thuộc tuyến tính vào điện trở của cặp sensor.Khi mặt trời ở vị trí thẳng góc với hai cặp sensor, điện trở của mỗi sensor tại mỗi cặp bằng nhau, nhưng trên thực tế có độ sai lệch nhất định giữa chúng cho dù giá trị rất nhỏ.Chính giá trị sai lệch này sẽ khiến hệ thống đáp ứng sự thay đổi ngay cả khi mặt trời đã ở vị trí thẳng góc.Điều này khiến hệ thống mất ổn định, tổn hao năng lượng vô íchviệc tạo khoảng dừng sẽ giúp hệ thống ngừng đáp ứng khi sai lệch còn ở trong khoảng cho phép.Khoảng cho phép này được tạo ra nhờ sử dụng hai mạch so sánh tạo bởi hai Opamp và sẽ ảnh hưởng tới độ nhạy của hệ thống. Hình 3.4: Các khoảng điện áp đầu vào. Tạo ra khoảng “dừng” nhờ việc sử dụng 2 mạch so sánh sử dụng 2 OPAMP: Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 23 Hình 3.5: Mạch so sánh dùng 2 opamp Hai mạch so sánh có chung đầu vào ở hai cực khác nhau. Điện áp đầu vào này được so sánh với 2 điện áp cố định tạo ra bởi 2