BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN S K C 0 9 MÃ SỐ: T2010 - 06 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN MÃ SỐ: T2010 - 06 Chủ nhiệm đề tài: GVC.THS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ TP HCM, 12/2011 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN MÃ SỐ: T2010 - 06 Chủ nhiệm đề tài: GVC.THS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ TP HCM, 12/2011 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH A Các thành viên tham gia gồm có GV.THS NGUYỄN TẤN ĐỜI KS NGUYỄN BẠCH LONG B Các đơn vị phối hợp Nhóm chế nghiên cứu thiết kế chế tạo xe điện Nhóm nghiên cứu pin mặt trời Nhóm điều khiển động xe điện MỤC LỤC Mở đầu Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc Tính cấp thiết – mục tiêu 10 Cách tiếp cận 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 12 Nội dung nghiên cứu 12 Chƣơng 1: THIẾT KẾ MẠCH NẠP ACQUY I GIỚI THIỆU 13 II KHẢO SÁT PIN MẶT TRỜI VÀ ACQUY 13 Khảo sát nguồn lƣợng pin mặt trời 13 Khảo sát nguồn lƣợng lƣới điện 16 III THIẾT KẾ MẠCH NẠP ACQUY 23 Chƣơng 2: THIẾT KẾ CÁC MẠCH ĐO I GIỚI THIỆU 25 II LỰA CHỌN CÁC CẢM BIẾN 25 Cảm biến nhiệt 25 Cảm biến encoder 26 Mạch đo dòng bình 27 Mạch đo áp bình 28 Mạch đo dòng động 29 Chƣơng 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN I GIỚI THIỆU 29 II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ 29 III THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH 31 Lựa chọn linh kiện 31 Sơ đồ mạch tồn hệ thống 31 Chƣơng 4: THIẾT KẾ LƢU ĐỒ VÀ CHƢƠNG TRÌNH I GIỚI THIỆU 35 II THIẾT KẾ LƢU ĐỒ 35 III CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 36 KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Danh mục bảng biểu Bảng 1-1 Loại bình acquy tỷ trọng chất điện phân Bảng 4-1 Hiển thị phần trăm bình acquy Hình 1-4 Các vùng lượng Hình 1-5 Đặc tính kỹ thuật panel 270W redsun Hình 1-6 Đặc tính điện tỷ trọng phóng nạp với dòng khơng đổi Hình 1-7 Đặc tuyến phóng điện tới điện cuối Hình 1-8 Dung lượng định mức dựa mức Hình 1-9 Mức dung lượng dòng điện phóng điện đến điện cuối 1V Hình 1-10 Đặc tính điện thời gian phóng điện đến điện cuối 1V Hình 1-11 Mạch nạp acquy Hình 2-1 Sơ đồ chân cảm biến DS18B20 Hình 2-2 Sơ đồ mạch đo dòng cấp bình cho tải Hình 2-3 Sơ đồ mạch đo điện áp bình Hình 2-4 Sơ đồ mạch đo dòng hai động Hình 3-1 Sơ khối hệ thống Hình 3-2 Sơ đồ mạch hệ thống Hình 3-3 Sơ đồ mạch hiển thị giao tiếp với qua truyền liệu UART Hình 3-4 Sơ đồ mạch in khối hiển thị Hình 3-5 Sơ đồ mạch in hệ thống Thơng tin kết nghiên cứu Nhóm nghiên cứu thực u cầu đề ra, mạch nạp nạp điện đƣợc cho acquy từ nguồn lƣợng pin mặt trời ac quy Các thơng số đo điện áp pin, đo điện áp nguồn lƣới, đo dòng nạp cho acquy, điện áp acquy hiển thị hình LCD Trong q trình đo nhóm tiến hành so sánh thơng số đo với thơng số đo thiết bị đo khác nhƣ DVM Đo tốc độ qua encoder thực kết hiển thị LCD MỞ ĐẦU Nguồn lƣợng nƣớc ta ngày trở nên thiếu trầm trọng tăng nhanh thiết bị sử dụng điện hộ tiêu thụ, sở, trƣờng học, cơng ty nhà máy … với việc phụ thuộc vào thiên nhiên nhà máy thủy điện làm bất ổn nguồn lƣợng cung cấp Khi vào mùa khơ, thời tiết nắng nóng nhiều nhu cầu sử dụng lƣợng tăng lên kể, trời lại mƣa làm cho thủy điện ngừng hoạt động thiếu nƣớc mƣa, làm thiếu thốn lƣợng trầm trọng Chính phủ có kế hoạch đầu tƣ nguồn cung cấp điện ổn định nhà máy điện hạt nhân nhƣng việc thiết kế triển khai thực năm 2020 đƣa vào sử dụng Từ đến năm 2020 đến năm, Chính phủ đầu tƣ thêm nhà máy điện để bổ sung nguồn lƣợng nhƣng khơng kể, mạch khác Chính phủ sức kêu gọi ngƣời tiêu dùng nên sử dụng tiết kiệm nguồn lƣợng để dùng lâu dài Nhà trƣờng thực sách tiết kiệm điện từ lâu, năm trƣờng tiết kiệm hàng tram triệu đồng, tiết kiệm cho trƣờng tiết kiệm cho xã hội cần để chia sẻ nguồn lƣợng cho hoạt động sản xuất khác Đất nƣớc ta miền nhiệt đới, có ánh nắng mặt trời có gió quanh năm Chúng ta tiến hành xây dựng máy phát điện sức gió nhiều nơi nhƣ Huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận có dự án xây dựng tỉnh Bình Định Ngồi việc xây dựng nguồn cung cấp điện Chính Phủ khuyến khích nghiên cứu sử dụng nguồn lƣợng xanh nhƣ lƣợng mặt trời, lƣợng gió Cũng lý thiếu hụt lƣợng khai thác nguồn lƣợng nên Khoa điện – điện tử có đề tài nghiên cứu chế tạo xe chạy lƣợng điện sử dụng nguồn lƣợng mặt trời Đây đề tài lớn nhóm chúng tơi phụ trách cơng việc: “Xây dựng hệ thống nạp điện acquy từ pin mặt trời hệ thống giám sát hoạt động xe điện” Cơng việc nhóm chúng tơi nghiên cứu xây dựng mạch nạp cho bình acquy từ nguồn lƣợng pin mặt trời, ngồi mạch sử dụng nguồn lƣợng từ lƣới điện 220V Mạch đo điện áp bình, dòng nạp cho bình, dòng sử dụng cho tải, biết lƣợng tiêu hao bình, lƣợng thời gian sử dụng lại bình Đo tốc độ động cơ, đo khối lƣợng xe, đo nhiệt độ làm việc hai động Các cảnh báo bao gồm: bình khơng nạp đƣợc, có dòng cấp cho động nhƣng động khơng quay xe bị kẹt, báo q nhiệt động cơ, báo hiệu nguồn lƣợng mặt trời tốt dừng lại để nạp cho bình, báo hiệu q tải cần giảm tải để bảo vệ động TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC Xe chạy lƣợng điện đƣợc nghiên cứu nhiều giới nhà chế tạo sản xuất phục vụ cho nhu cầu sử dụng lại vận chuyển ngƣời Các xe điện khu vui chơi chở hành khách tham quan vị trí khác vừa tiết kiệm lƣợng vừa khơng tạo khí thải nhƣ xe chạy dầu, khơng làm ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời xung quanh Các xe điện sử dụng sân gold có chức tƣơng tự Trong thời kỳ khủng hoảng lƣợng xăng dầu giới, ngƣời dân sử dụng xe đạp điện có nguồn gốc từ Trung Quốc để thay cho xe gắn máy nhằm tiết kiệm tiền lƣợng dầu gây nhiễm Các xe điện chủ yếu sử dụng nguồn lƣợng từ lƣới điện nạp cho bình acquy bình acquy cung cấp lƣợng cho xe hoạt động Hiện có nghiên cứu sáng tạo thành cơng thi sử dụng nguồn lƣợng pin mặt trời nƣớc phát triển, có máy bay nguồn lƣợng mặt trời, máy giới chạy lƣợng mặt trời Thụy Sĩ chế tạo có chuyến bay thử nghiệm thành cơng với thời gian kéo dài liên tục 26 tiếng đồng hồ Chiếc máy bay với tên gọi Solar Impulse, có sải cánh dài 63 m, với Airbus A340, dài gần 22 m Trọng lƣợng máy bay ngƣời lái vào khoảng 1.600 kg có gần 12.000 pin lƣợng mặt trời gắn vào cánh phận thăng phía sau Máy bay đƣợc trang bị động điện có vận tốc tối đa 70 km/giờ Hình máy bay Thụy Sĩ: HEX_TO_BCD_DONGCO_TRAI (DONG_DONGCO_TRAI); GOI_DULIEU_DONGCO_TRAI (); IF (DONG_DONGCO_TRAI>HS_DONG_DCOTRAI) {OUTPUT_HIGH(RELAY_DCO_TRAI);} ELSE OUTPUT_LOW(RELAY_DCO_TRAI); } //XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XX // DO VA XU LY DONG NAP CHO ACQUY KENH AN0 //XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX X VOID DO_XU_LY_DONG_DONG_NAP_ACQUY () { SET_ADC_CHANNEL(0); DELAY_MS(1); KQADC_DONGNAP_ACQUY=0; FOR (I1=0;I13Fh hang 1; 40H-> 4Fh hang 2; ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx HIENTHILCD: HIENTHILCD1: MOV A,#080H CALL KTAO mov R1,#80 MOV R0,#0 CALL WRITE DJNZ R1,HIENTHILCD1 MOV A,#0C0H ;set DDRAM ;bat dau tu ;set DDRAM 58 HIENTHILCD2: HIENTHILCD3: HIENTHILCD4: CALL KTAO MOV R1,#20 CALL WRITE DJNZ R1,HIENTHILCD2 MOV A,#094H CALL KTAO MOV R1,#20 CALL WRITE DJNZ R1,HIENTHILCD3 MOV A,#0D4H CALL KTAO MOV R1,#20 CALL WRITE DJNZ R1,HIENTHILCD4 ;set DDRAM ;set DDRAM RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ;chtr goi data hien thi LCD ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx WRITE: WRITE1: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV BYTEOUT,A CALL DATA_BYTE INC R0 RET KHOITAO_UART: MOV SCON,#01010000B ;MOD BIT TDTDD MOV TMOD,#00100000B ;TIMER1 MODE2 - TD BAUD = 9600 MOV TH1,#-3 SETB TR1 MOV IE,#10010000B; RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ;CHUONG TRINH CON GIAI MA ASCII ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ;HANG TU THU TU LED GIAIMA_ASCII: GIAIMA1: MOV R0,#80H MOV R1,#25H MOV R3,#5 MOV A,@R0 MOVC A,@A+DPTR 59 MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA1 ;HANG TU THU TU LED 11 GIAIMA2: MOV MOV R1,#2FH MOV R3,#5 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA2 ;HANG TU THU TU LED GIAIMA3: MOV MOV R1,#39H MOV R3,#5 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA3 ;HANG TU THU TU LED 11 GIAIMA4: MOV MOV R1,#43H MOV R3,#5 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA4 ;HANG TU THU TU LED GIAIMA5: MOV MOV R1,#54H MOV R3,#5 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA5 ;HANG TU THU TU LED 11 GIAIMA6: MOV MOV R1,#5EH MOV R3,#5 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA6 ;HANG TU THU TU LED MOV R1,#67H 60 MOV GIAIMA7: MOV R3,#3 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA7 ;HANG TU THU TU LED 10 GIAIMA8: MOV MOV R1,#6DH MOV R3,#3 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA8 ;HANG TU THU TU LED 17 GIAIMA9: MOV MOV R1,#74H MOV R3,#3 A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A DJNZ R3,GIAIMA9 RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ;CHUONG TRINH KHOI TAO DU LIEU HIEN THI LCD ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx TAODULIEU_HT: MOV 20H,#'D' MOV 21H,#'A' MOV 22H,#'-' MOV 23H,#'B' MOV 24H,#':' MOV 2AH,#'D' MOV 2BH,#'A' MOV 2CH,#'-' MOV 2DH,#'P' MOV 2EH,#':' MOV 34H,#'D' MOV 35H,#'A' MOV 36H,#'-' MOV 37H,#'N' MOV 38H,#':' MOV 3EH,#'D' 61 MOV 3FH,#'O' MOV 40H,#'-' MOV 41H,#'C' MOV 42H,#':' MOV 48H,#'D' MOV 49H,#'O' MOV 4AH,#'-' MOV 4BH,#'N' MOV 4CH,#':' MOV 52H,#'D' MOV 53H,#'O' MOV 54H,#'-' MOV 55H,#'P' MOV 56H,#':' MOV 5CH,#'D' MOV 5DH,#'O' MOV 5EH,#'-' MOV 5FH,#'T' MOV 60H,#':' MOV 66H,#'T' MOV 67H,#'O' MOV 68H,#'C' MOV 69H,#'D' MOV 6AH,#'O' MOV 6EH,#'N' MOV 6FH,#'H' MOV 70H,#'D' MOV 71H,#'O' MOV 72H,#'P' MOV 76H,#'N' MOV 77H,#'H' MOV 78H,#'D' MOV 79H,#'O' MOV 7AH,#'P' RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx $INCLUDE(TV_LCD20.ASM) $INCLUDE(TV_DELAY.ASM) MAASCIIHEX: DB "0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","A","B","C","D","E","F" 62 END KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu thực u cầu đề ra, mạch nạp nạp điện đƣợc cho acquy từ nguồn lƣợng pin mặt trời ac quy Các thơng số đo điện áp pin, đo điện áp nguồn lƣới, đo dòng nạp cho acquy, điện áp acquy hiển thị hình LCD Trong q trình đo nhóm tiến hành so sánh thơng số đo với thơng số đo thiết bị đo khác nhƣ DVM Đo tốc độ qua encoder thực kết hiển thị LCD KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sản phẩm nghiên cứu bƣớc đầu đáp ứng đƣợc u cầu điều khiển đặt ứng dụng phục vụ cho xe điện nghiên cứu khoa điện – điện tử Thiết kế giai đoạn thử nghiệm với dòng nạp cho acquy nhỏ, sau thử nghiệm thành cơng tiến hành thiết kế nâng cao dòng nạp cho acquy thêm nhiều tiện ích khác nhƣ hiển thị thời gian thực, kiểm tra cảnh báo cửa xe, kiểm tra cảnh báo dây an tồn, hệ thống điều khiển tiết kiệm lƣợng nhƣ tắt thiết bị điều khiển khác khơng cần thiết nguồn lƣợng bình Đếm hiển thị số sử dụng bình, động cơ, số quảng đƣờng đƣợc 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TRONG NƯỚC : II NGUYỄN ĐÌNH PHÚ, VI XỬ LÝ 1, ĐẠI HỌC SPKT HCM, 2005 NGUYỄN ĐÌNH PHÚ, VI XỬ LÝ 2, ĐẠI HỌC SPKT HCM, 2006 NGUYỄN ĐÌNH PHÚ, LÝ THUYẾT VÀ THỰC HÀNH VI XỬ LÝ 1, ĐẠI HỌC SPKT HCM, 2011 TÀI LIỆU NGOÀI NƯỚC : 10 11 DS18B20.PDF AN2420_Communication with PIC.PDF LCD.PDF PIC.PDF Chapter1 - Introduction to Embedded C Programming with PIC18.PDF McGraw.Hill.PIC.Robotics.A.Beginners.Guide.to.Robotics.Projects.Using.the.PIC.Mic ro.eBook-LiB Measurement And Instrumentation Principles Newnes.Designing.Embedded.Systems.with.PIC.Microcontrollers.eBook-Spy Pic Microcontroller Project Book Maz 007139544X PIC.Cookbook PIC_ BAI GIANG III CÁC TRANG WEB : http://www.tinmoi.vn/May-bay-chay-bang-nang-luong-mat-troi-07176787.html http://bee.net.vn/channel/3725/201105/du-thuyen-chay-bang-pin-Mat-troi-lon-nhat-thegioi-1800730/ http://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%ACnh_%E1%BA%AFc_quy http://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di http://specmat.com/Overview%20of%20Solar%20Cells.html http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/AE_solar_cell.html http://www.solorb.com/elect/solarcirc/scc3/ http://www.pvsolarchina.com/how-do-solar-panel-work.html 64 20 34 48 5C 21 35 49 5D 22 36 4A 5E 23 37 4B 5F 24 38 4C 60 25 39 4D 61 26 3A 4E 62 27 3B 4F 63 28 3C 50 64 10 29 3D 51 65 11 2A 3E 52 66 12 2B 3F 53 67 13 2C 40 54 68 14 2D 41 55 69 15 2E 42 56 6A 16 2F 43 57 6B 17 30 44 58 6C 18 31 45 59 6D 19 32 46 5A 6E 20 33 47 5B 6F 20 34 48 A0 21 35 49 A1 22 36 4A A2 23 37 4B A3 24 38 4C A4 80 8A 94 9E 81 8B 95 9F 82 8C 96 63 83 8D 97 64 A 84 8E 98 65 B 2A 3E 52 66 C 2B 3F 53 67 D 2C 40 54 A0 E 2D 41 55 A1 F 2E 42 56 6A 16 85 8F 99 6B 17 86 90 9A 6C 18 87 91 9B A4 19 88 92 9C A2 20 89 93 9D A3 D D D D A A O O - B N N T : : : : 25 39 4D 61 26 3A 4E 62 27 3B 4F 63 28 3C 50 64 10 29 3D 51 65 11 D D D 66 12 A O O 67 13 68 14 P C P 69 15 : : : 6A 16 2F 43 57 6B 17 30 44 58 6C 18 31 45 59 6D 19 32 46 5A 6E 20 33 47 5B 6F HANG_11: DB BAT DAU 80H HANG_12: DB BAT DAU 85H HANG_13: DB 'DIEN AP NGUON: ',99H; 20H,21H,22H,23H,24H 'DIEN AP PINMT: ',99H; 25H,26H,27H,28H,29H HANG_21: DB BAT DAU 90H HANG_22: DB HANG_23: DB 'NHIET DO DCO 1: ',99H; 30H,31H,32H,33H,34H 'NHIET DO DCO 2: ',99H; 'TOC DO XE : ',99H; 35H,36H,37H,38H,39H 3AH,3BH,3CH,3DH,3EH HANG_31: DB BAT DAU A0H HANG_32: DB HANG_33: DB 'THOI GIAN ACQUY: ',99H; 40H,41H,42H,43H,44H 'DONG DCO 1: ',99H; 'DONG DCO : ',99H; 45H,46H,47H,48H,49H 4AH,4BH,4CH,4DH,4EH 'DIEN AP ACQUY: ',99H ; 2AH,2BH,2CH,2DH,2EH 65