Chương 1: Giới Thiệu Tổng Quan Chương này nêu tổng quan về xu hướng xe máy điện, trạm sạc trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, tính cấp thiết của đề tài, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung đề tài và phương pháp thực hiện. Chương 2: Thiết Kế Và Triển Khai Hệ Thống Chương này bao gồm tính toán chọn thiết bị, thiết kế phần cứng, thiết kế phần mềm, Google Map APIs và Giao diện Website. Thiết kế phần cứng bao gồm thiết kế mạch động lực, mạch điều khiển, mô hình trụ. Thiết kế phần mềm bao gồm thiết kế giao diện giao diện màn hình, xử lý tín hiệu người dùng qua thẻ RFID, giám sát thông số điện năng thông qua PZEM và Esp8266, lưu trữ dữ liệu trong Database.
Phần Google Map APIs và Giao diện Website bao gồm khái niệm và ứng dụng của GMA vào Website giám sát, đồng thời xây dựng giao diện cho Website. Chương 3: Thi Công Mô Hình Tiến hành lắp ráp khí cụ vào bên trong tủ, hoàn thiện mặt thẩm mỹ, kết nối dây cho hệ thống. Chương 4: Vận hành và kiểm tra Chương này tập trung trình bày về kết quả hậu thi công bao gồm mô hình sản phẩm và giao diện Website giám sát, tiến hành kiểm thử mô hình và nhận xét các kết quả đạt được như sự chính xác của các thông số đo được, tốc độ tín hiệu và độ thân thiện cho người mới tiếp cận. Chương 5: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Chương này tóm lại những điều đã và chưa đạt được trong quá trình làm đề tài, hướng dẫn cách sử dụng sản phẩm.
Đề xuất hướng phát triển trong tương lai để giúp phát triển sản phẩm hơn cũng như có thể ứng dụng tốt vào thực tiễn. BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 8 1. QUY TRÌNH THỰC HIỆN Ý tưởng cho đề tài được hình thành qua quá trình tìm hiểu các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, từ những ưu nhược điểm của các công trình. Nhóm quyết định sẽ tìm ra các giải pháp cho những nhược điểm đó cũng như tiếp cận những ưu điểm bằng những hướng dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
Ngoài ra, nhóm còn tham khảo nhu cầu người dùng về một hệ thống giám sát trụ sạc xe máy điện thông qua truyền thông dùng cho việc thiết kế hệ thống giám sát, tham khảo những mô hình hiện hữu của những trụ sạc nhằm lên ý tưởng cho phần cứng của trụ sạc. Sau khi lên ý tưởng, đề tài tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau nhóm tiến hành thiết kế hệ thống bao gồm phần cứng và phần mềm. Nhóm chia đề tài thành nhiều bài toán nhỏ nhằm giúp tăng hiệu suất giải quyết công việc ví dụ phần cứng bao gồm thiết kế mạch động lực điều khiển, tính toán dây dẫn, chọn thiết bị khí cụ. Phần mềm bao gồm lập trình thiết kế giao diện hiển thị cho màn hình cảm ứng, điều khiển hệ thống đọc ghi thẻ từ RFID, đo đạc, lưu trữ thông số điện năng.
Ngoài ra còn bao gồm thiết kế Website, truy xuất vị trí trụ sạc thông qua Google Map APIs. Cuối cùng, hoàn thiện mô hình, chạy thử nghiệm, thu thập đánh giá những kết quả ban đầu sau đó tinh chỉnh các chức năng, sửa lỗi. Đưa ra các đánh giá tổng quan, hướng phát triển trong tương lai. BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 9 BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Hình 1.
Lưu đồ quy trình hệ thống 1.hiện 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2. YÊU CẦU HỆ THỐNG Hình 2. Lưu đồ yêu cầu hệ thống Yêu cầu hệ thống được thể hiện qua lưu đồ như Hình 2.a, hệ thống sau khi hoàn thiện cần đảm bảo về mặt tính năng lẫn phi tính năng. Cụ thể, hệ thống cần có khả năng sau: • Giám sát các thông số liên quan đến trụ sạc như thông số điện năng tiêu thụ, vị trí các trụ sạc gần nhất trong khu vực lần các thông số được lưu trên cơ sở dữ liệu.
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 12 • Thay đổi biểu giá điện phụ thuộc vào số cổng sạc đang được sử dụng nhằm giúp đảm bảo cân bằng điện giữa việc sạc xe điện và cung cấp điện cho tòa nhà. Ngoài ra, hệ thống cần phải đáp ứng về những yêu cầu phi tính năng như sau: • An toàn: Hệ thống phải đảm bảo về việc an toàn cung cấp điện cho người sử dụng lẫn người bảo trì, không gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. • Tin cậy: Hệ thống phải đảm bảo thông tin được lưu trữ trên hệ thống phải thật minh bạch, chính xác nhằm tăng độ tin cậy cho người dùng. Hệ thống phải có khả năng hoạt động liên tục và khắc phục các sự cố nhanh chóng.
• Hiệu suất: Hệ thống phải có khả năng xử lý các yêu cầu của người dùng một cách nhanh chóng và chính xác. Cập nhật thông tin liên tục tránh sai sót trong việc tính toán các chi phí. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG Thiết kế và xây dựng sơ đồ kết nối các khối chức năng như Hình 2.b giúp cho việc xác định mô hình hệ thống, cách kết nối phần cứng để đáp ứng cho yêu cầu đề tài trở nên chính xác và đồng nhất hơn trong suốt quá trình thiết kế và thi công. Sơ đồ khối hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 13 Hình 2.
Mô tả các khối chính của hệ thống Hệ thống được chia thành nhiều khối chức năng kết nối với nhau như Hình 2.1c bao gồm: • Khối thu tín hiệu: Khối thu tín hiệu gồm 2 khối riêng biệt được phân chia dựa vào cơ chế hoạt động đối với hệ thống, khối thu tín hiệu 1 chiều bao gồm hệ thống RFID RC522 dùng để nhận thông tin thẻ người dùng và được giao tiếp với Arduino Uno R3, Pzem - 004T V3.0 sử dụng để thu thập thông số điện năng tiêu thụ. Khối thu tín hiệu 2 chiều bao gồm màn hình ILI-9486 được điều khiển bởi Arduino Mega 2560 R3 CH340 dùng để hiển thị mật khẩu, màn hình ngoài hiển thị còn nhận thông tin mật khẩu nhập từ người dùng. • Khối điều khiển: gồm các loại vi điều khiển như Arduino Uno R3 đi chung với RFID RC522, Arduino Mega 2560 R3 CH340 đi chung với màn hình ILI- 9486, Esp8266 kết hợp với Pzem – 004T. Mỗi vi điều khiển đảm nhiệm một công việc khác nhau, tất cả được cấp nguồn 9V từ khối nguồn.
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 14 • Khối nguồn: bao gồm Pin, Adapter 9V – 1A có nhiệm vụ cấp nguồn cho khối điều khiển. Bao gồm các thiết bị Laptop, máy tính có vai trò lưu trữ dữ liệu người dùng, thông số điện năng tiêu thụ lên cơ sở dữ liệu sử dụng trình quản trị dữ liệu FireBase. Kết hợp Google Map APIs để truy xuất thông tin vị trí các trụ sạc. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.
Tính toán phụ tải cho trụ Trụ sạc xe máy điện bao gồm 4 cổng sạc 220V dành cho người sử dụng xe điện. Khi người sử dụng đến sạc chỉ cần lấy bộ sạc và sạc cho xe với nguồn cấp được từ trụ sạc. Các tải được thống kê: - Bốn cổng sạc 230V = 1680W (Trung bình mỗi cục sạc xe điện 420W) - Các adapter được cấp nguồn từ ổ cắm 3 cặp 2 lỗ: 1 cái 12V-1A, 2 cái 9V- 1A ➔ Tổng là 30W Tổng công suất của trụ sạc: Pmax = 1680 + 30 = 1710 W Hình 2. Sơ đồ tuyến phụ tải BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 15 2.
Tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho trụ Trên thực tế có nhiều cách để tính toán chọn tiết điện cáp. Trong đồ án lần này sử dụng phương pháp theo điều kiện phát nóng. Phương pháp này sẽ đảm bảo được khi vận hành thì nhiệt độ tỏa ra trong cáp sẽ không bị phá hỏng. Nhằm đảm bảo an toàn cách điện trong khi sử dụng.
Khi sử dụng phương pháp điều cần quan tâm là hệ số điều chỉnh K. Hệ số K được lựa chọn qua môi trường sử dụng, nhiệt độ của môi trường, và các lắp đặt cáp. Từ đó sẽ đưa ra được một hệ số hiệu chỉnh K để tính toán chọn tiết diện cho cáp. Tiết diện của cáp xác định dựa trên kết quả của dòng định mức I chia hệ số k , B 1 k ,… [6]: 2 IB I B' = k1 * k2 Hệ số hiệu chỉnh K bao gồm (Theo IEC-2018): ✓ K1 là nhiệt độ khi cáp đi trong không khí (Tra bảng G12_trang G11/IEC_2018 ) ✓ K2 là nhiệt độ khi cáp đi ngầm (Tra bảng G13_trang G11/IEC_2018 ) ✓ K3 là tính chất của đất khi cáp đi ngầm (Tra bảng G15_trang G12/IEC_2018 ) ✓ K4 là hệ số thể hiện số cáp đi trong một mạch: - Đối với cáp đi nổi ta tra bảng: • G16_trang G12/IEC_2018 (Đối với trường hợp nhóm nhiều hơn một mạch hoặc cáp đa lõi.) • G17_trang G13/IEC_2018 (Trường hợp nhóm nhiều hơn một mạch của cáp đơn lõi đi trên không) - Đối với cáp đi ngầm ta tra bảng (Tra bảng G18_trang G14/IEC_2018 ) ✓ K5 là hệ số phụ thuộc vào sóng hài bậc 3 (Tra bảng G19_trang G14/IEC 2018) ❖ Tính toán chọn tiết diện cáp từ nguồn đến CB tổng: Cáp đi từ nguồn đến CB tổng với nhiệt độ môi trường 35oC, cáp đi trên khay nhựa.
Dòng điện làm việc được tính như sau: BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 16 Pmax 1710 I B1 = = = 7.43 A Un 230 Do cáp đi trong khay nhựa, nhiệt độ môi trường 35oC nên chọn K cho cáp đi nổi gồm: - K1 = 0.43 Dòng phát nóng cho phép là: I B1 = = = 8.83 Chọn cáp theo nhà sản xuất công ty CADIVI [7], tra theo catalogue của hãng trang 9 chọn cáp điện lực CV ruột nhiều sợi xoắn với nhau với cách điện PVC đi từ nguồn đến CB với tiết diện là 1mm2, dòng điện chịu đựng là 15 A. Tiết diện cáp tra theo nhà xuất CADIVI ❖ Tính toán chọn tiết diện cáp từ CB tổng đến cổng sạc 1, 2, 3, 4 Cáp đi từ CB tổng đến cổng sạc 1, 2, 3, 4 với nhiệt độ môi trường 35oC, cáp đi trên khay nhựa. Dòng điện làm việc được tính như sau: Pcongsac 420 I B2 = = = 1.83 A Un 230 Do cáp đi trong khay nhựa, nhiệt độ môi trường 35oC nên chọn K cho cáp đi nổi gồm: - K1 = 0.83 BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 17 I B 2 1.83 Dòng phát nóng cho phép là : I B 2 = = = 2.83 Chọn cáp theo nhà sản xuất công ty CADIVI [7], tra theo catalogue của hãng trang 9 chọn cáp điện lực CV ruột nhiều sợi soắn với nhau với cách điện PVC đi từ nguồn đến CB với tiết diện là 1mm2, dòng điện chịu đựng là 15 A.