Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Nhu cầu năng lượng phục vụ cho đời sống sinh hoạt và sản xuất công nghiệp ngày càng tăng cao, trong khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống như than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên đang dần cạn kiệt. Tình trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nghiên cứu và ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo sạch, thân thiện với môi trường, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Tại Việt Nam, việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời đã bắt đầu được quan tâm nhưng phạm vi triển khai thực tế còn nhiều hạn chế.
Phần lớn các hệ thống pin quang điện hiện nay được lắp đặt ở dạng cố định. Do vị trí biểu kiến của mặt trời liên tục thay đổi trong ngày và theo mùa, tấm pin chỉ đạt công suất chuyển đổi cực đại tại thời điểm các tia bức xạ chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin. Ở các góc chiếu khác, hiệu suất thu nhận bức xạ suy giảm đáng kể. Để khắc phục nhược điểm này, đề tài "Thiết kế bộ nạp acquy từ pin mặt trời và giám sát tải" tập trung giải quyết bài toán định hướng tự động tấm pin quang điện luôn vuông góc với ánh sáng mặt trời, kết hợp với việc xây dựng mạch nạp acquy chuyên dụng và hệ thống giám sát dòng - áp của phụ tải.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung trọng tâm:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về pin mặt trời, đặc tính làm việc $V - A$, điểm công suất cực đại (MPP), phương pháp nạp/phóng bình acquy chì, nguyên lý động cơ bước và bộ chuyển đổi nguồn DC-DC Cuk converter.
- Thiết kế và chế tạo kết cấu cơ khí 2 trục tọa độ ($Ox$ và $Oz$) sử dụng hệ thống truyền động bánh răng trụ răng thẳng để xoay tấm pin bám theo hướng chiếu sáng.
- Thiết kế các khối mạch điện tử và công suất: mạch cảm biến hướng sáng (quang trở), mạch đo dòng điện (IC ACS712), mạch phân áp đo điện áp, mạch driver điều khiển động cơ bước, mạch nạp xung PWM Cuk converter và mạch nghịch lưu một pha công suất nhỏ.
- Xây dựng thuật toán và lập trình điều khiển trên vi điều khiển ATmega2560 (Board Arduino Mega 2560) để vận hành hệ thống ở hai chế độ tự động và bằng tay, đồng thời hiển thị dữ liệu hoạt động lên màn hình LCD.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Tấm pin năng lượng mặt trời công suất nhỏ, động cơ bước đơn cực 2 pha, bộ biến đổi Cuk converter, bình acquy chì và mạch nghịch lưu cấp điện cho tải AC.
- Không gian thực hiện: Bộ môn Điện tử Công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
- Thời gian thực hiện: Từ ngày 10/10/2015 đến ngày 10/01/2016.
- Giới hạn đề tài: Hệ thống dừng lại ở quy mô mô hình thí nghiệm phục vụ học tập và nghiên cứu; cơ cấu chấp hành sử dụng động cơ bước; tải giám sát là tải DC và tải AC thông qua bộ nghịch lưu có công suất định mức dưới 40W; hiển thị trực quan thông số qua màn hình LCD 16x2.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đề tài vận dụng các cơ sở lý thuyết chuyên ngành điện tử công nghiệp, vật lý bán dẫn và kỹ thuật điều khiển tự động:
- Lý thuyết pin quang điện: Dựa trên hiệu ứng quang điện trong tại tiếp giáp bán dẫn $p-n$. Năng lượng của photon ánh sáng $h\nu \ge E_g = E_C - E_V$ kích thích điện tử từ vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn, tạo ra các cặp hạt dẫn điện tử - lỗ trống ($e^- - h^+$). Phương trình đặc tính dòng - áp của pin mặt trời được xác định theo mô hình:
$$I = I_{ph} - I_d - I_{sh} = I_{ph} - I_s \left[ \exp\left(\frac{q(V + I R_s)}{n k T}\right) - 1 \right] - \frac{V + I R_s}{R_{sh}}$$
Trong đó, dòng ngắn mạch $I_{sc} \approx I_{ph} = \alpha E$ tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ chiếu sáng; điện áp hở mạch được tính theo công thức:
$$V_{oc} = \frac{n k T}{q} \ln\left(\frac{I_{ph}}{I_s} + 1\right)$$
Điểm công suất cực đại (MPP) là vị trí trên đường cong đặc tuyến $V - A$ mà tại đó diện tích hình chữ nhật tạo bởi tích số $P = V \times I$ đạt giá trị lớn nhất.
- Lý thuyết tích trữ năng lượng bằng acquy chì: Quá trình nạp và phóng điện dựa trên phản ứng thuận nghịch giữa hai bản cực chì ($Pb$), điôxit chì ($PbO_2$) và dung dịch chất điện phân axit sulfuric ($H_2SO_4$). Dung lượng acquy tính bằng Ampe-giờ (Ah). Để đảm bảo tuổi thọ của bình, mức điện áp ngừng phóng cho phép là 1,67V/ngăn (tương đương 10V đối với bình 6 ngăn 12V). Tỷ trọng chất điện phân ở trạng thái nạp đầy được quy chuẩn ở 25°C:
| Loại bình acquy |
Tỷ trọng chất điện phân ($g/cm^3$) |
| Bình acquy làm việc ở chế độ tải nặng (xe tải công nghiệp lớn) |
1,275 |
| Bình acquy dùng cho ô tô, máy bay |
1,260 |
| Bình acquy dùng cho tải trung bình (chiếu sáng tàu điện, khởi động động cơ lớn) |
1,245 |
| Bình acquy tĩnh hoặc dùng cho các ứng dụng dự phòng |
1,215 |
- Lý thuyết điều khiển động cơ bước: Nghiên cứu cấu tạo rotor nam châm vĩnh cửu và các cuộn dây stator pha. Áp dụng bảng chân trị điều khiển các cực ở chế độ bước đủ (Full-step 1 bit và 2 bit) và chế độ nửa bước (Half-step) nhằm tối ưu hóa moment xoắn và độ mịn chuyển động.
- Cơ sở cảm biến và đo lường: Cảm biến dòng tuyến tính ACS712 hoạt động theo hiệu ứng Hall với các dải đo 5A (độ nhạy 180–190 mV/A), 20A (96–104 mV/A) và 30A (63–69 mV/A). Màn hình LCD 16x2 sử dụng chip điều khiển tích hợp HD44780 giao tiếp theo chuẩn 4-bit hoặc 8-bit.
- Nền tảng xử lý trung tâm: Vi điều khiển ATmega2560 trên bo mạch Arduino Mega 2560 với xung nhịp 16MHz, 54 chân I/O số (15 chân PWM), 16 chân ngõ vào tương tự (ADC), bộ nhớ Flash 256KB, SRAM 8KB và EEPROM 4KB.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết, mô hình hóa hệ thống cơ cấu cơ khí, thiết kế mạch nguyên lý, gia công mạch in thực tế và lập trình điều khiển nhúng trên ngôn ngữ C/C++ tích hợp của nền tảng Arduino.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa, kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng cơ khí, mạch điện tử công suất và giải thuật điều khiển số.
+---------------------------------------------+
| Mô hình hướng sáng (LDR) |
+----------------------+----------------------+
|
v
+------------------+ +--------------+ +-------------------+
| Mạch đo áp/dòng +-->| Arduino Mega |-->| Driver động cơ |--> Động cơ bước 2 trục
| (ACS712, Phân áp) | 2560 | | (ULN2003/Trans) | (Xoay Ox, Oz)
+------------------+ +-------+------+ +-------------------+
|
+------------------+------------------+
| |
v v
+-----------------------+ +-----------------------+
| Mạch nạp Cuk (PWM) | | LCD 16x2 (Hiển thị) |
| Tấm pin -> Acquy | | Dòng tải, dung lượng |
+-----------+-----------+ +-----------------------+
|
v
+-----------------------+ +-----------------------+
| Acquy chì 12V |------------>| Nghịch lưu 1 pha |--> Tải AC (< 40W)
+-----------------------+ | (Chuyển đổi DC-AC) |
Thiết kế kết cấu cơ khí 2 trục
Hệ thống cơ khí cho phép tấm pin chuyển động quay quanh hai trục trong không gian 3 chiều theo hệ tọa độ Đề-các:
- Chuyển động quay quanh trục thẳng đứng $Oz$ một góc $\beta$ để bám theo phương vị mặt trời.
- Chuyển động quay quanh trục nằm ngang $Ox$ một góc $\alpha$ để thay đổi góc ngẩng đón tia sáng.
Cơ cấu truyền động sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với hiệu suất truyền động đạt từ 0,97 đến 0,99.
| Bộ phận / Thông số |
Giá trị kỹ thuật thiết kế |
| Tấm pin quang điện |
Silic đa tinh thể (Polycrystalline), 32 cells |
| Công suất định mức tấm pin |
22W $\pm$ 3% |
| Điện áp định mức tấm pin ($V_{mp}$) |
17,64 V |
| Dòng ngắn mạch ($I_{sc}$) / Dòng định mức ($I_{mp}$) |
1,34 A / 1,25 A |
| Hiệu suất chuyển đổi tấm pin |
13,3% |
| Chiều dài trục nằm ngang ($Ox$) |
50 cm |
| Chiều dài trục thẳng đứng ($Oz$) |
30 cm |
| Tỷ số truyền trục ngang ($U_{Ox} = d_2/d_1$) |
$32\text{ mm} / 32\text{ mm} = 1:1$ |
| Tỷ số truyền trục đứng ($U_{Oz} = d_2/d_1$) |
$64\text{ mm} / 32\text{ mm} = 2:1$ |
| Trọng lượng toàn bộ khung cơ khí |
3,0 kg |
| Loại động cơ bước dẫn động |
Động cơ bước đơn cực 2 pha, 6 dây ra |
| Thông số nguồn động cơ bước |
4,5 VDC – 1,5 A (vận hành dải 5–16V, 1,75A) |
| Góc bước định mức |
1,8° / bước (step) |
Thiết kế mạch điện tử và công suất
Hệ thống mạch phần cứng được phân định thành các khối chức năng cụ thể:
- Mạch đo điện áp: Sử dụng nguyên lý cầu phân áp với các điện trở $R_4, R_5 = 10\text{ k}\Omega$, $R_3, R_6 = 500\ \Omega$ cùng biến trở tinh chỉnh $VR_1, VR_2 = 5\text{ k}\Omega$ nhằm hạ mức điện áp từ tấm pin và acquy về thang đo 0–5V tương thích với cổng ADC của vi điều khiển.
- Mạch đo dòng điện: Tích hợp IC cảm biến dòng Hall ACS712 mắc nối tiếp trên đường nạp acquy và đường cấp nguồn tải tiêu thụ; điện áp ra $V_{OUT}$ biến thiên tuyến tính đưa về chân ngõ vào tương tự của Arduino.
- Mạch hướng ánh sáng: Gồm các cảm biến quang trở (LDR) bố trí đối xứng qua vách ngăn để tạo vùng phân biệt cường độ sáng; tín hiệu chênh lệch điện áp giữa các cảm biến được gửi về bộ xử lý trung tâm.
- Mạch Driver điều khiển động cơ: Nhận tín hiệu điều khiển logic từ Arduino để cấp dòng đóng ngắt tuần tự cho các cuộn pha của động cơ bước.
- Mạch nạp Cuk converter: Bộ biến đổi DC-DC cấu trúc Cuk điều khiển bằng tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) kích mở khóa chuyển mạch MOSFET, cho phép ổn định dòng và áp nạp cho acquy.
- Mạch nghịch lưu một pha: Chuyển đổi điện áp một chiều 12VDC từ bình acquy thành điện áp xoay chiều cấp cho các tải AC có công suất tiêu thụ dưới 40W.
- Mạch điều khiển và hiển thị: Khối Arduino Mega 2560 tiếp nhận dữ liệu từ các cảm biến, thực thi thuật toán điều khiển và xuất thông số (dòng nạp, dòng tải, mức điện áp) lên LCD 16x2.
Giải thuật điều khiển hệ thống
Chương trình điều khiển được tổ chức thành hai chế độ vận hành:
- Chế độ tự động (Auto): Vi điều khiển liên tục đọc giá trị ADC từ các cảm biến quang trở. Khi xuất hiện sự chênh lệch ánh sáng vượt ngưỡng cho phép, vi điều khiển phát xung điều khiển động cơ bước xoay trục tương ứng cho đến khi các giá trị cảm biến đạt trạng thái cân bằng (tấm pin vuông góc với nguồn sáng).
- Chế độ bằng tay (Manual): Cho phép người vận hành điều khiển động cơ 1 và động cơ 2 thông qua 4 nút nhấn chức năng (Thuận 1, Ngược 1, Thuận 2, Ngược 2). Thuật toán có chức năng giới hạn số bước quay cực đại để chống kẹt cơ khí và xoắn cáp dẫn; khi chạm giới hạn bước cài đặt, hệ thống chỉ cho phép đảo chiều quay ngược lại.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Dẫn nhập
Chương này trình bày tính cấp thiết của việc nghiên cứu nguồn năng lượng mặt trời trong bối cảnh các nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt. Tác giả phân tích hạn chế của các hệ thống pin cố định và đặt ra mục tiêu nâng cao hiệu suất thu năng lượng bằng hệ thống định hướng hai bậc tự do. Nội dung chương đồng thời xác lập các giới hạn kỹ thuật của đề tài: mô hình thực nghiệm học tập, sử dụng động cơ bước, tải DC kết hợp nghịch lưu AC công suất nhỏ dưới 40W và hiển thị thông số qua LCD 16x2.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Nội dung chương 2 hệ thống hóa toàn bộ lý thuyết nền tảng phục vụ tính toán thiết kế:
- Cấu tạo và phân loại pin mặt trời (đơn tinh thể hiệu suất 11–16%, đa tinh thể hiệu suất 8–11%, màng dải Silic hiệu suất 3–6%).
- Các phương trình đặc tính $I - V$, phân tích dòng ngắn mạch $I_{sc}$, điện áp hở mạch $V_{oc}$, các ảnh hưởng của điện trở nối tiếp $R_s$, điện trở song song $R_{sh}$ và phương pháp ghép nối tiếp/song song các tấm pin.
- Cấu tạo hóa học của acquy chì, các phương pháp nạp (dòng không đổi, áp không đổi, dòng giảm dần), mức điện áp ngừng phóng an toàn (1,67V/ngăn) và bảng quy chuẩn tỷ trọng chất điện phân dung dịch $H_2SO_4$.
- Cấu tạo, sơ đồ chân và nguyên lý giao tiếp của IC cảm biến dòng ACS712, màn hình LCD 16x2 J2004A chip điều khiển HD44780, bo mạch vi điều khiển Arduino Mega 2560 chip ATmega2560.
- Nguyên lý cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu, động cơ bước đơn cực 2 pha 6 dây và quy luật cấp xung kích các cực ở chế độ bước đủ (Full-step) và nửa bước (Half-step).
Chương 3: Thiết kế hệ thống cơ khí – điện tử
Chương này tập trung chi tiết hóa quá trình thiết kế phần cứng:
- Phân tích động học cơ cấu xoay 2 trục $Ox$ và $Oz$ trong không gian Đề-các; tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với tỷ số truyền $U_{Ox} = 1:1$ và $U_{Oz} = 2:1$, khung đỡ trọng lượng 3kg.
- Lựa chọn thông số tấm pin 22W đa tinh thể (32 cells, $V_{mp} = 17,64\text{V}$, $I_{sc} = 1,34\text{A}$).
- Thiết kế chi tiết sơ đồ nguyên lý các khối mạch: mạch phân áp đo điện áp ($R_4, R_5 = 10\text{ k}\Omega$, $R_3, R_6 = 500\ \Omega$, $VR_1, VR_2 = 5\text{ k}\Omega$), mạch đo dòng ACS712, mạch cảm biến hướng sáng quang trở, mạch driver động cơ bước, mạch nạp DC-DC Cuk converter và mạch nghịch lưu một pha.
Chương 4: Lưu đồ giải thuật điều khiển
Trình bày sơ đồ khối thuật toán và lưu đồ giải thuật chi tiết của hệ thống điều khiển trung tâm:
- Giải thuật quét và so sánh tín hiệu điện áp từ các quang trở để định vị điểm sáng cực đại.
- Giải thuật điều khiển xung kích đóng cắt MOSFET trong mạch nạp Cuk bằng PWM.
- Thuật toán chuyển đổi chế độ làm việc Tự động / Thủ công, giải thuật xử lý đếm bước chống kẹt hành trình động cơ và chương trình con giao tiếp hiển thị dữ liệu lên LCD.
Chương 5: Kết quả nghiên cứu
Trình bày hình ảnh mô hình thực tế đã gia công hoàn thiện và bảng số liệu thực nghiệm đo đạc các thông số vận hành của hệ thống (Bảng 5.1): mức điện áp pin thu được, dòng nạp vào bình acquy, dòng tải tiêu thụ và trạng thái đáp ứng xoay của cơ cấu bám sáng theo các thời điểm thử nghiệm.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Đánh giá tổng kết các mục tiêu đã đạt được về mặt cơ khí và mạch điện tử, chỉ ra các hạn chế kỹ thuật còn tồn tại của mô hình thử nghiệm và đề xuất các hướng cải tiến, mở rộng đề tài trong tương lai.
Kết quả và đóng góp
Kết quả nghiên cứu chính
- Chế tạo hoàn chỉnh mô hình phần cứng cơ khí - điện tử bám hướng mặt trời 2 trục ($Ox$ và $Oz$) với khung đỡ chắc chắn, trọng lượng 3kg, hoạt động ổn định thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có tỷ số truyền lần lượt là 1:1 và 2:1.
- Vận hành thành công hệ thống định hướng tấm pin mặt trời 22W bằng 2 động cơ bước đơn cực (1,8°/bước), tự động điều chỉnh bề mặt pin luôn vuông góc với nguồn sáng dựa trên sai lệch tín hiệu quang trở.
- Xây dựng thành công mạch nạp Cuk converter điều khiển bằng xung PWM từ Arduino Mega 2560, thực hiện việc nạp năng lượng cho bình acquy chì 12V.
- Thiết kế mạch nghịch lưu 1 pha chuyển đổi điện áp acquy cấp nguồn cho tải xoay chiều AC công suất định mức dưới 40W.
- Đo lường và hiển thị trực quan, chính xác các thông số: mức điện áp acquy (thông qua cầu phân áp), dòng nạp và dòng tiêu thụ của tải (thông qua IC cảm biến dòng ACS712) lên màn hình LCD 16x2.
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
- Tích hợp 2 chế độ điều khiển tự động và thủ công bằng nút nhấn, kết hợp giải thuật giới hạn bước quay phần mềm để bảo vệ cơ cấu cơ khí không bị xoắn đứt dây dẫn và kẹt trục.
- Ứng dụng cấu trúc Cuk converter trong mạch nạp để nâng cao tính ổn định và điều khiển điện áp nạp bình linh hoạt.
Đóng góp của đề tài
- Tác giả đã kết hợp lý thuyết liên ngành Cơ khí chính xác, Điện tử công suất và Lập trình điều khiển nhúng để xây dựng một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh, có khả năng ứng dụng trực tiếp trong giảng dạy và nghiên cứu học tập tại Khoa Điện - Điện tử.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đề tài
- Hệ thống dừng lại ở quy mô mô hình thí nghiệm với công suất tấm pin nhỏ (22W), bộ nghịch lưu chỉ đáp ứng được các tải AC công suất thấp dưới 40W.
- Cơ cấu truyền động bánh răng trụ răng thẳng khi hoạt động ở vận tốc cao phát sinh tiếng ồn cơ khí nhất định.
- Chưa áp dụng các thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) phức tạp trong các điều kiện bóng râm che khuất một phần hoặc thời tiết thay đổi đột ngột.
Hướng nghiên cứu tiếp
- Nâng cấp công suất của hệ thống: sử dụng dàn pin mặt trời và bình acquy có dung lượng lớn hơn để cấp nguồn cho các thiết bị công nghiệp hoặc gia dụng công suất cao.
- Cải tiến cơ cấu cơ khí, nghiên cứu sử dụng hộp giảm tốc trục vít - bánh vít hoặc bộ truyền đai răng để triệt tiêu tiếng ồn và tăng độ tự hãm vị trí.
- Nghiên cứu tích hợp các giải thuật MPPT nâng cao (như P&O, Incremental Conductance) trực tiếp vào bộ biến đổi Cuk.
- Bổ sung module truyền thông không dây để truyền dữ liệu giám sát điện áp, dòng điện và nhiệt độ về máy tính trung tâm hoặc thiết bị di động.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo giá trị cho:
- Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa và Năng lượng tái tạo: Tham khảo phương pháp xây dựng hệ thống cơ điện tử bám bức xạ mặt trời hai trục tọa độ.
- Người làm đề tài về Điện tử công suất và Năng lượng xanh: Khai thác các sơ đồ mạch nguyên lý thực tế như mạch biến đổi Cuk converter, mạch đo dòng Hall ACS712, mạch phân áp ADC và giải thuật điều khiển xung PWM.
- Kỹ sư và học viên thực hành: Tham khảo các bảng chân trị điều khiển động cơ bước (Full-step, Half-step), phương pháp tính toán tỷ số truyền cơ khí và lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống bám sáng tự động kết hợp thủ công.
Câu hỏi thường gặp
1. Tấm pin mặt trời được sử dụng trong mô hình có các thông số kỹ thuật định mức nào?
Mô hình sử dụng tấm pin quang điện Silic đa tinh thể (Polycrystalline) gồm 32 tế bào (cells), công suất định mức 22W $\pm$ 3%, điện áp định mức $V_{mp} = 17,64\text{V}$, dòng ngắn mạch $I_{sc} = 1,34\text{A}$, dòng định mức $I_{mp} = 1,25\text{A}$, hiệu suất chuyển đổi đạt 13,3%, khung nhôm và bề mặt phủ kính chống thấm nước.
2. Cơ cấu cơ khí 2 trục của hệ thống có cấu tạo và tỷ số truyền như thế nào?
Khung cơ khí có tổng trọng lượng 3kg, gồm trục ngang $Ox$ dài 50cm và trục đứng $Oz$ dài 30cm. Chuyển động xoay được dẫn động bằng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với tỷ số truyền trên trục ngang là $U_{Ox} = 32\text{mm} / 32\text{mm} = 1:1$ và trên trục đứng là $U_{Oz} = 64\text{mm} / 32\text{mm} = 2:1$.
3. Mạch đo điện áp trong đồ án sử dụng các giá trị linh kiện nào để lấy mẫu về vi điều khiển?
Mạch đo điện áp sử dụng sơ đồ cầu phân áp với các điện trở $R_4 = 10\text{ k}\Omega$, $R_5 = 10\text{ k}\Omega$, $R_3 = 500\ \Omega$, $R_6 = 500\ \Omega$ cùng hai biến trở tinh chỉnh $VR_1 = 5\text{ k}\Omega$ và $VR_2 = 5\text{ k}\Omega$ để đưa mức điện áp của pin và acquy về thang đo 0–5V của cổng analog Arduino.
4. Động cơ bước và vi điều khiển trung tâm của hệ thống là những loại nào?
Động cơ bước được chọn là loại động cơ bước đơn cực 2 pha, 6 dây ra, điện áp định mức 4,5VDC, dòng định mức 1,5A, góc bước 1,8°/bước. Vi điều khiển trung tâm là bo mạch Arduino Mega 2560 sử dụng chip ATmega2560 tốc độ 16MHz, 54 chân I/O số (15 chân PWM) và 16 chân ADC.
5. Mức điện áp ngừng phóng an toàn của bình acquy chì được quy định là bao nhiêu trong tài liệu?
Theo lý thuyết trình bày trong văn bản, mức điện áp ngừng phóng an toàn của acquy chì là 1,67V cho mỗi ngăn, tương đương mức điện áp giới hạn ngắt tải là 10V đối với bình acquy chì 6 ngăn (12V) nhằm tránh làm suy giảm tuổi thọ của bình.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế bộ nạp acquy từ pin mặt trời và giám sát tải" của sinh viên Ngô Văn Khánh và Lê Ngọc Khoa đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ thiết kế, chế tạo và thử nghiệm hệ thống pin năng lượng mặt trời định hướng hai trục tự động. Hệ thống tích hợp thành công mạch nạp Cuk converter, mạch nghịch lưu một pha công suất nhỏ và khối cảm biến ACS712 hiển thị thông số trực quan lên màn hình LCD. Đây là một công trình nghiên cứu cơ điện tử thực nghiệm hoàn chỉnh, mang tính ứng dụng học thuật cao và cung cấp nhiều dữ liệu thiết kế thực tế cho lĩnh vực khai thác năng lượng tái tạo.
