Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
LỜI CAM ĐOAN
------------

Em xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là các
kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng em với sự hướng dẫn của thầy
giáo Ths. Phạm Đức Khẩn, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác
giả khác.
Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các
nguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo.
Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.

SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
MỤC LỤC

CHƢƠNG I ..............................................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG PIN NĂNG
LƢỢNG MẶT TRỜI .............................................................................................................3
1.1. Vai trò của pin năng lƣợng mặt trời.......................................................................3
1.2. Cấu tạo và nguyên lý ho ạt động của pin mặt trời ...............................................5
1.2.1. Cấu tạo ....................................................................................................................5
1.2.2. Nguyên lý hoạt động ..............................................................................................6
1.3. Phƣơng pháp ghép nối các tấm pin năng lƣợng mặt trời ..................................6

MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ VIẾT CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ......... 27
3.1. Thiết kế mạch điều khiển ....................................................................................... 27
3.1.1. Mạch điều khiển .................................................................................................. 27
3.1.1.1. Yêu cầu chung và phần mềm thiết kế mạch điều khiển ............................... 27
3.1.1.2. Sơ đồ nguyên lí và nguyên lí làm việc ........................................................... 28
3.1.2. Mạch driver điều khiển động cơ bước .............................................................. 32
3.2. Viết chƣơng trình điều khiển ................................................................................ 35
3.2.1. Hướng dẫn tạo project mới ................................................................................ 35
3.2.2. Lưu đồ thuật toán ................................................................................................ 44
3.2.3. Chương trình điều khiển..................................................................................... 45
3.3. Mô hình thực nghiệm .............................................................................................. 53


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
MỞ ĐẦU

Năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng mặt trời đã và đang được cả thế giới
quan tâm nghiên cứu và sử dụng. Trên thế giới, các nước phát triển đã có rất nhiều ứng
dụng trong đời sống và trong công nghiệp để thu được các nguồn năng lượng này. 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. Tại các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam việc sử
dụng năng lượng mặt trời đã được quan tâm và khích lệ, tuy nhiên những ứng dụng
còn rất hạn chế.
Với mong muốn đưa những ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
được phổ biến và phát triển hơn nữa, đem những kiến thức đã học được áp dụng vào
thực tế sản xuất, vì vậy nhóm sinh viên chúng em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu,
thiết kế và chế tạo hệ điều khiển định hướng pin mặt trời”..

theo góc điều khiển.
+ Mô hình thực tế.
Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết:
+ Dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán về sức bền, chi tiết máy, bài toán vị trí, động học,
động lực học…để thiết lập công thức tính toán chung cho hệ dẫn động của hệ thống
dàn xoay.
+ Nghiên cứu lập trình trên phần mềm Keil C cho vi điểu khiển ARM STM32 và vẽ
mạch trên phần mềm Altium.
- Nghiên cứu thực nghiệm:
+ Khảo sát quy luật chuyển động của mặt trời tại một số vị trí địa lý của Việt Nam
theo các mùa.
+ Thiết kế và thực hiện thí nghiệm so sánh hiệu quả dàn pin tự xoay so với dàn cố
định.
+ Chế tạo mô hình thực nghiệm cho dàn tự xoay.
Ý nghĩa của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học:
+ Xây dựng cơ sở khoa học về việc chế tạo dàn năng lượng tự xoay.
+ Chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng dàn năng lượng tự xoay vào sinh hoạt nói
riêng cũng như góp phần cải thiện môi trường, đẩy mạnh nguồn tài nguyên mới nói
chung.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Việc sử dụng thiết bị năng lượng mặt trời vào sinh hoạt hàng ngày có ý nghĩa rất lớn
trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
+ Mở một hướng đi mới trong công cuộc khai thác các tài nguyên thiên nhiên sẵn có
để phục vụ con người.
Hải Dương, Ngày 18 Tháng 08 Năm 2017
Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Tuấn

cách phổ biến nhất là sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng mặt trời có 2 hình thức hoạt động, hoặc thụ động, hoặc
chủ động tùy thuộc vào cách chúng ta nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng
mặt trời. Kỹ thuật năng lượng mặt trời chủ động bao gồm việc sử dụng các tấm quang
điện và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Còn kỹ thuật năng
lượng mặt trời thụ động có thể minh họa bằng việc hướng một tòa nhà về phía mặt
trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc ánh sáng phân tán và thiết kế
không gian lưu thông không khí tự nhiên trong ngôi nhà đó để khai thác một cách hiệu
quả lượng nhiệt thu được từ mặt trời. Dưới đây là một số ứng dụng thiết thực của pin
mặt trời:

3


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

* Xe điện:

Hình 1.1. Xe chạy bằng năng lượng mặt trời
Xe ô tô sử dụng năng lượng mặt trời thường được lắp một số tấm năng lượng mặt
trời ở trên mui xe. Xe sử dụng 4 tấm pin mặt trời, mỗi tấm có công suất 110W và sạc
đầy trong 6 tiếng. Mỗi lần sạc đầy xe có thể chạy khoảng 30 km và đạt tốc độ 20km/h..
Người lái xe có thể theo dõi lượng năng lượng tiêu hao và lượng năng lượng mặt trời
thu được qua các loại đồng hồ đo lắp trên xe.
* Sân vận động năng lượng mặt trời:

Hình 1.2. Sân vận động sử dụng năng lượng mặt trời
Sân vận động Verona’s Bentegoldi là khu phức hợp thể thao lớn nhất nước Ý có lắp



Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

hở mạch giữa hai bản cực khoảng 0,55V, dòng đoản mạch của nó dưới bức xạ mặt trời
1000W/m2 khoảng 30mA/cm2
Một hướng khác nhằm nâng cao hiệu suất biến đổi quang điện của pin mặt trời là
thiết kế, chế tạo các pin gồm một số lớp tiếp xúc p – n để tăng cường khả năng hấp thụ
photon có năng lượng khác nhau trong phổ bức xạ mặt trời.
1.2.2. Nguyên lý hoạt động

Hình 1.5. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời
Khi chiếu sáng lớp tiếp xúc p – n dưới tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích
hợp và cường độ đủ mạnh, các cặp điện tử - lỗ trống được tạo thành và do tác dụng
của điện trường tiếp xúc Etx nên các cặp tách ra và bị gia tốc về phía đối diện tạo ra
một suất điện động quang điện.
Nếu nối các đầu bán dẫn p và n bằng một dây dẫn thì trong dây dẫn sẽ xuất hiện
một dòng điện gọi là dòng quang điện và cho ở mạch ngoài một công suất hữu ích.
Suất điện động quang điện xuất hiên trong lớp tiếp xúc p – n khi chiếu sáng nó phụ
thuộc vào bản chất vật liệu tạo nên bán dẫn, nhiệt độ lớp tiếp xúc, cường độ bức xạ và
bước sóng của ánh sáng tác động.
1.3. Phƣơng pháp ghép nối các tấm pin năng lƣợng mặt trời
Như ta đã biết các mô đun pin mặt trời đều có công suất và hiệu điện thế xác đ ịnh
từ nhà sản xuất. Để tạo ra công suất và điện thế theo yêu cầu thì phải ghép nối nhiều
tấm môdun đó lại với nhau.
Có hai cách ghép cơ bản:
- Ghép nối tiếp các tấm modul sẽ cho điện áp ra lớn hơn.
- Ghép song song các tấm modul sẽ cho dòng điện ra lớn hơn


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Khi đó ta sẽ có:
V = V1 = V2 = Vi
I = I1 + I2 +…+ Ii = It
P = It .V
Trong đó:
+ I, P, V: là dòng điện, công suất và hiệu điện thế của cả hệ.
Ii, Vi: là dòng điện, hiệu điện thế của modul thứ i trong hệ
1.3.3. Hiện tượng “điểm nóng”
Xảy ra khi ta ghép nối các module không giống nhau, tức là khi các thông số
ISC, VOC, của các module pin khác nhau. Đây là hiện tượng tấm pin yếu hơn (tức là
pin kém chất lượng hơn so với các pin khác trong dàn hoặc khi nó bị che nắng trong
khi các pin khác trong dàn vẫn được chiếu sáng) sẽ hấp thụ hoàn toàn công suất điện
do các tấm pin khoẻ hơn phát ra và làm giảm công suất điện mạch ngoài. Phần năng
lượng điện tấm pin yếu nhận được từ tấm pin khoẻ hơn sẽ biến thành nhiệt, làm nóng
tấm pin này lên và có thể dẫn tới hư hỏng. Hiện tượng điểm nóng này chỉ xảy ra trên
các pin yếu hơn các pin khác trong hệ, dẫn tới sự hư hỏng hệ hay làm giảm đáng kể
hiệu suất biến đổi quang điện của hệ. Để tránh hiệu ứng điểm nóng này, khi thiết kế
phải ghép các tấm pin mặt trời cùng loại, có cùng các thông số đặc trưng trong một
dàn pin mặt trời. Vị trí đặt dàn phải tránh các bóng che do cây cối, nhà cửa hay các vật
cản khác trong những ngày có nắng cũng như bảo vệ tránh bụi bẩn phủ bám lên một
vùng nào đấy của tấm pin và có thể sử dụng các diode bảo vệ.

Hình 1.8.Diode nối song song với module để bảo vệ dàn pin mặt trời
Nhìn trên hình vẽ, giả sử pin Ci là pin yếu nhất được bảo vệ bằng diode phân cực
ngược chiều với dòng điện trong mạch mắc song song.Trong trường hợp hệ làm việc

Trong hệ thống nguồn điện pin mặt trời thì dàn pin có vai trò chủ đạo và chiếm đến
60% tổng chi phí đầu tư. Dàn pin nhận ánh sáng mặt trời và biến đổi trực tiếp thành
điện năng một chiều, điên năng này một phần được sử dụng trực tiếp cho tải tiêu thụ,
một phần được tích trữ năng lượng nhờ bộ tích trữ sau đó được biến đổi thành điện
xoay chiều.
Bộ tích trữ năng lượng có vai trò quan trọng khi mà các tải tiêu thụ cần có năng
lượng cung cấp một cách liên tục hoặc vào các thời điểm không có nắng.

9


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Năng lượng mà pin mặt trời thu được không ổn định vì thế để có thể ổn định điện
áp hay kiểm soát quá trình nạp điện cho ắc quy thì người ta phải chế tạo bộ điều phối
năng lượng. Bộ điều phối này có thể tự động nạp cho ắc quy khi ắc quy thiếu điện và
tự động dừng nạp khi ắc quy đầy tránh hiện tượng nổ hoặc ảnh hưởng tới tuổi thọ của
ắc quy.
Các thiết bị sử dụng trong sinh hoat chủ yếu là các thiết bị điện xoay chiều, vì thế, để
có thể sử dụng chúng từ nguồn điện một chiều thu được chúng ta phải sử dụng một
thiết bị biến đổi điện năng từ một chiều thành xoay chiều hay còn gọi là bộ nghịch lưu
điện áp (inverter).
1.5. Bộ lƣu giữ năng lƣợng
Hệ quang điện làm việc độc lập cần phải có khâu lưu giữ điện năng để có thể phục vụ
cho tải trong những thời gian thiếu nắng, ánh sáng yếu hay vào ban đêm. Có nhiều
phương pháp lưu trữ năng lượng trong hệ PV.Phổ biến nhất vẫn là sử dụng ắc quy để
lưu trữ năng lượng.Ắc quy là thiết bị điện hoá, tồn trữ dưới dạng hoá năng và khi có
phụ tải sử dụng đấu nối vào, hoá năng được giải phóng dưới dạng điện năng. Bộ ắc

độ -23,45 vào ngày Đông Chí (21-12) hàng năm. Do vậy phương của mặt trời so với
một mặt cố định nào đó đặt trên mặt đất biến thiên liên tục và phức tạp.
Về mặt lí thuyết để thu được năng lượng mặt trời một cách triệt để, tức là làm
cho lượng bức xạ mặt trời chiếu vào dàn pin là tối đa ở mọi thời điểm trong ngày thì ta
phải làm cho dàn pin luôn hướng về mặt trời. Muốn vậy dàn pin phải quay theochuyển
động của mặt trời.
Một hệ thống có thể tự động định hướng pin mặt trời như vậy được gọi là hệ
thống điều khiển bám cho modul pin năng lượng mặt trời.
2.2. Một số phƣơng thức sử dụng trong điều hƣớng pin mặt trời
2.2.1. Giới thiệuchung
Một bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhận được đầy đủ ánh sáng mặt trời khi nó
chiếu tia sáng mặt trời vuông góc với tấm pin năng lượng, nhưng ánh sáng mặt trời có
hướng thay đổi thường xuyên theo giờ và với các mùa thay đổi thời tiết. Hiện nay, hầu
hết các tấm pin mặt trời được cố định, tức là các mảng năng lượng mặt trời có một
hướng cố định trên bầu trời và không chuyển theo hướng ánh nắng mặt trời. Để tăng
đơn vị diện tích chiếu sáng của ánh sáng mặt trời trên các tấm pin mặt trời, chúng ta
thiết kế một hệ thống định hướng theo mặt trời. Cơ chế thiết kế giữ bảng điều khiển
năng lượng mặt trời và cho phép bảng điều khiển thực hiện theo dõi sự chuyển động
của mặt trời vào ban ngày và cải thiện thế hệ điện tổng thể. Hệ thống này có thể đạt
được sự tập trung năng lượng chiếu sáng tối đa nhằm đạt hiệu suất cao nhất.

11


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

2.2.2. Đặc điểm hệ thống điều hướng pin mặt trời
Do hệ thống pin mặt trời tập trung chỉ có khả năng hấp thụ các tia sáng trực tiếp,

minh cần phải được lựa chọn khôn khéo để đảm bảo rằng phương pháp lựa chọn là
làm tăng sản lượng điện nhận được thay vì giảm nó. Có vài loại hệ thống điều khiển
theo hướng năng lượng mặt trời, nhưng mỗi loại sử dụng những cơ chế chuyển động
theo hướng khác nhau:
- Hình thức định hướng bị động: Những hệ thống định hướng này không sử dụng động
cơ, thay vào đó lựa chọn cho hệ thống này có thể sử dụng hệ thống hóa học hay cơ khí.
Một ý tưởng cổ điển hiện nay ít được sử dụng là áp dụng nguyên lý giản nở nhiệt của
vật liệu như là một phương pháp để định hướng. Một tấm hợp kim sẽ được đặt hai bên
của hệ thống, khi ánh sáng mặt trời chiếu vào vuông góc với tấm pin năng lượng thì 2
bên của tấm hợp kim sẽ cân bằng. Khi mặt trời di chuyển, một trong hai bên của vật
liệu sẽ được làm nóng và gây ra giản nở về mặt cơ khí. Hệ thống sẽ xoay sao cho ánh
sáng cân bằng trên 2 tấm hợp kim. Ngoài ra có thể dùng phương pháp mất cân bằng áp
suất khí nén bên trong bình chất lỏng làm nghiêng bảng điều khiển từ bên này sang
bên kia dựa vào sức nóng của mặt trời. Những hệ thống định hướng bị động này thông
thường sử dụng ít năng lượng hoạt động hơn.Chi phí thiết kế ít tốn kém, yêu cầu bảo
trì bảo dưỡng ít hơn và hiệu suất hoạt động cũng tương đối.
- Hình thức theo dõi chủ động: Có hai loại chính cho hệ thống theo dõi là hệ thống
quang điện và hệ thống bộ vi điều khiển hay hệ thống máy tính. Hệ thống vi điều
khiển hay hệ thống máy tính là một sự kết hợp của điện trở, tụ điện, bộ khuếch đại,
cổng logic, diode và bóng bán dẫn được sử dụng để tạo thành một mạch so sánh và
mạch điều khiển. Ngõ ra của mạch so sánh sẽ được đưa vào mạch điều khiển để mở
nguồn cấp cho động cơ quay và thay đổi hướng sao cho nhận được nhiều ánh sáng
nhất làm cho bảng điều khiển tấm pin năng lượng được vuông góc với mặt trời.
- Hình thức theo dõi thời gian: Hình thức theo dõi độc đáo này hoạt động theo hướng
mặt trời nhưng không được chính xác hoàn toàn. Bộ theo dõi này chứa một bộ đếm
thời gian và một động cơ tương tự như bộ theo dõi chủ động bằng cách lập trình sẵn
khoảng thời gian trong ngày, góc quay và các yếu tố khác. Với hệ thống này, hoạt
động chưa thật sự tối ưu khi mà khoảng thời gian theo từng mùa trong năm và các năm
không giống nhau chính vì vậy việc tính toán các khoảng thời gian để điều khiển góc
quay sẽ thêm phức tạp và độ chính xác chưa cao. Những bộ theo dõi này thường chi

- Chi phí thấp hơn so với trục kép.
- Giảm thấp khả năng hư hỏng.
* Hệ thống định hướng dàn xoay 2 trục:
- Định hướng theo vị trí mặt trời từ Đông sang Tây, và phía Bắc đến phía Nam bằng
cách sửdụng hai trục quay.
- Tăng hiệu suất thu năng lượng mặt trời tới 37%.
- Thiết kế phức tạp hệ thống các cảm biến và điều khiển động cơ.
- Chi phí đầu tư cao hơn do các bộ phận bổ sung và thời gian lắp.
- Chi phí bảo trì cao hơn.
14


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

- Các bộ phận bổ sung thêm tăng thêm khả năng hư hỏng.
Dựa trên những phân tích, so sánh đặc điểm của 2 hệ thống trên đây, nhóm em
lựa chọn phương án hệ thống định hướng dàn xoay 1 trục.
Các nghiên cứu của thế giới đã chỉ ra hệ thống định hướng theo trục kép chỉ có
thể tăng thêm thêm 3% năng lượng so với trục đơn. Với chi phí thiết bị, chi phí bảo trì
cao hơn, và có thời gian ngừng để sửa chữa cao, hệ thống định hướng theo trục kép
thực tế có thể ít khả năng phát triển mạnh như loại một trục.
2.3.Mạch điều khiển
2.3.1. Giới thiệu về dòng vi điều khiển STM32
Những đặc điểm nổi trội của dòng ARM Cortex đã thu hút các nhà sản xuất IC,
hơn 240 dòng vi điều khiển dựa vào nhãn Cortex đã được giới thiệu. Không nằm ngoài
xu hướng đó, hãng sản xuất chip ST Microelectronic đã nhanh chóng đưa ra dòng
STM32. STM32 là vi điều khiển dựa trên nền tảng lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do
hãng ARM thiết kế. Lõi ARM Cortex-M3 là sự cải tiến từ lõi ARM7 truyền thống

word hỗ trợ tích cực cho giao tiếp thẻ nhớ SD hoặc MMC.
STM32 có hỗ trợ thêm 7 kênh DMA (Direct Memory Access). Mỗi kênh có thể
được dùng để truyền dữ liệu đến các thanh ghi ngoại vi hoặc từ các thanh ghi ngoại vi
đi với kích thước từ (word) liệu truyền đi có thể là 8/16 hoặc 32-bit. Mỗi ngoại vi có
thể có một bộ điều khiển ngoại vi DMA (DMA cotroller) đi kèm dùng để gửi hoặc đòi
hỏi dữ liệu như yêu cầu. Một bộ phân xử bus nội (bus arbiter) và ma trận bus (bus
matrix) tối thiểu hóa sự tranh chấp bus giữa truy cập dữ liệu thông qua CPU (CPU data
access) và các kênh DMA. Điều đó cho phép đơn vị DMA hoạt động linh hoạt, dễ
dùng và tự động điều khiển các luồng dữ liệu bên trong vi điều khiển.
STM32 là một vi điều khiển tiêu thụ năng lượng thấp và đạt hiệu suất cao. Nó có
thể hoạt động ở điện áp 2V, chạy ở tần số 72Mhz và dòng tiêu thụ chỉ có 36mA với tất
cả các khối bên trong vi điều khiển đều được hoạt động. Kết hợp với các chế độ tiết
kiệm năng lượng của Cortex.STM32 chỉ tiêu thụ 32μA khi ở chế độ standby. Một bộ
dao động nội RC 8Mhz cho phép chip nhanh chóng thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng
lượng trong khi bộ dao động ngoài đang khởi động. Khả năng nhanh đi vào và thoát
khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng làm giảm nhiều sự tiêu thụ năng lượng tổng thể.
* Sự an toàn:
Ngày nay các ứng dụng hiện đại thường phải làm việc trong môi trường khắt khe,
đòi hỏi tính an toàn cao cũng như đòi hỏi sức mạnh xử lý và càng nhiều thiết bị ngoại
vi tinh vi. Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe đó, STM32 cung cấp một số tính năng
phần cứng hỗ trợ các ứng dụng một cách tốt nhất.Chúng bao gồm một bộ phát điện áp
thấp, một hệ thống bảo vệ xung clock và hai bộ watchdogs.Bộ đầu tiên là một
watchdog cửa sổ.Watchdog này phải được làm tươi trong một khung thời gian xác
định.Nếu nhấn nó quá sớm hoặc quá muộn thì watchdog sẽ kích hoạt.Bộ thứ hai là một
watchdog độc lập, có bộ dao động bên ngoài tách biệt với xung nhịp hệ thống chính.
16


Đồ án tốt nghiệp


+ Kit sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 nhân Cortex-M3.
+ Tốc độ: 72Mhz
+ Số chân: 48 chân
+ Flash: 64KB giúp bạn phát triển những ứng dụng nặng nề dùng OS nhúng
+ Ram: 20KB
+ Timer: 24bit & 16 bit.
+ Hỗ trợ nhiều loại bộ nhớ rời: NOR/ NAND FLASH, SRAM, PSRAM...
+ USB: 2.0, DMA
+ Kết nối: SPI, USART, I2C, I2S, CAN...
+ RTC độ chính xác cao, hỗ trợ lịch trong phần cứng.
+ Chip có cảm biến nhiệt độ.
+ Nhiều I/O hỗ trợ 5V không như các loại ARM khác trên thị trường chi sử dụng 3.3v.

HÌnh 2.5. Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F103C8T6
- Ứng dụng:
+ Điều khiển động cơ.
+ Thiết bị cầm tay và thiết bị y tế.
+ Ứng dụng trong công nghiệp.
+ Inverters.
+ Hệ thống cảnh báo.
2.4. Quang trở
Điện trở quang hay quang trở, photoresistor, LDR (Light-dependent resistor,
tiếng Anh còn dùng cả từ photocell), là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm
18


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử



- Max.Voltage 250 VDC.
- Max. Power: 200 mW.
- Giá trị đỉnh Spectrum: 540 nm.
- Kháng ánh sáng (10Lux): 10 ~ 20 (KΩ).
- Kháng Dark: 2 (MΩ).
- Nhiệt độ môi trường .: -30 ~ +70 0 C.
- Thời gian đáp ứng (ms):
+ Tăng: 30ms.
+ Giảm: 30ms.
2.4.2. Một số ứng dụng của quang trở
a. Mạch báo động:
Khi quang điện trở được chiếu sáng (trạng thái thường trực) có điện trở nhỏ, điện
thế cổng của SCR giảm nhỏ không đủ dòng kích nên SCR ngưng. Khi nguồn sáng bị
chắn, R tăng nhanh, điện thế cổng SCR tăng làm SCR dẫn điện, dòng điện qua tải làm
cho mạch báo động hoạt động.

Hình 2.8. Mạch báo động dùng quan trở
Người ta cũng có thể dùng mạch như trên, với tải là một bóng đèn để có thể cháy
sáng về đêm và tắt vào ban ngày. Hoặc có thể tải là một rơle để điều khiển một mạch
báo động có công suất lớn hơn.

20


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

b. Mạch tự động mở điện về đêm dùng điện AC:

- Open loop positioning (điều khiển vị trí vòng hở): thông thường chúng ta có thể đếm
xung kích ở động cơ để xác định vị trí mà không cần phải có cảm biến hồi tiếp vị trí,
nhưng đôi khi trong những ứng dụng đòi hỏi tính chính xác cao STEP thường được sử
dụng kết hợp với các cảm biến vị trí như: encoder, biến trở,…
- Holding Torque (moment giữ): STEP có thể giữ được trục quay của nó, so với động
cơ DC không có hộp số thì moment giữ của STEP lớn hơn rất nhiều.
- Excellent Response (đáp ứng tốt): STEP đáp ứng tốt khi khởi động, dừng lại và đảo
chiều quay một cách dễ dàng.
2.5.2. Nguyên lý hoạt động

Hình 2.11. Nguyên lý hoạt động của động cơ bước
Trong hình 3a), dòng điện đưa vào cực

̅ và chạy ra ở C, do đó tạo ra lực từ giữ

động cơ ở vị trí như hình 3a). Sau đó, chúng ta tắt dòng điện này đi và chuyển sang
cặp ̅ và A, như vậy động cơ sẽ bị xoay về vị trí mới do lực từ thay đổi hướng. Sau đó
đến cặp B và ̅ . Như vậy, bằng cách tạo các dòng điện chạy qua các cuộn dây, ta đã
làm xoay roto theo chiều mong muốn, mỗi lần quay một bước khoảng cách giữa hai
cuộn dây sát nhau. Như vậy nếu ta đặt các cuộn dây càng sát nhau thì ta có độ phân
giải càng cao, các động cơ trong thực tế có thể đạt tới độ phân giải góc 1.8 0.
2.5.3. Phân loại
Có 3 loại động cơ bước cơ bản:
- Động cơ nam châm vĩnh cửu.
22