TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI QUAY THEO HƯỚNG MẶT TRỜI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

VŨ NGỌC SANG
MSSV: 04138033

Đề tài:

TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THU NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI QUAY THEO HƯỚNG MẶT TRỜI

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 06 - 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

Đề tài:

TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THU NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI QUAY THEO HƯỚNG MẶT TRỜI
Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S. PHẠM ĐỨC DŨNG

VŨ NGỌC SANG
MSSV: 04138033

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 06 - 2008


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINNING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINERING AND TECHNOLOGY

Thesis:

DESIGN AND MANUFACTURE THE SUN ENERGY
COLLECTOR EQUIPMENT AUTOMATIC FOLLOW
THE SUN LIGHT DIRECTION

Speciality: Automatic Control

Supervisor:

Done by:

MSc. PHAM DUC DUNG

VU NGOC SANG
Student ID: 04138033

Ho Chi Minh City

June – 2008


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên con xin chân thành cảm ơn công lao sinh thành, dạy bảo và
tất cả những gì tốt đẹp nhất mà ba-mẹ đã dành cho con, cho con có được như
ngày hôm nay.
Và em xin chân thành cảm ơn:
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Quý thầy cô
Khoa Cơ Khí Công Nghệ đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý
báu trong suốt thời gian học tập tại trường.
Trân trọng gửi đến Thầy Th.S. Phạm Đức Dũng lời cảm ơn chân thành
nhất, Thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều để hoàn thành tốt
đề tài này.
Thầy Th.S. Nguyễn Bá Vương đã cung cấp cho em nhiều kiến thức
trong học tập, khi làm đề tài cũng như trong cuộc sống.
Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến những người bạn đã cùng gắn bó, động
viên và chia sẻ những ngày tháng khó khăn trong những năm học vừa qua.
Sinh viên:
Vũ Ngọc Sang


TÓM TẮT

Trong bối cảnh các nguồn năng lượng hóa thạch đang bị cạn kiệt và giá
thành của nó ngày càng tăng cao. Nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu chuyển
sang nghiên cứu và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời nhằm giảm bớt sự
phụ thuộc của con người vào các nguồn năng lượng truyền thống.
Ở Việt Nam, việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời còn nhiều hạn chế

về phạm vi ứng dụng. Tuy nhiên một số tỉnh đã ứng dụng nguồn năng lượng
mặt trời để phơi sấy, đun nấu như: Quảng Nam, Cần Thơ, TP Hồ Chí
Minh….bước đầu mang lại hiệu quả nhất định nhưng hiệu suất chưa cao. Với
sự có mặt của hệ thống tự động trong lĩnh vực này chắc chắn sẽ mang lại
nhiều hiệu quả hơn.
Trong đề tài này tiến hành khảo sát và thiết kế mô hình tự động điều
khiển thiết bị thu năng lượng mặt trời quay theo hướng mặt trời. cụ thể như
sau:
 Tìm hiểu thiết bị thu năng lượng kiểu parapolic
 Tìm hiểu và thiết kế mạch điều khiển động cơ điện một chiều.
 Thiết kế bộ cảm biến ánh sáng dùng quang trở.
 Thiết kế bo mạch điều khiển dùng Atmega8.
 Tính toán thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít.
 Thiết kế khung mô hình.
Kết quả đã chế tạo được mô hình họat động ổn định. Tuy nhiên, mô
hình mới dừng lại ở mức thí nghiệm chưa áp dụng vào thực tế.
Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên:

Th.S. Phạm Đức Dũng

Vũ Ngọc Sang


SUMMARY
Theme:
Design and manufacture the sun energy collector equipment
automatic follow the sun light direction
Nowadays, fossil energy is being run out and its price is increased day

by day. Therefore Many countries in the world have researching and using
solar energy replace of this energy to lessen their dependent in old energy.
In Viet Nam, using solar energy is still a new application. But there are
some provinces have applied solar energy for drying, or cooking as in Quang
Nam province, Ho Chi Minh City, Can Tho City,… And these provinces have
achieved some results. With appearance of automatic system in this field will
achieved many great result.
Through this thesis, I designed and manufactured the sun energy
collector equipment automatic follow the sun light direction, detail is as below:
 Survery energy collellecting equipment.
 Designing and manufacturing the circuit which uses photosensor.
 Designing and manufacturing H bridge circuit.
 Designing and manufacturing control circuit by Atmega8.
 Designing and manufacturing model frame.
The result is: Model has been manufactured successfully. Howerver,
this model still has limitations on applying practical circumtances.
Lecturers:

Student:

Msc. Pham Duc Dung

Vu Ngoc Sang


MỤC LỤC
Trang
Danh mục các hình
Danh mục phụ lục
Chương 1. Mở đầu .................................................................................... 1

1.1. Đặt vấn đề ................................................................................ 1
1.2. Mục đích của đề tài ................................................................... 2
1.3. Yêu cầu của đề tài .................................................................... 2
Chương 2. Tra cứu tài liệu......................................................................... 3
2.1. Tra cứu nguồn năng lượng mặt trời.......................................... 3
2.1.1. Nguồn gốc và bản chất của năng lượng mặt trời ......... 3
2.1.2. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới.... 3
2.1.3. Nguồn năng lượng mặt trời ở nước ta.......................... 4
2.1.4. Các ưu điểm của việc sử dụng năng lượng mặt trời .... 8
2.2. Tra cứu vi mạch 7805 ............................................................... 8
2.3. Các thiết bị công suất ............................................................... 8
2.3.1. Tra cứu Transistor IRF540 ........................................... 8
2.3.2. Opto P521.................................................................... 9
2.4. Tìm hiểu về vi xử lý................................................................... 9
2.4.1. Định nghĩa.................................................................... 9
2.4.2. Tìm hiểu về AVR.......................................................... 10
2.4.3. Tìm hiểu mạch nạp cho AVR ....................................... 10
2.4.4. Vi điều khiển Atmega8 ................................................ 12
2.5. Tìm hiểu về quang trở ............................................................... 13
2.6. Tra cứu bộ hiển thị LCD ............................................................ 14
2.7. Tìm hiểu bộ truyền động............................................................ 15
2.8. Tìm hiểu về Động cơ điện 1 chiều............................................. 16


2.9. Tra cứu mạch đảo chiều động cơ điện một chiều...................... 16
2.10. Một số phương pháp điều khiển thiết bị hướng theo mặt trời..16
Chương 3. Phương pháp và phương tiện ................................................. 17
3.1. Phương pháp thực hiện đề tài................................................... 17
3.1.1. Chọn phương pháp thiết kế mô hình ........................... 17
3.1.2. Phương pháp thực hiện phần cơ khí ........................... 17

3.1.3. Phương pháp thực hiện mạch công suất ..................... 18
3.1.4. Phương pháp thực hiện mạch điều khiển .................... 18
3.1.5. Phương pháp viết chương trình điều khiển.................. 18
3.2. Phương tiện thực hiện đề tài ..................................................... 18
Chương 4. Thực hiện đề tài ...................................................................... 19
4.1.Thực hiện phần cơ khí:.............................................................. 19
4.1.1. Thiết kế khung mô hình ................................................ 19
4.1.2. Thiết kế trục quay ......................................................... 22
4.1.3. Thiết kế hộp điện .......................................................... 23
4.1.4. Thiết kế giá đỡ ổ lăn cho trục vít................................... 24
4.1.5. Thiết kế giá đỡ động cơ điện ........................................ 25
4.2. Thiết kế bộ cảm biến................................................................. 25
4.3. Thực hiện phần điện tử............................................................. 26
4.3.1. Thiết kế và chế tạo mạch nguồn 5V ............................. 26
4.3.2. Sơ đồ mạch cảm biến .................................................. 27
4.3.3. Sơ đồ mạch cầu H........................................................ 28
4.3.4. Sơ đồ mạch bảo vệ mạch cầu H .................................. 28
4.3.5. Sơ đồ mạch vi xử lý...................................................... 30
4.4. Cơ cấu chấp hành..................................................................... 31
4.4.1. Tính toán bộ truyền trục vít bánh vít............................. 31
4.4.2. Chọn ổ lăn.................................................................... 35
4.4.3. Chọn động cơ điện....................................................... 35
4.5. Thực hiện phần chương trình điều khiển .................................. 35
4.5.1. Sơ đồ khối điều khiển mô hình..................................... 36


4.5.2. Lưu đồ giải thuật .......................................................... 37
4.6. Khảo sát.................................................................................... 37
Chương 5. Kế luận và đề nghị................................................................... 39
5.1. Kết luận..................................................................................... 39

5.2. Đề nghị...................................................................................... 40


DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang
Hình 2.1. Máy đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời...........................6
Hình 2.2. Bếp năng lượng mặt trời .............................................................6
Hình 2.3. Nhà máy nhiệt điện ....................................................................7
Hình 2.4. Động cơ bơm nước.................................................................... 7
Hình 2.5. Phòng máy giặt ở Califonia ........................................................ 7
Hình 2.6. Sơ đồ chân của LM7805 .............................................................8
Hình 2.7. Sơ đồ chân của IR540 ............................................................... 9
Hình 2.8. Sơ đồ chân của opto P521......................................................... 9
Hình 2.9. Mạch nạp theo STK200.............................................................. 11
Hình 2.10. Mạch nạp AVR ISP chỉ với bốn điện trở................................... 11
Hình 2.11. Sơ đồ chân của Atmega8......................................................... 12
Hình 4.1. Khung mô hình........................................................................... 19
Hình 4.2. Chân đỡ chính ...........................................................................20
Hình 4.3. Thanh ngang chính .................................................................... 21
Hình 4.4. Thanh đỡ phụ............................................................................. 21
Hình 4.5. Thanh ngang đỡ ổ lăn .................................................................21
Hình 4.6. Thanh ngang phụ ........................................................................22
Hình 4.7. Tấm phẳng ................................................................................. 22
Hình 4.8. Trục bánh vít ...............................................................................23
Hình 4.9. Bản vẽ gia công trục bánh vít......................................................23
Hình 4.10. Vỏ hộp điện ...............................................................................24
Hình 4.11. Giá đỡ ổ lăn ..............................................................................24
Hình 4.12. Giá đỡ động cơ điện .................................................................25
Hình 4.13. Bộ cảm biến ..............................................................................25

Hình 4.14. Cách chỉnh cảm biến.................................................................26
Hình 4.15. Sơ đồ mạch nguồn....................................................................27
Hình 4.16. Sơ đồ mạch cảm biến ...............................................................27
Hình 4.17. Sơ đồ mạch cầu H ....................................................................28
Hình 4.18. Sơ đồ mạch bảo vệ mạch cầu H ...............................................29
Hình 4.19. Sơ đồ mạch vi xử lý ..................................................................30
Hình 4.20. Lưu đồ giải thuật .......................................................................36
Hình 4.21. Sơ đồ khối mạch điều khiển ......................................................37
Hình 4.22. Khảo sát mô hình ......................................................................38
Hình 4.23. Bộ cảm biến chống nhiễu..........................................................39


DANH MỤC PHỤ LỤC

 Phụ lục 01: Tổng bức xạ mặt trời tổng cộng trung bình ngày trong 12
tháng.
 Phụ lục 02: Tổng lượng bức xạ mặt trời tổng cộng trung bình ngày
trong 12 tháng (CAL/CM2 ngày).
 Phụ lục 03: Một số bảng tra trục vít bánh vít.
 Phụ lục 04: Một số mẫu thiết bị đun nấu bằng năng lượng mặt trời..
 Phụ lục 05: Chương trình điều khiển.


1. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế thế giới, các
nguồn năng lượng hóa thạch đang bị con người khai thác quá mức, và có

nguy cơ bị cạn kiệt, không đáp ứng được nhu cầu của con người. Vì vậy con
người đang tìm những nguồn năng lượng mới để thay thế các nguồn năng
lượng truyền thống.
Trong khi các dạng năng lượng truyền thống đang ngày một cạn kiệt
như vậy thì ánh sáng mặt trời được coi là một trong những kho năng lượng
quý giá có thể thay thế được. So với các dạng năng lượng khác, năng lượng
mặt trời có ưu thế hơn là vừa sạch, vừa rẻ, lại gần như vô tận. Bởi thế, nó đã
sớm được con người nghĩ đến và tìm cách khai thác. Ở nước ta, từ hơn hai
mươi năm trở lại đây đã sử dụng nhiều loại thiết bị thu hứng ánh sáng mặt trời
để phục vụ cho quá trình sản xuất như: Thiết bị sấy, thiết bị đun nước nóng,
thiết bị chưng cất nước và dàn pin mặt trời. Các thiết bị này nhìn chung phù
hợp với điều kiện khí hậu và đặc điểm địa lí nước ta. Thiết bị sấy dùng để làm
khô các loại nông sản, hải sản hoặc dược liệu; thiết bị đun nóng được lắp đặt
tại các trường học, bệnh viện hay tại các hộ gia đình để lấy nước nóng sử
dụng trong mùa đông; thiết bị chưng cất nước được ứng dụng nhằm cung cấp
nước ngọt cho người dân vùng biển, vùng nước chua phèn, cho bộ đội ngoài
hải đảo hoặc trong công nghiệp. Vì vậy nước ta đang rất cần nhiều hơn nữa
những đề tài nghiên cứu để sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đạt hiệu quả
cao. / 9 /

1


1.2. Mục đích của đề tài
Tự động điều chỉnh thiết bị thu năng lượng mặt trời quay theo hướng
mặt trời gồm 2 mục đích chính:
 Làm cho những thiết bị thu nhận năng lượng mặt trời luôn hướng về
phía mặt trời một cách linh hoạt, chính xác, phát huy tối đa khả năng thu nhận
năng lượng.
 Thay thế sức lao động của con người, giảm chi phí sản xuất, nâng

cao năng suất lao động.
1.3. Yêu cầu của đề tài
 Tìm hiểu về các thiết bị thu nhận năng lượng mặt trời.
 Tính toán thiết kế mô hình, chế tạo mô hình điều khiển thiết bị thu
nhận năng lượng quay theo hướng mặt trời.
 Thiết kế mạch điều khiển, mạch công suất đảo chiều động cơ.
 Viết lưu đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển cho vi xử lý
Atmega8.
 Khảo nghiệm và đánh giá hoạt động của mô hình.

2


2. TRA CỨU TÀI LIỆU

2.1. Tra cứu nguồn năng lượng mặt trời
2.1.1. Nguồn gốc và bản chất của năng lượng mặt trời / 8 /
Mặt trời được xem là một ngôi sao hành tinh cách trái đất 150.000.000
km. Trong đó trái đất chuyển động xoay quanh hành tinh này theo quỹ đạo xác
định, đường kính mặt trời lớn hơn gấp 100 lần đường kính trái đất. Mặt trời là
nơi xảy ra những phản ứng hạt nhân nóng, qua đó khí Hydro được biến thành
khí Heli toả ra một lượng nhiệt rất lớn. Nhiệt độ ở trên bề mặt của mặt trời lên
đến gần 6.0000C. Theo các nhà nghiên cứu, trạng thái mặt trời vẫn không
thay đổi trong thời gian hàng tỷ năm nữa. Như vậy, sự tồn tại của năng lượng
mặt trời gần như vĩnh cửu với sự tồn tại và phát triển của trái đất.
2.1.2. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới / 8 /
Ngày nay, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đã trở nên rất phổ biến ở
các nước trên thế giới. Cách đây hàng chục năm, người ta đã biết sử dụng
nguồn năng lượng này một cách có hiệu quả như: phơi, sấy, sưởi ấm, làm
mát nhà cửa,…Vào những năm 1978-1980 nước Mỹ đã chi hàng chục tỷ đô la

cho các công trình nghiên cứu về nguồn năng lượng mặt trời chủ yếu làm mát
và sưởi ấm.
Nhật là một nước nghèo về tài nguyên. Ở nước này có chương trình
nghiên cứu rộng lớn về nguồn năng lượng mặt trời như chương trình “ánh
sáng mặt trời”. Đặt nhiệm vụ cho nước Nhật nghiên cứu độc lập về nguồn
năng lượng mặt trời. Nước Nhật đã chi 3,5 tỷ đô la cho các nghiên cứu phần
lớn dành cho ngành quang điện.
Hiện nay các nước tiên tiến dùng ánh sáng mặt trời tạo năng lượng
nhiệt cho các vệ tinh, các con tàu vũ trụ qua các pin mặt trời (solar cell) bằng
silicon và nó đã chính thức bước vào thời kì thương mại.
3


Trên các lĩnh vực khác, thế giới đã sử dụng nguồn năng lượng mặt trời
vào cuộc sống con người, nhưng việc sử dụng trên vẫn chưa rộng rãi. Vì bức
xạ mặt trời có những đặc điểm riêng và khó khăn về kỹ thuật có liên quan đến
việc biến đổi nó thành dạng năng lượng khác. Chẳng hạn như bức xạ mặt trời
khá phân tán, có mật độ nhỏ thay đổi theo thời gian. Hiệu suất biến đổi năng
lượng tia sáng mặt trời thành cơ năng và điện năng bị giới hạn bởi nguyên tử
vật lý và nhiệt động học.
2.1.3. Nguồn năng lượng mặt trời ở nước ta / 8 /
a) Vài nét về nguồn năng lượng mặt trời ở nước ta
Việt Nam nằm ở khu vực xích đạo, có tiềm năng về năng lượng mặt
trời. Cường độ bức xạ năng lượng mặt trời vào khoảng 1346,8 đến 2153,5
kwh/m2/năm, và số giờ nắng trung bình từ 1.600-2.720 giờ/năm, rất thuận lợi
cho việc phát triển và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời. (nguồn: khoa học
và công nghệ 17/02/2005)
Theo chương trình khoa học công nghệ ICC-01 phối hợp với đài thuỷ
văn TP. HCM đo đạc và khảo sát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía nam
Việt Nam, kết quả cho thấy ở các tỉnh phía nam có số giờ nắng trung bình một

ngày khoảng 6,5 giờ. Tuy nhiên có sự chênh lệch khá lớn ở các địa phương
như Cần Thơ, lượng nắng đạt 6,9h/ngày, nhưng ở Đà Lạt chỉ đạt 6,1h/ngày.
Cường độ tổng bức xạ trung bình ngày trong 12 tháng chỉ đạt khoảng
4kw/m2/ngày.
Tổng lượng bức xạ mặt trời tổng cộng trung bình 12 tháng được trình
bày ở phần phụ lục 01.
b) Tình hình phân bố bức xạ và giờ nắng ở nước ta
Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới trải dài từ vĩ độ 230N đến 80N.
Chế độ bức xạ mặt trời và chế độ nắng khác nhau rõ rệt. Tuỳ theo điều kiện
địa hình và chế độ gió mùa tạo nên mây mưa của các vùng lãnh thổ khác
nhau trong năm.
Nếu tính trung bình thì giá trị tổng bức xạ trên toàn lãnh thổ đạt khoảng
69,8 đến 122,2 kw/m2/năm. Những giá trị này thay đổi nhiều theo vùng địa lí
và vĩ tuyến.
4


Vùng lãnh thổ

Tổngbức xạ trung bình
(Kw/m2/năm)

Từ vĩ độ 17N ra Bắc (trừ vùng Tây Bắc)

69,80 - 87,25

Tây Bắc, phía Tây dãy Hoàng Liên Sơn

87,25 – 104,70

Từ vĩ độ 17N xuống 14N

87,25 – 104,70

Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

104,70 – 122,15

Nam Bộ

90,7 – 104,70

Về số giờ nắng trong năm cũng thay đổi theo vùng lãnh thổ và theo
mùa. Do đặc điểm địa lí và đặc điểm khí hậu, nước ta có nhiều mây thấp trong
thời kì gió mùa đông xuân nên tổng số giờ nắng trong năm không cao, thấp
hơn nhiều so với các nước cùng vĩ độ. Ở nước ta, số giờ nắng 1000 – 2500
giờ/năm. (Ấn Độ trên 2.500 giờ/năm, Bắc Phi và Trung Cận Đông trên 3.000
giờ/năm). Phân bố giờ nắng trong năm của Việt Nam như sau:
Vùng lãnh thổ

Tổng số giờ nắng trong năm

Miền núi cực Bắc

< 1.500 giờ

Tây Bắc và khu 4 cũ trở ra

< 1.759 giờ

Trung Nam Bộ

1.750 – 2.000 giờ

Nam Trung Bộ và Nam Bộ

2.000 – 2.500 giờ

c) Tình hình sử dụng nguồn năng lượng ở nước ta hiện nay / 9 /
Từ những năm 30, nước ta đã có những kỹ sư chế tạo bếp mặt trời và
nồi nước nóng dùng trong gia đình. Trong những năm gần đây, vấn đề nghiên
cứu, khai thác và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đang được quan tâm
trên cả hai phương diện nghiên cứu cơ bản và triển khai ứng dụng.
Tính đến cuối năm 1999, trên cả nước đã lắp đặt được khoảng 70 thiết
bị sấy, 70 thiết bị đun nóng, 600 dàn pin và hàng loạt thiết bị chưng cất nước
tại nhiều khu vực. Những thiết bị này hàng năm đã tạo ra một lượng điện năng
đáng kể từ ánh sáng mặt trời cung cấp cho người dân, đồng thời tiết kiệm
được cho Nhà nước hàng tỉ đồng.
5


d) Một số mẫu thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời hiện nay / 9 /

Hình 2.1. Máy đun nước dùng năng lượng mặt trời

Hình 2.2. Bếp năng lượng

6

Hình 2.3. Nhà máy nhiệt điện

Hình 2.4. Động cơ bơm nước

Hình 2.5. Phòng giặt ở Califonia sử dụng năng lượng mặt trời

7


2.1.4. Các ưu điểm của việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời / 8 /
 Nguồn năng lượng gần như vô tận.
 Đầu tư một lần có thể sử dụng lâu dài.
 Không làm ô nhiễm không khí.
 Không tạo ra hiệu ứng nhà kính.
 Không tạo ra phế thải rắn và khí như nguồn năng lượng do than đá,
khí đốt và năng lượng nguyên tử.
2.2. Tra cứu vi mạch 7805
Dùng để ổn định hiệu điện thế đầu ra ở mức 5V.
Nguyên lý hoạt động: Nếu ta cung cấp vào chân 1 một điện thế dương,
chân 3 một điện thế âm với hiệu điện thế khoảng 5V đến 25V thì giữa chân 2
và chân 1 sẽ có một hiệu điện thế ổn định là 5V.

Hình 2.6. Sơ đồ chân của LM 7805.
2.3. Các thiết bị công suất
2.3.1. Tra cứu Transistor IRF540
 Transistor IRF540 thuộc họ Mosfet, có khả năng đóng ngắt nhanh và
tổn hao cho đóng ngắt thấp. Được sử dụng nhiều cho các ứng dụng có công
suất nhỏ khoảng vài Kw.
 Mosfet đòi hỏi công suất tiêu thụ ở mạch cổng kích thấp, tốc độ kích
đóng nhanh, tuy nhiên mosfet có điện trở khi dẫn điện lớn, do đó công suất tổn

hao khi dẫn điện lớn.

8


Hình 2.7. Sơ đồ chân IRF540
 Nguyên lý hoạt động: khi cực cổng G được kích với điện thế từ 0V
đến 20V thì cực D và S sẽ thông với nhau và cho dòng điện chạy qua.
2.3.2. Opto P521

Hình 2.8. Sơ đồ chân của opto P521
Nguyên lý hoạt động: khi có dòng điện kích đủ lớn vào chân 1 sẽ làm
led phát sáng, ánh sáng làm cho transistor dẫn điện từ chân 4 xuống chân 3.
2.4. Tìm hiểu về vi xử lý
2.4.1. Định nghĩa
Vi điều khiển là một mạch có mật độ tích hợp cao, trong đó có khả năng
xử lý và xuất dữ liệu. Đặc biệt là quá trình xử lý được điều khiển theo một
chương trình gồm các tập lệnh mà người sử dụng có thể thay đổi dễ dàng.
Một vi xử lý có thể hiểu được vài trăm đến vài ngàn lệnh. Vì vậy, nó có thể
thực hiện được nhiều yêu cầu điều khiển khác nhau.
2.4.2. Tìm hiểu về AVR / 5 /
So với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc tính hơn
hẳn, và đặc biệt là về chức năng. Gần như chúng ta không cần mắc thêm bất
9


kỳ linh kiện phụ nào khi sử dụng AVR, thậm chí không cần nguồn tạo xung
clock cho chip (thường là các khối thạch anh).
Thiết nạp chương trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch
nạp chỉ cần vài điện trở là có thể làm được. Một số AVR còn hỗ trợ lập trình

on – chip bằng bootloader không cần mạch nạp…
Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C…
Hầu hết các chip AVR có những tính năng (features) sau:
+ Có thể sử dụng xung clock lên đến 16MHz, hoặc sử dụng xung clock
nội lên đến 8 MHz (sai số 3%).
+ Bộ nhớ chương trình Flash có thể lập trình lại rất nhiều lần và dung
lượng lớn, có SRAM (Ram tĩnh) lớn, và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình
được.
+ Nhiều ngõ vào ra (I/O PORT) 2 hướng (bi-directional).
+ 8 bits, 16 bits timer/counter tích hợp PWM.
+ Các bộ chuyển đối Analog – Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh.
Chức năng Analog comparator.
+ Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232).
+ Giao diện nối tiếp Two –Wire –Serial (tương thích chuẩn I2C) Master
và Slaver.
+ Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI).
2.4.3. Tìm hiểu mạch nạp cho AVR
Mạch nạp: mạch nạp cho AVR có nhiều chuẩn, có thể sử dụng cổng
nối tiếp (COM) hay song song (LPT) của máy tính làm đường nạp. Nhìn chung
mạch nạp cho AVR thường đơn giản, rất dễ làm. Dưới đây xin giới thiệu 2 loại
mạch nạp được coi là đơn giản nhất.

10


Hình 2.9. Mạch nạp theo STK200

Hình 2.10. Mạch nạp AVR ISP với chỉ 4 điện trở

11

2.4.4. Vi điều khiển Atmega8 / 6 /

Hình 2.11. Sơ đồ chân Atmega8
Atmega8 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất. Chế tạo theo
công nghệ CMOS, có chất lượng cao, công suất thấp với 8 KB Flash (flash
programmable and erasable read only memory). Atmega8 là một vi điều khiển
mạnh (có công suất lớn), cung cấp một sự linh động cao và giải pháp về giá
cả đối với nhiều ứng dụng vi điều khiển.
 Các đặc điểm của vi điều khiển Atmega8
+ 130 lệnh mạnh, hầu hết được thực hiện trong một chu kỳ xung
nhịp.
+ 32 x 8 thanh ghi làm việc đa năng.
+ Chịu được ghi xóa 100.000 lần.
+ Bộ chuyển đổi AD 8 kênh 10 bit.
+ Thạch anh dao động tới 16Mhz.
+ Ba kênh PWM (điều chế độ rộng xung).
+ Bộ nhớ EEPROM 512 byte.
+ Bộ nhớ SRAM 1kb.
12


+ Hai bộ đếm, bộ định thời 8 bit.
+ Có sẵn bộ so sánh tương tự.
 Mô tả chức năng của các chân
+ Vcc: Điện áp nguồn
+ GND: Đất
+ Port B (PB0_PB7): Là một cổng vào ra 8 bit. Các chân của cổng
có các điện trở nối lên nguồn dương. Các chân của cổng B ở trạng thái

có điện trở cao khi tín hiệu reset ở mức tích cực hoặc ngay cả khi
không có tín hiệu giữ nhịp.
+ Port C (PC0_PC6): Là một cổng vào ra 7 bit. Các chân của
cổng có các điện trở nối lên nguồn dương. Các chân của cổng C ở
trạng thái có điện trở cao khi tín hiệu reset ở mức tích cực hoặc ngay cả
khi không có tín hiệu giữ nhịp.
+ Port D (PD0_PD7): Là một cổng vào ra 8 bit. Các chân của
cổng có các điện trở nối lên nguồn dương. Các chân của cổng D ở
trạng thái có điện trở cao khi tín hiệu reset ở mức tích cực hoặc ngay cả
khi không có tín hiệu giữ nhịp.
+ RST: Là ngõ vào reset. Khi ngõ này được đưa lên cao (trong ít
nhất hai chu kỳ máy), các thanh ghi bên trong vi xử lý được tải những
giá trị thích hợp để khởi động lại hệ thống.
+ XTAL1: Lối vào bộ khuếch đại đảo và lối vào mạch tạo xung
nhịp bên trong.
+ XTAL2: Lối ra bộ khuếch đại đảo.
2.5. Tìm hiểu về quang trở
Quang trở thường lý hiệu là LDR là một loại biến trở mà giá trị điện trở
thay đổi tùy thuộc vào cường độ ánh sáng. Khi ánh sáng chiếu vào thì giá trị
điện trở sẽ giảm, ánh sáng càng lớn thì điện trở càng nhỏ.

13