Hệ thống điện năng lượng mặt trời trong chăn nuôi tự động

Nội dung text: Hệ thống điện năng lượng mặt trời trong chăn nuôi tự động

1. HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CHĂN NUÔI TỰ ĐỘNG Nguyễn Trương Long, Nguyễn Ngọc Anh, Huỳnh Tấn Phát Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời từ tự nhiên để dự trữ và cung cấp nguồn cho hệ thống chăn nuôi gà tự động thông minh. Ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào pin mặt trời sẽ được biến đổi thành dòng điện một chiều theo hiệu ứng quang điện chuyển thành dòng điện một chiều (DC). Dòng điện DC này được nạp vào hệ thống lưu trữ (ắc quy) thông qua bộ điều khiển sạc. Cuối cùng thông qua bộ chuyển đổi điện áp DC – AC (inverter). Dòng điện một chiều được chuyển đồi thành dòng điện xoay chiều. Để cung cấp và sử dụng cho hệ thống chăn nuôi tự động. 1 GIỚI THIỆU Hiện nay hầu như tất cả các lĩnh vực, ngành nghề đều có thể ứng dụng giải pháp điện mặt trời vào sinh hoạt và sản xuất nhằm tiết kiệm chi phí tiền điện, làm hiện đại hóa quy trình sản xuất, chăn nuôi. Ứng dụng giải pháp điện năng lượng mặt trời cho chăn nuôi đang được áp dụng triển khai rộng rãi trên tất cả các tỉnh thành tại Việt Nam, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, hướng đến sản xuất nông nghiệp xanh hiện đại, giảm ô nhiễm môi trường. Kết hợp với đó là hệ thống vận động tự động trong chăn nuôi giúp giảm thiểu công việc và cho ra sản phẩm chất lượng hơn. Hệ thống được vận hành và giám sát dễ dàng hơn. 2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Bộ chuyển đổi năng lượng Nguyên lý hoạt động hệ thống hòa lưới: điện thu được từ tấm pin (Solar Panel) là điện 1 chiều, qua bộ hòa lưới (Grid Tie Inverter), có chức năng đổi từ điện DC – AC cùng pha cùng tần số với điện lưới, sau đó hệ thống sẽ hòa chung với điện lưới: - Khi công suất hòa lưới bằng công suất tải thì tải tiêu thụ điện hoàn toàn từ pin mặt trời. - Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải sẽ lấy thêm lưới bù vào. - Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hòa lưới thì điện từ bộ hòa lưới sẽ trả ra lưới. Không được tính tiền khi hòa dư vì hiện tại EVN vẫn chưa cho đồng hồ quay ngược. Khi thiết kế hệ thống hòa lưới (cho đến hiện tại) thì thiết kế sao cho công suất hòa lưới ≤ công suất tải tiêu thụ. Lựa chọn hệ thống phù hợp: 133
2. - Hệ thống hòa lưới là hệ thống mở, công suất hệ thống không phụ thuộc vào công suất tải sử dụng. Hình 1. Nguyên lý hoạt động bộ chuyển đổi. 2.2 Trang trại gà tự động Hệ thống chăm sóc sẽ thực hiện cân đo khối lượng thức ăn, nước uống và thuốc đã được đặt trước. Những số liệu về khối lượng thức ăn trong ngày sẽ được hiển thị tức thời trên màn hình SCADA để người giám sát có thể đọc trực tiếp. Ngoài ra còn có thể mở hệ thống chiếu sáng và âm nhạc giúp cho gà cảm thấy thoải mái do người quản lý thực hiện trên màn hình hệ thống SCADA. Chức năng từng phần: Xử lý cân đo: xử lý tín hiệu từ cảm biến loadcell và tạo ra tín hiệu đưa về PLC để thực hiện các tác vụ khác. Giao diện điều khiển, giám sát: thực hiện việc điều khiển tắt mở hệ thống và xử lý, hiển thị dữ liệu, hiển thị hoạt động của hệ thống. Hình 2. Sơ đồ khối hệ thống 134
3. 3 KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM THANH CHẮN TỰ ĐỘNG: GIA CÔNG, LẮP RÁP, LẬP TRÌNH Kết quả gia công chế tạo cụm cơ khí thực tế như thể hiện trong Hình 2, 3. Vật liệu chế tạo các chi tiết cơ khí là thép. Hình 3. Hình ảnh dự định về trại gà Hình 4. Hình ảnh mô phỏng băng truyền thức ăn Hình 5. Một số loại động cơ 3 pha Vì động cơ chạy trên nguốn 220v 3 pha nên ta cần 1 biến tần để chuyển đổi nguồn 1 pha thành 3 pha và điều khiển hoạt đổng của động cơ. Ở đây nhóm chọn. 135
4. Hình 6. Biến tần FR-E700 Hình 7. PLC S7-1200 của Siemen Hình 8. Thiết kế mô phỏng của hệ thống: 1: Bồn nguyên liệu; 2: Xi-lanh khí; 3: Tủ điện; 4: Thùng chứa nước; 5: Động cơ 3 pha 136
5. Hình 8. Thi công phần khung hệ thống (trước và sau) Hình 9. Tủ điện bên ngoài 137
6. Hình 10. Tủ điện bên trong 5 KẾT LUẬN Thiết kế và chế tạo bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời từ tự nhiên để dự trữ và cung cấp nguồn cho hệ thống chăn nuôi gà tự động thông minh. Hệ thống chăm sóc sẽ thực hiện cân đo khối lượng thức ăn, nước uống và thuốc đã được đặt trước. Những số liệu về khối lượng thức ăn trong ngày sẽ được hiển thị tức thời trên màn hình SCADA để người giám sát có thể đọc trực tiếp. Ngoài ra còn có thể mở hệ thống chiếu sáng và âm nhạc giúp cho gà cảm thấy thoải mái do người quản lý thực hiện trên màn hình hệ thống SCADA. Hệ thống sau khi thiết kế, chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh đã hoạt động tốt. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 1200.html. [2] [3] Arfa selem, Areeba Najm, Fatima Quama, 2015 ‘Automatic barrier control car parking system, Int Journal of Technology and research,’ Vol 3. No. 1. [4] Acy M. Kottalil, Abhijith S, Ajmal M M, Abhilash L J.,Ajith Babu., 2014 ‘Automatic railway gate control system, ’ Int. Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, Vol. 3, Iss 2. [5] Krishna, ShashiYadav and Nidhi, 2013 ‘Automatic Railway Gate Control Using Microcontroller,’ Oriental Journal Of Computer Science & Technology, Vol.6, No.4,. [6] Ahmed Salih Mahdi. Al-Zuhairi, 2013 ‘Automatic Railway Gate and Crossing Control based Sensors & Microcontroller’, International Journal of Computer Trends and Technology Vol. 4, Iss. 7. 138