Praca dyplomowa inżynierska

Prezentacja na temat: "Praca dyplomowa inżynierska"— Zapis prezentacji:

1 Praca dyplomowa inżynierska
PROJEKT ORAZ BUDOWA URZĄDZENIA DO ŚLEDZENIA SŁOŃCA WYKORZYSTYWANEGO DO ŁADOWANIA AKUMULATORÓW Dyplomanci : Jan Grabe Jacek Mueller KAO Promotor dr inż. Krystyna Maria Noga

2 CEL PRACY Celem pracy dyplomowej inżynierskiej było:
zaprojektowanie i realizacja urządzenia do śledzenia słońca wykorzys- tywanego do ładowania akumulatorów, opracowanie i uruchomienie programu sterującego obrotnicą panelu fotowoltaicznego, zoptymalizowanie procesu ładowania akumulatorów współpracujących z panelami fotowoltaicznymi. Wykorzystano: zestaw laboratoryjny DE_2 firmy Terasic, środowisko Quartus II firmy Altera oraz język programowania sprzętu VHDL (edytor tekstowy oraz graficzny), żarnik halogenowy jako źródło światła, umocowany do wysięgnika obrotnicy naśladującej ruch słońca w zadanym czasie.

3 PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIA

4 PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIA cd.

5 SCHEMAT BLOKOWY SYSTEMU
OBROTNICA „SŁOŃCA” CZUJNIKI KOMPUTER INTERFEJS ALTERA DE2 ADC AKUMULATOR OBROTNICA Z PANELEM FOTOWOLTAICZNYM REGULATOR OBCIĄŻENIE

6 Dodatkowe elementy składowe
moduł przetwornika z ADC 0808 z adapterem, moduł panelu fotowoltaicznego, czujnik położenia słońca, obrotnica panelu , akumulator z regulatorem prądu ładowania i rozładowania oraz obciążenie, płyta bazowa wraz z elementami mocującymi oraz okablowanie, obrotnica symulatora Słońca, zasilacz, sterowanie obrotnicy symulatora Słońca, Interfejs współpracy zestawu laboratoryjnego DE_2 z obrotnicą panelu.

7 Wykonane prace wybór panelu fotowoltaicznego, dopasowanie akumulatora, regulatora, dobór obrotnic i elementów sterujących obrotnicami, scalenie urządzenia , napisanie oprogramowania sterującego, wykonanie symulacji pracy urządzenia, poprawa oprogramowania (wprowadzenie progu uaktywnienia sterowania, zmniejszenie czułości, wyświetlanie napięć z „przecinkiem”),

8 Do konwersji sygnałów zastosowano przetwornik ADC firmy SLS
Płytka układu ADC 0808 Płytka układu adaptera do ADC 0808

9 OBROTNICE „SŁOŃCA” I PANELU FOTOWOLTAICZNEGO

10

11 UKŁAD ELEKTRONICZNY

12 Pierwotna konstrukcja urządzenia
SYMULATOR SŁOŃCA PANEL FOTOWOLTAICZNY OBROTNICA PANELU FOTOWOLTAICZNEGO AKUMULATOR OBROTNICA SYMULATORA SŁOŃCA REGULATOR PRĄDU I NAPIĘCIA AKUMULATORA STEROWNIK SILNIKÓW ALTERA DE_2

13 KONSTRUKCJA URZĄDZENIA
Wersja ostateczna urządzenia zapewniająca bezkolizyjny ruch panelu i odsunięta obrotnica „słońca” z możliwością symulowania pory roku (ręczna nastawa „zima”, „lato”).

14 Czujniki wykonane z fotorezystorów z potencjometryczną regulacją równowagi mostka

15 OPRACOWANIE OPROGRAMOWANIA STERUJĄCEGO Przykładowy kod licznika lpm z biblioteki komponentów środowiska Quartus component LPM_COUNTER         generic (LPM_WIDTH : natural;    Musi być większa niż zero                                  LPM_MODULUS : natural := 0;                                  LPM_DIRECTION : string := "UNUSED";--Niewykorzystany                                  LPM_AVALUE : string := "UNUSED"; Niewykorzystany                                  LPM_SVALUE : string := "UNUSED"; Niewykorzystany                                  LPM_PORT_UPDOWN : string := "PORT_CONNECTIVITY";                                  LPM_PVALUE : string := "UNUSED"; Niewykorzystany                                  LPM_TYPE: string := L_COUNTER;                                  LPM_HINT : string := "UNUSED"); Niewykorzystany           port (DATA : in std_logic_vector(LPM_WIDTH-1 downto 0):= (OTHERS => '0');                           CLOCK : in std_logic ; wejście binarne zegara                           CLK_EN : in std_logic := '1'; włączenie zegara                           CNT_EN : in std_logic := '1'; umorzliwienie zliczania                           UPDOWN : in std_logic := '1'; wybór zliczania góra/dół                           SLOAD : in std_logic := '0'; załad. synch. wartości do licznika                           SSET : in std_logic := '0'; ustawienie synch. stanu licznika                           SCLR : in std_logic := '0'; wyzerowanie synch. licznika                           ALOAD : in std_logic := '0'; asynch. załąd. wartości do licznika                           ASET : in std_logic := '0'; asynch. ustawienie wartości licznika                           ACLR : in std_logic := '0'; asynch. zerowanie licznika               CIN : in std_logic := '1'; wejście logiczne C                           COUT : out std_logic := '0'; wyjście logiczne C               Q : out std_logic_vector(LPM_WIDTH-1 downto 0); --wektor wyjściowy(szerokość-1 do zera)               EQ : out std_logic_vector(15 downto 0)); end component;

16 SCHEMAT BLOKOWY STEROWANIA

17 PODSUMOWANIE Opracowanie projektu oparto na zestawie laboratoryjnym DE_2 firmy ALTERA oraz na ogólnodostępnych na rynku podzespołach zapewniających wymaganą trwałość i estetyczny wygląd urządzenia do śledzenia słońca. Do realizacji programu sterującego wykorzystano środowisko Quartus i język VHDL. Program sterujący został zaimplementowany w układzie FPGA firmy Altera. Opracowany i wykonany model zostanie wykorzystany jako stanowisko dydaktyczne do ćwiczeń w laboratorium Techniki Cyfrowej. Dobór elementów był podyktowany wielkością urządzenia (panel fotowoltaiczny) i wartościami parametrów (dopasowanie użytych elementów do panelu). Podstawą opracowania był monokrystaliczny panel fotowoltaiczny o mocy 20W używany do małych zestawów autonomicznych, np. (jachty, domki letniskowe, sygnalizacja świetlna).

18 PODSUMOWANIE cd. Możliwe jest optymalizowanie punktu pracy panelu fotowoltaicznego ukierunkowane na maksymalną moc pozyskiwaną z panelu. Ze względu na szeroki zakres wykonanych prac nie podjęto tej próby. Po zastosowaniu pomiaru prądu panelu fotowoltaicznego i zastosowaniu modułu regulacji tego prądu można wymuszać punkt pracy panelu fotowoltaicznego ukierunkowany na maksymalną moc pozyskiwaną z panelu. Przetwornik ADC posiada niewykorzystane dwa wejścia analogowe, które można wykorzystać do pomiaru prądów.

19 WNIOSKI KOŃCOWE W trakcie realizacji projektu wykonano pięć wersji opracowywanego układu sterowania W wyniku przeprowadzonych prób i eksperymentów opracowywanego układu sterowania powstała optymalna wersja programu sterowania solar_5 Przeprowadzone próby wykazały poprawność działania układu sterowania zgodnie z założeniami projektowymi Symulator Słońca generuje niewiele energii w panelu, ale umożliwia przeprowadzenie poprawnej symulacji Celowa jest budowa układów nadążnych (pokazano w rozdziale prezentującym inne rozwiązania)

20 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ