thiết kế và chế tạo tủ phơi quần áo đặt trong nhà dùng năng lượng mặt trời

Khi chúng ta khảo sát thì chi phí hàng năm chúng ta chỉ trả cho việc thắp sáng là một con số không nhỏ và điều quan trọng hơn hết là nguồn nhiên liệu như than, dầu hoả...đang dần dần cạ

A BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP

THIET KE VA CHE TAO TU PHOI QUAN AO DAT TRONG NHA DUNG NANG LUOQNG MAT

TROI

A > Can Tho - Thang 12/2010

⁄2 <4

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với tốc độ tăng trưởng kinh tế và đô thị hóa, ô nhiễm môi trường và

cạn kiệt nguồn năng lượng là vấn đề mà thế giới hiện nay rất quan tâm Trong nhiều năm qua, người ta đã tìm cách thay thế những nguồn năng lượng không thể phục hồi

và gây ô nhiễm môi trường bằng nguồn năng lượng sạch, có sẵn trong tự nhiên và không bao giờ cạn kiệt như: năng lượng từ nước, gió, và đặc biệt là năng lượng mặt trời Việc ứng dụng năng lượng mặt trời trong mọi hoạt động đời sống nhất là trong sinh hoạt hằng ngày của con người chứng thực đã đem lại những lợi ích thiết thực giúp tiết kiệm được tiền của cũng như giảm thiểu khả năng gây ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe con người

Như chúng ta đã biết, ánh sáng nhân tạo đã có một đường dài từ sự phát triển của bóng đèn incandescent đầu tiên vào 1870 Hơn thế kỷ vừa qua, các cải tiến cho bóng đèn và thiết kế đã được cải thiện cả năng lượng tiêu thụ và chất lượng của ánh sáng ngay Tuy nhiên, mặc dù các phát triển ấn tượng, ánh sáng nhân tạo vẫn coi là một thay thế cho các phẩm chất tự nhiên của ánh sáng mặt trời Khi chúng ta khảo sát thì chi phí hàng năm chúng ta chỉ trả cho việc thắp sáng là một con số không nhỏ

và điều quan trọng hơn hết là nguồn nhiên liệu như than, dầu hoả đang dần dần cạn kiệt.Trước vấn đề cấp thiết đó một ý kiến mới đưa ra đó là tận dụng nguồn năng lượng mặt trời.Vì năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng phong phú không bao

giờ cạn kiệt

Đề Tài Ứng dụng Năng lượng Mặt Trời là công nghệ nhằm nắm bắt ánh sáng mặt trời và phân phối nó, bằng cách sử dụng sợi quang truyền vào các trang trí nội thất của một tòa nhà để cung cấp ánh sáng có chất lượng,có thê điều khiển ánh sáng

và làm giảm khả năng giảm tiêu thụ năng lượng.Ngoài việc giảm chị phí, lợi ích của sợi quang là nó rất linh hoạt và có thể dễ dàng cài đặt, cắt và điều khiển chúng Như vậy Ứng dụng Năng lượng Mặt Trời là một bước đột phá về công nghệ nhằm giải quyêt vân đê vé tài nguyên, môi trường, chi phí và sức khoẻ của con người

¬ MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU . £ ©5< 2 S218 E33 3 119111111 1111111111111 11 1111161 xe 2

1 DAT VAN ĐỂ -.-. S SH SH 111212131113 2101 11110111711 0107110101 11111100711 x 6 9

2 LICH SU GIAI QUYET VAN ĐỄ - 2 + 2 + SE kxeEE ke server rerered 10

3 PHẠM VI CỦA ĐÈ TÀI . - ¿5£ << 2E S2EEEEEE SE SE EEEEErkrkrkrkee 13

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 2 - 2 2 22+ +e+e+Ezxeeeererseed 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYT - 2 2 SE +E+E££2£E2E£EE£E+EeErErrrsrrd 17

1 CƠ SỞ LÝ THUYÉT SỬ DỤNG TRONG CƠ KHÍ - 17

1.1 Khảo sát sơ bộ về lý thuyết vật rắn và chuyển động quay của vật rắn 801100511107 17

1.2 Công Suất CƠ - SE 1t SE TT 1T T101 1111051711 re re 19 1.3 Nhắc lại một số tính chất về ánh sang . - +2 s+s+s+szeze+ 19 1.4 Ứng dụng cơ hỌC .- -:- -EE tt SE 12 E11 1 113111 1111110 0e 22 2 CG SG LY THUYET SU DUNG TRONG THIET KE PHAN CUNG 24

3 DÙNG BJT HOẠT ĐỘNG NHƯ MỘT CHUYÉN MẠCCH 26

CHUONG 3: THIẾT KẾ ¿- ©©- SE E£E£EẻE#E#EEEE£EEEEEKEk E3 E111 E11 rret 28 1 THIẾT KÉ HỆ THÔNG TRUYN ĐỘNG CƠ KHÍ - 28

1.1 Bài toán truyền động cơ khí - +2 << + xxx ke rerered 28 1.2 Tính toán tỉ số truyên ¿- ¿+ + +s++E+E2 £E£E*EEESEEkrEeerkerererered 28 1.3 Tính toán công suất ImOfOF- ¿¿- - 2 2S +x+E+E+£E£EzEeEzkresree, 28 2 THIẾT KẾ GƯƠNG PARABOL LỚN - ¿5£ 5 + +2 sex: 33 3 THIẾT KẾ GƯƠNG PARABOL, NHỎ .- 5-5-2222 c2 zczzsesed 34 4 KHUNG DO GƯƠNG PARABOL LỚN . - 5-2552 5< 55c: 37 5 GIA DO GƯƠNG PARABOL, NHỎ . - 2 2 S255 Sc252czcxcExreced 38 6 VAT LIEU DAN ÁNH SÁNG ĐỀ ĐƯA VÀO ỨNG DỤNG 39

5W Pa co 1 - 39

6.2 Dây NYLON EFLUOROCACBON TORTUE . - 39

6.3 Dây FLUOROCACBON KORDA BRAID . 40

6.4 Dây quang từ đèn pin bông lúa - << se 40

"19100 41

7 THIET KE PHAN CỨNG - 222 S+E+EE E2 2E EEeErereererered 43 re» 8 43 7.2 Vi điều khiển . ¿S22 Sex SEE E23 1112121101171 11111 46

7.3 Mạch công suẤt - + S6 S133 11111 31101110111 171111 g 47 7.4 Mạch nguỒn - 2© 52 S21 S33 SE E111 51111 111111311 cee, 49 7.5 Sơ đồ chỉ tiết tong quấtt + 52 + SE SE*xE3eES SE xxx, 50

8 THIẾT KÉ PHÂN MẼM + <S<EE< SE xEk EEE*EEE 1 xxx, 51 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG . ¿+ 25252 sc+e2Eseseserrsrred 63

1 THIET KE TU PHOI QUAN ÁO 5-2-2 +<+E+E+E£E+x + rzcxcxe 63 1.1 Dat Van d6 occ ắắaD 63

1.2 Định nghĩa quá trình bay HOt «0.0 cece ceceeeeeeeaceceeeeteteaeeneeeess 63

1.3 Cac yéu té anh huéng dén qué trinh bay hoi eee 63 1.4 Thiét ké hé thong cece cecececesescscecsssesesssssesescsesesesetesanaes 64 1.5 Tính toán và thiét ké oo ccscscseeseescescesscsessesssessesseecsnenssenenes 67

I9) [3ìà/-:8\ 0:19 i00 777 — 71

2 TRICH NUGC NGOT TU NUGC BIEN eeecccecceeeeseeceeescseeeeeesen 72 2.1 Dat Van d6 occ ccsccssesesesscscsessessessssssssescsessseescscscseessssseeseeeees 72 2.2 Sơ đồ hệ thống ¿E6 S22 z3 E23 1 1212111111011 11x 72

2.3 Nguyén LY hoat GONG 76

3 ỦI ÁO QUẦN CÔNG NGHIỆP G- k1 SE ve ve cee T1

3.1 Đặt vấn đề cà cc HT 11 11 T1 101112111101 11 11110101 H1 HH gu Hy 71 3.2 Sơ đồ hệ thống - ¿E222 S2 SE S3EE 23 101212111111 11 0111111 1 tk 71

3.3 Nguyên lý hoạt động cho cả hệ thống . - 2 2-2 c+c+c se ssc2 78

CHƯƠNG 5:KET QUÁ - KẾT LUẬN - ĐÈ NGHỊ, - 5-5 xxx + 79

1 KET QUÁ VÀ KẾT LUẬN . - + 5652 S2 2 2 3E SE, 79 1.1 Kết quả thực nghiệm - ¿22+ S+E+EE + ve EE xe re re rep 79 1.2 Những hạn chế của đề tài << Set EEEEx v cxrkrereerreg 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO -¿- - E6 E SE SE E111 111111 5 E211 ec, 87

KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, bên cạnh những thuận lợi cơ bản chúng tôi cũng gặp phải không ít khó khăn, vướn mắc Do đó, để đạt được những kết quả như mong muốn của ngày hôm nay chúng tôi xin chân thành cảm ơn

Thay Nguyễn Chí Ngôn với sự chỉ dạy ân cân, nghiêm túc trong thời gian thực hiện để tài Không có sự giúp đỡ của thầy chúng tôi sẽ khó có thể hoàn thành tốt công việc theo đúng yêu cấu đặt ra

Tri ân anh Văn Tiễn Cao, Hà Hoan Huy và anh Từ Thanh Nhã đã để lại dé

tài cho chúng tôi tiếp tục nghiên cứu

Toàn thể các thầy cô và anh chị trong xưởng cơ khí đã tận tình giúp đỡ

chúng tôi về công sức, vật chất, kĩ thuật thi công dé tai

Đặc biệt xin chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình - những người thân đã

hỗ trợ tất cả về vat chat lan tinh than dé chúng tôi có thể hoàn tất công việc nhanh

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Cần Thơ, ngày , tháng , năm 1010

Cán bộ hướng dẫn

TS Nguyễn Chí Ngôn

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN:

Cần Thơ, ngày , thang , nam 1010

Cán bộ phản biện

CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1 DAT VAN DE

Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, đầu mỏ, khí thiên nhiên và ngay cả thủy điện thì có hạn chế, khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng nhiệt, năng lượng gió, năng lượng mặt trời Là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng, không những đối với những nước phát triển mà còn ngay cả những nước đang phát triển Năng lượng mặt trời —- nguồn năng lượng sạch và tìm tàng nhất - đang được loài người đặt biệt quan tâm Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết bị

sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng vào thực tế là vẫn đề có tính

thời sự

Tình hình thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, việc thiếu điện thường

xuyên xảy ra vào mùa khô Điệp khúc đến mùa khô là thiếu điện đang tiếp diễn, vấn

đề thiếu điện càng nghiêm trọng hơn các năm trước Ngay từ những tháng đầu mùa khô, nhiều địa phương đã bị cúp điện triền miên khiến sinh hoạt của người dân và tình hình sản xuất của các doanh nghiệp bị đảo lộn Ảnh hưởng rất nhiều đến nền kinh tế đang phát triển của dất nước ta

Hiện nay, các nhà máy nhiệt điện đang thảy ra một lượng khí CO; rất lớn làm ô nhiễm môi trường Và đặc biệt quan tâm hơn, đó là sự nóng lên của toàn cầu Trước nhu cầu rất lớn về năng lượng và bảo vệ môi trường, chúng ta cần sử dụng năng lượng sạch, năng lượng tự nhiên Đó chính là năng lượng mặt trời Tuy nhiên,

sử dụng pin mặt trời rất tốn chi phí, khó có thê áp dụng rộng rãi

Vi thé dé giải quyết tốt những vấn đề trên nhóm chúng tôi đã quyết định tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế và ứng dụng năng lượng mặt trời một cách trực tiếp Mà

cu thé là sử dụng gương parabol phản xạ trực tiếp ánh sáng mặt trời để đưa vào ứng

dụng Và đề tài chúng tôi đang nghiên cứu đó là “Thiết kế và chế tạo tủ phơi quần

áo đặt trong nhà dùng năng lượng mặt trời ˆˆ

Ứng dụng Năng Lượng Mặt Trời sẽ tạo ra bước ngoặc cho việc sử dụng

nguồn ánh sáng vô tận Chúng ta có thể lắp đặt bất cứ nơi nào và việc sử dụng nguồn năng lượng này sẽ trở nên chủ động hơn Góp phần thúc đây nhanh quá trình tối ưu hoá việc sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên

2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐÈ

Ý tưởng này được hình thành lần đầu tiên tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak

Ridge tại Tennessee vào giữa những năm 1990, nhưng nguồn tài tro “hurdles” bi ngăn chặn đến hơn 5 năm

Cuối cùng, sau khi tiếp nhận các nguồn tài trợ ban đầu từ US Department of Energy, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge unveiled trong năm 2002 là người đầu tiên phát triển hệ thống dùng năng lượng mặt trời chiếu sáng, cung cấp ánh sáng cho một nửa không gian phòng thí nghiệm

Đến ngày 5-9-2006 hệ thống này được thử nghiệm tại 5 địa điểm khác nhau

ở Mỹ và dự kiến sẽ được thử nghiệm tại 20 khu vực nữa trong những tháng tới

TP.HCM tại nhà ông Trịnh Quang Dũng - trưởng phòng phát triển điện mặt trời (Phân viện Vật lý TP.HCM) - đã tự sản xuất khoảng 6.400 kWh điện, phục vụ nhu cầu điện sinh hoạt của gia đình từ 42 tắm pin năng lượng mặt trời !'°

Hình 1.1 Sử dụng pin năng lượng mặt trời tại nhà ông Trịnh Quang Dũng

10

Trạm phát điện sử dụng năng lượng mặt trời rộng hơn 60 hecta ở Bồ Đồ

Nha, đây là “nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới hiện nay "),

Hình 1.2 Nhà máy điện mặt trời ở Bồ Đồ Nha

Nhà máy nhiệt điện công nghiệp sử dụng năng lượng mặt trời của Đức Nguyên tắc cơ bản chung của các nhà máy nhiệt điện mặt trời là sử dụng các hệ thống phản xạ parabol tập trung ở quy mô lớn, được gọi là lĩnh vực năng lượng mặt

trời, mà trực tiếp bức xạ mặt trời lên một máy thu ĐÁ

Các bức xạ tập trung sau đó được chuyên thành năng lượng nhiệt ở nhiệt độ

khác nhau, từ khoảng 200 đến trên 1.000 ° l1,

11

Như trong một nhà máy điện thông thường, năng lượng nhiệt này sau đó có thể được chuyến đổi thành điện năng thông qua hơi nước hoặc tua bin khí chạy, hoặc nó cũng có thê được sử dụng cho quá trình công nghiệp khác như khử muôi

[14]

nước, làm mát hay, trong tương lai gần, việc sản xuất hydro

Hình 1.3 Máng parabol thu năng lượng mặt trời của Đức

Đề tài “Thiết Kế và Điều Khiển Bếp Năng Lượng Mặt Trời” của anh Văn

Tiến Cao, Hà Hoan Huy và Từ Thanh Nhã đã tạo ra một bếp năng lượng mặt trời hình parabolic có thể tự động quay theo mặt trời !“

Từ những thành quả trên và sau khi kế thừa bếp năng lượng mặt trời nhóm chúng tôi phát triển bếp parabol dùng để bẫy ánh sáng và kết hợp với quang sợi bằng nhựa để tạo thành “Hệ Thống Ứng Dụng Năng Lượng Mặt Trời”

12

3 PHAM VI CUA DE TAI

Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí làm quay chảo parabol

Nghiên cứu hệ thông bây ánh sáng

Thiết kế chảo parabol nhỏ

Nghiên cứu tâm hội tụ

Nghiên cứu hệ thông truyền dẫn ánh sáng

Thiết kế mạch điều khiển

Thiết kế tủ phơi quần áo đặt trong nhà dùng ánh sáng mặt trời

Kha nang ung dung

Kết quả thực nghiệm

3.2 Sản phẩm dự kiến

Tú phơi quân áo trong nhà bằng năng lượng mặt trời”

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Cách thức nghiên cứu chủ yêu của chúng tôi là: Từ mục tiêu chính đã đặt, chúng tôi xác định các mục tiêu thứ câầp cân thiệt, ở môi mục tiêu thứ câp chúng tôi tìm cách giải quyết và đưa ra qui trình thực thi tương ứng

Về phần thực thi, ngoài quá trình thực nghiệm cho phù hợp qui trình đã đề

ra, chúng tôi còn theo dõi, xác định các yêu tô có liên quan, các môi quan hệ, Nhăm rút kinh nghiệm cho các qui trình đã đê ra rôi chỉnh sữa và thực thi lai, dé san phâm cuôi cùng là tôt nhât có thê được

13

Trước khi đi vào phần thiết kế chỉ tiết chúng tôi trình bày sơ lược về “sơ đồ khối “toàn bộ phần cơ khí của sản phẩm

Hình 1.4 Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống bẫy ánh sáng mặt trời

14

Chức năng từng khôi trong hệ thông trên

4.1 Ánh sáng mặt trời ( input )

Ánh sáng mặt trời là những chùm tia sáng có vai trò là tín hiệu đầu vào của

hệ thống Ánh sáng mặt trời chính là những tia bức xạ điện từ, từ bề mặt của Mặt

Trời chiếu xuống trái đất và nó là nguồn năng lượng chính của trái đất chúng ta Ở

Việt Nam chúng ta năng lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 4+5, , |mỗi ngày !”Ì_ Việt Nam nói chung và ở miền Nam chúng ta nói riêng năng lượng mặt trời rất tốt và phân bố tương đối điều hòa trong suốt cả năm Chiếm khoảng 90% số ngày trong năm Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2000-2600h !'”Ì_ Vì thế đây là khu vực ứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả Nên chúng tôi sử dung anh sang mat trời làm tín hiệu đâu vào đâu vào

Cấu tạo sợi cáp quang gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic

đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tôi đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt ánh sáng”!

Sữi quang Colored Fiber Chat dién day Thixotrophic Jelly Ongléng2.6 mm Loose Tube 2.6mm Lõi chịu lực†rung tâm Cenira! Strengih member

Lớn bọc đệm dây qia cường Bufferiayer Day chéngtham Water Blocking Yarn

Soibén, bang chong tham

Binding Yarns, Water Blocking Tape

16

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYÉT

1 COSO LY THUYET SU DUNG TRONG THIET KE CO KHi

1.1 Khảo sát sơ bộ về lý thuyết vật răn và chuyển động quay của vật rắn quanh trục

1.1.1 Sơ bộ lý thuyết về vật rắn

Vật rắn là một hệ chất điểm trong đó khoảng cách giữa các chất điểm trong

hệ luôn không đổi trong quá trình chuyển động "?!

Có hai loại: chuyên động tịnh tiến và chuyên động quay ”Ì

Chuyên động tịnh tiến: Là chuyển động mà quỹ đạo của mọi chất điểm trong vật rắn là những đường thẳng song song nhau !"*!,

1.1.2 Khảo sát chuyến động quay của vật rắn quanh trục

Khi vật rắn quay quanh một trục thì mọi chất điểm m, trên vật rắn đều quay quanh trục với cùng một vận tốc góc như nhau đồng thời có quỹ đạo là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Tâm 0 của các vòng tròn

đó nằm ngay trên trục quay Bán kính r tính từ m, đến trục quay 0 thường là khác

` ° a + z RK ° A ` 4 1

nhau vì vị trí của các chất điểm là khác nhau "!,

Muôn vật răn quay được, ta phải tác dung lực lên vật rắn đó Muôn lực đó có khả năng làm quay vật thì lực đó không thể song song với trục quay mặc khác nó cũng không thể có giá đi qua trục quay

17

Xét vật rắn quay quanh trục A dưới tác dụng của lực F Truc quay A vuông góc với mặt phẳng chứa lực F và véctơ r xác định khoảng cách giữa trục A và điểm đặt của lực F Lực F lam quay vật quanh trục A được đặt trưng bởi một đại lượng

là môment lực Ký hiệu là M, được dịnh nghĩa là một đại lượng véctơ bằng tích có

hướng của 2 véctơ |"!

1.2 Công suất cơ

Trong chuyển động quay Vật quay với vận tốc góc ä|Z "| , dưới tác dụng của moment Xí thì công suất P là:

na là chiết suât môi trường 2

Nếu tỉ số “2 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết

h

quang hơn môi trường 1 Ngược lại nếu tỉ số “z( thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới,

ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường l

1.3.3 Hiện tượng phản xạ toàn phần

Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phân.Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang (n,(n, ) 1214, „ khi /=Ỉ¿ thì hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra Khi bắt đầu có hiện tượng phản xạ toàn

Bức xạ nhiệt có hai chỉ sô đặc trưng

D6 phat xa E (Emittance/Emissivity) la đại lượng đặc trưng cho khả năng

hấp thụ nhiệt và toả nhiệt (dạng bức xạ) của một bề mặt Tắt cả các vật liệu đều có

độ phát xạ trong khoảng 0 đến 1 (0% đến 100%) Chỉ số phát xạ càng thấp, bức xạ nhiệt mà bề mặt đó nhận vào và phát ra càng thấp Màng nhôm có chỉ số phát xạ rất

thấp (3%), và người ta áp dụng đặc trưng đó của màng nhôm để chế tạo các vật liệu

cách nhiệt phan xa!!!

Độ phản xạ R (Reflectance/Reflectivity) đặc trưng cho khả năng chống lại sự thâm nhập của các tia bức xạ Đây chính là tỉ lệ năng lượng phản xạ ngược lại sau

khi chạm vào một bề mặt Màng nhôm có độ phan xạ là 97% Độ phản xạ va độ phát xạ là phần bù của nhau và có tổng bằng một Nghĩa là một bề mặt có độ phát

xạ càng thấp thì có độ phản xạ càng cao !*!,

Cơ chế làm nóng vật thể

Khi tia bức xạ đập vào một bê mặt, năng lượng bức xạ mới sinh ra nhiệt làm cho bề mặt này nóng lên 1”,

1.4 Ung dung co hoc

Cho một vật thể không đồng chất chiếm một miền Q trong không gian Oxyz

và có khối lượng riêng tại điểm M (z y,z) là 5(x, y,Z) Khi đó ta có các công thức

sau

khôi lượng của vật thê

Moment quán tính của vật thể đối với các trục Ox, Oy,Oz

là = {fy (y? +27 )8(x, y, zidx.dy.dz

Z.= “lÏÏ z.0 (x, y, z)dx.dy.dz

Q

Ví dụ: tìm tọa độ trọng tâm của nữa trên mặt cầu tâm O, bán kính R Biết

rằng khối lượng riêng tại mỗi diém (x, y,z) 1a ð(z, y,z)= c, (là hằng số)

rls

3 Chuyên sang tọa độ cầu bằng cách đặt

a |e [4n 8eos0 A0 dr=—R

Chủ ý: để biết thêm chỉ tiết về tích phân 3 lớp vui lòng xem [3]

2 CO SO LY THUYET SU DUNG TRONG THIET KE PHAN CUNG

Đáp ứng của mạch RC đối với xung điện thế hình chữ nhật

Xét mạch điện như sau

R NA/N\/

Ut) 7 U.(t)

Hinh 2.5 Mach dién RC

Trong d6 tin hiéu kich thich ngé vao u,(t) c6 dạng là một xung hình chữ nhật

u,(t)= Eu,(t)- Eu,(t-t,)

Ta có đáp ứng ngõ ra như sau

Khi 0</</,

24

„.()= ef et Ju (2.7) Biêu thức (2.7) cho thay khi c6 tin hiéu vao, t <t,, hiéu thé hai dau tu dién

tăng theo hàm mũ Tụ nạp điện qua điện trở R với thời hằng nạp z„ = RC

Khi t >t,

u(t) = el — on (£)- ef —e h In ( — t,) (2.8)

Đến thời điểm cuối cùng của xung nạp vào tụ nạp đến điện thế u.(t,) được xác định bởi (2.8)

Sau thời điểm z =¿,, không còn tín hiệu vào, hiệu thế hai đầu tụ giảm theo

hàm mũ từ giá trị điện thế u_(f,) Tụ phóng điện qua điện trở R với thời hằng phóng

3 DUNG BJT HOAT ĐỘNG NHƯ MỘT CHUYEN MACH

BJT không những hoạt động trong những mạch điện tử thông thường như khuếch đại tín hiệu, dao động Mà còn có thể sử dụng như một n gắt điện (switch)

Hinh 2.6 Switch ding BJT

Ta thấy điện thế ngõ ra của V„ là đảo đối với điện thế áp vào cực nền (ngõ vào) Lưu ý ở đây là không có điện áp một chiều phận cực cho cực nền mà chỉ có

điện thế một chiều nối vào cự thu

Mạch đảo phải được thiết kế sao cho điểm điều hành Q đi chuyên từ trạng

thái ngưng dẫn sang trạng thái bảo hòa và ngược lại khi hiệu thế tín hiệu vào đối

trạng thái Điều này có nghĩa là 7„ = I„„„ ~0mA khi 1; =0mA và Vy =Vc„„ =0V

khi 7„ = /„.„ (thật ra V„„.„ thay đổi từ 0,1V đến 0,3V)

Ở hình 2.4, khi V, =5V, BỊT dẫn và phải thiết kế cho BỊT dẫn báo hòa Trị

Ie =Icro =0mA, điện thế giảm qua R„ lúc này 1a OV, do d6: V = Vạ — R„.I„ = 5V Khi BỊT bảo hòa điện trở tương đương giữa hai cực thu phát là

Kết quả là giữa hai cực C và E tương đương mạch hở

Chủ ý: Để biết thêm chỉ tiết mạch dùng BJT, tham khảo [4]

27

CHUONG 3: THIET KE

1 THIET KE HE THONG TRUYEN DONG CO KHi

1.1 Bài toán truyền động cơ khí

Vận tốc déng co Vg, = 1350 vg/ph

Vận tốc trục đầu ra Vạ; = 150 vg/ph

1.2 Tinh toán tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung ig, = Vac Var = 1350/150 = 9

Ta có ¡ „=i,i, =9

in: Ti s6 truyền chung bộ truyền ngoài

iạ: Tỉ số truyền hộp giảm tốc

Ta chọn bộ truyền ngoài là truyền động xích có tỉ số truyền i=3

1.3 Tính toán công suất motor

Các bộ phận được quay:

Chảo parapol lớn

Chảo parapol nhỏ

Giá đở chảo parabol nhỏ

Giá đở chảo parabol nhỏ

Ta gọi các bộ phận cần được quay thành một khối nhất định khối M

Khối lượng chảo parapol lớn: mm, = 2,1(kg )

Khối lượng chảo parapol nhỏ: m, =0,1(kg )

Khối lượng giá đở chảo parabol nhỏ: m, =1(kg)

Khối lượng giá đở chảo parabol lớn: zm, =2,75(kg )

> My =m, +m, +m, +m, =2,1+0,2+1+2,5 =5,8(kg)

Xác định trọng tâm của các khối lượng mụị, mạ, ma, ma

a Tâm khối lượng mị

Z4 = jl eS.aedrde = J dx J dy J ze = 0,325.0,325.—— a" ~180(mm)

Vậy, tọa độ trọng tam P 1a (Omm,0mm,180mm)

Vậy khoảng cách từ tâm của gương Parabol lớn đến trục II là

7, = 140+180 =320(mm)

b Tâm khối lượng mạ

Hình 3.2 Gương Parabol nhỏ trên hệ trục OXYZ

Gương Parabol nhỏ được làm từ Inox nên có khối lượng riêng ổ = 7930 tư 3

Chúng ta xác định tọa độ trọng tâm của gương Parapol nhỏ , khi được khảo sát trong hệ trục tọa độ Oxyz

Gọi tâm của gương Parabol nhỏ có tọa độ B(x, y, z) Do gương Parabol nhỏ

năm đối xứng qua trục OZ nên xg=0, yg=0, ta tìm zp

Vậy khoảng cách từ tâm của gương Parabol lớn đến truc II 1a 7, = 490(mm)

c Tâm khối lượng mạ

Giá đở chảo parabol nhỏ gồm 2 thanh trụ

2 „7 _ 2.0,5.400

ym

n=

d Tâm khối lượng mạ

Giá đở chảo parabol nhỏ gồm 2 thanh trụ

Lực cân thiết dé làm quay khối M

Theo định luật II Newton ta có

F=ma

my: Khéi lượng của vật

a: Gia tốc của vật (ta xét gia tốc trọng trường g = 10|7⁄4 »}

Công suất cần thiết của động cơ N.¿: (công thức 2-1, TL[1])

m= 0,93 - hiệu suất của bộ truyền xích

12=0,98 - hiệu suất của l cặp bánh răng

Ta =0,095 - hiệu suất của 1 cặp ô lăn

N= 1 - hiệu suất của khớp nối

Công suất động cơ: 50w

Nguồn điện Ipha/110V/220V/50Hz(60Hz)

Tỷ số truyền hộp giảm tốc: ¡ = 3

Hình 3.3 Motor có gắn hộp giảm tốc

32

2 THIẾT KẾ GƯƠNG PARABOL LỚN

Xác định kích thước và tiêu cự f

Gương parabol lớn là gương cầu lõm được làm bằng nhựa và mạ plactis trên

bề mặt để hấp thụ ánh sáng hội tụ tại một điểm

Hình 3.4 Sơ đồ xác định tiêu cự gương parabol lớn

Trước tiên chúng ta tìm hiểu khái niêm thế nào gọi là tổng hợp năng lượng

mặt trời: Là kỹ thuật có khả năng thu thập ánh sáng vào một điểm định trước Để

tập trung năng lượng tại một điểm

Chùm ánh sáng mặt trời chiêu vào gương câu lõm là một chùm sáng song song nên hội tụ trước tiêu diém củapương một điêm Tiêu điêm f là nơi tập trung năng lượng lớn nhất

Hình 3.5 Minh họa chum ánh sánh hội tụ của gương Parabol lớn

3 THIẾT KẾ GƯƠNG PARABOL NHỎ

Đặt gương Parabol nhỏ cách tiêu điểm gương Parabol lớn một khoảng 2cm Xác định bán kính r gương Parabol nhỏ

Đề xác định bán kính gương Parabol nhỏ ta cần xác định bán kính chìm ánh

sáng phân kỳ cách tiêu điểm gương Parabol lớn 2cm

Gọi a bán kính chùm ánh sáng phân kỳ cách tiêu điểm gương Parabol lớn 2cm

32,5.2

a =fgA.2cm = = 2,18(cm)

Vậy để đặt gương Parabol nhỏ cách tiêu điểm của gương Parabol lớn 2cm thì bán kính r > a Vậy ta chọn r = 5cm và có tiêu cự Í;= 36cm

cự của gương Parabol lớn lcm Để khi ánh sáng được hội tụ và tập trung ngay tiêu

cự của gương Parabol lớn được hứng trọn bởi gương Parabol nhỏ và ánh sáng lúc này được hội tụ ngược trở lại ở tại lỗ chính giữa của gương Parabol lớn Và được truyền qua sợi cáp quang để thuận lợi cho việc ứng dụng

Hệ thống bao gồm Gương Parabol nhỏ và gương Parabol lớn gọi là hệ thống bẩy ánh sáng

Chum anh sang

4 _ KHUNG ĐỞ GƯƠNG PARABOL LỚN

Được làm thừ thép vuông có cạnh a= 10mm, gdm bốn thanh có chiều dài

1 = 500mm được uốn công và hàn vào một khung tròn có đường kính d = 100mm Dùng khung để đở và cô định gương Parabol lớn trong quá trình quay và hội tụ ánh sáng

5 GIÁ ĐỞ GƯƠNG PARABOL NHỎ

Ding gid dé dé đở và cố định gương Parabol nhỏ, nhằm giử cho gương Parabol nhỏ nằm đối diện với gương Parabol lớn Để bẫy ánh sáng ngược lại bó cáp quang, vừa được hội tụ từ gương Parabol lớn

6 VAT LIEU DAN ANH SANG DE DUA VAO UNG DUNG

6.1 Day Plactic

Hinh 3.8 Day Plactic Kết quả thu được dây sản xuất kém chất lượng, do lõi bên trong dây nhựa bị đục nên ánh sáng không đi qua được

6.2 Dây NYLON FLUOROCACBON TORTUE

Hinh 3.9 Day NYLON FLUOROCACBON TORTUE Kết quả thu được ánh sáng đi qua được với điều kiện dây dẫn phải ngắn (khoảng 40 cm), nhưng vẫn còn rất yếu

6.3 Day FLUOROCACBON KORDA BRAID

Hình 3.10 Dây FLUOROCACBON KORDA BRAID Kết quả thu được ánh sáng chưa thu được như mong muốn Ánh sáng không truyền trong dây

6.4 Dây quang từ đèn pin bông lúa

Hình 3.11 Dây quang từ đèn pin bông lúa

Kết quả thu được loại dây dẫn quang này rất tốt nhưng có đặc điểm là rất dễ

bị hư hỏng do ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài như nắng, mưa Ngoài ra thì nó rất đắc tiền và phải nhập khẩu từ Trung Quốc