BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐIỀU HƯỚNG PIN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI CHO ĐÈN ĐƯỜNG
GVHD: Thầy Trần Thanh Thưởng
Sinh viên thực hiện
Mã số sinh viên

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

1


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên tiểu luận: Hệ thống điều hướng pin năng lượng mặt trời cho đèn đường
Họ và tên sinh viên:

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày và tính hợp lý của cấu trúc tiểu luận
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

2. Về nội dung (chất lượng tiểu luận, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
...........................................................................................................................

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
1


Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Trần
Thanh Thưởng đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ chúng em trong suốt quá
trình thực hiện đề tài này. Trong quá trình học tập và tìm hiểu bộ mơn “Năng
lượng mới trên ơ tơ”, chúng em đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ, hướng
dẫn rất tận tình, tâm huyết của thầy. Thầy đã giúp em tích lũy thêm nhiều
kiến thức để có cái nhìn sâu sắc và hồn thiện hơn về ngành cơng nghệ kỹ
thuật ô tô, cũng như nhũng kiến thức, kinh nghiệm về cuộc sống mà thầy đã
truyền đạt cho các em. Qua đó, nhóm chúng em quyết định tìm hiểu đề tài
“Hệ thống điều hướng pin Năng lượng mặt trời cho đèn đường” với mong
muốn tận dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời để ứng dụng vào trong
đời sống, góp phần cơng cuộc nho nhỏ tiết kiệm tài ngun thiên nhiên. Do
tình hình dịch bệnh hiện nay khá phức tạp nên chúng em hy vọng sau khi
quay lại trường chúng em có cơ hội thực hiện đề tài này, để chúng em hoàn
thiện hơn trong việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế.
Có lẽ kiến thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi
người luôn tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó, trong q trình hồn
thành bài tiểu luận, chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Bản thân
em rất mong nhận được những góp ý đến từ để bài tiểu luận cũng như bản
thân em được hồn thiện hơn.

Kính chúc thầy sức khỏe, hạnh phúc, thành công trên con đường sự
nghiệp giảng dạy.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

2


MỤC LỤC
Lời cảm ơn....................................................................................................2
Mục lục..........................................................................................................3
Tổng Quan.....................................................................................................4
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ....................................................................6
I. LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ.........................................................................6
II. MƠ HÌNH.........................................................................................................6
1. Lực gió tác dụng lên đèn...............................................................................6
2. Lực gió tác dụng lên trụ đèn.........................................................................6
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÈN ĐƯỜNG CHIẾU SÁNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI..........................................................................................................9
I. TÍNH TỐN THƠNG SỐ HỆ THỐNG............................................................9
1.Dung lượng pin lưu trữ..................................................................................9
2.Công suất của tấm pin....................................................................................9
II.CHỌN ĐÈN, PIN, NGUỒN............................................................................10
1. Đèn.............................................................................................................. 10
2. Nguồn lưu trữ..............................................................................................10
3. Pin mặt trời.................................................................................................10

4. Bộ sạc cho pin.....................................................................................10
5. Sơ đồ nối dây..............................................................................................11
6. Mơ hình thu nhỏ……………………………………………………………………..11
CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU HƯỚNG PIN MẶT TRỜI........................................12

1. Tổng quan về bộ điều hướng.......................................................................12
2. Cấu tạo........................................................................................................12
Code................................................................................................................ 14

KẾT LUẬN................................................................................................17

3


TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Những năm gần đây nền khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, song
song đó thì các nhà khoa học khơng ngừng tìm tịi nghiên cứu những ứng
dụng tiến tiến, hiện đại nhằm phục vụ tốt hơn cho xã hội cũng như phục vụ
đời sống con người. Một trong những phát minh đột phá có tính bước ngoặt
trong ngành sản xuất và tái tạo năng lượng xanh chính là tấm pin năng lượng
mặt trời, nhờ đó mà mang đến rất nhiều lợi ích, nó được ứng dụng khá rộng
rãi hiện nay.
Xung quanh chúng ta đã xuất hiện rất nhiều đèn đường dùng pin năng
lượng mặt trời, có thể nói đây là ứng dụng phổ biến nhất. Nhưng đâu đó các
tấm pin vẫn chưa hoạt động hết cơng suất của nó, việc đặt các tấm pin năng
lượng mặt trời cố định sẽ hạn chế đi lượng năng lượng nhận được từ mặt
trời. Chính điều đó khiến chúng em suy nghĩ phải làm sao để nhận được
năng lượng từ mặt trời một cách tối đa nhất. Đó cũng chính là lý do chúng
em hướng tới việc thiết kế một bộ điều hướng pin năng lượng mặt trời dùng
cho đèn đường.
1.2 Đối tượng nghiên cứu
- Bộ điều hướng pin năng lượng mặt trời
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của bộ điều hướng. Vận

dụng lý thuyết các môn học cơ lý thuyết, sức bền vật liệu tính tốn khả năng
chịu lực của bộ điều hướng. Đồng thời hiểu được cách tính tốn cơng suất
của tấm pin dùng cho đèn đường.
4


1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết nguyên lý hoạt động của bộ điều hướng dùng bốn
quang trở.
- Liệt kê các linh kiện cần chuẩn bị cho mô hình.
- Phân tích và tính tốn khả năng chịu lực của bộ điều hướng.
- Tính tốn cơng suất của tấm pin dùng cho đèn đường.
- Thiết kế sơ đồ đấu dây.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Áp dụng phương pháp phân tích và tổng thích hợp thuyết để phân tích
các bộ phận cần thiết cho bộ điều hướng. Đồng thời kết hợp phương pháp
thực nghiệm khoa học để phát triển đề tài theo hướng của nhóm.

5


CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
I. LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ
Khối lượng cơ cấu: Pin, cơ cấu xoay, tấm năng lượng: 24kg
Khối lượng đèn led: 1kg.
Chiều cao trụ: 8m
Loại trụ: trụ cơn trịn
Chiều dày: t = 4 mm
Đường kính:


  76mm

Tốc độ gió:   36m / s
II. MƠ HÌNH
1. Lực gió tác dụng lên đèn:

P1  9,81.0, 0613. .C1. 2 .Ft1
Với:

  36m / s

  0,95 : hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn
C1  1, 5 : hệ số khí động học của gió
Ft1  0, 3 : diện tích bề mặt cản gió của đèn
Tính được:

P1  333 N

2. Lực gió tác dụng lên trụ đèn:

P2  9,81.0, 0613. .C2 . 2 .Ft 2
Với:

  36m / s

6


  0,95 : hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn
C2  0, 7 : hệ số khí động học của gió

Ft 2  1, 9 : diện tích mặt trụ chịu gió tác động
Tính được:

P2  984, 7 N

c) Lực gió tác động lên tấm pin-bộ điều hướng:
P3  9,81.0,0613. .C2 . 2 .Ft 3

Với:

  0,95 : hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn
  36m / s

C2  0, 7 : hệ số khí động học của gió
Ft3 = 0,67 (m2): Diện tích bề mặt chịu gió tác động
Tính được: P3 = 347 N
Sơ đồ lực:

7


Tính moment ngoại lực tác động:
M  n.  P1.h1  P2 .h2  P3 .h1  Pden .1, 5  Ppin .1

Với: n=1,2 : Hệ số an toàn
h1

: khoảng cách từ mặt cắt A-A đến đèn

h2


: khoảng cách từ mặt cắt A-A đến trọng tâm trụ

=>M = 11560,56 N.m
Điều kiện để trụ đủ bền:
 max 

M
  
W

Trong đó:
 max : ứng suất lớn nhất do ngoại lực tác dụng

M: tổng moment ngoại lực tác dụng

8


W: moment chống uốn mặt cắt A-A

   : ứng suất của vật liệu chế tạo trục
  d 4 
W  0,1.D . 1      15, 76
  D  
3

2
=>  max  733,34 N / cm


Với:

   =20600 N/cm2 (thép CT3)

=>Kết luận trụ thỏa điều kiện bền so với mục đích sử dụng.

9


CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÈN ĐƯỜNG CHIẾU SÁNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI
I. TÍNH TỐN THƠNG SỐ HỆ THỐNG:
1.Dung lượng pin lưu trữ:
– Sử dụng đèn năng lượng mặt trời công suất 40W
– Chiếu sáng trong 10 giờ mỗi đêm và có
Vậy, với những thơng số trên, ta sẽ tính được lượng điện mà đèn tiêu thụ trong 1
đêm:
40W.10= 400Wh
Từ đó chọn được pin lưu trữ có dung lượng pin lớn hơn lớn hơn 800W.h để có thể
chiếu sáng trong 2 ngày liên tiếp trường hợp trời không nắng.
2.Công suất của tấm pin:
Để xác định được công suất của tấm pin năng lượng mặt trời phù hợp, ta cần thêm
các thông số sau:
– Số giờ nắng trung bình tại Việt Nam: 7 giờ/ngày
- Tổn hao do môi trường khoảng: 20 %
– Dung lượng dự trữ của pin lưu trữ: 20%
– Công suất tấm pin được tính tốn như sau:
Ppin.n.7.0.8.(1+0,2)

Với n là số tấm pin


10


II.CHỌN ĐÈN, PIN, NGUỒN:
1. Đèn
Thương hiệu: Lumiled Philips (Hà Lan)
Công suất của đèn: 40W
Điện áp định mức: 12V
Kích thước đèn: 1357x518x173mm
Diện tích chiếu sáng (lắp đặt ở độ cao 8m): 192m2
2. Nguồn lưu trữ
Loại pin lưu trữ: accquy
Điện áp: 12V-80Ah
Dung lượng battery 960Wh

3. Pin mặt trời
Loại tấm pin: mono
Số lượng cell: 36
Hiệu suất cell: 21%
Điện áp định mức: 18V
Công suất: 130Wp.
Kích thước tấm pin: 505×1330mm

4. Bộ sạc cho pin
Cơng suất tối đa 360W
Sạc cho accquy 12-24V
Có bảo vệ q dịng, chập mạch tự động.
Có đèn báo theo dõi trạng thái Ắc Quy.
11



5. Sơ đồ nối dây

6.Mơ hình thu nhỏ:

12


CHƯƠ
NG 3: BỘ ĐIỀU HƯỚNG PIN MẶT TRỜI
1. Tổng quan về bộ điều hướng:
Bộ điều hướng pin mặt trời là một giải pháp nhằm mục đích nâng cao hiệu suất
hứng sáng cho tấm pin từ đó nâng cao được cơng suất của pin mặt trời.
Bộ điều hướng có thể quay theo 2 trục và tích hợp với cảm biến ánh sáng bật tắt
đèn đường tự động
2. Cấu tạo
Cảm biến nhận biết ánh sáng:
Quang trở
Vi điều khiển:
board STM32F103C8T6.
Động cơ DC 12V

Module: Mạch cầu H.

13


Relay đóng ngắt.


Cảm biến vận tốc góc và gia tốc
góc nghiêng: MPU6050

Sơ đồ nối dây:

Lưu đồ thuật toán:

14


15


Code:

16


17


18


KẾT LUẬN
Nguồn nhiên liệu hóa thạch trên trái đất với trữ lượng đang ngày càng
cạn kiệt nên việc ứng dụng nguồn năng lượng xanh-sạch-bền vững là xu
hướng tất yếu trong tương lai. Với đề tài nghiên cứu của nhóm là “Hệ thống
điều hướng pin năng lượng mặt trời cho đèn đường” đã tạo điều kiện cho các
thành viên nhóm có cơ hội chủ động học tập, tìm hiểu và ứng dụng thực tiễn

nguồn năng lượng xanh này vào những mục đích thực tiễn trong cuộc sống.
Qua bài báo cáo mơn học Năng lượng mới này các thành viên trong nhóm đã
có thể xác định được những mục đích ưu việt cũng như có ý tưởng ứng
dụng, chế tạo để thực tiễn hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng xanh vào
cuộc sống. Từ đó có thể tự tin góp phần cơng sức, trí tuệ cho các dự án sử
dụng các nguồn năng lượng mới ở Việt Nam nói riêng và trên tồn thế giới
nói chung.

19