HỆ THỐNG điều HƯỚNG PIN NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI CHO đèn ĐƯỜNG

MỤC LỤC Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Tổng Quan 4 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 6 I. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ 6 II. MÔ 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 TOÁN THÔNG 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. Mô 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

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

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: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

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 môn “Năng lượng mới trên ô tô”, 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 hoàn thiện hơn về ngành công 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 công cuộc nho nhỏ tiết kiệm tài nguyên 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 quá trình hoàn thành bài tiểu luận, chắc chắn không 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 hoàn 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

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 2

Mục lục 3

Tổng Quan 4

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 6

I LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ 6

II MÔ 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 TOÁN THÔNG 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 Mô 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 không ngừng tìm tòi 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 công 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 toán khả năng chịu lực của bộ điều hướng Đồng thời hiểu được cách tính toán công suất của tấm pin dùng cho đèn đường

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 toán khả năng chịu lực của bộ điều hướng

- Tính toán công 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 THÔNG 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 côn tròn

Chiều dày: t = 4 mm

Đường kính:  76mm

Tốc độ gió:  36 /m s

II MÔ HÌNH

1 Lực gió tác dụng lên đèn:

2

1 9,81.0, 0613 .1 t1

P   C  F

Với:  36 /m s

0,95

  : hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn

C 

: hệ số khí động học của gió

t

F  : diện tích bề mặt cản gió của đèn

Tính được: P1 333N

2 Lực gió tác dụng lên trụ đèn:

2

2 9,81.0, 0613 .2 t2

P   C  F

Với:  36 /m s

  : hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn

C  : hệ số khí động học của gió

t

F  : diện tích mặt trụ chịu gió tác động

Tính được: P2 984, 7N

c) Lực gió tác động lên tấm pin-bộ điều hướng:

2

P  C  F

Với:  0,95: hệ số đồng đều của gió ứng với tốc độ gió được chọn

36 /m s

 

C  : hệ số khí động học của gió

F t3 = 0,67 (m 2 ): Diện tích bề mặt chịu gió tác động

Tính được: P 3 = 347 N

Sơ đồ lực:

7

Tính moment ngoại lực tác động:

M n P h P h P h P P

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

W: moment chống uốn mặt cắt A-A

  : ứng suất của vật liệu chế tạo trục

4 3

W D

D

=>  max  733,34 /N cm2

Với:   =20600 N/cm 2 (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 TOÁN THÔNG 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 thông 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 toán như sau:

P pin n.7.0.8.(1+0,2)≥ 800 W h

→ P pin .n ≥ 119W

Với n là số tấm pin

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): 192m 2

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

Công suất tối đa 360W

Sạc cho accquy 12-24V

Có bảo vệ quá dòng, chập mạch tự động

Có đèn báo theo dõi trạng thái Ắc Quy

11

5 Sơ đồ nối dây

6.Mô hình thu nhỏ:

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 công 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:

Code:

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 môn 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 công sức, trí tuệ cho các dự án sử dụng các nguồn năng lượng mới ở Việt Nam nói riêng và trên toàn thế giới nói chung

19