Tiểu luận môn học năng lượng mới trên ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO
CHẤT LƯỢNG CAO

MƠN HỌC: NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ

ĐIỀU HƯỚNG TẤM PIN VÀ SẠC PIN LITHIUM BẰNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI


Mục Lục
1. Lý do chọn đề tài....................................................................................................................................1
2. Tổng quan về pin mặt trời....................................................................................................................2
2.1. Năng lượng mặt trời.......................................................................................................................2
2.1.1. Giới thiệu chung.......................................................................................................................2
2.1.2. Ưu điểm năng lượng mặt trời.................................................................................................3
2.1.3. Nhược điểm của năng lượng mặt trời....................................................................................5
2.2. Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời............................................................................................6
2.3. Nguyên lý hoạt động của Pin năng lượng mặt trời.......................................................................8
3. Điều hướng pin mặt trời........................................................................................................................8
3.1. Dụng cụ chuẩn bị............................................................................................................................8
3.2. Cấu tạo..........................................................................................................................................12
3.2.1. Pin...........................................................................................................................................12
3.2.2. Mạch hạ áp.............................................................................................................................12
3.2.3. Motor......................................................................................................................................13
3.2.3. Ổn áp......................................................................................................................................14
3.3. Nguyên lý hoạt động.....................................................................................................................15
3.4. Sơ đồ đấu dây................................................................................................................................16
3.5. Thiết kế khung..............................................................................................................................20
3.6. Code...............................................................................................................................................20
3.7. Một số hình ảnh của việc thực nghiệm mơ hình.........................................................................25
3.8. Kết quả thực nghiệm....................................................................................................................26

3.9. Đánh giá và kiến nghị đề tài.........................................................................................................26


1. Lý do chọn đề tài
Trước tình hình các nguyên liệu chất đốt cũng như nguồn dầu khí ngày càng cạn kiệt thì
nhu cầu sử dụng nguồn và dạng nhiên liệu mới và sạch thay thế những nguồn nhiên liệu
đang sử dụng hiện thời trong việc vận hành các loại phương tiện vận chuyển (xe, tàu,
máy bay…) là một nhu cầu cấp thiết. Năng lượng điện nổi lên như là một dạng năng
lượng phù hợp để thay thế cho các loại nguyên liệu hóa thạch đang gây ra nhiều vấn đề
xấu cho mơi trường hiện nay. Ví dụ như lượng khí thải độc hại thải ra mơi trường của các
loại phương tiện vận chuyển dùng năng lượng điện thấp hơn nhiều, gần như không đáng
kể, so với do các loại phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng, dầu, khí đốt gây ra.
Chúng ta sẽ khơng có gì ngạc nhiên khi hệ thống năng lượng sạch ra đời và ngày càng
phát triển trên thế giới hiện nay. Hầu hết các nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống
pin điện vào những phương tiện phổ biến như: xe ô tô điện, xe mô tô điện, xe đạp điện,
…. Công nghệ ngày càng phát triển và hiện đại trong lĩnh vực thiết kế bộ điều khiển với
nhiều tính năng cho xe điện, tạo nhiều thuận tiện cho việc điều khiển cũng như thích ứng
với phương tiện sử dụng nguồn nhiên liệu mới này.
Cụ thể hơn thì nền cơng nghiệp sản xuất pin đã góp phần rất nhiều trong các ngành cơng
nghiệp và dịch vụ…, và đặc biệt là Pin năng lượng mặt trời có các nguồn năng lượng
sạch có khả năng tái tạo ngồi ra cịn có năng lượng gió, sóng biển, thủy điện, năng lượng
nhiệt ,vv... Từ đó có thể hạn chế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải khí
nhà kính giảm ơ nhiễm mơi trường.
Đối với ngành công nghệ điện tử: Pin năng lượng mặt trời được sử dụng để cung cấp
năng lượng cho các thiết bị ngày càng tăng, như đèn đường, tạo ra nguồn điện cho hộ gia
đình, tạo ra thu nhập, máy tính và pin dự phòng, đồng hồ..vv.
Mặc dù đã được thương mại hóa rộng rãi trên thị trường nhưng cơng trình khoa học
nghiên cứu về pin năng lượng mặt trời vẫn được tiếp tục tiến hành nhằm nâng cao hiệu
suất, tăng tuổi thọ. Bên cạnh đó một vấn đề thực tiễn đặt ra là, làm cách nào để có thể
hứng ánh sáng được một cách đầy đủ, trọn vẹn tạo ra một cách hiệu quả.

1


Nhận thấy tầm quan trọng từ những điều kiện thực tế ấy, chính vì thế đề tài “ Sử dụng
Arduino thiết kế điều chỉnh hướng pin năng lượng theo hướng ánh sáng mặt trời”. Được
nhóm em thực hiện nhằm mục đích là để tìm hiểu rõ hơn, củng cố và mở rộng kiếm thức
chuyên môn, đồng thời làm quen với phong cách nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao
về các nạp năng lượng vào pin hiệu quả nhất.
2. Tổng quan về pin mặt trời
2.1. Năng lượng mặt trời
2.1.1. Giới thiệu chung

Figure 1: Tấm pin năng lượng mặt trời
Năng lượng Mặt Trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt Trời, đã được khai thác bởi con
người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát triển hơn bao giờ
hết. Bức xạ Mặt Trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời như sức
2


gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu hết năng lượng tái tạo có sẵn trên
Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng.
Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Sử dụng năng
lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Một phần danh sách các
ứng dụng năng lượng mặt trời sưởi ấm không gian và làm mát thông qua kiến trúc năng
lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống và khử trùng, chiếu sáng bằng ánh sáng ban
ngày, nước nóng năng lượng mặt trời, nấu ăn năng lượng mặt trời, và quá trình nhiệt độ
cao nhiệt cho cơng nghiệp purposes. Để thu năng lượng mặt trời, cách phổ biến nhất là sử
dụng tấm năng lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng Mặt Trời được mô tả rộng rãi như là hoặc năng lượng mặt trời thụ

động hoặc năng lượng mặt trời chủ động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi
và phân phối năng lượng mặt trời. Kỹ thuật năng lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc
sử dụng các tấm quang điện và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Kỹ
thuật năng lượng mặt trời thụ động bao gồm các định hướng một tịa nhà về phía Mặt
trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc tài sản ánh sáng phân tán, và
thiết kế khơng gian lưu thơng khơng khí tự nhiên..
2.1.2. Ưu điểm năng lượng mặt trời
Khả năng tái tạo
Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch
như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu khơng thể phục hồi. Theo tính
tốn của NASA, mặt trời cịn có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5
tỉ năm nữa.
Sự phong phú, dồi dào
Tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn - mỗi ngày, bề mặt trái đất được hưởng
120.000 terawatts (TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con
người trên toàn thế giới (1TW = 1.000 tỉ W).
Nguồn cung bền vững và vô tận
Năng lượng mặt trời là vô tận, dư thừa để đáp ứng nhu cầu về năng lượng của nhân loại,
đủ dùng cho muôn vàn thế hệ về sau.
3


Tính khả dụng
Năng lượng mặt trời có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên thế giới - khơng chỉ
ở vùng gần xích đạo trái đất mà cịn ở các vĩ độ cao thuộc phía bắc và phía nam. Ví dụ,
Đức hiện đang chiếm vị trí hàng đầu thế giới trong việc sử dụng năng lượng mặt trời và
có kế hoạch tận dụng tối đa tiềm năng này.
Sạch về sinh thái
Theo xu hướng phát triển gần đây trong cuộc đấu tranh cho việc làm sạch môi trường trái
đất, năng lượng mặt trời là lĩnh vực hứa hẹn nhất, có thể thay thế một phần năng lượng từ

các nguồn nhiên liệu khơng tái tạo được và do đó, nó đóng vai trị quan trọng trong cơng
cuộc bảo vệ mơi trường từ sự tăng nhiệt tồn cầu. Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và
vận hành các nhà máy điện mặt trời về cơ bản không phát thải các loại khí độc hại vào
khí quyển. Ngay cả khi có phát thải một lượng nhỏ thì nếu so sánh với các nguồn năng
lượng truyền thống, lượng khí này là khơng đáng kể.
Không gây tiếng ồn
Trên thực tế, việc sản xuất năng lượng mặt trời không sử dụng các loại động cơ như trong
máy phát điện, vì vậy việc tạo ra điện khơng gây tiếng ồn.
Hiệu quả cao, chi phí hoạt động thấp
Chuyển sang sử dụng pin mặt trời, các hộ gia đình sẽ có được một khoản tiết kiệm đáng
kể trong ngân sách chi tiêu. Việc bảo trì, duy tu hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời
cho hộ gia đình địi hỏi chi phí rất thấp - trong 1 năm, bạn chỉ cần một vài lần lau chùi
sạch các tấm pin năng lượng mặt trời và chúng luôn được các nhà sản xuất bảo hành
trong khoảng thời gian lên tới 20-25 năm.
Áp dụng rộng rãi
Phổ ứng dụng của năng lượng mặt trời rất rộng - cung cấp điện tại các khu vực khơng có
kết nối với lưới điện quốc gia (ngay cả ở những quốc gia phát triển cao như Mỹ, Nga,
Pháp… hiện cũng vẫn có những vùng sâu vùng xa được gọi là “điểm mù về điện” như
thế); dùng để khử muối trong nước biển ở nhiều quốc gia châu Phi khan hiếm nước ngọt
và thậm chí cả việc cung cấp năng lượng cho các vệ tinh trên quỹ đạo trái đất. Điện mặt
trời gần đây được gọi là "năng lượng toàn dân", phản ánh sự đơn giản của việc tích hợp
4


điện mặt trời vào hệ thống cung cấp điện nhà, song song với điện lưới hoặc điện từ các
nguồn cung khác.
Công nghệ tiên tiến
Công nghệ sản xuất pin mặt trời mỗi ngày một tiến bộ hơn - mô-đun màng mỏng được
đưa trực tiếp vào vật liệu ngay từ giai đoạn sơ chế ban đầu. Tập đoàn Sharp của Nhật Bản
cũng là một nhà sản xuất pin mặt trời, vừa giới thiệu một hệ thống sáng tạo các yếu tố lưu

trữ năng lượng cho kính cửa sổ. Những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực công nghệ
nano và vật lý lượng tử cho phép chúng ta kỳ vọng về khả năng tăng công suất của các
tấm pin mặt trời lên gấp 3 lần so với hiện nay.
2.1.3. Nhược điểm của năng lượng mặt trời
Chi phí cao
Có ý kiến cho rằng, điện mặt trời thuộc về loại năng lượng đắt tiền - đây có lẽ là vấn đề
gây tranh cãi nhất trong việc sử dụng nguồn năng lượng này. Do việc lưu trữ năng lượng
mặt trời tại các hộ gia đình địi hỏi khoản chi phí đáng kể ở giai đoạn ban đầu, nhiều quốc
gia khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch bằng cách cho vay tín dụng để
thực hiện hoặc cho thuê pin mặt trời theo những hợp đồng có lợi cho người th.
Khơng ổn định
Có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong những ngày nhiều mây và mưa thì
khơng có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời khơng thể là nguồn điện chính
yếu. Tuy nhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều ưu thế hơn.
Chi phí lưu trữ năng lượng cao
Giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay khi trời khơng
có nắng hiện nay vẫn còn khá cao so với túi tiền của đại đa số người dân. Vì thế, ở thời
điểm hiện tại, điện mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất ở các hộ gia
đình mà chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới và các nguồn khác.
Vẫn gây ơ nhiễm mơi trường, dù rất ít
Mặc dù so với việc sản xuất các loại năng lượng khác, điện mặt trời thân thiện với môi
trường hơn, nhưng một số quy trình cơng nghệ để chế tạo các tấm pin mặt trời cũng đi
kèm với việc phát thải các loại khí nhà kính, nitơ trifluoride và hexaflorua lưu huỳnh. Ở
5


quy mô lớn, việc lắp đặt những cánh đồng pin mặt trời cũng chiếm rất nhiều diện tích đất
nhẽ ra được dành cho cây cối và thảm thực vật nói chung.
Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền và quý hiếm
Việc sản xuất các tấm pin mặt trời màng mỏng đòi hỏi phải sử dụng cadmium telluride

(CdTe) hoặc gallium selenide indi (CIGS) - những chất rất quý hiếm và đắt tiền, điều này
dẫn đến sự gia tăng chi phí.
Mật độ năng lượng thấp
Một trong những thông số quan trọng của nguồn điện mặt trời là mật độ cơng suất trung
bình, được đo bằng W/m2 và được mô tả bằng lượng điện năng có thể thu được từ một
đơn vị diện tích nguồn năng lượng. Chỉ số này đối với điện mặt trời là 170 W/m2 - nhiều
hơn các nguồn năng lượng tái tạo khác, nhưng thấp hơn dầu, khí, than và điện hạt nhân.
Vì lý do này, để tạo ra 1kW điện từ nhiệt năng mặt trời đòi hỏi một diện tích khá lớn của
các tấm pin mặt trời.
2.2. Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời

Figure 2: Các lớp của 1 tấm pin năng lượng mặt trời
Tấm pin mặt trời là bộ phận hấp thụ và chuyển hóa bức xạ mặt trời thành dịng điện một
chiều DC. Vì thế, những tấm pin này thường được đặt trên giá đỡ và ở những nơi có thể

6


đón được bức xạ mặt trời nhiều nhất. Một tấm pin mặt trời thường gồm 6 bộ phận chính.
Đó là:
 Lớp kính trước: Làm bằng kính cường lực, có độ dày 2 – 4mm, giúp bảo vệ Solar
Cell khỏi sự va đập và tác động từ thời tiết bên ngoài (nhiệt độ, nắng, mưa, bụi, tuyến,
mưa đá dưới 2,5cm). Đồng thời, lớp kính này trong suốt giúp cho ánh sáng ít bị phản xạ,
khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời của tấm pin tốt.
 Lớp Eva (ethylene vinyl acetate, chất kết kính): Gồm 2 lớp màng polymer trong
suốt nằm trên và dưới lớp Solar Cell có khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và độ
bền cực kỳ cao. Lớp Eva có tác dụng kết dính lớp kính cường lực, lớp Solar Cell, tấm nền
pin với nhau. Đồng thời, lớp Eva cũng giúp bảo vệ lớp Solar Cell, tránh bám bẩn, hơi ẩm,
rung động.
 Lớp Solar Cell (tế bào quang điện): Pin mặt trời mono và poly đều được làm từ

silic (một chất bán dẫn phổ biến). Một tế bào quang điện gồm lớp silic loại N và loại P.
Trong một cell, tinh thể silic nằm giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar). Lớp
Solar Cell có tác dụng chính trong việc hấp thu bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành dịng
điện.
 Tấm nền pin: Làm bằng polymer, nhựa PET, PP, PVF. Tấm nền có tác dụng
chống ẩm, bảo vệ cơ học và cách điện.
 Khung pin: Thường làm bằng nhôm nên nhẹ, cứng cáp, giúp cố định và bảo vệ các
thành phần bên trong trước tác động ngoại lực từ bên ngoài và tải trọng của gió.
 Hợp mạch điện (junction box): Bộ phận này được thiết kế bảo vệ khá chắc chắn và
nằm phía dưới cùng. Đây là nơi tập hợp và trung chuyển nguồn điện được tạo ra từ tấm
pin mặt trời ra ngồi.
***Hiện nay, có nhiều loại pin mặt trời nhưng phổ biến nhất là pin làm từ tinh thể mono
và tinh thể poly.
 Tinh thể Mono: Hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện ánh sáng cường độ yếu và
tạo ra nhiều điện năng hơn nhưng giá cao hơn.
 Tinh thể Poly: Giá thành rẻ, giúp người dùng tối ưu chi phí nhưng hoạt động yếu
hơn và sản sinh ít điện năng hơn.
7


2.3. Nguyên lý hoạt động của Pin năng lượng mặt trời
Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:
 Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng
của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.
 Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi năng
lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong
màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngồi cùng, và thường được kết dính
với các ngun tử lân cận vì thế khơng thể di chuyển xa. Khi electron được kích thích, trở
thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử

sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là “lỗ trống”. Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của
nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào “lỗ trống”, và điều này tạo ra lỗ trống cho
nguyên tử lân cận có “lỗ trống”. Cứ tiếp tục như vậy “lỗ trống” di chuyển xuyên suốt
mạch bán dẫn.
Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích electron lớp
ngồi cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương 6000°K, vì thế
nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên hầu hết năng
lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn là năng lượng điện sử dụng
được.
3. Điều hướng pin mặt trời
3.1. Dụng cụ chuẩn bị
Vật liệu

Hình ảnh

Pin lithium 3.7 V.
Số lượng: 5 viên.

8


Arduino Uno R3. Lưu ý cấp đúng
điện áp 5V.
Số lượng: 1 board.

IC 7805 (Ổn áp nguồn 5V cấp cho
Arduino).
Số lượng: 1.

Mạch giảm áp Buck DC-DC

LM2596 3A.
Số lượng: 2 board.

Đế pin đơn mắc nối tiếp.
Số lượng: 4.

9


Công tắc KCD1.
Số lượng một

Dây điện nhiều lõi 15m.
Số lượng 15m.

Motor Servo MG996R. Một máy
sẽ quay quanh phương x, máy thứ
2 sẽ quay quanh phương y.
Số lượng: 2.

Điện trở 10K.
Số lượng: 4 con

10


Quang trở.
Số lượng: 4 con.

Tấm pin năng lượng mặt trời.

Số lượng: 1 tấm

Mạch Sạc Pin TP4056 Lithium
Battery Charge Controller Micro
USB

3.2. Cấu tạo
3.2.1. Pin
- Thông số kỹ thuật
+ Kiểu pin: 18650
+ Điện áp trung bình 3.7V, sạc đầy 4.2V.
+ Dung lượng: 3400mAh
+ Dòng xả: 5A

11


+ Số lần sạc xả: 1000 lần.
+ Kích thước: 18mm x 65mm
+ Trọng lượng: 43g.
3.2.2. Mạch hạ áp
Mạch hạ áp DC LM2596S 3A nhỏ gọn có khả
năng giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà vẫn đạt hiệu
suất cao (92%) . Thích hợp cho các ứng dụng chia
nguồn, hạ áp, cấp cho các thiết bị như camera,
motor, robot,...

Thông số kỹ thuật:
 Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V.
 Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V.

 Dòng đáp ứng tối đa là 3A.
 Hiệu suất : 92%.
 Cơng suất : 15W.
 Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm.
Hướng dẫn sử dụng: Module có 2 đầu vào IN, OUT, 1 biến trở để chỉnh áp đầu ra. Khi
cấp điện cho đầu vào (IN) thì người dùng vặn biến trở và dùng VOM để đo mức áp ở đầu
ra (OUT) để đạt mức điện áp mà mình mong muốn. Điện áp đầu vào từ 4-35V, điện áp ra
từ 1,25-30V, dịng Max 3A, có thể cấp nguồn sử dụng tốt cho raspberry và module
sim.......
***Chú ý: Cẩn thận cấp ngược chân + - IN.
3.2.3. Motor
Động cơ RC Servo MG996 180 độ là loại servo có mơ
men xoắn lớn, chạy mượt mà, êm, phù hợp cho những
mô hình điều khiển có tải trọng lớn như: mơ hình máy
12


bay, trực thăng, thuyền, cánh tay robot, robot nhện,.... Động cơ RC servo MG996 180 độ
sử dụng chất liệu nhựa có độ bền cao, có bánh răng bằng đồng giúp cho động cơ hoạt
động chính xác, đạt độ bền cao. Tương thích hầu hết các kết nối chuẩn Futaba, Hitec,
Sanwa, GWS etc...
Thông số kỹ thuật:
 Servo MG996R (nâng cấp MG995) có momen xoắn lớn
 Momen làm việc : 11kg/cm (tại điện áp 6V) , 9.4kg/cm (tại điện áp 4.8V)
 Đây là bản nâng cấp từ servo MG995 về tốc độ, lực kéo và độ chính xác
 Phù hợp với máy bay cánh quạt loại 50 -90 methanol và máy bay cánh cố định
xăng 26cc-50cc.
 So với MG946R, MG996R nhanh hơn, nhưng hơi nhỏ hơn.
 Tốc độ xoay: 0.17 giây / 60 độ (4.8 v) 0.14 giây / 60 độ (6 v).
 Điện áp làm việc: 4.8-7.2V.

 Nhiệt độ hoạt động: -30 ℃ ~ 60 ℃. ~ 60 ℃ ~ 60 ℃..
 Chiều dai dây: 30cm, dây nâu đỏ là 2 dây nguồn, dây vàng là dây tín hiệu.
 Vật liệu bánh răng: Kim loại.
 Trọng lượng: 65g.
Việc điều khiển servo thường yêu cầu xung với thời gian khoảng 20ms, xung điều khiển
góc trong phạm vi 0.5 – 2.5ms, với tổng thời gian là 2ms.
 0.5ms -> 0 độ.
 1.0ms – > 45 độ.
 1.5ms -> 90 độ.
 2.0ms -> 135 độ.
 2.5ms -> 180 độ.
3.2.3. Ổn áp
IC ổn áp L7805 1.5A 5V TO-220 là mạch
tích hợp sẵn trong gói TO-220 với một
điện áp đầu ra cố định là 5V, yêu cầu

13


điện áp đầu vào tối thiếu là 7V. IC L7805CV có thế cung cấp điện áp đầu ra với dịng
điện lên đến 1A.
Thông số kỹ thuật:
 Điện áp vào lớn nhất: 20V
 Điện áp vào nhỏ nhất: 7V
 Kiểu đóng vỏ: TO-220
 Nhiệt độ hoạt động lớn nhất: 85°C
 Nhiệt độ hoạt động nhỏ nhất: -20°C
 Dòng đầu ra: 1.5A
 Điện áp ổn định: 5V
Đối với IC ổn áp L7805 1.5A 5V TO-220 hiện nay đều có tích hợp bảo vệ quá nhiệt, bảo

vệ ngắn mạch và giữ vùng hoạt động an tồn các Transistor cơng suất trong mạch, để bảo
vệ cho nó về cơ bản khơng thể hư hỏng.
3.2.4. Mạch sạc pin
Mạch sạc pin TP4056 Lithium Battery Charge Controller
Micro USB là phiên bản nâng cấp của Mạch sạc pin
TP4056

Lithium

Battery

Charge

Controller

Mini

USB thêm chức năng ngắt tải bảo vệ pin khi điện áp
xuống quá thấp để tránh làm hư hỏng pin (chai pin), mạch
được sử dụng để sạc cho các loại pin Lithium có điện áp
3.7~4.2VDC (Pin Lipo, Pin 18650,...), mạch có kích thước nhỏ gọn với cổng Micro USB
kết nối tiện dụng, đèn báo đang sạc và sạc đầy hiển thị trạng thái pin, thích hợp cho các
ứng dụng sử dụng pin sạc: Robot, mạch cảm biến không dây,...
Thông số kỹ thuật:
 IC chính: TP4056
 Nguồn đầu vào:
 4.5~8VDC: Chân nguồn vào + /  5VDC qua cổng Micro USB.
 Nguồn sạc đầy: 4.2VDC
14

 Dịng sạc: 1A có thể biến đổi theo trạng thái pin.
 Charging method: Linear charging 1%
 Charging precision: 1.5%
 Chức năng ngắt tải bảo vệ pin khi điện áp xuống quá thấp để tránh làm hư hỏng
pin (chai pin).
 Đèn trạng thái sạc:
 Đèn đỏ: đang sạc, chưa đầy
 Đèn xanh lá: Đã sạc đầy.
 Kích thước: 17x22x5mm
3.3. Nguyên lý hoạt động
Khi bật công tắc hệ thống sẽ về vị trí ban đầu rồi mới hoạt động theo hướng có nắng
nhiều nhất. Sẽ có hai motor sẽ làm phương chuyển động của hệ thống theo hai hướng x,
y. Cảm biến hướng sáng sẽ sử dụng bốn quang trở và vách ngăn để bốn con quang trở
hoạt động độc lập nhau và khi có năng chiều xuống vng gốc thì bóc của nó sẽ khơng
đèn bốn quang trở nên giá trị bốn con quang trở sẽ như nhau.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến: nó sẽ lấy giá trị trung bình hai con phía trên so với
hai con phía dưới khi đó Arduino sẽ điều khiển quay theo chiều dọc cụ thể để quay lên
trên để phía trên và phía dưới bằng nhau. Và khi ánh sáng chiếu xiên thì cũng tương tự
chiếu từ trên xuống để làm sao giá trị trung bình 2 bên trái và phải bằng nhau bằng cách
quay theo trục đứng.
Khi đó tấm pin được lấy nhiều ánh sáng nhất.

15


3.4. Sơ đồ đấu dây

Figure 3: Sơ đồ đấu dây chưa có mạch sạc

Figure 4: Sơ đồ đấu dây động cơ servo MG996R
Ở đây động cơ servo 1 ta sẽ đảm nhiệm làm theo phương dọc tức là quay quanh phương
dọc với chân tín hiệu là Data 1 nối với chân arduino là chân “IO9”. Động cơ servo 2 ta sẽ

16


đảm nhiệm làm theo phương đứng tức là quay quanh phương đứng với chân tín hiệu là
Data 2 nối với chân arduino là chân “IO10”. Còn chân cấp nguồn của động cơ sẽ lấy từ
chân out của mạch giảm áp, khi này ta cần chỉnh mạch giảm áp về giá trị tầm 5V đến 6V.
Còn chân in của mạch giảm áp ta lấy từ nguồn của 3 cell pin.

Figure 5: Cảm biến điều hướng tấm pin

Figure 6: Hình ảnh thực tế cảm biến
Ta sẽ lắp điện trở 10k nối tiếp với quang trở và làm ba cái như vậy rồi rồi mắc song song
chúng như hình vẽ trên và làm vách ngăn để từng khung vực là một phần ánh sáng có
như vậy mới có sự chênh lệch về điện áp thì cảm biến mới hoạt động được. Lúc này ở
giữa điện trở nối tiếp với quang trở lắp thêm dây để đưa xuống mạch arduino để tính tốn
17


giá trị phù hợp để sự trên lệch điện áp trên, dưới và trái, phải là bằng nhau “A0, A1, A2,
A3”. Cơng thức tính điện trở của tín hiệu được arduino tính như sau:
Giá trị trung bìnhbên trên=

Rtop ¿+ R
2

Giá trị trung bìnhbên dưới=

top ¿

R down¿+ R
2

Giá trị trung bìnhbên trái=R

top¿+

down ¿

Rdown ¿
¿
2

¿

Giá trị trung bìnhbên phải=Rtop¿ + Rdown ¿ ¿ ¿
2

Figure 7: Nối dây trên mạch Arduino R3
Khi này các dây tín hiệu nối vào các chân IO9, IO10, A1, A2, A3, A0 của arduino để nó
tính tốn. Lưu ý cấp nguồn cho arduino phải kèm thêm mạch ổn áp 5V do là mạch chỉ sử
dụng 5V nếu cấp sai sẽ gây hư hỏng, nên cần lưu lý khi lắp mạch.

18