Tiểu Luận Cuối Kì.docx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÀI TẬP LỚN
MÔN: NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CHẠY BẰNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐIỀU KHIỂN BẰNG WIFI
THỰC HIỆN:
1. VÕ VĂN THIÊN
2. ĐẶNG VĨ HÀO

MSSV
20145618
20145493

3. NGUYỄN QUỐC KHÁNH
20145533
4. NGUYỄN HUỲNH NHẬT HÀO 20145494
5. MAI HIỂN VINH
20145080
6. NGUYỄN ANH KHANG
20145532
Khóa
: 2020
Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ
GVHD : TS TRẦN THANH THƯỞNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2023


MỤC LỤC

1. Lý do chọn dự án.......................................................................................................1
2. Năng lượng mặt trời..................................................................................................1
2.1.

Khái niệm............................................................................................................1

2.2.

Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam..................................................1

2.3.

Các công nghệ khai thác năng lượng mặt trời..................................................2

3. Những vật tư cần thiết để làm xe điều khiển bằng điện thoại thơng qua sóng
Wifi bằng năng lượng mặt trời........................................................................................3
4. Sơ đồ đấu dây............................................................................................................. 3
5. Nguyên lý hoạt động của sản phẩm..........................................................................3
6. Kết quả....................................................................................................................... 4
7. Kết luận, hướng phát triển.......................................................................................4
a) Kết luận...................................................................................................................4
b) Hướng phát triển....................................................................................................4
8. Phụ lục Code..............................................................................................................4


1. Lý do chọn dự án
Trong bối cảnh giá xăng tăng liên tục, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày
càng trầm trọng, các phương tiện đốt trong đang trở thành gánh nặng kinh tế của
nhiều quốc gia, nhiều tổ chức. Vậy nên các nhà nghiên cứu cùng với sự hỗ trợ từ
chính phủ đã và đang tìm các nguồn năng lượng khác rẻ hơn, sạch hơn để thay

thế. Trong xu thế đó, đáng chú ý là các ứng dụng về năng lượng mặt trời, đặc
biệt là nghiên cứu phát triển xe chạy bằng năng lượng mặt trời.
Mặt trời là một trong những nguồn năng lượng có sẵn, gần như vơ tận, nếu tận
dụng và khai thác hợp lí sức mạnh to lớn đó thì việc giải quyết các vấn đề năng
lượng sẽ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Trong những năm gần đây, các nước
phát triển như châu Âu, châu Mỹ, Hà Lan và Trung Quốc rất chú trọng phát triển
năng lượng tái tạo, cũng như năng lượng mặt trời. Một trong số đó khơng thể
khơng nói đến chiếc Lightyear Zero – ô tô điện chạy bằng năng lượng mặt trời
do Hà Lan sản xuất, có thể chạy khoảng 35 – 40 km đối với những khu vực có
khí hậu nắng nhiều và phạm vi lái xe lên tới 725 km – đây là một con số rất
tuyệt vời đối với một chiếc xe điện. Ngồi ra, cịn có chiếc Sono có thể chạy
quãng đường lên tới 305 km trong một lần sạc, với các tấm pin mặt trời cung cấp
phạm vi lái xe them tới 245 km mỗi tuần. Và còn rất nhiều mẫu xe điện chạy
bằng năng lượng mặt trời khác đang được nghiên cứu và phát triển. Do vậy,
nhóm em đã chọn đề tài “Thiết kế mơ hình xe chạy bằng năng lượng mặt trời
điều khiển bằng Arduino và được điều khiển bằng wifi thông qua Smartphone”.
2. Năng lượng mặt trời
2.1. Khái niệm
Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất
phát từ mặt trời và các ngơi sao. Nó là một nguồn năng lượng quan trọng
điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất.
2.2. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn năng lượng mặt
trời khổng lồ. Mặc dù các hoạt động nghiên cứu đã được triển khai hơn
30 năm, nhưng đến nay những sản phẩm sử dụng nguồn năng lượng này
vẫn chưa thật sự sự được ứng dụng rộng rãi so với tiềm năng của nó.
Năng lượng mặt trời là một nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cần
khai thác. Tổng bức xạ năng lượng mặt trời trung bình ở Việt Nam vào
1

khoảng 5kW/h/m2/ngày ở các tỉnh miền Nam và miền Trung và vào
khoảng 4kW/h/m2/ngày ở các tỉnh miền Bắc. Số giờ nắng trong năm ở
miền Nam và miền Trung vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm, trong khi
ở miền Bắc vào khoảng 1500-1700 giờ mỗi năm và giảm khoảng 20%
hiệu suất từ mùa khô sang mùa mưa.

2.3.

Bảng 1. Số liệu về bức xạ mặt trời tại các vùng miền của Việt Nam
Các công nghệ khai thác năng lượng mặt trời
Các ứng dụng chính của năng lượng mặt trời là:
- Nhiệt mặt trời: Chuyển bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, sử dụng ở
các hệ thống sưởi hoặc để đun nước tạo hơi quay turbine điện.
- Điện mặt trời: Chuyển bức xạ mặt trời (dạng ánh sáng) trực tiếp thành
điện năng (hay còn gọi là quang điện – photovoltaics – PV).
- Các ứng dụng khác: Chưng cất nước, gia nhiệt, sấy,…

Hình 1. Các công nghệ khai thác năng lượng mặt trời

2


3. Những vật tư cần thiết để làm xe điều khiển bằng điện thoại thơng qua sóng
Wifi bằng năng lượng mặt trời
Mơ hình gồm có:
- 1 tấm pin năng lượng mặt trời (6V – 1W). -> Chạy được không
- 1 module RF thu phát Wifi (đế ra chân) ESP8266 NodeMCU Lua
CP2102.
- 4 động cơ DC (động cơ DC giảm tốc V1 1 trục 1:48).

- 4 bánh xe.
- 1 module điều khiển động cơ (Motor driver) L293D.
- 1 tấm nhựa.
- Dây bus.
- 2 cục pin 3.7V.
- 1 hộp lắp pin.
4. Sơ đồ đấu dây

Hình 2. Sơ đồ đấu dây của xe chạy bẳng năng lượng mặt trời điều khiển thông
qua wifi
5. Nguyên lý hoạt động của sản phẩm
Chiếc xe hoạt động dựa trên nguyên tắc: năng lượng từ ánh sáng mặt trời
sẽ được hấp thụ qua các tấm pin mặt trời đặt trên khung xe, sau đó nguồn năng
lượng này sau đó được chuyển hóa thành điện năng, điện sẽ nạp cho 2 viên pin
để tích trữ điện năng. Điện năng sẽ được truyền đến 4 motor cho 4 bánh xe để có
thể chạy được. Module RF thu phát Wifi ESP8266 giúp kết nối giữa giao diện
3


điện thoại và Arduino, nhờ đó mà ta có thể điều khiển được chiếc xe tùy theo ý
muốn của mình, ví dụ như: xe có thể chạy nhanh, chậm, rẽ trái, rẽ phải, đi tới, đi
lui.
6. Kết quả
7. Kết luận, hướng phát triển
a) Kết luận
Mơ hình xe chạy bằng năng lượng mặt trời công suất nhỏ phù hợp để
thử nghiệm điều khiển, ứng dụng lập trình Arduino. Mơ hình này rất hữu ích
dành cho những sinh viên hoặc những người học về ứng dụng năng lượng
mặt trời, cũng như các ứng dụng trong việc giảng dạy STEM. Nghiên cứu
này cung cấp thêm thông tin hữu ích cho những ai nghiên cứu về điều khiển

từ xa bằng Wifi.
b) Hướng phát triển
Sử dụng các vật liệu nhẹ hơn nhằm giúp xe tối ưu hóa năng lượng, sử
dụng tấm pin mặt trời lớn hơn để có thể nạp điện cho pin nhanh hơn giúp tiết
kiệm được thời gian. Tích hợp thêm các hệ thống an toàn như cảm biến và
camera để giảm thiểu rủi ro cho xe và tránh xe bị va chạm khi điều khiển từ
xa.
8. Phụ lục Code
/*
* Copyright by Makerlab.vn
* Site : makerlab.vn
*
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <Servo.h>
Servo car_servo;
#define SERVO D6
#define PWMA D1
#define DIRA D3
4


#define PWMB D2
#define DIRB D4
String command = "", lastcommand = "makerlab";
const char* ssid = "Maker WiFi Car";
String b_speed, b_controller,b_servo;
int Speed;

ESP8266WebServer server(80);
void setup() {
car_servo.attach(D6);
pinMode(PWMA, OUTPUT);
pinMode(DIRA, OUTPUT);
pinMode(PWMB, OUTPUT);
pinMode(DIRB, OUTPUT);
analogWrite(PWMA, 0);
analogWrite(PWMB, 0);
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_AP);
WiFi.softAP(ssid);
IPAddress myIP = WiFi.softAPIP();
Serial.println("Start");
Serial.print("AP IP address: ");
Serial.println(myIP);
server.on ( "/", HTTP_handleRoot );
server.onNotFound ( HTTP_handleRoot );
server.begin();
servo_atack();
}
void loop() {
server.handleClient();
command = server.arg("Makerlab");
// Serial.println(command);
if (command != "" && command != lastcommand)
{
5

// Serial.println(command);
lastcommand = command;
handlingdata(command);
checkController(b_controller, b_speed);
checkServo(b_servo);
}
}
void HTTP_handleRoot(void) {
if ( server.hasArg("Makerlab") ) {
Serial.println(server.arg("Makerlab"));
}
server.send ( 200, "text/html", "" );
delay(1);
}
void handlingdata(String data) {
b_speed = splitString(data, "Speed", "=", ",", 0);
b_controller = splitString(data, "Controller", "=", ",", 0);
b_servo = splitString(data, "Servo", "=", ",", 0);
}
String splitString(String v_G_motherString, String v_G_Command, String
v_G_Start_symbol, String v_G_Stop_symbol, unsigned char v_G_Offset) {
unsigned char lenOfCommand = v_G_Command.length();
unsigned char posOfCommand = v_G_motherString.indexOf(v_G_Command);
int PosOfStartSymbol = v_G_motherString.indexOf(v_G_Start_symbol,
posOfCommand + lenOfCommand);
while (v_G_Offset > 0){
v_G_Offset--;
PosOfStartSymbol = v_G_motherString.indexOf(v_G_Start_symbol,
PosOfStartSymbol + 1);
int PosOfStopSymbol = v_G_motherString.indexOf(v_G_Stop_symbol,

PosOfStartSymbol + 1);

6


return v_G_motherString.substring(PosOfStartSymbol + 1,
PosOfStopSymbol);
}
void goT() {
Serial.println("Tiến");
analogWrite(PWMA, Speed);
analogWrite(PWMB, Speed);
digitalWrite(DIRA, HIGH);
digitalWrite(DIRB, HIGH);
}
void goTP() {
Serial.println("Tiến phải");
analogWrite(PWMA, Speed);
analogWrite(PWMB, Speed / 2);
digitalWrite(DIRA, HIGH);
digitalWrite(DIRB, HIGH);
}
void goTT() {
Serial.println("Tiến trái");
analogWrite(PWMA, Speed / 2);
analogWrite(PWMB, Speed);
digitalWrite(DIRA, HIGH);
digitalWrite(DIRB, HIGH);
}
void goL() {

Serial.println("Lùi");
analogWrite(PWMA, Speed);
analogWrite(PWMB, Speed);
digitalWrite(DIRA, LOW);
digitalWrite(DIRB, LOW);
}
void goLP() {
Serial.println("Lùi phải");
7


analogWrite(PWMA, Speed / 2);
analogWrite(PWMB, Speed);
digitalWrite(DIRA, LOW);
digitalWrite(DIRB, LOW);
}
void goLT() {
Serial.println("Lùi trái");
analogWrite(PWMA, Speed);
analogWrite(PWMB, Speed / 2);
digitalWrite(DIRA, LOW);
digitalWrite(DIRB, LOW);
}
void goTr() {
Serial.println("Trái");
analogWrite(PWMA, 0);
analogWrite(PWMB, Speed);
digitalWrite(DIRA, HIGH);
digitalWrite(DIRB, HIGH);
}

void goP() {
Serial.println("Phải");
analogWrite(PWMA, Speed);
analogWrite(PWMB, 0);
digitalWrite(DIRA, HIGH);
digitalWrite(DIRB, HIGH);
}
void Stop() {
Serial.println("Stop");
analogWrite(PWMA, 0);
analogWrite(PWMB, 0);
}
void checkServo(String b_pos){
8


int val_servo = b_pos.toInt();
car_servo.write(val_servo);
}
void checkController(String _controller, String _speed) {
/*
Tiến 1
Lùi 2
Phải 3
Trái 4
Tiến Trái 5
Tiến Phải 6
Lùi Trái 7
Lùi Phải 8
Dừng 9

*/
Speed = _speed.toInt() * 10.23;
int controllers = _controller.toInt();
switch (controllers)
{
case 1:
goT();
break;
case 2:
goL();
break;
case 3:
goP();
break;
case 4:
goTr();
break;
case 5:
goTT();
9


break;
case 6:
goTP();
break;
case 7:
goLT();
break;
case 8:

goLP();
break;
case 9:
Stop();
break;
}
}
void servo_atack() {
int pos;
for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {
car_servo.write(pos);
delay(15);
}
for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {
car_servo.write(pos);
delay(15);
}
for (pos = 0; pos <= 90; pos += 1) {
car_servo.write(pos);
delay(15);
}
}

10