HE THONG TU DONG dieu khien

THPT A LƯỚI

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT
CẤP TRƯỜNG
Năm học 2021 - 2022

TÊN ĐỀ TÀI:
“HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU HƯỚNG KÉP PIN NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI”.

Nhóm học sinh thực hiện:
1.
2.

Lê Thành Đạt - 11B1
Phan Thanh Nhật - 11B1

Phần 1. PHẦN MỞ ĐẦU


I. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới
của chúng ta đã và đang ngày một đổi mới, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát
triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, nhu cầu về năng lượng ngày càng cao và
trở thành vấn đề vô cùng quan trọng đối với các quốc gia trên thế giới. Năng
lượng hóa thạch, nguyên tử, thủy điện,...đang càng gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng. Vấn đề quan trọng đặt ra là tìm ra nguồn năng lượng mới để thay
thế nguồn các nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt, một trong những vấn đề tối
ưu đó chính là sử dụng năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng sạch và gần như
vô tận.
Tuy nhiên, pin mặt trời luôn hoạt động với thời tiết khắc nghiệt nên đạt hiệu suất

rất thấp. Vậy làm sao để nâng cao hiệu suất cho pin mặt trời? Vận dụng những
kiến thức đã học và khảo sát thực tế, em quyết định chọn đề tài “Hệ thống tự
động điều hướng kép pin năng lượng mặt trời”.
II. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1. Ý nghĩa khoa học:
+ Tự động hóa phục vụ tiện ích cuộc sống con người;
+ Vận dụng những kiến thức lý thuyết vào thực tế;
+ Nâng cao ý thức tự học, tìm tòi, sáng tạo khoa học;
+ Nâng cao kỹ năng thực hành.
2. Ý nghĩa thực tiễn:
+ Giúp thu năng lượng ánh sáng mặt trời đạt hiệu suất cao nhất;
+ Tiết kiệm điện năng từ các nhà máy điện và góp phần bảo vệ môi trường;
+ Đơn giản, dễ lắp đặt, vận hành tự động;
+ Tính bảo trì thấp, duy trì lâu dài, rất ổn định;
III. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu các hệ thống tự động điều chỉnh góc quay bề mặt thu năng
lượng theo vị trí của mặt trời để thu được nhiều năng lượng nh ất.
- Thiết kế, chế tạo hệ thống tự động điều chỉnh góc quay bề mặt thu tấm
pin mặt trời.


IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu:
- Pin năng lượng mặt trời, mạch điều khiển, điều khiển sạc pin năng lượng mặt
trời, các cơ cấu truyền động
- Các vật liệu cơ khí (khung giá đỡ tấm pin) và động cơ điện.
2. Phạm vi nghiên cứu:
- Thời gian nghiên cứu: Thời gian tiến hành từ tháng 10/2021 đến tháng
12/2021.
- Nguồn lực: Kinh phí hỗ trợ của nhà trường nơi em đang học, sự ủng hộ của gia

đình.
- Khả năng nghiên cứu: Chúng em rất u thích khoa học, muốn khám phá,
muốn đưa những kiến thức được học ứng dụng vào thực tiễn.
V. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu các tài liệu và công trình đã có, phân
tích
và chọn cơng nghệ tiên tiến phù hợp của nước ngồi và n ắm v ững cơng
nghệ để triển
khai vào điều kiện Việt Nam để chế tạo ra sản phẩm phục vụ nâng cao
hiệu suất hệ
thống pin năng lượng mặt trời.
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm
* Nghiên cứu lý thuyết:
- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí làm việc của các thiết bị: Pin năng lượng mặt
trời, điều khiển sạc năng lượng mặt trời, hệ thống truyền động, điều chỉnh góc
quay của tấm pin.
- Xây dựng sơ đồ lắp đặt.
* Thực nghiệm và rút ra kết luận.


VI. Nợi dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu ý tưởng
- Tìm hiểu phương chiếu, hướng ánh sáng mặt trời vào các mùa trong năm
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của hệ thống.
- Nghiên cứu cách làm thế nào để tự động điều hướng tấm pin xoay theo ánh
nắng mặt trời.
2. Nghiên cứu vật liệu để làm
- Nghiên cứu vật liệu chế tạo khung giá đỡ tấm pin.
- Nghiên cứu cách lắp đặt các thiết bị .
3. Nghiên cứu cách làm

Xây dựng sơ đồ thiết kế, chế tạo, lắp ráp
Bước 1: Chuẩn bị vật liệu làm khung giá đỡ tấm pin
Bước 2: Lắp đặt các thiết bị vào khung giàn
Bước 3: Nối dây các thiết bị
Bước 4: Kiểm tra và vận hành thử nghiệm
4. Cấu tạo


Hệ thống điều hướng pin năng lượng mặt trời

Mạch điều khiển
Hệ thống tự động điều hướng kép pin năng lượng mặt trời có cấu tạo như sau :
- Giá đỡ tấm pin
- 01 tấm mô phỏng pin năng lượng mặt trời
- 01 bộ cảm biến gồm 4 con quang trở
- 01 bộ mạch điều khiển Arduino
- 02 động cơ servo
- 01 công tắc nguồn
- Nguồn Adaptor 12v
5. Nguyên lý hoạt động của sản phẩm
Hệ thống điều hướng này là hệ thống điều hướng kép sử dụng hai motor: 1
motor để điều khiển tấm pin quay theo hướng dọc và 1 motor để điều khiển tấm
pin quay theo hướng ngang. Bộ cảm biến hướng sáng được gắn song song với


tấm pin. Bộ cảm biến này gồm 4 con quang trở, giữa các con quang trở này
được ngăn cách bởi vách ngăn hình chữ thập.

Vách ngăn hình chữ thập
Khi mặt trời chiếu vng góc với vách ngăn này thì bóng của nó sẽ khơng

đè lên quang trở, vì vậy giá trị của 4 con quang trở sẽ giống nhau. Khi ánh sáng
chiếu xiên thì giá trị của các con quang trở ở phía trên và phía dưới sẽ khác nhau
(cụ thể là vách ngăn sẽ che và con quang trở ở phía dưới sẽ tối hơn con quang
trở ở phía trên), nó sẽ lấy giá trị trung bình của 2 con quang trở phía trên so với
2 con quang trở phía dưới, lúc này Arduino sẽ điều khiển motor quay theo chiều
dọc để giá trị các con quang trở ở phía trên và phía dưới bằng nhau. Tương tự,
khi ánh sáng chiếu xiên thì giá trị của các con quang trở ở phía bên trái và bên
phải sẽ khác nhau, nó sẽ lấy giá trị trung bình cộng của các quang trở bên trái so
với trung bình cộng của các quang trở bên phải, lúc này Arduino sẽ điều khiển
motor quay theo hướng ngang để giá trị các con quang trở ở phía bên trái và bên
phải bằng nhau. Như vậy, tấm pin ln có xu hướng hứng theo ánh sáng mặt trời
(ánh sáng mặt trời ln chiếu vng góc với tấm pin).


Phần 2. MỘT SỐ KẾT QUẢ CHÍNH
I. Sản phẩm của quá trình nghiên cứu:
II. Quá trình chạy thử - kết quả và thảo luận:
1. Quá trình chạy thử:
2. Kết quả và thảo luận
Phần 3. KẾT LUẬN KHOA HỌC
Với cấu tạo và ngun lí hoạt động như trên thì “Hệ thống tự động điều
hướng kép pin năng lượng mặt trời ” có thể sử dụng để lắp đặt ở tất cả các
vùng miền từ thành thị đến nông thôn, các vùng hải đảo,… Hệ thống này đảm
bảo năng lượng mặt trời luôn thu được nhiều nhất, hiệu suất cao hơn rất nhiều
lần so với hệ thống có tấm pin mặt trời đặt cố định.
Phần 4: KHUYẾN NGHỊ, TÍNH ƯU VIỆT VÀ
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SẢN PHẨM
Cuộc thi Nghiên cứu khoa học dành cho học sinh Trung học thực sự là sân
chơi bổ ích, cuộc thi đã cho em và các bạn học sinh khác cơ hội được thể
nghiệm, phát huy năng lực sở trường của mình, thỏa mãn trí tị mị, thích khám

phá, đồng thời giúp chúng em tiếp thu được bài học lí thuyết ở trên lớp tốt hơn.
Em thấy rằng dự án nghiên cứu chế tạo “Hệ thống tự động điều hướng kép
pin năng lượng mặt trời” được mọi người ghi nhận, đã tạo động lực cho chúng
em trong học tập và nghiên cứu khoa học. Với niềm say mê nghiên cứu sáng tạo,
chúng em mong muốn được tổ chức nhiều cuộc thi như thế để chúng em có điều
kiện được tìm hiểu, nghiên cứu, thể nghiệm và khẳng định mình.
Dự án của em thực hiện, được ý tưởng nghiên cứu và thành nhiều điểm mới
và tính ưu việt, chẳng hạn như:
- Hệ thống hoàn toàn phù hợp khi được lắp đặt ở địa phương.
- Hệ thống làm việc khơng gây ồn và góp phần bảo vệ mơi trường.


- Hệ thống góp phần giảm thiểu sự cạn kiệt về tài nguyên môi trường hiện nay
- Hệ thống giúp thu được ánh sáng mặt trời tối đa
- Hệ thống đảm bảo an toàn, độ bền cao, làm việc ổn định.
- Hệ thống giúp giải quyết vấn đề hóa đơn tiền điện hàng tháng
Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ ban giám khảo và mọi người để
sản phẩm ngày càng được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn !