PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẠ HÒA
TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ ĐỘNG LÂM

BÁO CÁO
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG
ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Lĩnh vực: 12 – Năng lượng Vật lý
MỤC LỤC
THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI ……………………………….…..………3
Phần NHÓM
thứ nhất:
MỞ ĐẦU........................................................................................4
THỰC
HIỆN:
1. Lý do chọn đề tài...............................…………………………………..………..4
1. Hà
Quốc
Khánh
- Nhóm trưởng
2. Mục tiêu nghiên
cứu
của đề
tài……………….……………………….………...
4
Xuân Tiến
- Thành viên


2

Ý nghĩa của đề tài

5

3

Mục tiêu nghiên cứu đề tài

5

4

Giới hạn phạm vi nghiên cứu đề tài

6

5

Phương pháp nghiên cứu đề tài

6

6

Nội dung nghiên cứu đề tài

7

Thảo luận

15

Kết luận và Kiến nghị

15

1

Kết luận

15

2

Kiến nghị

15

2
III

IV

Tài liệu tham khảo

Danh mục các biểu bảng, hình vẽ, tranh ảnh

16

Sử dụng nguồn điện 12V sẽ đảm bảo an toàn tránh cháy,

4

nổ, bị điện giật
H5

Hệ thống chiếu sáng dùng năng lượng mặt trời tại một số

8

nước tiên tiến.
H6

Hình ảnh các thiết bị trong hệ thống

10

H7

Sơ đồ khối của hệ thống

10

H8

Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch cảm biến

11


H1. Một lượng điện lớn quốc gia dùng cho chiếu sáng công cộng.
Là những học sinh con em của vùng đất Mẹ Âu Cơ, huyện Hạ Hòa, tỉnh Phú
Thọ, chúng em vô cùng phấn khởi tự hào được lớn lên trên mảnh đất quê hương
1


đang từng ngày thay da đổi thịt. Những đường thôn ngõ xóm tối tăm đã dần được
ánh điện soi sáng, bà con đi lại an toàn, đảm bảo an ninh trật tự. Từ chương trình
triển khai phát triển kinh tế; xây dựng, bảo vệ môi trường sống, xây dựng đường
làng, ngõ xóm... Tới nay, đã có những con đường bê tông sạch đẹp, tới các ngõ
xóm. Vừa qua, Huyện Hạ Hòa quê em đã phát động phong trào: “Thắp sáng đường
quê” với nội dung: Phát động tới các tổ chức, cá nhân, các doanh nghiệp, con em
địa phương thành đạt về đóng góp xây dựng quê hương và huy động nhân dân đóng
góp làm hệ thống điện thắp sáng các trục đường làng, ngõ xóm giúp cho nhân dân
đi lại được an toàn, giúp bảo đảm an ninh trật tự.

H2. Phong trào “Thắp sáng đường quê” gắn với chương trình xây dựng nông
thôn mới đang được triển khai trên cả nước
2


Song mỗi ngày đi trên con đường làng thân thuộc, chúng em lại không khỏi
băn khoăn:
- Có những khu xóm vẫn chưa có điện thắp sáng trên trục đường. Hiện nay
xã Động Lâm có 9 khu, đã có 04 khu triển khai được phong trào này trên một số
trục đường chính, còn lại khó thực hiện vì không có tiền đóng góp để chi trả tiền
điện.
- Có nơi đã thực hiện lắp đèn đường nhưng chỉ một thời gian ngắn lại phải
tắt đi vì chi phí tiền điện hàng tháng quá lớn, lại cộng thêm chi phí tiền công cho
công tác điều khiển, quản lý tính toán thu chi tiền điện nên bà con nông dân không

dụng chiếu sáng trong gia đình và chiếu sáng công cộng.
4


Đồng thời thiết bị này cũng có thể sử dụng cho chúng em, cũng như các bạn
học sinh sử dụng cho việc học tập mỗi khi mất điện. Thiết bị này thân thiện với môi
trường, tiết kiệm năng lượng và phần nào tiết kiệm bớt tiền điện cho nhà nước, cho
gia đình, nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho nhân dân.
2. Ý nghĩa của đề tài.
Nếu đề tài này thành công sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát động triển
khai xây dựng nông thôn mới với phong trào “Thắp sáng đường quê”, giúp nhân
dân đi lại an toàn, bảo vệ tài sản của nhân dân không bị mất trộm về đêm.
Hệ thống chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt, nguồn 12V nên tiết kiệm được
điện cho quốc gia, an toàn trong sử dụng.
Hệ thống này có thể áp dụng để sử trong các hộ gia đình cũng như các bạn
học sinh có thể chủ động được năng lượng điện dùng để chiếu sáng trong sinh hoạt,
cũng như trong học tập, có được nguồn năng lượng bền vững, góp phần tiết kiệm
năng lượng điện quốc gia. Góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm sử dụng
các nguồn năng lượng có hạn. Ngoài ra sản phẩm còn mang lại nhiều tiện ích khác
cho các bạn học sinh khi thiết kế làm đèn bàn học mỗi khi mất điện. Sử dụng trong
sinh hoạt của gia đình cũng như việc học tâp của các bạn học sinh ở các gia đình
vùng sâu, vùng xa khi nguồn năng lượng điện còn thiếu. Đồng thời sản phẩm góp
phần bảo vệ môi trường chống biến đổi khí hậu.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Đề tài này sẽ đưa ra một mô hình sử hệ thống đèn chiếu sáng thông minh sử
dụng nguồn điện ác quy 12V với hệ thống nạp sử dụng nguồn năng lượng mặt trời,
kết hợp nạp bằng nguồn điện 220V (Khi nguồn năng lượng mặt trời yếu) và bộ
phận cảm biến ánh sáng tự động sáng khi trời tối và tắt khi trời sáng đồng thời sử
bóng đèn LED có độ bền cao, độ sáng tốt, tiết kiệm điện .




5.2. Phương pháp quan sát.
- Em đã sưu tầm các đồ điện tử cũ về tháo ra và quan sát cách hàn và đấu nối
của các thiết bị. Quan sát cấu tạo của đèn ngủ sử dụng hệ thống cảm biến ánh sáng.
5.3. Phương pháp phân tích dữ liệu.
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của bộ phận cảm biến.
- Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của pin mặt trời.
- Tìm hiểu về sự tiết kiệm điện năng của đèn LED.
- Thu thập những thông tin liên quan đến cấu tạo mạch điện.
- Xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài.
5.4. Phương pháp thực nghiệm.
- Em đã tiến hành đấu nối thử nghiệm các thiết bị đèn LED, pin mặt trời, bộ
nạp, nguồn pin dự trữ, bộ phận cảm biến ánh sáng .
6. Nội dung nghiên cứu.
Từ bước đầu nghiên cứu đặc điểm sự tạo ra điện từ pin mặt trời, mạch điện
cảm quang ở đèn ngủ. Với ý tưởng thiết kế hệ thống đèn đường thông minh, em đã
tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật, sơ đồ mạch điện cảm biến dùng quang trở, bóng đèn
LED, pin mặt trời, mạch nạp dùng diot, pin nguồn ...
- Mạch nạp dùng diot có chức năng nạp điện từ pin mặt trời vào pin nguồn
nuôi và ngăn không cho điện từ Pin nguồn lên Pin mặt trời khi ánh sáng yếu.
- Khối cảm biến có chức năng biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, ở
đây ta dùng quang trở. Khi ánh sáng chiếu vào điện trở của quang trở giảm đi, đèn
lúc này tắt, khi không có ánh sáng chiếu vào thì ngược lại.
- Theo các kết quả nghiên cứu về đèn LED, đèn LED tiết kiệm khoảng 90%
so với đèn sợi đốt và 50% điện năng tiêu thụ so với đèn compact. Đèn LED có thể
đạt được điều này do hệ số công suất của đèn LED đạt 0.97 trong khi các loại đèn
truyền thống chỉ đạt 0.1 - 0.5. Bên cạnh đó, hệ thống tản nhiệt độc đáo của sản
phẩm đèn LED còn giúp giảm công suất điều hòa nhiệt độ. Độ bền, tuổi thọ cao lên
đến 20.000 giờ, gấp 50 lần so với đèn dây vonfram, gấp 10 lần bóng compact.

lượng mặt trời và một cảm biến tự động “sáng khi trời tối và tắt khi trời sáng” áp
dụng cho cả đoạn đường vùng nông thôn dài 300 - 400m để hưởng ứng phong trào
“Thắp sáng đường quê” xây dựng nông thôn mới. Hệ thống này chưa từng được áp
dụng ở nông thôn nước ta.
- Hai là: Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp hệ thống tự động
đóng ngắt sử dụng bóng đèn LED sẽ tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí, không
phải đóng góp tiền điện hàng tháng sẽ phù hợp với điều kiện vùng nông thôn.
- Ba là: Hệ thống dùng điện 1 chiều 12V sẽ đảm bảo tuyệt đối an toàn điện,
tránh được bị điện giật, cháy nổ.
- Bốn là: Hệ thống có thể áp dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác như: Hệ
thống chiếu sáng vùng sâu vùng xa, khu trang trại không có điện lưới. Tùy vào điều
kiện đầu tư công suất ban đầu có thể chế tạo thành chiếc đèn bàn học thông minh
vừa chiếu sáng vừa quạt mát, đến hệ thống sử dụng có công suất lớn chuyển đổi bộ
kích từ nguồn DC 12V thành nguồn AC 220V để sử dụng rộng rãi.
II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Kết quả:
1.1. Cơ sở lý thuyết :
Từ những cơ sở nghiên cứu về cấu tạo của động mạch điện cảm biến ánh
sáng, mạch điện sạc, hoạt động của Pin mặt trời, nguồn ắc quy và hoạt động của
bóng đèn LED, chúng em sẽ lắp ráp thành mô hình sử dụng hệ thống chiếu sáng
đường giao thông nông thôn.
Hình ảnh các thiết bị trong hệ thống:

Pin mặt trời

Ac quy khô
9


Bộ điều khiển nạp

- LDR: Quang trở, có nhiệm vụ cảm biến ánh sáng.
- R1 phân áp cho T1.
-

- R1 phân áp cho T1.

T1, T2 : Transistor (Khóa điện tử)
10

Bộ
đèn LED


H7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch cảm biến
* Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch:
Khi có ánh sáng Pin mặt trời tạo ra dòng điện 1 chiều ( tạo ra dòng điện có
HĐT cao hay thấp phụ thuộc vào công suất của pin), dòng điện này qua bộ nạp
được nạp vào Pin Cell hay ắc quy (bộ phận lưu điện). Bộ phận lưu điện cấp nguồn
cho mạch cảm biến quang trở ở mạch này.
- Hoạt động của mạch cảm biến:
Khi trời sáng: Điện trở của quang trở giảm thấp => Điện thế tại chân B 1 của
T1 tăng cao => BBE của T1 tăng cao => Điện áp tại chân C 1 giảm. Vì C1 ghép trực
tiếp với B2 => BBE của T2 giảm thấp => T2 khóa => Không có dòng qua T 2 và đèn
LED => Đèn không sáng.
Khi trời tối: Điện trở của quang trở tăng cao => Điện thế tại chân B 1 của T1
giảm thấp => BBE của T1 giảm thấp => Điện áp tại chân C 1 giảm=> BBE của T2 tăng
cao => T2 mở => Có dòng qua T2 và đèn LED => Đèn sáng.
Tóm tắt lại : Khi trời sáng T1 cho dòng điện đi qua, T2 khóa.
Khi trời tối T1 khóa, T2 cho dòng đi qua => Đèn sáng.



Bộ điều khiển nạp năng lượng
mặt trời 20A-250W

1

5

Bộ cảm biến ánh sáng công
suất lớn 25A

1

6

Đui đèn

15x5000

7

Dây dẫn

350mx4000

15x50.000

Tổng

Thành tiền

tục. Giúp bảo vệ môi trường. Sử hoạt động được. Hao phí nguồn
12


dụng an toàn không có nguy cơ bị điện quốc gia cho chiếu sáng công
giật, cháy nổ.
Hệ
thống
đóng
ngắt

cộng lớn

Sử dụng hệ thống cảm biến ánh Phải mất công đóng, ngắt bằng
sáng: tự động sáng khi trời tối và tay. Có khi quên gây lãng phí điện
tắt khi trời sáng.

và giảm tuổi thọ của đèn.

Sử dụng bóng đèn LED có độ sáng Tốn nhiều năng lượng điện, tuổi
cao, tốn ít năng lượng điện. tuổi thọ thọ của bóng thấp,Chi phí công
Đèn

của bóng cao. Không có tia cực thay thế bóng bóng và hao phí
tím, hầu như không tỏa nhiệt, thân hàng tháng trên đường dây và tỏa
thiện với môi trường

nhiệt ra môi trường
Chi phí ban đầu thấp, nhưng chi



bảo trì đường dây, bóng thường
xuyên, giá điện leo thang hàng
năm.

So
sánh

Tổng chi phí ước tính: 7.000.000đ

trong

Tổng chi phí ước tính:
70.000.000đ

Chi phí sau 10 năm gấp 10 lần.

10 năm

Tiết kiệm trên 60.000.000 đ chi phí/ 10 năm
B2. Bảng so sánh ưu nhược giữa sử dụng năng lượng mặt trời và hệ

thống đèn sợ đốt 220V.
13


2.2.3. Giai đoạn 3: Thực nghiệm : Kết quả các bước như sau :
- Tiến hành lắp ráp mạch điện theo sơ đồ lắp đặt.
Bước 1: Chọn vị trí lắp đặt các thiết bị trên hộp bảng điện.
Bước 2: Lắp đặt các thiết bị

1. Kết luận:
Qua việc nghiên cứu lý thuyết được học trong chương trình THCS, qua thực
tế và qua các tài liệu tham khảo, các phương tiện thông tin đại chúng và mạng
Internet. Qua nghiên cứu em đã thực hiện thành công đề tài “Hệ thống chiếu sáng
tự động đường giao thông nông thôn sử dụng năng lượng mặt trời”. Đề tài này
sẽ mang lại hiệu quả thiết thực trong cuộc sống. Nếu được áp dụng rộng rãi trên cả
nước sẽ góp phần tiết kiệm một lượng lớn nguồn năng lượng điện cho quốc gia để
dành cho sản xuất công nghiệp. Hệ thống này cũng có thể sử dụng thắp sáng cho
các vùng núi vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo chưa có điện lưới; cũng có thể
sử dụng cho các khu trang trại, hộ gia đình; làm những chiếc đèn học cho học sinh
khi bị mất điện lưới. Tùy vào việc đầu tư công suất ban đầu của pin mặt trời và ác
qui dự trữ điện mà sử dụng hệ thống với công suất phù hợp.
Đã bước đầu mang lại kết quả thành công trên mô hình.

15


2. Kiến nghị.
Với kết quả đạt được, chúng em mong công trình nghiên cứu sẽ được mọi
người quan tâm, đầu tư và sử dụng chiếu sáng rộng rãi trong đời sống góp phần tiết
kiệm nguồn năng lượng điện đang thiếu hụt ở nước ta. Đồng thời góp phần bảo vệ
môi trường, chống biến đổi khí hậu, góp phần quan trọng trong thực hiện hưởng
ứng phong trào “Thắp sáng đường quê” đang được triển khai trong chương trình
xây dựng Nông thôn mới.

16


IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. SGK công nghệ 8, 9. sách vật lí 9