i LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô giảng dạy Trường Đại học Nha Trang, đặc biệt quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử Cảm ơn thầy cô tận tuỵ dạy bảo, trang bị cho em kiến thức chuyên ngành bốn năm qua, tạo tiền đề vững để thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Trần Tiến Phức – giáo viên hướng dẫn em thực đề tài Cảm ơn thầy tạo điều kiện tốt để em thực đề tài hướng dẫn tận tình bước thực để hoàn thành đề tài tốt Em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè người thân gia đình góp ý động viên em trình thực đề tài Nha Trang, tháng 06 năm 2015 Đặng Quốc Việt GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ vi DANH SÁCH MỤC HÌNH VẼ vii GIỚI THIỆU CHUNG x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (SOLAR), BỘ LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG (ACQUY), CÔNG NGHỆ CHIẾU SÁNG LED 1.1 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (SOLAR) .1 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Nguyên lý hoạt động 1.1.3 Ứng dụng pin mặt trời 1.1.4 Công nghệ PNLMT 13 1.2 THIẾT BỊ LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG (ẮC QUY) .14 1.2.1 Giới thiệu Ắc quy 15 1.2.2 Phóng nạp Ắc quy chì – acid 18 1.2.3 Công nghệ Ắc quy 21 1.3 CÔNG NGHỆ CHIẾU SÁNG LED 23 1.3.1 Giới thiệu LED (Light Emitting Diode) 23 1.3.2 Ứng dụng LED siêu sáng công suất cao chiếu sáng 25 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG SỬ DỤNG LED CHO ĐÈN HÀNG HẢI 29 2.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI ĐÈN HÀNH TRÌNH TRÊN TÀU TRONG NGÀNH HÀNG HẢI .29 2.1.1 Đèn cột (Masthead light) 31 2.1.2 Đèn mạn (Sidelights) 31 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt iii 2.1.3 Đèn lái (Sternlight) 32 2.1.4 Đèn lai dắt (Towing light) 32 2.1.5 Đèn chiếu sáng khắp phía (All-round light) 32 2.1.6 Đèn chớp (Flashing light) 33 2.2 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TRONG TÀU ĐÁNH CÁ XA BỜ 34 2.2.1 Đèn sợi đốt 34 2.2.2 Đèn halogen 35 2.2.3 Đèn natri .36 2.2.4 Đèn huỳnh quang 37 2.2.5 Đèn compact .37 2.3 GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG BẰNG ĐÈN LED .39 2.3.1 Phương pháp chọn led nghiên cứu cho đề tài 39 2.3.2 Xác định điểm làm việc tối ưu 46 2.3.3 Thiết kế đèn 48 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐÈN HÀNH TRÌNH HÀNG HẢI TRÊN TÀU QNA 90170 54 3.1 QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO, KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH ĐẢM BẢO ĐỘ AN TOÀN CÁC ĐÈN HÀNH TRÌNH HẢNG HẢI 54 3.1.1 Đèn hành trình mạn phải màu xanh 112,5 độ 54 3.1.2 Đèn hành trình mạn trái màu đỏ 112,5 độ 58 3.1.3 Đèn cột 225 độ 62 3.1.4 Đèn lái 135 độ 65 3.1.5 Đèn chiếu màu trắng 360 độ .68 3.1.6 Đèn cố màu đỏ 360 độ 70 3.2 Q TRÌNH LẮP ĐẶT HỒN THIỆN 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt iv PHỤ LỤC 79 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng xếp hạng nhà máy điện mặt trời giới theo công nghệ SPV Bảng 1.2: Tỷ trọng bình Ắc quy 250C .16 Bảng 1.3: Dòng nạp số Ắc quy .19 Bảng 2.1: Kết thử nghiệm mẫu số 1(a): LED 3mm dẹp ngắn màu xanh 42 Bảng 2.2: Kết thử nghiệm mẫu số 1(b): LED 3mm dẹp ngắn màu đỏ 42 Bảng 2.3: Kết thử nghiệm mẫu số 1(c): LED 3mm dẹp ngắn màu trắng .43 Bảng 2.4: Kết thử nghiệm mẫu số 2(1): LED 5mm tròn dài màu xanh 43 Bảng 2.5: Kết thử nghiệm mẫu số 2(2): LED 5mm tròn dài màu đỏ 44 Bảng 2.6: Kết thử nghiệm mẫu số 2(3): LED 5mm tròn dài màu trắng .44 Bảng 2.7: Chọn điểm làm việc Led làm thí nghiệm 47 Bảng 2.8: Thông số cường độ sáng dòng điện .47 Bảng 2.9: Thông số LED làm đồ án 48 Bảng 2.10: Ứng dụng mạch cho loại đèn với góc chiếu khác 50 Bảng 3.1: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w .56 Bảng 3.2: Số liệu đèn mạn phải sử dụng led màu xanh 56 Bảng 3.3: Kết thử nghiệm đèn mạn phải sử dụng led màu xanh 57 Bảng 3.4: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w .60 Bảng 3.5: Số liệu đèn mạn trái sử dụng led màu đỏ 60 Bảng 3.6: Kết thử nghiệm đèn mạn trái sử dụng led màu đỏ .61 Bảng 3.7: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w .63 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt v Bảng 3.8: Số liệu đèn cột sử dụng led màu trắng 63 Bảng 3.9: Kết thử nghiệm đèn cột sử dụng led màu trắng 64 Bảng 3.10: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w 67 Bảng 3.11: Số liệu đèn cột sử dụng led màu trắng 67 Bảng 3.12: Kết thử nghiệm đèn lái sử dụng đèn led trắng 67 Bảng 3.13: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w 70 Bảng 3.14: Số liệu đèn chiếu sử dụng led 70 Bảng 3.15: Kết thử nghiệm đèn chiếu sử dụng led màu trắng 70 Bảng 3.16: Số liệu đèn dùng bóng sợi đốt 24v-21w 72 Bảng 3.17: Số liệu đèn sử dụng led 72 Bảng 3.18: Kết thử nghiệm sản phẩm 72 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1: Sự tăng trưởng tổng điện mặt trời năm theo năm 10 Biểu đồ 1.2: Tình hình xây dựng nhà máy quang điện mặt trời năm 20012015 10 Biểu đồ 2.1: Đồ thị so sánh chọn điểm làm việc loại LED màu xanh (a), (1) .45 Biểu đồ 2.2: Đồ thị so sánh chọn điểm làm việc loại LED màu đỏ (b), (2) 45 Biểu đồ 2.3: Đồ thị so sánh chọn điểm làm việc loại LED màu trắng (c), (3) 46 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt vii DANH SÁCH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các loại cấu trúc tinh thể PNLMT Hình 1.2: Cấu tạo Pin lượng mặt trời Hình 1.3: Quá trình tạo Panel Pin lượng mặt trời Hình 1.4: Nguyên lý hoạt động Pin lượng mặt trời Hình 1.5: Trạng thái mức lượng Electron Hình 1.6: Các vùng lượng phân tử bán dẫn Hình 1.7: Hiện tượng biến đổi quang điện phân tử bán dẫn có ánh sáng chiếu vào lớp tiếp xúc p - n Hình 1.8: Nguyên lý hoạt động Pin lượng mặt trời Hình 1.9: Sản xuất điện lượng Mặt Trời giới Hình 1.10: Sản xuất điện lượng Mặt Trời Việt Nam .11 Hình 1.11: Năng lượng Mặt Trời làm nhiên liệu thay cho xăng dầu phương tiện giao thông 12 Hình 1.12: Cấu trúc silicon BC8 14 Hình 1.13: Cấu tạo Ắc quy chì - acid 15 Hình 1.14: Sự biến đổi thơng số bình Ắc quy qua q trình phóng nạp .17 Hình 1.15: Q trình phóng điện Ắc quy .18 Hình 1.16: Quá trình nạp điện cho Ắc quy 20 Hình 1.17: Mơ tả trạng thái pin Ắc quy kim loại lỏng 22 Hình 1.18: Cấu tạo bên hình dạng LED 23 Hình 1.19: Các loại LED phân loại theo cơng suất .25 Hình 1.20: Chiếu sáng không gian nhà Led 26 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt viii Hình 1.21: Sử dụng Led chiếu sáng văn phòng nhà xưởng 27 Hình 1.22: Cầu đường Đà Nẵng sử dụng Led chiếu sáng 27 Hình 1.23: Sử dụng đèn Led chiếu sáng số tuyến đường TP HCM 28 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí góc chiếu đèn hàng hải 30 Hình 2.2: Đèn cột .31 Hình 2.3: Đèn mạn .31 Hình 2.4: Đèn lái .32 Hình 2.5: Đèn lai dắt 32 Hình 2.6: Đèn chiếu sáng 3600 33 Hình 2.7: Đèn chớp 33 Hình 2.8: Đèn sợi đốt sử dụng tàu .34 Hình 2.9: Đèn hàng hải sử dụng tàu QNA 90170 34 Hình 2.10: Thực trạng đèn báo hiệu hàng hải tàu đánh cá 35 Hình 2.11: Bóng đèn halogen sử dụng tàu 36 Hình 2.12: Dụng cụ thí nghiệm 40 Hình 2.13: Mẫu thử nghiệm số LED 5mm sử dụng rộng rãi 41 Hình 2.14: Sơ đồ mạch in 49 Hình 2.15: Sơ đồ mạch nguồn 50 Hình 2.16: Mạch nguồn thực tế 51 Hình 2.17: Sơ đồ chân IC 555 51 Hình 2.18: Mạch băm xung 53 Hình 3.1: Kiểm tra độ sáng bóng sợi đốt 24v-21w .55 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt ix Hình 3.2: Thiết kế gắn chân đèn mạch nguồn, mạch băm xung .55 Hình 3.3: Kiểm tra độ ổn định đèn mạn phải màu xanh 112.5 độ .56 Hình 3.4: Kiểm tra bóng đèn sợi đốt 24v-21w 59 Hình 3.5: Kết nối đảm bảo độ bền học cho đèn 59 Hình 3.6: Kiểm tra độ ổn định đèn mạn trái màu đỏ 112.5 độ 60 Hình 3.7: Kiểm tra độ ổn định đèn cột màu trắng 225 độ 63 Hình 3.8: Kiểm tra bóng đèn sợi đốt 24v-21w 66 Hình 3.9: Kiểm tra độ ổn định đèn lái màu trắng 135 độ 66 Hình 3.10: Kiểm tra bóng đèn sợi đốt 24v-21w 69 Hình 3.11: Kiểm tra độ ổn định đèn chiếu 360 độ 69 Hình 3.12: Kiểm tra độ sáng bóng sợi đốt 24v-21w 71 Hình 3.13: Kiểm tra độ ổn định đèn cố màu đỏ 360 độ 72 Hình 3.14: Mơ sơ đồ lắp đặt đèn hàng hành trình đèn đánh cá 74 Hình 3.15: Chế tạo, lắp đặt đế gắn đèn .74 Hình 3.16: Lắp đặt đèn mạn, đèn neo 75 Hình 3.17: Bản điều khiển hướng dẫn sử dụng đèn hành trình hàng hải 75 Hình 3.18: Tổng quan hồn thành lắp đặt 76 Hình 3.19: Kiểm tra hoạt động đèn vào ban đêm 76 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt x GIỚI THIỆU CHUNG Năm 1907, tượng biến điện thành ánh sáng H J Round phát Tuy nhiên, phải đến vài thập kỷ sau hệ LED đời, gọi LED hồng ngoại; nhà thí nghiệm người Mỹ Robert Biard Garry Pittman phát minh vào năm 1961 Sang năm 1962, Nick Honyak chế tạo loại LED phát ánh sáng nhìn thấy loại Led đỏ ơng xem cha đẻ LED Từ du nhập vào Việt Nam đến nay, LED dường có chổ đứng thay lĩnh vực chiếu sáng tiện dụng, tiết kiệm điện, tuổi thọ tính thẩm mỹ Nhiều cơng trình mọc lên khơng thể thiếu góp mặt đèn LED như: nhà cửa, văn phòng, sân vườn, trang trí cảnh, điểm du lịch - giải trí – nghỉ mát, biển hiệu quảng cáo lại thiếu,…cho đến chiếu sáng cơng trình giao thơng cầu – đường Trải qua nhiều thập kỷ từ thuở sơ khai đến nay, năm 2015 mốc thời gian mà LED gần hoàn thiện lên nhiều: từ chất lượng ánh sáng, hiệu suất, công suất, điện tiêu thụ, nhiệt độ làm việc, tuổi thọ, giá ngày giảm xuống… LED khơng cịn đắc đỏ nhũng ngày đầu đời trở nên phổ biến đời sống tiện lợi Nếu trước LED có mặt thiết bị điện tử truyền phát liệu, ngày LED ứng dụng rơng rãi lĩnh vực chiếu sáng, trang trí nội thất nhà, sân vườn, … Nhiều nơi sử dụng LED vào chiếu sáng đường kết hợp với ứng dụng PIN lượng mặt trời, tạo thành cặp đơi hồn hảo công nghệ – công nghệ tượng lai: khơng phát thải, sạch, an tồn, tiết kiệm bảo vệ môi trường Việt Nam với lợi nước nằm giải phân bố ánh nắng mặt trời nhiều năm đồ xạ giới, lượng mặt trời Việt Nam có sẵn quanh năm, ổn định phân bố rộng rãi vùng miền Đặc GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Đặng Quốc Việt ... Quốc Việt xiii Đồ án “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG, BÁO HIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ HẢNG HẢI TRÊN TÀU QNA 90170? ?? nghiên cứu ứng dụng thiết thực, đề dải pháp... tâm, nghiên cứu đến nguồn lượng tái tạo, khả ứng dụng cho sống người Đồ án “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG, BÁO HIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ HẢNG HẢI TRÊN TÀU... TÀU QNA 90170? ?? đề tài nghiên cứu mảng nhỏ hệ thống lượng mặt trời, cung cấp lượng trực tiếp cho tàu khai thác thủy sản, nơi mà nguồn điện quốc gia chưa thể kéo đến TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Năng