Nếu cần mua sản phẩm có thể liên hệ 0912777259. III.1. Mục tiêu chung. Nghiên cứu tạo ra mạch điện tử giúp đèn xe có thể tự động chuyển tử pha sang cos khi gặp xe đi ngược chiều hoặc khi đi vào các đô thị. Mạch điện đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ lắp đặt trên xe, giá thành thấp. III.2. Mục tiêu cụ thể. Mạch được thiết kế sao cho khi gặp ánh sáng của đèn xe đi ngược chiều (hoặc ánh đèn đường trong đô thị) nếu lái xe chủ động gạt công tắc từ pha sang cos thì đèn sẽ chuyển từ chiếu xa sang chiếu gần, nhưng nếu lái xe không chủ động gạt công tắc từ pha sang cos thì mạch điện tử sẽ tự động điều khiển chuyển đèn từ chế độ chiếu xa sang chiếu gần. Sau khi không còn ánh sáng của đèn xe đi ngược chiều nữa (hoặc ánh đèn đường trong đô thị), đèn sẽ tự động chuyển sang chế độ chiếu xa.
Trang 1MỤC LỤC
A PHẦN CHUNG 2
I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2
II Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3
III MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3
III.1 Mục tiêu chung 3
III.2 Mục tiêu cụ thể 4
III GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4
IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4
IV.1 Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết 4
IV.2 Phương pháp thực nghiệm 4
V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5
V.1 Các linh kiện điện tử có liên quan đến mạch nghiên cứu 5
V.2 Mạch đèn xe thông minh 9
VI NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI 20
B KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21
I Kết quả nghiên cứu 21
II Thảo luận 22
C KẾT LUẬN KHOA HỌC 22
D TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
Trang 2A PHẦN CHUNG.
I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Đèn chiếu sáng là bộ phận cần thiết và bắt buộc trên các phương tiện giaothông, giúp bạn lưu thông và đảm bảo an toàn khi ra đường, đặc biệt là vào banđêm Tuy nhiên, nếu như dùng sai chức năng của đèn cũng có thể gây tai nạnđáng tiếc cho mình và người khác
Trang bị đèn tiêu chuẩn trên các phương tiện từ ô tô đến xe máy gồm đènpha và đèn cos Đặc điểm của đèn pha là tầm chiếu sáng rộng, góc chiếu caonên được dùng để chiếu xa, còn đèn cos là phạm vi chiếu hẹp hơn đèn pha,thường là bằng 1/2 cùng với góc chiếu thấp nên được dùng để chiếu gần 2 loạiđèn có 2 công năng chiếu sáng khác nhau, nhưng rất nhiều người dùng đã dùngsai chức năng của chúng
Khi đi trên nhiều tuyến đường cao
tốc, quốc lộ hay ở vùng xa thành thị vào
buổi tối, rất nhiều người điều khiển xe sử
dụng đèn chiếu xa (đèn pha) để dễ lái xe
hơn (hoặc do không chú ý để chuyển về
chế độ cos) Nhưng chính điều này lại
khiến người đi ngược chiều rất khó chịu do
đèn chiếu xa sẽ làm họ bị lóa mắt, có thể bị lạc tay lái, mất phương hướng dẫnđến bị ngã xe hoặc va chạm với đối tượng khác Đường có chiều rộng càng nhỏ(đặc biệt là các tuyến đường xã, huyện) thì
nguy cơ tai nạn càng cao Theo thống kê,
trong 9 tháng đầu năm 2014, cả nước xảy
ra 18.697 vụ tai nạn giao thông, trong đó
việc sử dụng đèn pha không đúng mục
đich là nguyên nhân gián tiếp gây ra nhiều
Trang 3Luật Giao thông đường bộ tại Khoản 12, Điều 8 cũng đã quy định :
“Nghiêm cấm sử dụng đèn chiếu xa trong đô thị và khu đông dân cư” và tạiKhoản 3, Điều 17: “Xe cơ giới đi ngược chiều gặp nhau không được dùng đènchiếu xa”
Theo một số người, khi chạy xe gắn máy họ ít khi để ý đến việc để đènchiếu xa hay chiếu gần vì trời tối thì cứ bật đèn lên là chạy Họ cũng không nghĩđến việc để đèn chiếu xa lại nguy hiểm, có thể xảy ra tai nạn giao thông Nguyhiểm hơn là hiện nay tình trạng bật đèn pha trong đô thị xuất hiện ngày mộtnhiều Đã có rất nhiều bài báo phản ánh về tình trạng sử dụng đèn pha khôngđúng mục đích Trên trang web www.duongbo.vn tác giả Hồng Ân có bài viết
“Đèn chiếu xa nhưng tai nạn gần”, hay trên trang webwww.giaothongvantai.com.vn có bài viết “Văn hóa sử dụng đèn xe” của tác giảNgân Anh, trong mục An ninh - trật tự của trang web www.baomoi.com cóđăng bài “Trung Quốc phạt nhìn vào đèn pha nếu chiếu xa sai quy định” Nếu như có một cơ chế nào đó giúp đèn xe tự động chuyển từ chiếu xasang chiếu gần (từ pha sang cos) khi gặp xe đi ngược chiều hoặc khi đi vào các
đô thị sẽ không làm hạn chế tầm nhìn của những người tham gia giao thông đingược chiều, sẽ góp phần hạn chế được tai nạn giao thông
Từ những lý do trên, đội chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu và chế tạo
“Hệ thống đèn xe thông minh”
II Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
Nếu đề tài được nghiên cứu và chế tạo thành công sẽ hỗ trợ đắc lực cho cácphương tiện khi tham gia giao thông, góp phần hạn chế tai nạn giao thông
III MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.
III.1 Mục tiêu chung.
Nghiên cứu tạo ra mạch điện tử giúp đèn xe có thể tự động chuyển tử phasang cos khi gặp xe đi ngược chiều hoặc khi đi vào các đô thị
Trang 4Mạch điện đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ lắp đặt trên xe,giá thành thấp.
III.2 Mục tiêu cụ thể.
Mạch được thiết kế sao cho khi gặp ánh sáng của đèn xe đi ngược chiều(hoặc ánh đèn đường trong đô thị) nếu lái xe chủ động gạt công tắc từ pha sangcos thì đèn sẽ chuyển từ chiếu xa sang chiếu gần, nhưng nếu lái xe không chủđộng gạt công tắc từ pha sang cos thì mạch điện tử sẽ tự động điều khiểnchuyển đèn từ chế độ chiếu xa sang chiếu gần Sau khi không còn ánh sáng củađèn xe đi ngược chiều nữa (hoặc ánh đèn đường trong đô thị), đèn sẽ tự độngchuyển sang chế độ chiếu xa
III GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi kiến thức của học sinh ở cấp trunghọc phổ thông, sử dụng các kiến thức vật lý và các linh kiện điện tử được họctrong môn Công nghệ lớp 12
IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
IV.1 Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.
Nghiêm cứu các linh kiện điện tử, các loại mạch điện cơ bản trong sách vàtrên hệ thống internet, nghiên cứu hệ thống điện trên xe máy
IV.2 Phương pháp thực nghiệm, bao gồm:
IV.2.1 Thực nghiệm thăm dò, tìm hiểu các nghiên cứu có liên quan đến đề tài.
Thông qua hệ thống internet chúng tôi đã tìm hiểu một số mạch điện tử cóliên quan đến đề tài nghiên cứu của nhóm, đó là các mạch sử dụng quang điệntrở để điều khiển tín hiệu
Qua quá trình tìm hiểu trên hệ thống intenet và khảo sát thực tế ngoài thịtrường, cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có sản phẩm nào trùng với đề tài
mà nhóm đang nghiên cứu
Trang 5IV.2.2 Thực nghiệm định lượng
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, chúng em đã tiế hành vẽ sơ đồ mạch.Chạy thử nghiệm mạch trên phần mềm Crocodile Physis 605, đo đạc điều chỉnhcác số liệu Xây dựng vật mẫu, chạy thử, đo đạc, điều chỉnh các số liệu trên vậtmẫu Khi mạch đã chạy ổn định, tiến hành ráp hệ thống mạch cụ thể, cho hệthống mạch chạy thử nghiệm, đo đạc, điều chỉnh các thông số lần cuối
V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
V.1 Các linh kiện điện tử có liên quan đến mạch nghiên cứu.
V.1.1 Nghiên cứu về Diot.
Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòngđiện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tínhchất của các chất bán dẫn Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thôngthường, điốt Zener, LED Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là mộtkhối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N
Điốt chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt sang ca-tốt Theo nguyên lý dòngđiện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, muốn có dòng điệnqua điốt theo chiều từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, cần phải đặt
ở a-nốt một điện thế cao hơn ở ca-tốt Khi đó ta có UAK > 0 và ngược chiều vớiđiện áp tiếp xúc (UTX) Như vậy muốn có dòng điện qua điốt thì điện trường doUAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc, tức là: UAK > UTX Khi đó mộtphần của điện áp UAK dùng để cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0.6V),phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua điốt
Trang 6Nếu Diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược ctốt sang nốt Thực tế là vẫn tồn tại dòng ngược nếu điốt bị phân cực ngược với hiệu điệnthế lớn Tuy nhiên dòng điện ngược rất nhỏ (cỡ μA) và thường không cần quantâm trong các ứng dụng công nghiệp Mọi điốt chỉnh lưu đều không dẫn điệntheo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựngcủa Diode) thì điốt bị đánh thủng, dòng điện qua điốt tăng nhanh và đốt cháyđiốt Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:
a Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (donhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xácđịnh)
- Điện áp phân cực ngược (tức UAK) không được lớn hơn VBR (ngưỡngđánh thủng của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp)
* Tìm hiểu về điốt 1N4007:
Diot 14007 có thông số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau: VBR
=1000V, IFMAX = 1A, UAK = 1.1V khi IF = IFMAX
* Các xác định chân của diot
Cách đo dùng đồng hồ đo, và đặt thang đo ở chế độ đo Diot, sau đó kẹp haique vào hai chân Diot, đảo chiều hai que đo lại với nhau ta thấy trên đồng hồ,có , một chiều không lên và một chiều có chỉ số tăng lên khi đó với đồng hồ vạnăng chỉ thị bằng kim thì cực nối với que đen là anot, cực nối với que đỏ là ktot
V.1.2 Nghiên cứu Relay.
Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điềukhiển sự làm việc của mạch điện động lực
Trang 7Relay là thiết bị điện tử có thời gian tác động chậm Thời gian tác động(ttđ): Là thời gian kể từ thời điểm cung cấp tín hiệu cho đầu vào, đến lúc cơ cấuchấp hành làm việc Với rơle điện từ là quãng thời gian cuộn dây được cung cấpdòng (hay áp) cho đến lúc hệ thống tiếp điểm đóng hoàn toàn (với tiếp điểmthường mở) và mở hoàn toàn (với tiếp điểm thường đóng)
Với mỗi loại relay khác nhau thì thời gian tác động là khác nhau, với relayđiện từ thì thời gian này là từ 2 đến 20 ms (http://ptth-phanchutrinh-phuyen.violet.vn/present/same/entry_id/8505591)
V.1.3 Tìm hiểu về LED.
LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là
các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giốngnhư điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bándẫn loại n
Đối với led thường thì điện áp sử dụng thường là:
Trang 8- Với led dỏ: 1.4 - 1.8v.
- Led xanh, vàng các loại: 2.2 - 2.8v
- Dòng của led thường thì thấp khoảng 7 - 10mA
Đối với led siêu sáng:
- Đỏ, vàng: 2.2 -2.4v
- Xanh các loại: 3.2 -3.4v
- Trắng: 4.0 - 4.4v
- Dòng điện led siêu sáng là 17 - 20mA
Đối với một số loại led 4 chân thường là 35 đến 50mA
Các loại led công suất cao thì có thể từ 135 đến 700mA
* Các mắc led vào điện áp 12V
Để tính toán số led và giá trị điện trở chúng ta có một số quy ước sau:
V = điện áp nguồn
Vl = điện áp trên led ( điện áp của 1 led)
Vr = điện áp trên điện trở
I = dòng điện = dòng điện qua led
n = số led
R = giá trị điện trở phải mắc
Ở đây chúng ta đang tính cho cách mắc nối tiếp
Trang 9V.1.4 Tìm hiểu về khuếch đại thuật toán.
Bộ khuếch đại thuật toán được ký hiệu như hinh 3-1 Trong đo Ut , It la điện áp, dòng điện vào cửa thuận Uđ, Iđ là điện áp, dòng điện vào cửa đảo, Ur,
Ir là điện áp ra và dòng điện ra U0 la điện áp vào giữa hai cửa Bộ khuếch đại
thuật toán khuếch đại hiệu điện áp U0 = Ut- Uđ với hệ số khuếch đại K0> 0.
Do đó điện áp ra: Ur =K0.U0= K0(Ut-Uđ)
Nếu Uđ = 0 thì Ur = K0.Ut lúc này điện áp ra cùng pha với điện áp vào Vì
vậy cửa T gọi là cửa thuận của bộ khuyếch đại thuật toán và ký hiệu dấu “+”
Tương tự khi Ut = 0 thi Ur = - K0.Uđ, lác nay điện áp ra ngược pha với
điện áp vào Nên cửa Đ gọi la cửa đảo của bộ khuếch đại thuật toán và ký hiệudấu “-” Ngoài ra bộ khuếch đại có hai cửa đấu với nguồn nuôi đối xứng Ec vàcác cửa để chỉnh lệch 0 và bù tần
Một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng có những tính chất sau:
+ Trở kháng vào ZV= ∞
+ Trở kháng ra Zra = 0
+ Hệ số khuếch đại K0 = ∞
* Mạch so sánh điện áp:
Mạch so sánh điện áp dùng IC khuếch đại thuật toán như hình 3-20 Đó là
quá trình so sánh biên độ điện áp đưa vào với một điện áp chuẩn (Uch) có cực
tính có thể dương hay âm Thông thường điện áp chuẩn đã được xác định trước Trong mạch hinh 3-20a, điện áp vào đưa tới cửa đảo con điện áo chuẩn ởcửa thuận
Khi UV < Uch thi U0< 0 do đo Ura = +Ura.max
Khi UV > Uch thi U0 > 0 do đo Ura= - Ura.max
Khi Ura = +Ura.max thi ta noi IC bão hoà dương.
Ura = - Ura.max thi ta noi IC bão hoà âm.
Về gia trị điện áp ra bão hoà thấp hơn nguồn nuôi (1,3V) tuỳ vào từng loạiIC
Ở hinh 3-20b điện áp vào đưa tới cửa thuận còn điện áp chuẩn ở cửa đảo
Trang 10UV < Uch thi Ura = - Ura.max
UV > Uch thi Ura = +Ura.max.
Khi làm việc với tín hiệu xung biến đổi nhanh cần chú ý đến tính quán tính(trễ) của IC thuật toán Với các IC thuật toán tiêu chuẩn hiện nay thời gian tăngcủa điện áp ra khoảng V/μs Trong điều kiện tốt hơn nen sử dụng các IC chuyêndụng có tốc độ chuyển biến nhanh hơn như loại μA710, A110, LM310…
V.1.5 Tìm hiểu về Tranzito
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mốitiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếughép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạoTransistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau
Trang 11Cấu tạo Transistor
Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi
là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độtạp chất thấp
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát(Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector)viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị chonhau được
* Ký hiệu & hình dáng Transistor
Trang 12Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn
* Tìm hiểu về Tranzitor C1815
Transistor C1815 là transistor thuộc loại transistor NPN
Các thông số do nhà sản suất đưa ra:
Hệ số khuếch đại: hFE = 400, UC max = 50V, IC max = 150mA
Sơ đồ chân của transistor C1815:
V.1.6 Tìm hiểu hệ thống điện trên xe máy.
Thông qua trang web: www.xayto.com, đội đã tìn hiểu sơ đồ mạch điện xemáy Sirius
Hệ thống chiếu sáng của các xe máy hiện nay được phân thành hai loại:
- Một loại sử dụng dòng xoay chiều 12v trực tiếp từ máy phát điện của xe.(chủ yếu ở các xe số)
- Một loại sử dụng dòng một chiều 12v từ bình acquy (chủ yếu ở các dòng
xe tay ga)
Trang 13V.2 Mạch đèn xe thông minh.
V.2.1 Sơ đồ khối bố trí mạch đèn xe thông minh.
* Nguyên tắc hoạt động:
Điện cung cấp cho đèn xe được lấy thẳng từ máy phát điện (Có một số xetay ga lấy từ bình Acquy), qua công tắc đèn xe rồi qua công tắc pha – cos Ởcông tắc pha – cos, nếu lái xe bật ở chế độ cos thì điện được đưa thẳng qua đèn
xe và đèn xe sẽ sáng ở chế độ cos, nhưng nếu lái xe bật ở chế độ pha thì điệnđược đưa sang mạch đèn xe thông minh Tại đây, bộ phận cảm biến sẽ làm việc.Nếu không có ánh sáng của xe đi ngược chiều, không có ánh sáng đèn đường thìđiện được tiếp tục đưa đến đèn pha và đèn xe sáng ở chế độ pha Nếu có ánhsáng của xe đi ngược chiều, ánh sáng đèn đường thì mạch đèn xe thông minh sẽchuyển dòng điện sang đèn cos và đèn xe sáng ở chế độ chiếu gần Khi khôngcòn áng sáng của đèn xe đi ngược chiều nữa thì mạch đèn xe thông minh sẽchuyển dòng điện sang đèn pha và đèn xe sáng ở chế độ pha
Mạch đèn
xe thông minh
Công tắc đèn xe
Công tắc pha-cos
Máy phát điện
12V(AC)
Đèn xe
Pha Cos
Pha Cos
AC