CUỘC THI NGHIÊN cứu KHOA học kỹ THUẬT cấp TRƯỜNG

LỜI CẢM ƠNTrước hết nhóm nghiên cứu thuộc đề tài “Tái chế Cell pin Laptop thành pin sạc dự phòng” xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn khoa học Trần Thị Kim Oanh đã tận t

LỜI CẢM ƠN

Trước hết nhóm nghiên cứu thuộc đề tài “Tái chế Cell pin Laptop thành pin sạc dự phòng” xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn khoa học Trần Thị Kim Oanh đã

tận tình chỉ bảo, định hướng khoa học và trực tiếp hướng dẫn cho chúng em trong quá trình hoàn thành đề tài nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Ban lãnh đạo,

bộ môn Vật lí, Tin học trường THPT số 1 huyện Bảo Thắng tỉnh Lào Cai đã tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để chúng em hoàn thành đề tài

Chúng em cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã luôn đồng hành giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài

Cuối cùng nhóm nghiên cứu xin cảm ơn những đánh giá, nhận xét của Hội đồng khoa học

Trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 1

Mục lục 2

Báo cáo tóm tắt 3,4 PHẦN I GIỚI THIỆU I Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 5

II Mục đích nghiên cứu và giả thuyết khoa học 5

1 Mục đích nghiên cứu 5

2 Giả thuyết khoa học 5

III Nội dung và phương pháp nghiên cứu 6

1 Nội dung nghiên cứu 6

1.1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết 6

1.2 Nghiên cứu thực nghiệm 6

2 Phương pháp nghiên cứu 6

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý thuyết 7

II Nghiên cứu thực nghiệm 7,8,9,10,11 III Ứng dụng vào thực tiễn 12

IV Hướng phát triển của đề tài 12

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

BÁO CÁO TÓM TẮT DỰ ÁN

I Lí do chọn đề tài

Hiện nay việc sử dụng máy tính Laptop đang trở nên phổ biến, song nếu máy tính hỏng thì hãy giữ lại thỏi pin Pin Laptop có thể giúp cung cấp điện năng cho các thiết bị trong nhà và giúp môi trường xanh, sạch hơn Thay vì vứt những thỏi pin Laptop cũ ra bãi rác, chúng em đã nghĩ tới ý tưởng là tái sử dụng nó một lần nữa để làm ra sạc dự phòng Sau một thời gian nghiên cứu và bắt tay vào chế tạo nhóm chúng em đã hoàn thành sản phẩm sạc

dự phòng làm từ pin Laptop cũ để sạc cho các thiết bị có hiệu điện thế từ 5V đến 12V

II Ý tưởng nghiên cứu

- Chế tạo ra sạc dự phòng từ việc lấy lại Cell pin Laptop cũ thuộc dòng pin

Li-ion 18650 Ưu điểm của pin Li-ion 18650 dùng cho Laptop có chất lượng tốt, mẫu mã đẹp, an toàn khi sử dụng bởi vì được các hãng nổi tiếng trên thế giới sản xuất (Hãng Samsung, Sanyo, Panasonic ) cộng với chi phí thấp, độ bền cao hơn hẳn những thỏi pin Li-ion do Trung Quốc sản xuất dùng trong các sạc dự phòng bán hiện nay trên thị trường

- Bên cạnh đó, chúng em muốn làm ra sạc dự phòng dùng để sạc cho những thiết bị

từ 5V đến 12V (điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3, đèn Led, Laptop), mà hiện nay trên thị trường phần lớn bán sạc dự phòng sạc cho dòng điện thoại với đầu ra 5V là chủ yếu Đồng thời sạc dự phòng mà chúng em làm ra sẽ kết hợp với các bảng mạch bảo vệ pin, mạch sạc, mạch bosst từ áp pin lên áp sạc, mạch hạ áp, cổng kết nối USB, bóng led hiển thị khi nạp điện cho pin (những vật liệu này vừa tái sử dụng vừa mua)

III Câu hỏi nghiên cứu

- Sạc dự phòng là gì ?

- Sạc dự phòng được chế từ Cell pin Laptop cũ như thế nào?

- Cấu tạo, tính năng, tác dụng của sạc dự phòng ?

- Hiệu quả trong thực tế của sạc dự phòng mang lại ?

- Điều kiện áp dụng trong thực tiễn và cách sử dụng sạc dự phòng?

IV Lợi ích của đề tài mang lại

- Sạc cho các thiết bị tiêu thụ ít điện năng như: điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3, bóng đèn Led, quạt mát

- Cung cấp ánh sáng cho các ngôi nhà trong khu vực mà nguồn điện không ổn định hay những khi bị mất điện

- Giúp làm giảm tác động tiêu cực của rác thải điện tử

- Giá thành sản phẩm so với những sạc dự phòng hiện bán trên thị trường lại rẻ hơn

và vẫn đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng

- Rất thực tế và hữu dụng trong cuộc sống hàng ngày

- Sản phẩm nhỏ gọn, rất phù hợp với mọi người thường xuyên phải đi công tác xa, đi làm ở ngoài đường, đi dã ngoại

V Công việc chính cần thực hiện, kết quả đã thực hiện

1 Công việc chính cần thực hiện

- Tách lấy các Cell pin Li-ion 18650 từ Laptop cũ (Laptop Lenovo và Dell).

- Kiểm tra điệp áp của các thỏi pin và dùng một con trở 10,1 Ω để đo điện áp của pin khi có tải và pin khi không có tải Các thỏi pin sau khi kiểm tra sẽ có thông số tương đương nhau là 3,7V hoặc 4,0V sử dụng lại rất tốt (thỏi pin mới 4,2V)

- Làm mạch bảo vệ tự ngắt khi ô pin được nạp đầy

- Làm mạch sạc pin, chọn mạch sử dụng IC TL431 để kiểm soát lượng điện, mạch

chuyển đổi USB và công tắc đóng/mở

- Làm mạch bost từ áp pin lên áp sạc thiết bị, mạch hạ áp để điều chỉnh dòng điện khi sạc cho thiết bị từ 5V-12V

- Lắp các thành phần lại với nhau để ra pin dự phòng hoàn chỉnh

- Kiểm tra và sửa chữa những lỗi gặp phải

- Hoàn thiện và trang trí sản phẩm

2 Kết quả

Kết quả cho thấy các thiết bị đều hoạt động rất tốt với bộ sạc dự phòng Thời gian sạc nhanh, thắp sáng, quạt mát được trong thời gian từ 2,5 giờ đến 3,0 giờ Bộ sạc dự phòng hoạt động rất hiệu quả, hữu ích với cuộc sống hiện nay

PHẦN I GIỚI THIỆU

I Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

- Tìm hiểu các thông tin về cách chế tạo ra sản phẩm thông qua trang Web trên Internet, giáo viên hướng dẫn cùng sự tư vấn của các thầy cô giáo bộ môn Vật lí – Kĩ thuật Trường THPT số 1 Bảo Thắng

- Thu thập các nguyên vật liệu trên cơ sở tiết kiệm chi phí như: Cell pin Laptop cũ, bảng mạch sạc, mạch bảo vệ lấy từ cục pin điện thoại cũ hỏng, bóng led báo pin sạc đầy, dây điện, cổng USB, cổng HDMI mini lấy từ Macbook và Laptop cũ, thanh thép, lò xo được lấy

từ đồ chơi cũ

- Thiết kế bộ sạc dự phòng dùng bằng những thỏi pin Li-ion 18650 có điện thế 3,7V hoặc 4,0V (đã được kiểm tra) Khi sử dụng các thỏi pin có điện thế tương đương nhau sẽ đảm bảo cho dòng điện ổn định, tránh được dòng điện bị đảo chiều, giảm tình trạng hao tổn tuổi thọ của pin, thời gian sử dụng dài, đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng

II Mục đích nghiên cứu và giả thuyết khoa học

1 Mục đích nghiên cứu

- Dựa trên nguyên tắc hoạt động của nguồn điện, dòng điện một chiều và nghiên cứu Cell pin Laptop cũ để làm thành một bộ pin sạc dự phòng, sạc được cho các thiết bị trong gia đình như: điện thoại, máy tính bảng, quạt, đèn LED có hiệu điện thế từ 5V đến 12V

- Tận dụng những nguyên vật liệu cũ, chi phí rẻ để tạo ra một sản phẩm rất hữu ích và cần thiết cho cuộc sống hàng ngày

2 Giả thuyết khoa học

- Sạc dự phòng rất tiện dụng và cần thiết cho cuộc sống hiện nay

- Sạc dự phòng được chế tạo bằng cách tận dụng những Cell pin Laptop cũ thuộc dòng pin Li-ion 18650 của thương hiệu sản xuất nổi tiếng (Samsung, Sanyo)

với giá thành rẻ, hoạt động rất tốt, ổn định bởi được kiểm tra các thông số kĩ thuật

- Trong quá trình thử nghiệm sạc dự phòng hoạt động tốt với những tính năng mà nó mang lại

III Nội dung và phương pháp nghiên cứu

1 Nội dung nghiên cứu

1.1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Nghiên cứu về cơ chế hoạt động và cấu tạo của Cell pin Laptop, của pin sạc dự phòng

- Nghiên cứu về nguyên lí hoạt động của nguồn điện, dòng điện một chiều, mạch sạc, mạch bảo vệ, mạch điều chỉnh áp

1.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Mua những dụng cụ, đồ dùng cần thiết tại cửa hàng sửa chữa máy tính và điện thoại

để chế tạo lên sản phẩm gồm: Cell pin Laptop, dây điện và củ sạc để chế tạo thiết bị cung cấp điện cho sạc dự phòng, mạch sạc, mạch bảo vệ, mạch điều chỉnh điện áp của pin, cổng USB, thiếc, bóng led

- Tham khảo trên các trang Web, hỏi giáo viên về cách thức cũng như phương pháp chế tạo sản phẩm

2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát thực tế, rút ra vấn đề cần nghiên cứu; trên cơ sở đó đề ra hướng khắc phục, chế tạo một sản phẩm hoàn chỉnh, thực nghiệm và thử nghiệm trong thực tiễn

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

I Cơ sở lý thuyết

Khoa học và công nghệ đang từng ngày thay đổi cuộc sống con người, tất cả đều dựa trên các nghiên cứu khoa học, nó đã và đang thể hiện tầm quan trọng trong xã hội Sản phẩm sạc dự phòng được tái chế từ Cell pin Laptop cũ dựa trên cơ sở các lí thuyết Vật lí, điện tử Đây là một sản phẩm được thiết kế nhằm đem lại nhiều ưu điểm vượt trội, rất cần thiết và được chế tạo với sự kết hợp của 2 lĩnh vực:

- Vật lí: Nguyên tắc hoạt động của nguồn điện, dòng điện một chiều

- Điện tử: Tính năng của pin dự phòng – trái tim của sản phẩm Lựa chọn những bảng mạch có khả năng điều chỉnh dòng điện từ áp pin lên áp sạc để sạc cho thiết bị được ổn định

và an toàn hơn

II Nghiên cứu thực nghiệm

Bước 1: Tách lấy các Cell pin Li-ion 18650 từ Laptop cũ.

Các Cell pin được nằm trong các gói pin của Laptop cũ, chúng thường có đường kính 18mm, cao 65mm Đầu tiên, gỡ bỏ lớp vỏ bảo vệ bên ngoài viên pin, tách lấy từng thỏi pin

ra để kiểm tra bằng cách đo điện áp và sạc thử để đảm bảo các Cell pin vẫn còn tốt Pin Li-ion 18650 là loại Cell pin có vỏ ngoài cực âm và lõi cực dương ở giữa

Chúng em đã tiến hành đo điện áp của các pin khi có tải và pin khi không có tải thông qua con trở 10,1 Ω theo công thức như sau:

R = V noload – V load x điện trở ngoài (10,1 Ω)

V load

Pin 1: R = 4.111 – 4.070 x 10,1 = 0.10174 Ω 4.070

Pin 2: R = 4.107 – 4.000 x 10,1 = 0.27017 Ω

4.000

Pin 3: R = 4.077– 4.000 x 10,1 = 0.19442 Ω 4.000

Bước 2: Làm mạch bảo vệ tự ngắt khi ô pin được nạp đầy.

Pin sạc dự phòng chúng em lựa chọn là Cell pin laptop có điện áp danh định là 3.7V, dung lượng thường khoảng 2800mAh một thỏi Ở đây chúng em sử dụng 9 thỏi pin mắc nối tiếp Vì pin sẽ hư ngay khi quá nạp nên cần phải có mạch bảo vệ cho pin, chúng em đã lấy một cục pin điện thoại cũ hỏng, tách lấy phần mạch bảo vệ pin Vậy là sẽ có mạch bảo vệ tự ngắt khi pin đã được nạp đầy (4.2V), tự ngắt khi chập đầu ra, tự động ngắt tải khi điện áp pin quá thấp xuống mức áp giới hạn (2.5V) bảo vệ tốt cho pin

Bước 3: Thành phần quan trọng tiếp theo trên sạc dự phòng chính là mạch sạc pin,

chúng em chọn mạch sử dụng IC TL431 để kiểm soát lượng điện, mạch chuyển đổi USB và công tắc đóng/mở Sơ đồ mạch sạc như sau:

Khi pin dự phòng hết, chúng em dùng luôn cục sạc chân dẹt thông dụng của Samsung

để sạc lại Trong mạch sử dụng IC TL431 là một zene có điều khiển để chỉ thị pin Khi pin chưa đầy, điện áp trên 2 chân sạc nhỏ hơn 5V, TL431 không thông hẳn, led sáng yếu, khi pin đã đầy và mạch bảo vệ ngắt dòng sạc thì điện áp lên trên 5V (tùy cục sạc có thể tới 7V) thì TL431 thông hoàn toàn và led sáng rực báo cho ta biết pin đã đầy

Bước 4: Làm mạch bost từ áp pin lên áp sạc thiết bị Mạch chúng em sử dụng là

IC MC34063 rất đơn giản, ít linh kiện và dễ thành công

Bước 5: Lắp các thành phần lại với nhau để ra pin dự phòng hoàn chỉnh.

Jack sac

Samsung

Bước 6: Kiểm tra và sửa chữa những lỗi gặp phải

Trước khi gắn mạch cố định vào hộp nhựa chúng em đã tiến hành kiểm tra một số bước, nếu thiết bị không hoạt động thì có thể do đã hết pin, công tắc chưa được hàn đúng vị trí Chúng em sử dụng máy nghe nhạc MP3, điện thoại hoặc đèn LED sử dụng kết nối USB

để thử hoạt động của pin sạc dự phòng

Bước 7: Đặt tất cả vào hộp nhựa

III Ứng dụng vào thực tiễn

- Sản phẩm dùng để sạc cho các thiết bị có hiệu điện thế 5V (điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3)

- Cung cấp ánh sáng cho các ngôi nhà trong khu vực mà nguồn điện không ổn định

hay những khi bị mất điện với thời gian sử dụng từ 2,5 giờ đến 3,0 giờ (thắp sáng bóng đèn

Led 12V)

IV Hướng phát triển của đề tài

Hiện tại sạc dự phòng chúng em chế tạo đã hoạt động rất tốt và hiệu quả, sản phẩm giúp ích rất nhiều cho cuộc sống, đã có nhiều gia đình muốn mua ngay sau khi trải nghiệm sản phẩm Vì vậy sau khi tham gia cuộc thi này chúng em muốn sản xuất hàng loạt phục vụ cho nhu cầu của mọi người bởi tính năng và hiệu quả của sản phẩm mang lại, hơn nữa giá thành lại rất hợp lý

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Thuật ngữ “ Pin sạc dự phòng” có lẽ không còn quá xa lạ với những người yêu thích

công nghệ, phương thức sạc mới dù chưa được áp dụng rộng rãi nhưng chúng tỏ ra rất hữu ích, đơn giản, tiện lợi và hoàn toàn trở thành một phương thức sạc phổ biến trong tương lai Việc tái chế Cell pin Laptop để trở thành một bộ pin sạc dự phòng cho các thiết bị có hiệu điện thế 5V-12V hoàn toàn thực hiện được Chúng ta có thể nhân rộng cách thức này để sử dụng một cách hợp lí, không lãng phí mà lại bảo vệ được môi trường

1 Đảm bảo mục đích đề ra khi thực hiện dự án

Việc chế tạo thành công sạc dự phòng đã đảm bảo được các tiêu chí đề ra: Chi phí thấp, tiện lợi, nhỏ gọn, an toàn cho người sử dụng

2 Kinh phí thực hiện dự án

- Cell pin Laptop cũ : 40.000vnđ/ 1 viên (9 viên) = 360.000vnđ

- Dây điện và cục sạc: 30.000 vnđ

- Mạch sạc và mạch bảo vệ: 40 000vnđ/1 mạch = 80.000vnđ

- Cổng ra USB : 20 000 vnđ

- Thiếc hàn mạch điện: 10.000vnđ

- Tổng chi phí hoàn thiện sản phẩm : 500 000 vnđ

3 Hiệu quả kinh tế - xã hội

Thành công của dự án sẽ giúp cho nhiều gia đình có bộ sạc dự phòng hữu ích, tiết kiệm được chi phí, cung cấp nguồn điện cho nhiều thiết bị từ 5V đến 12V

Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô trong Hội đồng khoa học để sản phẩm được hoàn thiện hơn trong thời gian tới

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Một số trang Web

- tutaylam.com

- phukiensamsung.com

2 Các tài liệu khác

- Sách giáo khoa vật lí lớp 9 và lớp 11 Nxb Giáo dục

- Sách giáo khoa Công nghệ lớp 11 của NXB Giáo dục

- Dưới sự tư vấn của giáo viên tổ Vật lí – Kĩ thuật trường THPT số 1 Bảo Thắng