CUỘC THI NGHIÊN cứu KHOA học kỹ THUẬT cấp TRƯỜNG

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 tận tình bảo, định hướng khoa học trực tiếp hướng dẫn cho chúng em trình hồn thành đề tài nghiên cứu Nhóm nghiên cứu xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo Ban lãnh đạo, mơn Vật lí, Tin học trường THPT số huyện Bảo Thắng tỉnh Lào Cai tạo điều kiện thuận lợi mặt để chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè ln đồng hành giúp đỡ nhóm suốt q trình học tập hồn thành đề tài Cuối nhóm nghiên cứu xin cảm ơn đánh giá, nhận xét Hội đồng khoa học Trân trọng cảm ơn! MỤC LỤC Lời cảm ơn .1 Mục lục Báo cáo tóm tắt 3,4 PHẦN I GIỚI THIỆU I Tổng quan vấn đề nghiên cứu .5 II Mục đích nghiên cứu giả thuyết khoa học Mục đích nghiên cứu Giả thuyết khoa học III Nội dung phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 1.1 Nghiên cứu sở lý thuyết 1.2 Nghiên cứu thực nghiệm .6 Phương pháp nghiên cứu PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý thuyết II Nghiên cứu thực nghiệm .7,8,9,10,11 III Ứng dụng vào thực tiễn .12 IV Hướng phát triển đề tài .12 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 BÁO CÁO TĨM TẮT DỰ ÁN I Lí chọn đề tài Hiện việc sử dụng máy tính Laptop trở nên phổ biến, song máy tính hỏng giữ lại thỏi pin Pin Laptop giúp cung cấp điện cho thiết bị nhà giúp môi trường xanh, Thay vứt thỏi pin Laptop cũ bãi rác, chúng em nghĩ tới ý tưởng tái sử dụng lần để làm sạc dự phòng Sau thời gian nghiên cứu bắt tay vào chế tạo nhóm chúng em hồn thành sản phẩm sạc dự phòng làm từ pin Laptop cũ để sạc cho thiết bị có hiệu điện từ 5V đến 12V II Ý tưởng nghiên cứu - Chế tạo sạc dự phòng từ việc lấy lại Cell pin Laptop cũ thuộc dòng pin Li-ion 18650 Ưu điểm pin Li-ion 18650 dùng cho Laptop có chất lượng tốt, mẫu mã đẹp, an toàn sử dụng hãng tiếng giới sản xuất (Hãng Samsung, Sanyo, Panasonic ) cộng với chi phí thấp, độ bền cao hẳn thỏi pin Liion Trung Quốc sản xuất dùng sạc dự phòng bán thị trường - Bên cạnh đó, chúng em muốn làm sạc dự phòng dùng để sạc cho thiết bị từ 5V đến 12V (điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3, đèn Led, Laptop), mà thị trường phần lớn bán sạc dự phòng sạc cho dòng điện thoại với đầu 5V chủ yếu Đồng thời sạc dự phòng mà chúng em làm kết hợp với 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 nạp điện cho pin (những vật liệu vừa tái sử dụng vừa mua) III Câu hỏi nghiên cứu - Sạc dự phòng ? - Sạc dự phòng chế từ Cell pin Laptop cũ nào? - Cấu tạo, tính năng, tác dụng sạc dự phòng ? - Hiệu thực tế sạc dự phòng mang lại ? - Điều kiện áp dụng thực tiễn cách sử dụng sạc dự phòng? IV Lợi ích đề tài mang lại - Sạc cho thiết bị tiêu thụ điện như: điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3, bóng đèn Led, quạt mát - Cung cấp ánh sáng cho nhà khu vực mà nguồn điện không ổn định hay bị điện - Giúp làm giảm tác động tiêu cực rác thải điện tử - Giá thành sản phẩm so với sạc dự phòng bán thị trường lại rẻ đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng - Rất thực tế hữu dụng sống hàng ngày - Sản phẩm nhỏ gọn, phù hợp với người thường xuyên phải công tác xa, làm đường, dã ngoại V Cơng việc cần thực hiện, kết thực Cơng việc cần thực - Tách lấy Cell pin Li-ion 18650 từ Laptop cũ (Laptop Lenovo Dell) - Kiểm tra điệp áp thỏi pin dùng trở 10,1 Ω để đo điện áp pin có tải pin khơng có tải Các thỏi pin sau kiểm tra có thơng số tương đương 3,7V 4,0V sử dụng lại tốt (thỏi pin 4,2V) - Làm mạch bảo vệ tự ngắt ô pin nạp đầy - Làm mạch sạc pin, chọn mạch sử dụng IC TL431 để kiểm soát lượng điện, mạch chuyển đổi USB cơng tắc đóng/mở - Làm mạch bost từ áp pin lên áp sạc thiết bị, mạch hạ áp để điều chỉnh dòng điện sạc cho thiết bị từ 5V-12V - Lắp thành phần lại với để pin dự phòng hồn chỉnh - Kiểm tra sửa chữa lỗi gặp phải - Hồn thiện trang trí sản phẩm Kết Kết cho thấy thiết bị hoạt động tốt với sạc dự phòng Thời gian sạc nhanh, thắp sáng, quạt mát thời gian từ 2,5 đến 3,0 Bộ sạc dự phòng hoạt động hiệu quả, hữu ích với sống PHẦN I GIỚI THIỆU I Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Tìm hiểu thơng tin cách chế tạo sản phẩm thông qua trang Web Internet, giáo viên hướng dẫn tư vấn thầy cô giáo môn Vật lí – Kĩ thuật Trường THPT số Bảo Thắng - Thu thập nguyên vật liệu 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 Laptop cũ, thép, lò xo lấy từ đồ chơi cũ - Thiết kế sạc dự phòng dùng thỏi pin Li-ion 18650 có điện 3,7V 4,0V (đã kiểm tra) Khi sử dụng thỏi pin có điện tương đương đảm bảo cho dòng điện ổn định, tránh dòng điện bị đảo chiều, giảm tình trạng hao tổn tuổi thọ pin, thời gian sử dụng dài, đảm bảo độ an tồn cho người sử dụng II Mục đích nghiên cứu giả thuyết khoa học Mục đích nghiên cứu - Dựa nguyên tắc hoạt động nguồn điện, dòng điện chiều nghiên cứu Cell pin Laptop cũ để làm thành pin sạc dự phòng, sạc cho thiết bị gia đình như: điện thoại, máy tính bảng, quạt, đèn LED có hiệu điện từ 5V đến 12V - Tận dụng nguyên vật liệu cũ, chi phí rẻ để tạo sản phẩm hữu ích cần thiết cho sống hàng ngày Giả thuyết khoa học - Sạc dự phòng tiện dụng cần thiết cho sống - Sạc dự phòng chế tạo cách tận dụng Cell pin Laptop cũ thuộc dòng pin Li-ion 18650 thương hiệu sản xuất tiếng (Samsung, Sanyo) với giá thành rẻ, hoạt động tốt, ổn định kiểm tra thơng số kĩ thuật - Trong q trình thử nghiệm sạc dự phòng hoạt động tốt với tính mà mang lại III Nội dung phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 1.1 Nghiên cứu sở lý thuyết - Nghiên cứu chế hoạt động cấu tạo Cell pin Laptop, pin sạc dự phòng - Nghiên cứu ngun lí hoạt động nguồn điện, dòng điện chiều, mạch sạc, mạch bảo vệ, mạch điều chỉnh áp 1.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Mua dụng cụ, đồ dùng cần thiết cửa hàng sửa chữa máy tính điện thoại để chế tạo lên sản phẩm gồm: Cell pin Laptop, dây điện củ sạc để chế tạo thiết bị cung cấp điện cho sạc dự phòng, mạch sạc, mạch bảo vệ, mạch điều chỉnh điện áp pin, cổng USB, thiếc, bóng led - Tham khảo trang Web, hỏi giáo viên cách thức phương pháp chế tạo sản phẩm Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát thực tế, rút vấn đề cần nghiên cứu; sở đề hướng khắc phục, chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh, thực nghiệm thử nghiệm thực tiễn PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý thuyết Khoa học công nghệ ngày thay đổi sống người, tất dựa nghiên cứu khoa học, thể tầm quan trọng xã hội Sản phẩm sạc dự phòng tái chế từ Cell pin Laptop cũ dựa sở lí thuyết Vật lí, điện tử Đây sản phẩm thiết kế nhằm đem lại nhiều ưu điểm vượt trội, cần thiết chế tạo với kết hợp lĩnh vực: - Vật lí: Nguyên tắc hoạt động nguồn điện, dòng điện chiều - Điện tử: Tính pin dự phòng – trái tim sản phẩm Lựa chọn bảng mạch có khả điều chỉnh dòng điện từ áp pin lên áp sạc để sạc cho thiết bị ổn định an toàn II Nghiên cứu thực nghiệm Bước 1: Tách lấy Cell pin Li-ion 18650 từ Laptop cũ Các Cell pin nằm gói pin Laptop cũ, chúng thường có đường kính 18mm, cao 65mm Đầu tiên, gỡ bỏ lớp vỏ bảo vệ bên viên pin, tách lấy thỏi pin để kiểm tra cách đo điện áp sạc thử để đảm bảo Cell pin tốt Pin Liion 18650 loại Cell pin có vỏ ngồi cực âm lõi cực dương Đo điện áp pin Thỏi pin Li-ion 18650 Chúng em tiến hành đo điện áp pin có tải pin khơng có tải thơng qua trở 10,1 Ω theo công thức sau: R = V noload – V load x điện trở (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 ô pin nạp đầy Pin sạc dự phòng chúng em lựa chọn Cell pin laptop có điện áp danh định 3.7V, dung lượng thường khoảng 2800mAh thỏi Ở chúng em sử dụng thỏi pin mắc nối tiếp Vì pin hư nạp nên cần phải có mạch bảo vệ cho pin, chúng em lấy cục pin điện thoại cũ hỏng, tách lấy phần mạch bảo vệ pin Vậy có mạch bảo vệ tự ngắt pin nạp đầy (4.2V), tự ngắt chập đầu ra, tự động ngắt tải điện áp pin thấp xuống mức áp giới hạn (2.5V) bảo vệ tốt cho pin Bước 3: Thành phần quan trọng sạc dự phòng mạch sạc pin, chúng em chọn mạch sử dụng IC TL431 để kiểm soát lượng điện, mạch chuyển đổi USB cơng tắc đóng/mở Sơ đồ mạch sạc sau: Jack sac Samsung Khi pin dự phòng hết, chúng em dùng ln cục sạc chân dẹt thông dụng Samsung để sạc lại Trong mạch sử dụng IC TL431 zene có điều khiển để thị pin Khi pin chưa đầy, điện áp chân sạc nhỏ 5V, TL431 không thông hẳn, led sáng yếu, pin đầy mạch bảo vệ ngắt dòng sạc điện áp lên 5V (tùy cục sạc tới 7V) TL431 thơng hồn tồn led sáng rực báo cho ta biết pin đầy Bước 4: Làm mạch bost từ áp pin lên áp sạc thiết bị Mạch chúng em sử dụng IC MC34063 đơn giản, linh kiện dễ thành công Bước 5: Lắp thành phần lại với để pin dự phòng hồn chỉnh Bước 6: Kiểm tra sửa chữa lỗi gặp phải Trước gắn mạch cố định vào hộp nhựa chúng em tiến hành kiểm tra số bước, thiết bị khơng hoạt động hết pin, công tắc chưa hàn vị trí Chúng em sử dụng máy nghe nhạc MP3, điện thoại đèn LED sử dụng kết nối USB để thử hoạt động pin sạc dự phòng 10 Bước 7: Đặt tất vào hộp nhựa III Ứng dụng vào thực tiễn 11 - Sản phẩm dùng để sạc cho thiết bị có hiệu điện 5V (điện thoại, máy tính bảng, máy nghe nhạc MP3) - Cung cấp ánh sáng cho nhà khu vực mà nguồn điện không ổn định hay bị điện với thời gian sử dụng từ 2,5 đến 3,0 (thắp sáng bóng đèn Led 12V) IV Hướng phát triển đề tài Hiện sạc dự phòng chúng em chế tạo hoạt động tốt hiệu quả, sản phẩm giúp ích nhiều cho sống, có nhiều gia đình muốn mua sau trải nghiệm sản phẩm Vì sau tham gia thi chúng em muốn sản xuất hàng loạt phục vụ cho nhu cầu người tính hiệu sản phẩm mang lại, giá thành lại hợp lý PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 12 Thuật ngữ “ Pin sạc dự phòng” có lẽ khơng q xa lạ với người u thích cơng nghệ, phương thức sạc dù chưa áp dụng rộng rãi chúng tỏ hữu ích, đơn giản, tiện lợi hoàn toàn trở thành phương thức sạc phổ biến tương lai Việc tái chế Cell pin Laptop để trở thành pin sạc dự phòng cho thiết bị có hiệu điện 5V-12V hồn tồn thực Chúng ta nhân rộng cách thức để sử dụng cách hợp lí, khơng lãng phí mà lại bảo vệ mơi trường Đảm bảo mục đích đề thực dự án Việc chế tạo thành công sạc dự phòng đảm bảo tiêu chí đề ra: Chi phí thấp, tiện lợi, nhỏ gọn, an tồn cho người sử dụng Kinh phí thực dự án - Cell pin Laptop cũ : 40.000vnđ/ viên (9 viên) = 360.000vnđ - Dây điện cục sạc: 30.000 vnđ - Mạch sạc mạch bảo vệ: 40 000vnđ/1 mạch = 80.000vnđ - Cổng USB : 20 000 vnđ - Thiếc hàn mạch điện: 10.000vnđ - Tổng chi phí hồn thiện sản phẩm : 500 000 vnđ Hiệu kinh tế - xã hội Thành công dự án giúp cho nhiều gia đình có sạc dự phòng hữu ích, tiết kiệm chi phí, cung cấp nguồn điện cho nhiều thiết bị từ 5V đến 12V Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy Hội đồng khoa học để sản phẩm hoàn thiện thời gian tới Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Một số trang Web - tutaylam.com - phukiensamsung.com Các tài liệu khác - Sách giáo khoa vật lí lớp lớp 11 Nxb Giáo dục - Sách giáo khoa Công nghệ lớp 11 NXB Giáo dục - Dưới tư vấn giáo viên tổ Vật lí – Kĩ thuật trường THPT số Bảo Thắng 14 ... THI U I Tổng quan vấn đề nghiên cứu .5 II Mục đích nghiên cứu giả thuyết khoa học Mục đích nghiên cứu Giả thuyết khoa học III Nội dung phương pháp nghiên. .. nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 1.1 Nghiên cứu sở lý thuyết 1.2 Nghiên cứu thực nghiệm .6 Phương pháp nghiên cứu PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU... Mục đích nghiên cứu giả thuyết khoa học Mục đích nghiên cứu - Dựa nguyên tắc hoạt động nguồn điện, dòng điện chiều nghiên cứu Cell pin Laptop cũ để làm thành pin sạc dự phòng, sạc cho thi t bị