NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐÈN TÍN HIỆU
GIAO THÔNG ĐƯỜNG THỦY

KS. BÙI VĂN PHIẾN
Bộ môn Điều khiển học
TS. NGUYỄN THANH HẢI
Bộ môn Kỹ thuật điện tử
Khoa Điện - Điện tử
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bài báo trình bày về một giải pháp nghiên cứu thiết kế và chế tạo đèn tín hiệu
giao thông đường thủy. Chế tạo thành công đèn tín hiệu giao thông đường thủy và sử dụng
trong thực tế với các tính năng chính như sau: cài đặt, lưu trữ chế độ nháy và sáng cho đèn
thông qua điều khiển từ xa, đo và điều khiển điện áp nạp hiện tại cho Ắc qui từ Pin mặt trời,
đảm bảo tuổi thọ của Ắc quy cao nhất. Khi trời tối vi điều khiển tự động bật đèn theo chế độ
đã đặt
Summary: This paper presents a solution to research, design and development of
waterway traffic lights. The solution satisfies some requirements in practice; successfully
developed waterway traffic lights and proper application in practice with such characteristics
as setting up, storing flash modes and intensity light by remote control, measuring and
controlling the actual charging voltage to the battery from solar cells, ensuring maximum
battery life. In darkness, the microcontroller will start flashing to the set code

ĐT
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Giao thông được ví như là mạch máu của mỗi quốc gia. Một trong những yếu tố đánh giá
sự phát triển của mỗi Quốc gia chính là sự phát triển mạng lưới giao thông của chính quốc gia
đó. Nước ta với mạng lưới giao thông đang được nâng cấp, mở rộng và phát triển mạnh mẽ

ON
(s)
OFF
(s)
ON
(s)
OFF
(s)
000 0.2 0.3
001 0.2 0.4
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
194 10 10 10 10 10 10 10 10 10 110
195 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3
196 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
197 3 7 3 7 3 7 3 7 3 7
198 3 7 3 7 3 7 3 7 3 7
199 2 8 2 8 2 8 2 8 2 8
: : : : : : : : : : :
: : : : : : : : : : :
220 7 5 7 5 19 114
221 7 7 7 7 21 101
- Công suất tiêu thụ của đèn 25mAh x 5V=0.125Watt.
- Chế độ nháy được người sử dụng chọn và lưu trong EEPROM.
- Khi trời tối đèn hoạt động theo chế độ đã được lưu trữ trong EEPROM.
- Khi trời sáng tắt đèn, đo và điều khiển sạc Ắc qui từ pin mặt trời.
ĐT
- Nếu điện áp Ắc qui nhỏ hơn điện áp ngững thì tắt đèn.
- Khi đặt chế độ hoạt động cho đèn vào ban ngày thì ngay sau khi nhấn phím Enter đèn
hoạt động thử một lần chế độ đó để cho người sử dụng quan sát rồi sau đó tắt. Còn nếu vào ban
IN0
IN1
On/off
Phản
hồi
dòng
Vdd
8-12V
C8Y29466-24PXI

Timer8_IR

Timer8

EEPROM

Couter8

UART

ADC12
Thu hồng
ngoại
Điều khiển từ xa
Pin mặt trời
IC Đi
ề
u khi
- Khối UART kết nối với máy tính để Calib các giá trị ngưỡng và Debug khi hiệu chỉnh
thiết bị.
- IC điều khiển nạp dùng để điều khiển nạp cho Ắc qui từ Pin mặt trời thông qua chân
On/Off được kết nối với một chân đầu ra của VĐK.
- IC rung nguồn làm nhiệm vụ rung điện áp từ 5V đến 8-12V phù hợp với từng loại đèn.
2. Sơ đồ mạch nguyên lý
a. Sơ đồ mạch nguyên lý của đĩa LED
Trên mỗi một đĩa LED gồm có 16 LED đơn có độ sáng cao. Dòng tiêu thụ trung bình từ 10
đến 20mA, điện áp rơi trên mỗi LED khoảng từ 2 đến 3V tùy từng loại LED.
Nếu như dùng nguồn cung cấp từ Ắc qui trung bình là 5V cấp trực tiếp cho LED thì với 16
LED ta có thể sắp xếp thành 8 nhánh mắc song song với nhau và mỗi nhánh có 2 LED mắc nối
tiếp. Dòng tiêu thụ trung bình khi đó là 80 đến 160mA. Nếu Ắc qui là loại 3700mAh và điện áp
là 5V thi nó sẽ duy trì được đèn sáng liên tục trong vòng 45 đến 90 giờ.
Nếu ta mắc 16 LED thành 4 dãy LED song song với
nhau và mỗi dãy có 4 LED thì dòng trung bình là 40 đến
80mA. Với cùng loại Ắc qui như trên thì thời gian duy trì
cho đèn sáng sẽ tăng lên gấp đôi. Tuy nhiên với cách kết nối
này thì cần điện áp trung bình từ 8 đến 12V trong khi điện
áp tối đa của Ắc quy là 5V. Do vậy ta cần phải có một IC
rung từ điện áp 5V đến 12V và IC này là LT1 được sử dụng
trong bo điều khiển.
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7

1N5819
R6
15K
GND
C3 103
R5
56K
C4
10uF
GND
GND
R11
56K
L1
101
GND
Vc
1
FB
2
NFB
3
S/S
4
Vi n
5
Vsw
8
GND
7

R8
220R
GND
1
2
3
IR1
LED THU
C5
10uF
C7
103
P1[4]
17
P1[6]
18
Xres
19
P2[0]
20
P2[2]
21
P2[4]
22
P2[6]
23
P0[0]
24
P0[2]
25

P1[5]
11
P1[3]
12
P1[1]
13
Vss
14
U2
CY8C29446
C6
103
1
2
3
J2
LED
R10
12K
D3
1N5819
C2
103
VCC
VCC
VCC VCC
VCC
VCC

Hình 3. Sơ đồ mạch nguyên lý của bo điều khiển

MIC2941ABU
1
2
3
4
J1
IN
D1
1N5819
R6
15K
GND
C3 103
R5
56K
C4
10uF
GND
GND
V+ VCC
C5
10uF
C7
103
C6
103
VCC
P0.6
Hình 4. Sơ đồ mạch nguyên lý
khối nạp cho ắc quy


Hình 6. Lưu đồ thuật toán chương trình chính
F
T
F
T
End
Khởi tạo Timer8, Counter8, Timer8_IR, UART,
ADC12, P2.6=0, P0.6=1 và ngắt toàn cục, ngắt
cho phép nhận phím nhấn
Params.CodeFlash=0 ||
Params.CodeFlash>=223
main()
Đọc EEPROM để xác định chế độ nháy. Đọc
ADC, Điều khiển nạp Ắc quy, Xác định
ngưỡng cắt của đèn, Xác định trời sáng hay tối
Ắc quy tốt và trời tối
Tắt đèn
Gọi hàm tìm kiếm chế độ nháy và cho
phép nháy
GND
R11
56K
L1
101
GND
Vc
1
FB
2

12K
VCC
D3
1N5819
P2.6
Hình 5. Sơ đồ mạch nguyên lý khối
rung nguồn 2. Thuật toán đọc khoảng thời gian sáng tối của đèn
Start=TRUE?
Start = FALSE
p[i] = 0?
P2.6 = 1
b_on = TRUE
t_on = p[i]
t_off = p[i+1]
finite_cycle = TRUE
End
F
F
T
T
Begin

ĐT

Hình 8. Lưu đồ thuật toán tìm chế độ hoạt động của đèn V. KẾT LUẬN
Đã chế tạo thành công đèn tín hiệu giao thông đường sông với các yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
Qua kết quả thử nghiệm trong thực tế cho thấy rằng thiết bị hoạt động tốt và ổn đinh.
Một số hình ảnh thực tế mà đèn đã được lắp đặt:

ĐT
Ưu điểm: