đề tài hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
1

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 3
PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU 4
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 4
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 4
III. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4
IV. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4
V. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5
VI. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI 5
PHẦN HAI: NỘI DUNG 6
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 6
I. NAM CHÂM ĐIỆN 6
II. RƠLE ĐIỆN TỪ 7
1. Đặc điểm 7
2. Cấu tạo chung của rơle điện từ 7
3. Nguyên lý hoạt động 8
III. CHUÔNG ĐIỆN 10
1. Cấu tạo 10
2. Hoạt động 10
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÈN, CHUÔNG 11
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
2

1. Cấu tạo 11
2. Sơ đồ mạch 11
III. ƯU ĐIỂM NỔI TRỘI SO VỚI CÁC THIẾT BỊ KHÁC 12

IV. QUY TRÌNH LẮP RÁP 12
PHẦN BA: KẾT LUẬN 14
I. MỘT SỐ KẾT LUẬN 14
II. KIẾN NGHỊ 15



Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
3

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới các thầy
giáo, cô giáo trong Ban giám hiệu Trường THPT Thuận Thành 1 cùng các thầy
giáo, cô giáo đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu
đề tài này.
Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô cố vấn thuộc bộ môn
Vật lý trường THPT Thuận Thành 1 đã hướng dẫn giúp đỡ về kĩ thuật để em
hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã giúp đỡ
động viên và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đề tài này.



Thuận Thành, tháng 12 năm 2013
Học sinh

Lê Thị Thanh Ngà

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
4

PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
“Học, học nữa, học mãi” Đó vừa là nghĩa vụ, vừa là quyền lợi của mỗi
con người từ khi sinh ra. Để học tốt, theo em phương pháp là điều đóng vai trò
quan trọng hàng đầu. Xa xưa ông cha ta có câu: “Học thầy không tày học bạn”.
Làm việc theo nhóm, theo cặp sẽ giúp các bạn học sinh bù đắp phần thiếu sót
của mình. Để tạo hứng thú học tập thì tạo tình huống cạnh tranh là liệu pháp hữu
hiệu nhất. Chính vì thế mà các cuộc thi trí tuệ diễn ra ngày cảng nhiều, kèm theo
đó là đòi hỏi sự chính xác rất cao. Nhu cầu xác định ai là người nhanh nhất đưa
ra được các đáp án cũng vì thế mà được đặt ra. Qua quan sát thực tế và tìm hiểu
thông tin thấy rằng trong các cuộc thi trí tuệ học đường việc sử dụng chuông
bấm và đèn cho các cuộc thi đã trở nên phổ biến nhưng có nhiều nhược điểm:
các đội có thể bấm chuông cùng một lúc dẫn đến việc thiếu chính xác khi phân
định đội nào bấm trước trong trường hợp các đội bấm chuông cùng lúc và nếu
lắp đặt hệ thống có sẵn sẽ rất tốn kém cho các đơn vị về mặt giá thành.
Để khắc phục nhược điểm trên tác giả có ý tưởng đưa ra “ Hệ thống đèn,
chuông bấm dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông”.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
- Chế tạo ra hệ thống báo động đơn giản, giá thành rẻ so với các hệ thống
báo động hiện đại đã có trên thị trường.
- Thiết kế gọn, nhẹ, tiện ích.
III. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Hệ thống mới khắc phục được những nhược điểm của hệ thống cũ, có tính
khả thi, có thể áp dụng rộng rãi trong các trường học góp phần tạo nên thành
công cho mỗi cuộc thi.
IV. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

 Nghiên cứu hệ thống chuông đã có.
 Hoạt động của rơle điện từ.
 Thiết kế sơ đồ mạch.
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
5

V. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: tìm hiểu thông tin + lắp
đặt + thử nghiệm.
VI. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI
Phần một: Mở đầu
Phần hai: Nội dung
Chương I: Cơ sở lí thuyết của đề tài.
Chương II: Ứng dụng chế tạo hệ thống báo động
Chương III: Thử nghiệm lắp ráp.
Phần ba: Kết luận và đề xuất.
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
6

PHẦN HAI: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
I. NAM CHÂM ĐIỆN
Nam châm điện là một dụng cụ tạo từ trường hay một nguồn sản sinh từ
trường hoạt động nhờ từ trường sinh ra bởi cuộn dây có dòng điện lớn chạy
qua. Cảm ứng từ của nam châm điện được dẫn và tạo thành lớn nhờ việc sử
dụng một lõi dẫn từ làm bằng vật liệu từ mềm có độ từ thẩm lớn và cảm ứng từ
bão hòa cao. Khác với nam châm vĩnh cửu có cảm ứng từ cố định, nam châm
điện có cảm ứng từ có thể thay đổi được nhờ việc điều khiển dòng điện chạy qua

cuộn dây.
Nguyên lý của nam châm điện
Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn với Điện, dòng điện sản
sinh một điện trường E trong các vòng quấn. Khi dòng điện đi qua các vòng
quấn, biến đổi của điện trường trong các vòng quấn sinh ra một từ trường B
vuông góc với điện trường E.
Từ trường của cuộn dây dẩn điện
có tính chất giống như từ trường của
một nam châm cũng hút hay đẩy một từ
vật nằm trong từ trường của cuộn dây.
Khi tách điện khỏi cuộn dây, từ
trường không tồn tại. Cuộn dây không
còn hút hay đẩy từ vật.
Vậy chỉ khi nào cuộn dây dẫn
điện, cuộn dây trở thành nam châm
điện.
Từ trường của cuộn dây tùy thuộc
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
7

vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây
B = L I
Từ cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, số vòng quấn và tỉ lệ nghịch
với diện tích của cuộn dây
II. RƠLE ĐIỆN TỪ
1. Đặc điểm
- Rơle điện từ cấu tạo đơn giản, lực hút điện từ khá lớn, do vậy rơle điện
từ được sử dụng khá rộng rãi.
- Rơle điện từ có loại một chiều và xoay chiều công suất từ vài oát tới

hàng nghìn oát, trong khi đó công suất tiêu thụ khoảng vài chục oát.
- Thời gian tác động của rơle điện từ trong khoảng 1 – 20ms.
- Rơle điện từ có các loại: Dòng điện, điện áp cực đại và cực tiểu, rơle
công suất, rơle tổng trở, tần số, trung gian, tín hiệu.
2. Cấu tạo chung của rơle điện từ

1. Thân mạch từ
2. Nắp mạch từ
3. Lò xo giãn
4. Cuộn dây
5. Tiếp điểm tĩnh
6. Tiếp điểm động




Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
8

3. Nguyên lý hoạt động
* Tiếp điểm thường mở khi chưa có tín hiệu điều khiển, tiếp điểm ở trạng
thái mở (bị ngắt).

Hình 2: Ký hiệu tiếp điểm thường mở
* Tiếp điểm thường đóng khi có tín hiệu điều khiển, tiếp điểm ở trạng thái
đóng (được đóng)

Hình 3: Ký hiệu tiếp điểm thường đóng

M

M¹ch ®iÖn 1

M¹ch ®iÖn 2

K

2 Thanh s¾t

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
9

Khi đưa dòng điện vào cuộn dây nam châm điện (khóa K đóng), trong
cuộn dây sinh ra một sức từ động F = IW. Sức từ động sinh ra từ thông khe hở
không khí của nam châm điện


, sinh ra lực hút điện từ
dt
F
. Khi
dt co
F F
 sẽ hút
nắp nam châm điện, nhờ cơ cấu truyền động mà lực hút được truyền đến giá
phần động, làm cho giá phần động tịnh tiến trượt theo giá của thanh dẫn hướng
và làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra,
đồng thời lò xo nhả được nén lại tạo điều kiện sẵn sàng đẩy nắp nam châm điện

về vị trí mở khi cuộn dây nam châm điện không còn dòng điện.

Khi ngắt điện trên cuộn dây nam châm điện (khóa K mở), lực hút điện từ
giảm về 0. Lò xo giãn đẩy giá phần động trượt lên phía trên làm nhả nắp của
nam châm điện và hệ thống trở về trạng thái ban đầu.
M

M¹ch ®iÖn 1

M¹ch ®iÖn 2

K

2 Thanh s¾t

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
10

III. CHUÔNG ĐIỆN
1. Cấu tạo

2. Hoạt động
Có nhiều loại chuông điện từ cho âm thanh khác nhau tùy vào mục đích
sử dụng nhưng chúng đều có một nguyên lý chung đó là dùng từ trường để tạo
ra những tác động cơ học đến các thiết bị tạo âm thanh.
Khi có dòng điện đi qua cuộn dây chúng sẽ tạo ra một từ trường trong lõi
kim loại. Cuộn dây sẽ khuếch đại từ trường này và khi đó nam châm điện có thể
hút các vật chất bằng sắt thép xung quanh nó giống như một nam châm vĩnh cửu
thông thường. Khi đó đầu gõ chuông đập vào chuông và tạo ra âm thanh.

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
11

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÈN CHUÔNG
1. CẤU TẠO
Hệ thống đèn, chuông bao gồm:
- Bóng đèn
- Chuông điện
- Công tắc
- Rơle điện từ
- Đế rơle
- Dây dẫn
Sơ đồ mạch:

2. HOẠT ĐỘNG
Đối với rơle của người chơi thứ nhất: mắc tất cả các cổng thường đóng
với các người chơi còn lại. Tương tự với các người chơi còn lại. Vì vậy khi công
tắc của người chơi thứ nhất đóng thì các cổng thường đóng của các người chơi
còn lại sẽ mở làm cho các mạch còn lại dù có đóng công tắc thì mạch cũng hở
và đèn không thể sáng còn đèn của người chơi thứ nhất vẫn sáng và chuông kêu.
Tương tự đối với rơle của các người chơi còn lại.
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
12

III. ƯU ĐIỂM NỔI TRỘI SO VỚI CÁC THIẾT BỊ KHÁC
 Chi phí thấp.
 Các vật liệu có thể dễ dàng mua tại các cửa hàng điện tử.
 Lắp đặt dễ dàng.

 Có thể áp dụng rộng rãi trong các trường phổ thông.
Chi phí cho hệ thống chuông đèn hiện tại trên thị trường:
Bộ sản phẩm Chuông Đố Vui , quiz game buzzer



Mã sản phẩm: BS-01
Giá bán: 1.200.000 (chưa có VAT)

Mã sản phẩm: BS-03
Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
13

Giá bán: 2.600.000 (chưa có VAT)
IV. QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM, LẮP RÁP




Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
14




Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
15

Đề tài: Hệ thống đèn, chuông dùng cho sinh hoạt tập thể tại các trường phổ thông
Lê Thị Thanh Ngà- 12A1- Trường THPT Thuận Thành 1
16

PHẦN BA: KẾT LUẬN
1. Kết quả
Hệ thống đã được thử nghiệm tại trường THPT Thuận Thành 1 cho thấy:
hệ thống hoạt động ổn định, đạt được hiệu quả cao.
2. Nhược điểm
Hệ thống hoạt động ổn định và có hiệu quả nhưng vẫn có một số điểm cần

khắc phục:
a. Hệ thống chỉ hoạt động được dưới điện áp xoay chiều 220V nên khi
có sự cố mất điện thì hệ thống không hoạt động được.
b. Việc hoạt động dưới điện áp xoay chiều 220V cũng gây nguy hiểm
khi có sự cố hở dây hay đoản mạch.
c. Hệ thống chưa có độ “trễ” (khi người chơi bấm nút và nhả ra quá
nhanh còn dẫn chương trình chưa nhận được tín hiệu trong khi hệ
thống đã ngừng kêu thì sẽ gây thiệt thòi cho đội chơi.)
3. Kết luận, kiến nghị
- Với giá thành khoảng 400.000 vnđ, “Hệ thống chuông bấm trong các
cuộc thi trí tuệ học đường” là một hệ thống mới khắc phục được những nhược
điểm của hệ thống cũ, có tính khả thi, có thể áp dụng rộng rãi trong các trường
học góp phần tạo nên thành công cho mỗi cuộc thi.
- Trong thời gian tới, tác giả sẽ tiến hành nghiên cứu để sử dụng được cả
nguồn điện áp 1 chiều để khắc phục những nhược điểm trên.
- Đề nghị các đơn vị có thể nghiên cứu sơ đồ mạch, nguyên tắc hoạt động
để triển khai lắp đặt đưa vào sử dụng trong các hoạt động tập thể tạo ra nhiều
sân chơi bổ ích cho lứa tuổi học đường.