CHƯƠNG 1. Tổng quan về hệ thống đèn giao thông Cùng với Luật Giao thông, biển số xe, bằng lái, đèn tín hiệu giao thông đã trở nên quá quen thuộc, song không phải ai cũng biết rõ lịch sử hình thành và sự phát triển của chúng. Đèn giao thông hay đèn tín hiệu giao thông là một thiết bị được dùng để điều khiển giao thông ở những giao lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn (thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại). Đây là một thiết bị quan trọng không những an toàn cho các phương tiện mà còn giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm.
Nó được lắp ở tâm giao lộ hoặc trên vỉa hè. Đèn tín hiệu có thể hoạt động tự động hay cảnh sát giao thông điều khiển. Đèn giao thông có thể hoạt động hoàn toàn tự động hoặc cảnh sát giao thông điều khiển. Lịch sử ra đời ( Chỉ dành cho tàu hỏa ).
Ra đời trước ôtô, đèn tín hiệu ban đầu chỉ dành cho tàu hỏa. Lúc đầu, nó thắp sáng bằng khí gas. Sau 43 năm chúng chạy bằng điện nhưng vẫn cần người điều khiển cho tới khi hoàn toàn tự động vào năm 1950. Ban đầu tín hiệu giao thông chưa có đèn vàng và thay nó là chiếc còi hú vang khi cần.
Lịch sử đèn tín hiệu có từ tháng 10 năm 1868, khi người ta đặt hệ thống đèn ngay bên tòa nhà quốc hội Anh ở Luân Đôn. Chúng lắp ở đây để báo hiệu cho những đoàn tàu đi ngang qua. Trên cây cột hình khuỷu tay có hai chiếc đèn: một màu đỏ và một màu xanh dùng cho ban đêm. Đèn đỏ nghĩa là dừng lại còn đèn xanh là chú ý.
Tháng 8 năm 1914, công ty tín hiệu giao thông ra đời tại Mỹ và chịu trách nhiệm lắp đèn tại các ngã tư bang Ohio. Điều đặc biệt là khi đó đèn tín hiệu vẫn chưa có đèn vàng nên khi chuyển trạng thái, cảnh sát lại bấm chiếc còi hú vang báo cho các lái xe biết. Đèn tín hiệu 3 màu (1920-nay) 3 Đến năm 1920, đèn tín hiệu mới có đủ ba mầu: xanh, đỏ, vàng; do sĩ quan cảnh sát Williams Posst, sống tại thành phố Detroit sáng chế ra. Năm 1923, Gerrette Morgan đã được nhận bằng phát minh đèn tín hiệu giao thông, mặc dù ông không phải người trực tiếp làm nên cuộc cách mạng đèn tín hiệu hiện đại.
Gerrette Morgan bên chiếc đèn giao thông do ông phát minh Nguyên nhân dẫn tới phát minh đó của Morgan là do tình trạng tai nạn xảy ra nhiều trên đường phố Mỹ trong những năm đó. Ông thấy cần có tiêu chuẩn thống nhất để hệ thống tín hiệu sẵn có hoạt động hiệu quả. Sau khi nghiên cứu, Morgan thiết kế cột đèn hình chữ T. Trong đó các tín hiệu như: "dừng lại" và "đi" và "dừng lại ở tất cả các hướng".
Khi đèn báo "dừng lại ở các hướng", người đi bộ mới được phép băng qua đường. Sau năm 1923, hệ thống vẫn phải có người vận hành. Tính riêng tại thành phố New York, hơn 100 cảnh sát phải làm việc 16 giờ hàng ngày và tổng tiền lương là 250. Do những khó khăn nói trên, các kỹ sư được lệnh thiết lập và phát triển hệ thống đèn hoạt động tự động.
Tuy nhiên gần 20 năm sau, ước mơ đó của các cảnh sát mới trở thành hiện thực. 4 Năm 1950, đèn tín hiệu xanh đỏ được sử dụng rất rộng rãi ở Canada và phát triển nhanh chóng trên thế giới. Ngày nay, hệ thống đèn tín hiệu hiện đại hơn nhiều, có tính năng đặc biệt là chụp hình những xe vượt đèn đỏ. Bên cạnh đó nhiều nước phát minh hết sức thú vị như đèn 4 chế độ ở Anh, New Zeland, Phần Lan v.
Đèn từ đỏ chuyển sang đỏ và vàng rồi đến xanh và về lại vàng. Trạng thái đỏ và vàng báo cho các lái xe biết rằng đèn xanh sẽ sáng lên trong một khoảng thời gian rất ngắn nữa. Các loại đèn giao thông và ý nghĩa: Loại 3 màu (dành cho xe cộ) Loại 3 màu có 3 kiểu: xanh, vàng, đỏ. Tác dụng như sau: • Đỏ: Khi gặp đèn đỏ, tất cả các phương tiện đang lưu thông phải dừng lại ở phía trước vạch dừng.
• Xanh: Khi gặp đèn xanh, tất cả các phương tiện được phép đi và phải chú ý. • Vàng: Đèn vàng là dấu hiệu của sự chuyển đổi tín hiệu. Khi đèn vàng bật sau đèn xanh nghĩa là chuẩn bị dừng, khi đó các phương tiện phải dừng lại trước vạch sơn dừng vì tiếp đó đèn đỏ sẽ sáng. Nếu đèn vàng bật sau đèn đỏ có nghĩa là chuẩn bị đi vì tiếp đó đèn xanh sẽ sáng.
Khi đèn vàng nhấp nháy ở tất cả các hướng nghĩa là được đi nhưng người lái xe vẫn phải chú ý. Loại đèn này lắp theo thứ tự: Nếu lắp chiều dọc thì đèn đỏ ở trên, vàng ở giữa, xanh ở dưới. Nếu lắp chiều ngang thì theo thứ tự đỏ ở bên trái, vàng ở giữa, xanh ở bên phải hay ngược lại (đèn xanh luôn luôn hướng về phía vỉa hè hoặc giải phân cách, đèn đỏ hướng xuống lòng đường). Loại 2 màu (dành cho người đi bộ) : Loại 2 màu có hai màu xanh, đỏ.
Tác dụng như sau: • Đỏ: Đèn đỏ có nghĩa là "không được sang đường". Nó có hình ảnh người màu đỏ đang đứng yên hoặc chữ "dừng lại". Khi gặp đèn đỏ, người đi bộ phải đứng yên 5 trên vỉa hè. Khi người đỏ nhấp nháy nghĩa là sắp được sang đường, người đi bộ phải chuẩn bị sang phía bên kia đường.
• Xanh: Đèn xanh có nghĩa là "được phép sang đường". Nó có hình ảnh người màu xanh đang bước đi hoặc chữ "sang đường". Khi gặp đèn xanh, người đi bộ được phép sang đường. Khi đèn xanh nhấp nháy, người đi bộ phải khẩn trương sang nốt quãng đường còn lại.
Đèn đếm lùi : Đèn đếm lùi là loại đèn lắp đặt bổ sung bên cạnh đèn tín hiệu chính. Đèn đếm lùi được hiển thị bằng một con số đếm ngược với những màu sắc khác nhau. Khi đèn đếm đến "0" là lập tức chuyển màu đèn chính. Đèn đếm lùi có thể có số 0 trước hàng đơn vị hoặc không có.
Đèn điều khiển giao thông một thiết bị được dùng để điều khiển giao thông ở giao lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn, thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại. Đây là một thiết bị quan trọng, không những an toàn cho các phương tiện mà còn giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm. Mọi người tham gia giao thông đều phải tuân theo sự chỉ dẫn của hệ thống đèn này: Đỏ - dừng; xanh - đi; vàng - chuẩn bị. Quy luật này đã được thống nhất trên toàn thế giới.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xã hội ngày càng văn minh và hiện đại, sự phát triển ở đô thị ngày một đi lên. Nhu cầu về giao thông ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là trong các khu vực đông dân cư, khu vực có hệ thống giao thông phức tạp như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh. Do nhu cầu của đời sống con người, đặc biệt là nhu cầu đi lại, các loại phương tiện giao thông đã tăng một cách chóng mặt.
Riêng tại Việt Nam số lượng phương tiện giao thông trong những năm qua đã tăng một cách đột biến đặc biệt là xe máy, mật độ xe lưu thông trên đường ngày một nhiều, trong khi đó hệ thống đường xá Việt Nam còn quá nhiều hạn chế nên thường gây ra các hiện tượng như kẹt xe, ách tắc giao thông, đặc biệt là tai nạn giao thông ngày càng phổ biến trở thành mối hiểm họa cho nhiều người. Vì lý do đó các luật giao thông lần lượt ra đời và được đưa vào sử dụng một cách phổ biến như hiện nay. Trong đó hệ thống đèn giao thông là công cụ điều khiển công cộng thực tế và hiệu quả có vai trò rất lớn trong việc đảm bảo an toàn và giảm thiểu tai nạn giao thông. Tổng quan về mạch điều khiển đèn tín hiệu giao thông 1.
Mạch dùng IC số Với mạch dùng IC số có các ưu điểm sau: - Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy. - Giá thành rẻ. -Mạch đơn giản dễ thực hiện. Song với việc sử dụng kỹ thuật số sẽ rất khó khăn trong việc thay đổi chương trình.
Muốn thay đổi một yêu cầu nào đó của chương trình thì ta buộc lòng phải thay đổi phần cứng. Do đó mỗi lần thay đổi phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu đó không thực hiện được nhờ phương pháp này Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lý, vi điều khiển, PLC đã giải quyết được những bế tắc và ít tốn kém hơn mà phương pháp dùng Ic số lại không thực hiện được. Mạch dùng kỹ thuật vi xử lý Ngoài những ưu điểm như đã liệt kê trong phương pháp dùng IC số thì phương pháp dùng kỹ thuật vi xử lý còn có những ưu điểm sau: Ta có thể thay đổi chương trình một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm trong khi đó phần cứng không thay đổi mà mạch dùng IC số không thể thực hiện được mà nếu có thể thực hiện được thì người công nhân cũng khó tiếp cậ, dễ nhầm. Số linh kiện sử dụng trong mạch ít hơn.
Mạch đơn giản hơn so với mạch dùng IC số. Song do phần cứng của vi xử lý chỉ sử dụng CPU đươn chip mà không có các bộ nhớ Ram, Rom, các bộ timer, hệ thống ngắt. Nên việc viết chương trình gặp nhiều khó khăn. Do vậy hiện nay để khắc phục những nhược điểm trên hiện nay người ta thường dùng bộ vi điều khiển.
Mạch điều khiển bằng vi điều khiển Ngoài những ưu điểm có của hai phương pháp trên, phươn pháp này còn có những ưu điểm sau: -Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với chương trình có quy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lý không thực hiện được. 7 -Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tếp với máy tính mà vi xử lý cũng giao tiếp được nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. -Do trong vi điều khiển có sử dụng các bộ timer, các hệ thống ngắt câu lệnh đơn giản nên việc lập trình đơn giản dễ thực hiện. Mạch điều khiển bằng PLC Với phương pháp điều khiển bằng PLC có những ưu điểm sau: -Làm việc chắc chắn, liên tục và có tuổi thọ cao.