Trong bài viết này, Điện Tử Việt sẽ hướng dẫn mọi người làm một mạch đèn giao thông sử dụng IC định thời 555 và IC 4017. Qua bài viết có thể giúp chúng ta hiểu được cách thức hoạt động của hệ thống đèn giao thông cũng như hiểu được hoạt động và ứng dụng của một số loại IC thông dụng.
Trong thời buổi hiện đại, số lượng phương tiện giao thông ngày càng nhiều. Tất cả chúng ta đều đã thấy đèn giao thông, được đặt ở các ngã tư đường bộ, nơi băng qua đường dành cho người đi bộ và các vị trí khác để kiểm soát luồng giao thông. Những đèn giao thông này được sử dụng để tránh tắc đường và tai nạn trên đường. Tín hiệu đèn giao thông có ba đèn màu khác nhau, cho biết ba thông báo khác nhau cho người lái xe, đèn ĐỎ – dừng xe, đèn VÀNG – chạy chậm và dừng lại trước vạch sơn và đèn XANH – cho phép đi.
Sơ đồ khối mạch đèn giao thông tại ngã tư
Các linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng trong mạch này là biến trở, IC định thời 555, IC đếm 4017 và các đèn LED đơn. IC 555 hoạt động với chế độ dao động đa hài phi ổn để tạo ra các xung vuông. Độ rộng của xung vuông này có thể được điều chỉnh bằng biến trở. Nó có nghĩa là biến trở được sử dụng để thay đổi thời gian dịch chuyển của đèn giao thông. Xung đầu ra của IC định thời 555 được đưa vào đầu vào xung nhịp của IC 4017. Sau đó IC đếm sẽ đếm xung và thay đổi mức logic ở các ngõ ra Q thành CAO hoặc THẤP. Chúng ta có thể thu được đèn tín hiệu giao thông bằng cách kết nối đèn LED màu thích hợp với các chân đầu ra của IC đếm. Ở đây chúng ta sẽ sử dụng 3 đèn LED màu khác nhau, mỗi màu 4 đèn.
Linh kiện cần thiết
| Số thứ tự | Tên linh kiện | Số lượng |
| 1 | IC định thời 555 | 1 |
| 2 | IC đếm 4017 | 1 |
| 3 | Điện trở 1k | 1 |
| 4 | Điện trở 10k | |
| 5 | Điện trở 220Ω | 3 |
| 6 | Tụ điện 10μF | 1 |
| 7 | Tụ điện 0,01μF | 1 |
| 8 | Diode N4001 | 8 |
| 9 | LED xanh | 4 |
| 10 | LED vàng | 4 |
| 11 | LED đỏ | 4 |
| 12 | Nguồn DC 9V | 1 |
Sơ đồ nguyên lý mạch đèn giao thông tại ngã tư
Nguyên lý hoạt động của mạch
Trong mạch này IC 555 hoạt động với chế độ dao động đa hài phi ổn và tạo ra các xung vuông ở ngõ ra. Chúng ta có thể thay đổi tần số của xung ngõ ra bằng cách thay đổi giá trị của R1, R2 và C. Chúng ta có thể thay đổi điện trở R2 bằng một biến trở để thay đổi tần số của xung đồng hồ cấp vào IC 4017. Thay đổi tần số xung đồng hồ cũng chính là thay đổi thời gian dịch chuyển của đèn giao thông (đèn LED).
Xem thêm bài viết: Mạch điều khiển LED sử dụng IC đếm 4017 và IC 555
Xung đồng hồ được tạo ra từ IC định thời 555 được đưa vào ngõ vào xung clock (chân 14) của IC đếm 4017. IC đếm này sẽ đếm xung và thay đổi mức logic ở các ngõ ra Q thành CAO hoặc THẤP. Ví dụ, nếu số xung đếm đếm được là 2 thì chân Q1 của IC sẽ ở mức cao, và nếu là 3 thì chân Q2 sẽ ở mức cao, v.v…
Các diode 1N4001 được sử dụng để ngăn chặn việc nối tắt các đầu ra của IC đếm. Ví dụ, khi IC đếm là 2 thì ngõ ra Q1 của IC đếm ở mức cao trong khi các ngõ ra khác ở mức thấp. Nếu chúng ta không sử dụng diode, ngõ ra Q1 với điện áp dương không thể bị đưa xuống mức thấp bởi Q0, Q2 và Q3.
- Khi các ngõ ra Q0, Q1, Q2, Q3 ở mức cao thì đèn LED XANH của hướng BẮC và NAM sẽ sáng cùng với LED ĐỎ của hướng ĐÔNG và TÂY. Nếu chúng ta giả sử xung đồng hồ là 1Hz thì đèn XANH hướng BẮC và NAM sẽ sáng trong 4 giây và đèn đỏ hướng ĐÔNG và TÂY cũng sáng báo hiệu cho xe DỪNG trong thời gian này.
- Khi ngõ ra Q4 lên mức cao, thì đèn LED VÀNG của hướng BẮC và NAM sẽ SÁNG cùng với đèn LED ĐỎ của hướng ĐÔNG và TÂY.
- Khi các ngõ ra Q5, Q6, Q7, Q7 lên mức cao, khi đó đèn LED XANH của hướng ĐÔNG và TÂY sẽ SÁNG cùng với LED ĐỎ của hướng BẮC và NAM. Nếu chúng ta giả sử xung đồng hồ là 1Hz thì đèn XANH hướng ĐÔNG và TÂY sẽ sáng trong 4 giây và đèn đỏ hướng BẮC và NAM cũng sáng báo hiệu cho xe DỪNG trong thời gian này.
- Khi ngõ ra Q9 lên mức cao thì đèn LED VÀNG của hướng ĐÔNG và TÂY sẽ SÁNG cùng với đèn LED ĐỎ trên BẮC và NAM.
Lời kết
Hy vọng bài viết trên đã giúp bạn hiểu nguyên lý hoạt động của mạch đèn giao thông tại ngã tư, đồng thời thấy được ứng dụng của IC định thời 555 và IC đếm xung thập phân 4017. Trong những bài viết tiếp theo, Điện Tử Việt sẽ tiếp tục chia sẽ các mạch điện tử ứng dụng, các bạn hãy theo dõi nhé. Chúc các bạn thành công!
