Làm cách nào để đèn giao thông phát hiện có ô tô đã tấp vào lề và đang chờ đèn chuyển hướng?

Có điều gì đó kỳ lạ về đèn giao thông "biết" bạn đang ở đó - ngay khi bạn kéo lên, chúng sẽ thay đổi! Làm cách nào để họ phát hiện ra sự hiện diện của bạn?

Một số đèn không có bất kỳ loại máy dò nào. Ví dụ, trong một thành phố lớn, đèn giao thông có thể chỉ hoạt động theo lịch hẹn giờ - bất kể đó là thời điểm nào trong ngày, sẽ có rất nhiều phương tiện giao thông. Tuy nhiên, ở các vùng ngoại ô và trên các con đường nông thôn, máy dò là phổ biến. Họ có thể phát hiện khi xe ô tô đến giao lộ, khi có quá nhiều ô tô xếp chồng lên nhau tại giao lộ (để kiểm soát độ dài của đèn) hoặc khi ô tô đã đi vào làn rẽ (để kích hoạt đèn mũi tên).

Có tất cả các loại công nghệ để phát hiện ô tô - mọi thứ từ tia laser đến ống cao su chứa đầy không khí! Cho đến nay, kỹ thuật phổ biến nhất là vòng lặp quy nạp . Vòng dây điện cảm chỉ đơn giản là một cuộn dây được nhúng vào mặt đường. Để lắp đặt đường vòng, họ rải nhựa đường và sau đó quay lại và cắt một rãnh trên đường nhựa bằng một cái cưa. Dây được đặt trong rãnh và được bịt kín bằng hợp chất cao su. Bạn thường có thể nhìn thấy những đường vòng hình chữ nhật lớn này được cắt trên mặt đường bởi vì hợp chất này rất rõ ràng.

Vòng dây cảm ứng hoạt động bằng cách phát hiện sự thay đổi của độ tự cảm. Để hiểu quá trình này, trước tiên chúng ta hãy xem điện cảm là gì. Hình minh họa trên trang này rất hữu ích.

Những gì bạn thấy ở đây là một cục pin, một bóng đèn, một cuộn dây xung quanh một miếng sắt (màu vàng) và một công tắc. Cuộn dây là cuộn cảm. Nếu bạn đã đọc Cách hoạt động của nam châm điện, bạn cũng sẽ nhận ra rằng cuộn cảm là một nam châm điện.

Nếu bạn lấy cuộn cảm ra khỏi mạch này, thì thứ bạn có là một chiếc đèn pin bình thường. Bạn đóng công tắc và bóng đèn sáng lên. Với cuộn cảm trong mạch như hình vẽ, hoạt động hoàn toàn khác. Bóng đèn là một điện trở (điện trở tạo ra nhiệt làm dây tóc trong bóng đèn phát sáng). Dây trong cuộn dây có điện trở thấp hơn nhiều (nó chỉ là dây dẫn), vì vậy những gì bạn mong đợi khi bật công tắc là bóng đèn phát sáng rất mờ. Hầu hết dòng điện nên đi theo đường dẫn có điện trở thấp qua vòng lặp. Thay vào đó, điều xảy ra là khi bạn đóng công tắc, bóng đèn sẽ cháy sáng và sau đó mờ đi. Khi bạn mở công tắc, bóng đèn cháy rất sáng và nhanh chóng tắt.

Lý do cho hành vi kỳ lạ này là cuộn cảm. Khi dòng điện lần đầu tiên bắt đầu chạy trong cuộn dây, cuộn dây muốn tạo ra một từ trường. Trong khi trường đang xây dựng, cuộn dây ngăn chặn dòng điện chạy qua. Sau khi trường được xây dựng, thì dòng điện có thể chạy bình thường qua dây dẫn. Khi công tắc được mở, từ trường xung quanh cuộn dây sẽ giữ dòng điện chạy trong cuộn dây cho đến khi từ trường đóng lại. Dòng điện này giữ cho bóng đèn sáng trong một khoảng thời gian ngay cả khi công tắc đang mở.

Công suất của một cuộn cảm được điều khiển bởi hai yếu tố:

• Số lượng cuộn dây
• Vật liệu mà các cuộn dây được bọc xung quanh (lõi)

Đặt sắt vào lõi của một cuộn cảm sẽ mang lại cho nó độ tự cảm cao hơn nhiều so với không khí hoặc bất kỳ lõi không từ tính nào khác. Có những thiết bị có thể đo độ tự cảm của cuộn dây và đơn vị đo tiêu chuẩn là henry .

Vậy ... Giả sử bạn lấy một cuộn dây có đường kính 5 feet, chứa năm hoặc sáu vòng dây. Bạn cắt một số rãnh trên một con đường và đặt cuộn dây vào các rãnh. Bạn mắc một đồng hồ đo độ tự cảm vào cuộn dây và xem độ tự cảm của cuộn dây là bao nhiêu. Bây giờ bạn đỗ xe qua cuộn dây và kiểm tra lại độ tự cảm. Cảm kháng sẽ lớn hơn nhiều vì vật thể bằng thép lớn nằm trong từ trường của vòng dây. Chiếc ô tô đỗ trên cuộn dây hoạt động giống như lõi của cuộn cảm và sự hiện diện của nó làm thay đổi độ tự cảm của cuộn dây.

Cảm biến đèn giao thông sử dụng vòng lặp theo cách tương tự. Nó liên tục kiểm tra độ tự cảm của vòng lặp trên đường và khi độ tự cảm tăng lên, nó sẽ biết có xe đang đợi!

Xuất bản lần đầu:Ngày 1 tháng 4 năm 2000

Câu hỏi thường gặp về đèn giao thông

Đèn giao thông hoạt động như thế nào?

Có hai cách để đèn giao thông hoạt động. Ở các thành phố lớn, đèn giao thông thường hoạt động đúng giờ, vì có rất nhiều phương tiện giao thông nhất quán trong ngày. Tuy nhiên, ở các vùng ngoại ô và trên đường quê, đèn giao thông sử dụng thiết bị dò tìm. Họ phát hiện các phương tiện đến giao lộ khi có quá nhiều ô tô xếp chồng lên nhau tại giao lộ. Cơ chế phát hiện này kiểm soát thời lượng của ánh sáng. Nó cũng kích hoạt đèn mũi tên khi ô tô đi vào làn rẽ.

Làm cách nào để đèn giao thông biết khi có xe hơi?

Có nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng bởi đèn giao thông để phát hiện ô tô. Các công nghệ này khác nhau, từ tia laser đến ống cao su chứa đầy không khí. Tuy nhiên, kỹ thuật phổ biến nhất là vòng lặp quy nạp, được nhúng vào mặt đường. Nó phát hiện khi một chiếc xe đã đến bằng cách phát hiện sự thay đổi của điện cảm.

Máy tính có điều khiển đèn giao thông không?

Đôi khi, đèn giao thông được máy tính giám sát và điều khiển tập trung để điều phối đèn giao thông trong thời gian thực và đối phó với sự thay đổi của các kiểu giao thông. Bộ hẹn giờ hoặc cảm biến cũng được sử dụng để quản lý luồng giao thông qua thành phố.

Mạch đèn giao thông hoạt động như thế nào?

Đầu tiên, một cuộn dây được đặt trong các rãnh có gắn đồng hồ đo độ tự cảm vào cuộn dây để đo độ tự cảm của cuộn dây. Một đèn giao thông liên tục kiểm tra độ tự cảm của vòng lặp trên đường. Khi một ô tô đến trong từ trường của vòng dây tăng độ tự cảm, báo cho các đèn giao thông biết có ô tô đang chờ.

> Nhiều thông tin hơn

Các bài viết liên quan về HowStuffWorks

• Cách hoạt động của túi khí
• Cách hoạt động của máy ảnh ánh sáng đỏ
• Cách hoạt động của nam châm điện
• Cách hoạt động của cuộn cảm
• Một chiếc ô tô thực sự có thể chống tử vong không?