Bài 9. Mạch điện đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra - Chuyên đề học tập Lí 11 Kết nối tri thức

KĐ

Trong ngôi nhà thông minh, cánh cửa có thể tự đóng và mở khi có người qua lại, vòi nước có thể tự mở và tự khóa khi có người sử dụng, bóng đèn có thể tự bật khi trời tối và tự tắt khi trời sáng. Làm thế nào để các thiết bị này có thể hoạt động một cách tự động như vậy?

Lời giải chi tiết:

Thiết bị điện trong ngôi nhà tự động vận hành là tính năng vượt bậc của giải pháp nhà thông minh, mang lại cho bạn một cuộc sống hiện đại, tiện nghi hơn. Với sự tích hợp các cảm biến chuyển động, cảm ứng ánh sáng thông minh, không cần đến sự hỗ trợ của con người mà thiết bị vẫn hoạt động rất tốt.

CH

1. Vai trò của bộ khuếch đại thuật toán trong sơ đồ Hình 9.1 là gi? Có thể dùng tín hiệu trực tiếp từ cảm biến để điều khiển thiết bị mà không cần mạch khuếch đại được không?

2. Tại sao điện trở của cảm biến trong Hình 9.2 thay đổi lại làm tín hiệu điện áp tới chân vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán thay đổi?

Lời giải chi tiết:

1. Vai trò của bộ khuếch đại thuật toán là khuếch đại tín hiệu đầu vào từ cảm biến để đưa tín hiệu vào mạch điện và đến thiết bị cần điều khiển. 

Có thể không cần bộ khuếch đại tuy nhiên với những tín hiệu nhỏ, yếu thì thiết bị sẽ không điều khiển được.

2. Nếu thay đổi giá trị điện trở thì điện áp U_S sẽ thay đổi theo sự thay đổi theo điện trở của cảm biến, mỗi khi US vượt qua giá trị U0 thì điện áp đầu ra sẽ thay đổi mức giá trị.

CH

Trong sơ đồ mạch điện tử chiếu sáng, tại sao phải đặt điện áp U₀, chỉ cao hơn giá trị điện áp trên cảm biến lúc trời tối một chút?

Lời giải chi tiết:

Khi trời tối điện áp U_r ở mức cao, relay sẽ đóng mạch làm cho đèn sáng. Khi trời sáng điện áp U_s sẽ giảm xuống thấp hơn điện áp U₀ do đó điện áp U_r ở mức thấp, relay sẽ ngắt mạch để tắt đèn. 

CH

Tại sao khi đưa tay tới gần vòi nước (Hình 9.9) thì tín hiệu phản xạ hồng ngoại tới đầu thu hồng ngoại lại tăng lên?

Lời giải chi tiết:

Khi đưa tay tới gần vòi nước, tia hồng ngoại phản xạ trên tay sẽ tới đầu thu với cường độ mạnh hơn làm điện áp U_s tăng vượt điện áp U₀. Kết quả là điện áp lối ra ở mức cao và relay sẽ đóng mạch để mở khóa van nước.

HĐ

Thực hiện dự án thiết kế một số mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra theo các bước sau:

Bước 1: Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về một số ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra trong thực tế và thống nhất lựa chọn một số ứng dụng đơn giản có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra.

Bước 2: Xác định ý tưởng thiết kế mạch điện đơn giản để thực hiện ứng dụng đã lựa chọn ở trên.

Bước 3: Thống nhất tiêu chỉ đánh giá mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra.

Bước 4: Thực hiện thiết kế mạch điện cả sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra theo các tiêu chí đã đề xuất.

Bước 5: Xây dựng báo cáo và nội dung trình bày về ứng dụng của mạch điện đơn giản có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra đã thiết kế đảm bảo có hình ảnh thực tế và bản thiết kế đã thực hiện.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án đã thực hiện.

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Nhiệm vụ:

Tìm hiểu về một số ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

Trình bày một số ứng dụng đơn giản có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra.

Bước 2: Hình thức báo cáo: Thuyết trình, hồ sơ học tập, sơ đồ tư duy,...

Bước 3: Kế hoạch và thời gian thực hiện: (... ngày, phân bố công việc phù hợp với thời gian biểu của học sinh)

giai đoạn 1: Tìm hiểu về một số ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

giai đoạn 2: Tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động của những ứng dụng đơn giản của mạch điện có sử dụng cảm biến và thiết bị đầu ra

giai đoạn 3: Kiểm tra lại tính chính xác của các nội dung, xây dựng cách trình bày các nội dung đã tìm kiếm

Bước 4: Tiêu chí đánh giá dự án

Hoàn thành đúng thời hạn

Nội dung đầy đủ, chi tiết

Ví dụ minh họa rõ ràng

Trình bày khoa học, sạch đẹp

Phong thái thuyết trình tự tin

...

Bước 5: Thực hiện kế hoạch

Mạch điện tự động chiếu sáng

• Mạch điện của thiết bị tự bật đèn khi trời tối và tắt đèn khi trời sáng. Trong đó điện trở R₂ được thay bằng cảm biến điện trở quang R_s. Con chạy của biến trở R₀ được đặt ở vị trí sao cho điện áp U₀ chỉ nhỏ hơn điện áp U_s lúc trời tối một chút. Như vậy, khi trời tối điện áp U_r ở mức cao, relay sẽ đóng mạch làm cho đèn sáng. Khi trời sáng điện áp U_s sẽ giảm xuống thấp hơn điện áp U₀ do đó điện áp U_r ở mức thấp, relay sẽ ngắt mạch để tắt đèn. Với nguyên tắc hoạt động của mạch điện như trên, bóng đèn sẽ tự bật khi trời tối và tự tắt khi trời sáng.

Mạch điện cảnh báo rò rỉ khí cháy nổ

• Mạch điện cảnh báo rò rỉ khí cháy nổ hoạt động tương tự như mạch tự động bật tắt bóng đèn. Con chạy của biến trở R₀ được đặt sao cho điện áp U₀ chỉ cao hơn điện áp U_s một chút khi không có rỏ rỉ khí. Như vậy, khi không có rò rỉ khí, điện áp U_r ở mức thấp, còi không kêu. Khi có rò rỉ khí, điện trở của cảm biến giảm xuống đột ngột làm cho điện áp U_r tăng nhanh. Nếu điện áp U_s tăng cao hơn điện áp U₀ thì điện áp U_r sẽ ở mức cao, còi cảnh báo sẽ được kích hoạt để phát ra âm thanh.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án, nghe nhận xét, rút kinh nghiệm cho dự án sau.