Giáo án điện tử chuyên đề Thiết kế và Công nghệ 10 cánh diều Bài 7: Cảm biến trong ngôi nhà thông minh

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Khi sử dụng cảm biến điều khiển chiếu sáng trong ngôi nhà thông minh, em có thể sử dụng các loại cảm biến nào? Tại sao?

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

BÀI 7 – CẢM BIẾN TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

NỘI DUNG BÀI HỌC

01

Một số cảm biến thông dụng trong ngôi nhà thông minh

02

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số cảm biến

MỘT SỐ CẢM BIẾN THÔNG DỤNG TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

Làm việc cặp đôi, đọc thông tin mục I. và trả lời câu hỏi: Hãy cho biết các loại cảm biến thông dụng trong ngôi nhà thông minh và nêu một số ứng dụng của chúng.

Các loại cảm biến thông dụng trong ngôi nhà thông minh:

• Cảm biến ánh sáng: điều chỉnh cường độ chiếu sáng; hệ thống đóng, mở rèm cửa; hệ thống giàn phơi,…
• Cảm biến nhiệt độ: điều khiển đóng, cắt nguồn điện cho quạt điện, máy điều hòa không khí; tốc độ quạt hay nhiệt độ của máy điều hòa,…
• Cảm biến độ ẩm: hút ẩm của máy điều hòa không khí, máy hút ẩm; hệ thống tưới giàn hoa hay tưới vườn cây; hệ thống phun sương hơi nước,…
• Cảm biến hồng ngoại: điều khiển bật, tắt đèn tự động khi có người trong phòng khách, phòng ngủ, hành lang; hệ thống đóng, mở cửa ra vào tự động; hệ thống báo động khi có người lạ đột nhập,…

MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN KHÁC

Cảm biến báo khói, báo cháy

Cảm biến rò rỉ khí gas

Cảm biến độ ẩm trong đất

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ CẢM BIẾN

Mời các em xem video về hoạt động của một số cảm biến thông dụng.

Mời các em quan sát các hình ảnh của một số cảm biến thông dụng.

Cảm biến quang

Cảm biến áp suất

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến tiệm cận

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến ánh sáng CdS.

Cấu tạo:

• Tế bào quang dẫn CdS
• Bộ chuyển đổi cường độ ánh sáng thành điện áp ra
• Cường độ ánh sáng thay đổi sẽ làm thay đổi điện trở của tế bào quang dẫn
• Giá trị của điện trở trên tế bào quang dẫn qua mạch điện tử và bộ chuyển đổi sẽ có giá trị điện áp ra tương ứng.
• Mạch điện tử

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến nhiệt độ sử dụng diode.

Cấu tạo:

• Diode cảm nhận nhiệt độ
• Mạch điện tử
• Khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm thay đổi giá trị điện áp trên diode.
• Khi nhiệt độ càng tăng thì điện áp rơi trên diode càng giảm.
• Giá trị điện áp trên diode qua mạch điện tử và bộ chuyển đổi sẽ có điện áp ra tương ứng với nhiệt độ
• Bộ chuyển đổi điện áp với nhiệt độ

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Cho biết cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến độ ẩm điện trở.

Cấu tạo:

• Phần tử cảm biến độ ẩm điện trở
• Mạch điện trở
• Khi độ ẩm thay đổi sẽ làm thay đổi giá trị điện trở của phần tử cảm biến
• Giá trị điện trở này thông qua mạch điện tử và bộ chuyển đổi sẽ có điện áp ra tương ứng với độ ẩm
• Bộ chuyển đổi và điện áp ra tương ứng với độ ẩm

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến hồng ngoại thụ động và chủ động. So sánh sự khác nhau giữa hai loại cảm biến này.

Cấu tạo:

• Tế bảo quang dẫn PbS
• Mạch điện tử
• Bộ chuyển đổi cường độ ánh sáng thành điện áp ra

CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI THỤ ĐỘNG

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến hồng ngoại thụ động và chủ động. So sánh sự khác nhau giữa hai loại cảm biến này.

Cấu tạo:

• Bộ phận phát tia hồng ngoại: đèn LED hồng ngoại
• Bộ phận thu tương tự cảm biến hồng ngoại thụ động

CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI CHỦ ĐỘNG

Quan sát các hình 7.1 – 7.9, đọc nội dung mục II và trả lời câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến hồng ngoại thụ động và chủ động. So sánh sự khác nhau giữa hai loại cảm biến này.

Sự khác nhau:

• Thiết bị cảm biến hồng ngoại chủ động có thêm bộ phận phát tia hồng ngoại
• Khoảng cách cảm nhận
  • Thiết bị thụ động rất gần (1 – 3 m)
• Thiết bị chủ động xa hơn (3 – 40 m)

LUYỆN TẬP

Lựa chọn một trong bốn loại cảm biến trên cho ứng dụng chiếu sáng cho ngôi nhà thông minh và nêu nguyên tắc hoạt động.

THẢO LUẬN NHÓM

--------------- Còn tiếp ---------------