Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 11 chân trời Bài 9: Thiết bị đầu ra

VUI MỪNG CHÀO ĐÓN CÁC EM QUAY TRỞ LẠI VỚI MÔN HỌC!

Các mạch điện ứng dụng này sử dụng những thiết bị điện tử gì và hoạt động theo nguyên tắc nào?

Ngày nay, chất lượng cuộc sống được nâng cao nhờ sự phát triển của khoa học công nghệ. Trong đó, sự phát triển của ngành kĩ thuật điện tử vừa góp phần giải phóng sức lao động, vừa giảm sự phụ thuộc vào quá trình điều khiển của con người, mạch đóng ngắt đèn đường tự động là một ví dụ.

KHỞI ĐỘNG

BÀI 9: THIẾT BỊ RA

NỘI DUNG BÀI HỌC

1. Dự án nghiên cứu

2. Mạch OP-AMP – RELAY

3. Mạch OP-AMP – LED

4. Mạch OP-AMP – CM

1.

DỰ ÁN NGHIÊN CỨU

HOẠT ĐỘNG 6 NHÓM

Thảo luận theo nhóm và trả lời nội dung Thảo luận 1, 2 (SGK - tr.52)

Thảo luận 1

Tìm hiểu tài liệu và trình bày ngắn gọn nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị đầu ra.

Hoàn thành dự án học tập

Thảo luận 2

Hãy kể tên các linh kiện điện tử được sử dụng trong mạch đóng ngắt tự động.

Thảo luận 1:

Một số thiết bị đầu ra là:

Đèn LED

Relay điện từ

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đầu ra này:

Là diode được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp sao cho khi có dòng điện thuận chạy qua diode thì ở lớp chuyển tiếp p-n có ánh sáng phát ra. Màu sắc của ánh sáng phát ra tùy thuộc các bán dẫn dùng làm diode và cách pha tạp chất vào các bán dẫn đó.

LED

RELAY ĐIỆN TỪ

• Với relay điện từ phân cực: lực từ tồn tại sẵn ngay cả khi không có dòng điện điều khiển, nó chỉ hoạt động khi dòng điều khiển có một chiều xác định.
• Với relay điện từ không phân cực: ngược lại, lực từ chỉ xuất hiện khi có dòng điện điều khiển, hoạt động của nó không phụ thuộc vào chiều của dòng điều khiển.

Dòng điện điều khiển chạy qua cuộn dây của một nam châm điện làm thay đổi lực từ tác động lên một miếng vật liệu sắt từ, qua đó tác dụng lên các tiếp điểm.

DỰ ÁN CHỦ ĐỀ

“CÁC THIẾT BỊ ĐẦU RA”

Mục đích: Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của một số

thiết bị đầu ra và thiết kế được một số mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra.

Nhiệm vụ: Thực hiện thí nghiệm tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị đầu ra và thiết kế được một mạch điện ứng dụng đơn giản có sử dụng thiết bị đầu ra.

1. Chọn chủ đề và xác định mục tiêu

2. Xây dựng kế hoạch

• Xác định rõ vấn đề cần nghiên cứu.
• Chọn một hoạt động tự động hóa và tìm một mạch điện ứng dụng thực hiện hoạt động đó.
• Tìm hiểu các linh kiện điện tử có trong mạch điện, cách đấu nối các linh kiện, chú ý trị số của các đại lượng để mạch hoạt động bình thường.
• Lựa chọn các linh kiện, lắp ráp mạch điện và tiến hành kiểm tra hoạt động của mạch điện.
• Viết báo cáo quá trình thực hiện dự án, trong đó cần nêu được những khó khăn và giải pháp khắc phục.

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

2. MẠCH OP-AMP – RELAY

Relay là công tắc được kích hoạt bằng điện, được sử dụng để đóng hoặc ngắt dòng điện trong một mạch điện.

Mạch op-amp – relay với chức năng đóng ngắt mạch:

Khi giá trị của một đại lượng vật lí ghi nhận bởi cảm biến thay đổi thì mạch op-amp và đất được đặt vào hai tiếp điểm cấp nguồn relay → làm relay hoạt động đóng mạch điện thứ hai. Muốn relay chỉ đóng mạch khi hiệu điện thế đầu ra có giá trị tương đương thì mắc thêm một diode giữa op-amp và relay.

Thảo luận 3 (SGK - tr.53)

Tìm các linh kiện điện tử trong sơ đồ ở Hình 9.4 tương ứng với các khối trong sơ đồ ở Hình 9.2.

Cảm biến

Mạch op-amp

Relay

Mạch cần đóng ngắt

Luyện tập (SGK - tr.53)

Hình 9.4 là một mạch điện sử dụng mạch op-amp – relay để thực hiện chức năng bật sáng đèn tự động khi trời tối. Hãy tìm hiểu nguyên lí hoạt động và tiến hành lắp mạch nếu có điều kiện.

• Vị trí con chạy của biến trở R và giá trị của R1 được chọn để đảm bảo khi cường độ sáng chiếu vào LDR giảm đến một giá trị xác định thì hiệu điện thế đầu vào đảo của op-amp lúc này nhỏ hơn điện thế đầu vào không đảo nên có dòng điện ở đầu ra của op-amp, relay ở trạng thái đóng và đèn được bật sáng.
• Biến trở R, điện trở R1 và quang điện trở LDR được sử dụng làm mạch phân thế, hiệu điện thế giữa hai điểm A và B được giữ không đổi.

Gợi ý:

3. MẠCH OP-AMP – LED

LED là một linh kiện điện tử, có đặc điểm là phát ra ánh sáng khi hai cực của nó được nối với nguồn điện một chiều có hiệu điện thế từ 2 - 4 V.

Khi giá trị của đại lượng vật lí ta đang quan tâm thay đổi thì cảm biến sẽ ghi nhận, mạch op-amp hoạt động và đèn LED sẽ sáng lên nếu hiệu điện thế Ura của op-amp so với đất có giá trị dương phù hợp.

Mạch op-amp – LED với chức năng báo hiệu:

Thảo luận 4 (SGK - tr.54)

Tìm các linh kiện điện tử trong sơ đồ ở Hình 9.8 tương ứng với các khối trong sơ đồ ở Hình 9.6.

Mạch op-amp

Cảm biến

Mạch báo hiệu bằng đèn LED

Luyện tập (SGK - tr.55)

Hình 9.8 bên dưới là các mạch bật đèn LED khi trời sáng và khi trời tối. Hãy tìm hiểu nguyên lí hoạt động, tiến hành lắp đặt mạch điện tự động bật đèn sáng khi trời tối.

Các biến trở R2, điện trở R1 và quang điện trở LDR được sử dụng làm mạch phân thế, op-amp được sử dụng với chức năng so sánh. Điện trở R­3 giúp hiệu điện thế đặt vào hai cực của đèn LED vừa đủ để nó sáng bình thường.

Khi trời tối:

Con chạy của biến trở R2 nối với đầu vào không đảo, có dòng điện ở đầu ra của op-amp khi cường độ sáng chiếu vào LDR lớn.

Con chạy của biến trở R2 nối với đầu vào đảo, có dòng điện ở đầu ra của op-amp khi không có ánh sáng hoặc ánh sáng yếu chiếu vào LDR.

Khi trời sáng:

4. MẠCH OP-AMP – CM

Hiệu điện thế đầu ra của op-amp có thể được sử dụng để đo một số đại lượng vật lí như nhiệt độ, cường độ ánh sáng,…

Cảm biến

Mạch op-amp

Vôn kế

▲Hình 9.9. Sơ đồ khối mạch op-amp - CM

Mạch op-amp – CM với chức năng đo các đại lượng vật lí thông qua Ura của op-amp và đất:

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