Giáo án tích hợp AI Công nghệ 12 Đ-ĐT Bài 26: Thực hành Thiết kế, lắp ráp, kiểm tra mạch tự động điều chỉnh cường độ sáng của LED theo môi trường xung quanh

BÀI 26: THỰC HÀNH: THIẾT KẾ, LẮP RÁP, KIỂM TRA MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH CƯỜNG ĐỘ SÁNG CỦA LED THEO MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH

I. NỘI DUNG CHI TIẾT BÀI HỌC

1. Mục tiêu và nguyên lý

• Mục tiêu: Sử dụng vi điều khiển (hoặc mạch logic) để điều chỉnh tự động độ sáng của LED tỉ lệ nghịch với cường độ sáng môi trường.

• Nguyên lý: Cảm biến ánh sáng (quang trở) chuyển đổi độ sáng thành tín hiệu điện (điện áp tương tự). Vi điều khiển đọc tín hiệu này, xử lý và điều khiển độ sáng LED qua tín hiệu PWM (Pulse Width Modulation).

2. Linh kiện và thiết bị chính

• Cảm biến: Quang trở (LDR).

• Bộ xử lý: Bo mạch lập trình (ví dụ: Arduino).

• Thiết bị chấp hành: LED, điện trở hạn dòng.

3. Quy trình thực hiện

• Bước 1: Thiết kế: Xây dựng sơ đồ nguyên lý và viết thuật toán: Nếu ánh sáng môi trường yếu -> Tăng độ rộng xung (Duty Cycle) PWM -> LED sáng mạnh.

• Bước 2: Lắp ráp: Kết nối quang trở và LED với các chân (pin) tương ứng trên bo mạch.

• Bước 3: Kiểm tra: Thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào cảm biến và quan sát sự thay đổi độ sáng của LED để tinh chỉnh ngưỡng hoạt động.

II. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1. Tín hiệu Analog: Hiểu cách vi điều khiển nhận diện tín hiệu tương tự (độ sáng) thông qua bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter).

2. Kỹ thuật PWM: Đây là phương pháp cốt lõi để điều khiển độ sáng LED bằng cách thay đổi nhanh chóng trạng thái BẬT/TẮT (độ rộng xung).

3. Hồi tiếp (Feedback): Hệ thống có khả năng tự phản hồi và điều chỉnh trạng thái đầu ra dựa trên dữ liệu đầu vào theo thời gian thực.

4. Cân chỉnh ngưỡng (Calibration): Xác định dải giá trị từ cảm biến để đưa ra quyết định điều khiển chính xác, tránh hiện tượng LED nhấp nháy do nhiễu ánh sáng.

5. Tối ưu hóa: Sử dụng mã lệnh hiệu quả để tiết kiệm năng lượng, ứng dụng rộng rãi trong đèn đường thông minh hoặc màn hình điện thoại tự điều chỉnh độ sáng.

III. BỐ CỤC SLIDE PPTX

• Slide 1: Tiêu đề bài học

  • Nội dung: Bài 26: Thực hành - Mạch điều chỉnh độ sáng LED thông minh.

• Slide 2: Mục tiêu & Bài toán

  • Nội dung: Thiết kế mạch điều khiển LED sáng ngược với ánh sáng môi trường.

• Slide 3: Sơ đồ khối hệ thống

  • Nội dung: Cảm biến -> Vi điều khiển (Xử lý + PWM) -> LED.

• Slide 4: Danh mục linh kiện

  • Nội dung: Bo mạch lập trình, quang trở, LED, điện trở, sơ đồ kết nối chân.

• Slide 5: Thuật toán điều khiển

  • Nội dung: Lưu đồ thuật toán đơn giản (Đọc ADC -> Tính toán PWM -> Xuất tín hiệu).

• Slide 6: Quy trình lắp ráp & Kiểm tra

  • Nội dung: Các bước thực hiện thực tế và lưu ý an toàn mạch điện.

• Slide 7: Kết quả đạt được

  • Nội dung: Bảng ghi nhận độ sáng LED tương ứng với mức ánh sáng môi trường thực tế.

• Slide 8: Tổng kết & Mở rộng

  • Nội dung: Tầm quan trọng của hệ thống tự động trong tiết kiệm năng lượng