Soạn mới giáo án Công nghệ 8 KNTT bài 16: Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, đọc nội dung mục 1 và cho biết: Cảm biến là gì?

- GV yêu cầu HS làm việc theo cặp, đọc nội dung mục I kết hợp quan sát Hình 16.2 SGK tr.78 và trả lời câu hỏi: Quan sát Hình 16.2 và cho biết một mạch điều khiển sử dụng mô đun cảm biến có những thành phần chính nào?

- GV mở rộng kiến thức, yêu cầu HS thảo luận và cho biết: Trong mô hình ứng dụng của mô đun cảm biến độ ẩm có những thành phần mạch điện nào?

- GV gợi ý:

+ Mô đun cảm biến là gì?

+ Nguồn được sử dụng là nguồn gì?

+ Điện áp bao nhiêu Vôn?

+ Phụ tải (tải) là thiết bị gì?

+ Điện áp bao nhiêu nhiêu Vôn?

+ Đâu là đối tượng điều khiển?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS quan sát hình, đọc thông tin SGK, hoàn thành hộp chức năng Khám phá.

- GV hỗ trợ, quan sát.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi.

+ Mô đun cảm biến là thiết bị điện tử bao gồm mạch điện tử cùng với cảm biến có chức năng phát hiện và phản hồi một số loại thí nghiệm đầu vào từ môi trường.

+ Nguồn được sử dụng: nguồn điện, thiết bị đóng cắt,...

+ Điện áp là 12V. 

+ Phụ tải điện là bất kỳ thiết bị nào tiêu thụ năng lượng điện và biến nó thành một dạng khác.

+ Tùy vào thiết bị mà số vôn của phụ tải sẽ khác nhau.

+ Đối tượng điều khiển là thiết bị, đèn hoặc ổ cắm.

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, tổng quát lại kiến thức.

I. Sơ đồ khối mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến

- Cấu tạo: Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến thường gồm có một số thành phần chính như mô đun cảm biến, đối tượng điều khiển và nguồn điện.

- Sơ đồ khối:

- Khi có nguồn điện cung cấp cho mạch điện, cảm biến trên mô đun thu nhận tín hiệu đầu vào từ môi trường xung quanh và chuyển thành tín hiệu đầu ra điều khiển để đóng hoặc cắt nguồn điện cấp cho đối tượng điều khiển (phụ tải).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS làm việc theo cặp, đọc nội dung mục II.1 kết hợp quan sát Bảng 16.1 SGK tr.79 và trả lời câu hỏi: 

+ Nêu trình tự, nội dung thực hiện các bước tiến hành lắp ráp mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến.

+ Trình bày tiêu chí đánh giá hoạt động lắp ráp mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS quan sát Bảng, đọc thông tin SGK, hoàn thành câu hỏi.

- GV hỗ trợ, quan sát.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi.

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, tổng quát lại kiến thức.

II. Lắp ráp mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến

2.1. Các bước tiến hành và tiêu chí đánh giá

a) Các bước tiến hành

- Bước 1: Tìm hiểu về mô đun cảm biến

+ Xác định vị trí cổng đầu vào nguồn cấp va vị trí cổng đầu ra điều khiển của mô đun.

- Bước 2: Tìm hiểu về sơ đồ mạch điện

+ Xác định các thành phần chính và cách đấu nối của mạch điện.

- Bước 3: Chuẩn bị

+ Chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị theo sơ đồ mạch điện.

- Bước 4: Lắp ráp mạch điện

+ Tiến hành đấu nối theo sơ đồ mạch điện.

- Bước 5: Vận hành mạch điện

+ Cấp nguồn và kiểm tra hoạt động của mạch điện. Đánh giá và điều chỉnh.

b) Tiêu chí đánh giá

- Tiến hành đúng trình tự.

- Đầu nối đúng, chắc chắn, an toàn.

- Mạch hoạt động đúng chức năng.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV chia HS thành 4 nhóm (4 – 6 HS/nhóm).

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm, thực hiện nhiệm vụ:

* Nhóm 1 + 2: 

+ Đọc nội dung mục II.2a kết hợp quan sát Hình 16.4 SGK tr.80 và trả lời câu hỏi: Quan sát Hình 16.4 và xác định vị trí cổng đầu vào nguồn cấp và cổng đầu ra điều khiển của mô đun cảm biến ánh sáng.

+ GV hướng dẫn HS: 

• Nhận diện mô đun cảm biến ánh sáng XH M131 dùng nguồn nuôi 12V, xác định vị trí cổng đầu vào nguồn cấp và cổng đầu ra điều khiển của mô đun cảm biến ánh sáng.
• Chỉ rõ các đầu nối với cực dương “+” và cực âm “-” của nguồn đối với cổng nối nguồn cấp cho mô đun và các tiếp điểm của cổng đầu ra điều khiển.

+ GV bổ sung thông tin về biến trở tinh chỉnh gắn trên mô đun để điều chỉnh ngưỡng ánh sáng tác động (độ nhạy) vào cảm biến.

* Nhóm 3 + 4:

+ Đọc nội dung mục II.2a kết hợp quan sát Hình 16.6 SGK tr.80, 81 và trả lời câu hỏi: Quan sát Hình 16.6 và nêu tên các thành phần chính của mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng?

+ GV gợi ý: các thành phần nguồn 12V, mô đun cảm biến ánh sáng XH M131 và đối tượng điều khiển là đèn LED 12V. Mạch có sử dụng thêm 1 công tắc bật, tắt để kiểm soát nguồn vào mô đun và cung cấp cho đèn LED.

+ GV giới thiệu cho HS về nguyên lí hoạt động để chỉ ra các mối liên hệ về điện: Nguồn điện một chiều 12V là nguồn nuôi cung cấp để mô đun cảm biến ánh sáng hoạt động thông qua một công tắc đến cổng đầu vào nguồn nuôi (chân VCC nối với cực dương của nguồn nuôi, chân GND nối với cực âm của nguồn nuôi); cực dương của nguồn nuôi nối với bóng đèn thông qua một công tắc và nối với các cổng đầu ra của rơle điện tạo thành mạch điện kín (rơle điện có vai trò như một công tắc tự động đóng hoặc ngắt điện vào bóng đèn).

+ GV phân tích cho HS về cách hoạt động của mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng: Với việc nối nguồn với bóng đèn điện quả cổng thường đóng – NC (3). Ban ngày, khi trời sáng, ánh sáng tác động lên cảm biến và truyền tín hiệu đến rơle để rơle chuyển sang trạng thái mở mạch, đèn LED không được cấp điện nên không sáng. Khi trời chuyển tối, cảm biến của mô đun sẽ phát hiện trạng thái chuyển đổi và truyền tín hiệu tác động đến rơle chuyển về trạng thái đóng mạch, đèn LED được cấp điện và phát sáng.

+ GV hướng dẫn HS về cách lắp bóng đèn điện qua cổng thường mở - NO (1) và cách thức mạch điện hoạt động với cách lắp này.

- GV yêu cầu HS tiếp tục thảo luận theo nhóm, hướng dẫn HS thực hành:

+ GV yêu cầu HS lập bảng dự trù và chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị để lắp ráp mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng.

+ GV hướng dẫn HS thực hành lắp ráp mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng.

- GV gợi ý HS thực hành:

+ Dùng 01 dây điện màu đỏ để nối một đầu của công tắc với cực (+) của nguồn 12V.

+ Dùng 02 dây điện màu đỏ để nối chung một đầu với đầu còn lại của công tắc và nối các đầu còn lại của 2 dây điện màu đỏ với tiếp điểm thường đóng (3) và tiếp điểm VCC của mô đun cảm biến ánh sáng.

+ Dùng 01 dây điện màu đỏ để nối với đầu dây đỏ của đèn LED và nối với tiếp điểm chung (2) của mô đun cảm biến ánh sáng.

+ Dùng 02 dây điện màu đen để nối chung một đầu với dây đen của đèn LED và nối các đầu còn lại của 2 dây điện màu đen với cực (-) của nguồn 12V và tiếp điểm GND của mô đun cảm biến ánh sáng đèn LED.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi câu hỏi mở rộng: Mạch điện điều khiển có thể được ứng dụng trong đời sống như thế nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS quan sát Bảng, đọc thông tin SGK, hoàn thành câu hỏi.

- GV hỗ trợ, quan sát.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi Hình 16.4:

+ Tiếp điểm thường mở - NO (1) và thường đóng – NC (3), đầu nối chung (2).

+ Kết hợp tiếp điểm (1) và đầu nối chung (2) tạo thành công tắc thường mở, khi có tín hiệu điện tác động vào rơle sẽ tự động chuyển sang đóng.

+ Kết hợp tiếp điểm (3) và đầu nối chung (2) tạo thành công tắc thường đóng. Khi có tín hiệu điện tác động vào rơle sẽ tự động chuyển sang mở.

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi Hình 16.6:

+ Nguồn điện: ắc quy.

+ Mô đun cảm biến ánh sáng.

+ Đối tượng điều khiển: đèn LED.

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi mở rộng:

+ Có thể được lắp cho hệ thống điện chiếu sáng sân vườn hoặc hành lang trong gia đình để tự động cung cấp ánh sáng khi trời tối,...

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, tổng quát lại kiến thức.

2.2. Thực hành lắp ráp mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến

a) Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng

Bước 1: Tìm hiểu về mô đun cảm biến ánh sáng

- Cổng đầu ra điều khiển: 

+ Tiếp điểm thường mở (1).

+ Đầu nối chung (2).

+ Tiếp điểm thường đóng (3).

- Cổng nối nguồn cấp cho mô đun:

+ Đầu nối GND để nối với cực (-) của nguồn.

+ Đầu nối VCC để nối với cực (+) của nguồn.

- Trên mô đun còn gắn biến trở tinh chỉnh để chiều chỉnh ngưỡng ánh sáng tác động đầu vào cảm biến.

Bước 2: Tìm hiểu về sơ đồ của mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng

- Khi có nguồn cấp cho mạch điện, nếu sánh sáng cấp vào cảm biến ánh sáng thay đổi (sáng hoặc tối), mạch điện có thể tự động điều khiển để bật hoặc tắt đèn LED.

Bước 3: Chuẩn bị

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

Bước 5: Vận hành mạch điện

- Kiểm tra các vị trí đầu nối đảm bảo đúng, chắc chắn và an toàn.

- Bật công tắc cấp nguồn cho mạch điện.

- Kiểm tra hoạt động của mạch điện theo chức năng: Thay đổi nguồn sáng chiếu vào cảm biến ánh sáng, mạch điện tự động tắt đèn LED khi trời sáng hoặc bật sáng đèn LED khi trời tối.

- Đánh giá hoạt động của mạch điện và điều chỉnh.

TT

Tên gọi

Đơn vị

Số lượng

1

Tua vít

Cái

01

2

Công tắc

Cái

01

3

Đèn LED 12V

Cái

01

4

Kìm tuốt dây điện

Cái

01

5

Băng dính cách điện

Cuộn

01

6

Dây điện đôi: tiết diện 1,5 mm2, dài 5 m

Cuộn

01

7

Nguồn một chiều 12V

Bộ

01

8

Mô đun cảm biến ánh sáng XH M131

Bộ

01

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV chia HS thành 4 nhóm (4 – 6 HS/nhóm).

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm, đọc nội dung mục II.2b kết hợp quan sát Hình 16.7, 16.9 SGK tr.82, 83 và trả lời câu hỏi: 

+ Quan sát Hình 16.7, xác định vị trí cổng đầu vào nguồn cấp và cổng đầu ra điều khiển của mô đun cảm biến nhiệt độ.

+ Quan sát Hình 16.9 và nêu tên các thành phần chính của mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ.

- GV yêu cầu HS tiếp tục thảo luận theo nhóm, hướng dẫn HS thực hành:

+ GV yêu cầu HS lập bảng dự trù và chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị để lắp ráp mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ.

+ GV hướng dẫn HS thực hành lắp ráp mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi câu hỏi mở rộng: Mạch điện điều khiển có thể được ứng dụng trong đời sống như thế nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS quan sát Bảng, đọc thông tin SGK, hoàn thành câu hỏi.

- GV hỗ trợ, quan sát.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi Hình 16.6:

+ Nguồn điện: ắc quy.

+ Mô đun cảm biến nhiệt độ.

+ Đối tượng điều khiển: quạt.

- Đại diện 1 – 2 HS trả lời câu hỏi mở rộng:

+ Có thể được lắp cho hệ thống làm mát trong gia đình vào mùa hè,...

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn. 

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nêu nhận xét, tổng quát lại kiến thức.

b) Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ 

Bước 1: Tìm hiểu về mô đun cảm biến nhiệt độ

- Cổng đầu ra điều khiển: 

+ Tiếp điểm K0.

+ Tiếp điểm K1.

- Cổng nối nguồn cấp cho mô đun:

+ Đầu nối GND để nối với cực (-) của nguồn.

+ Đầu nối +12V để nối với cực (+) của nguồn.

- Trên mô đun có màn hình hiển thị số và các nút cài đặt để điều chỉnh tăng hoặc giảm nhiệt độ giới hạn.

Bước 2: Tìm hiểu về sơ đồ của mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ

- Khi có nguồn cấp cho mạch điện, cài đặt nhiệt độ giới hạn. Thay đổi nhiệt độ cấp vào cảm biến so với mức nhiệt độ đã cài đặt, mạch điện có thể tự động điều khiển để bật hoặc tắt quạt.

Bước 3: Chuẩn bị

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

Bước 5: Vận hành mạch điện

- Kiểm tra các vị trí đầu nối đảm bảo đúng, chắc chắn và an toàn.

- Bật công tắc cấp nguồn cho mạch điện.

- Kiểm tra hoạt động của mạch điện theo chức năng: 

+ Cài đặt nhiệt độ giới hạn bằng cách sử dụng các nút tăng hoặc giảm trên mô đun.

+ Thay đổi nhiệt độ tác động vào cảm biến nhiệt độ sẽ điều khiển tự động bật hoặc tắt quạt điện.

- Đánh giá hoạt động của mạch điện và điều chỉnh.

TT

Tên gọi

Đơn vị

Số lượng

1

Tua vít

Cái

01

2

Công tắc

Cái

01

3

Quạt điện 12V

Cái

01

4

Kìm tuốt dây điện

Cái

01

5

Băng dính cách điện

Cuộn

01

6

Dây điện đôi: tiết diện 1,5 mm2, dài 5 m

Cuộn

01

7

Nguồn một chiều 12V

Bộ

01

8

Mô đun cảm biến nhiệt độ XH W1209

Bộ

01

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV chia HS thành 4 nhóm (4 – 6 HS/nhóm).

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm, đọc nội dung mục II.2c kết hợp quan sát Hình 16.10, 16.11 SGK tr.83, 84 và trả lời câu hỏi: 

+ Quan sát Hình 16.10, xác định vị trí cổng đầu vào nguồn cấp và cổng đầu ra điều khiển của mô đun cảm biến độ ẩm.

+ Quan sát Hình 16.11 và nêu tên các thành phần chính của mạch điện điều khiển máy bơm sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm.

c) Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm

Bước 1: Tìm hiểu về mô đun cảm biến độ ẩm 

- Cổng đầu ra điều khiển: 

+ Tiếp điểm thường mở (1).

+ Đầu nối chung (2).

+ Tiếp điểm thường đóng (3).

- Cổng nối nguồn cấp cho mô đun: 

+ Đầu nối GND nối với cực (-) của nguồn. 

+ Đầu nối VCC để nối với cực (+) của nguồn.

Bước 2: Tìm hiểu về sơ đồ của mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm

- Khi có nguồn cấp cho mạch điện, cảm biến độ ẩm thu nhận độ ẩm của đất và biến đổi thành tín hiệu để mạch điện điều khiển tự động hoặc tắt máy bơm.

Bước 3: Chuẩn bị

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

Bước 5: Vận hành mạch điện

- Kiểm tra các vị trí đầu nối đảm bảo đúng, chắc chắn và an toàn.

- Bật công tắc cấp nguồn cho mạch điện.

- Kiểm tra hoạt động của mạch điện theo chức năng: thay đổi độ ẩm vào cảm biến độ ẩm, mạch điện sẽ tự động bật hoặc tắt máy bơm.

- Đánh giá hoạt động của mạch điện và điều chỉnh.