Yêu cầu cần đạt

  • Lắp ráp được các mạch điện điều khiển đơn giản có sử dụng một mô đun cảm biến: mô đun cảm biến ánh sáng, mô đun cảm biến nhiệt độ và mô đun cảm biến độ ẩm.
Hình 16.1. Image of a temperature sensor module with a digital display.

Quan sát Hình 16.1 và cho biết vị trí các cổng kết nối với mạch điện trên mô đun cảm biến.

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

KHÁM PHÁ

Quan sát Hình 16.2 và cho biết một mạch điều khiển sử dụng mô đun cảm biến có những thành phần chính nào?

Hình 16.2. Diagram showing an application model of a soil moisture sensor module. A soil moisture sensor module (Mô đun cảm biến độ ẩm) is connected to a 12V power source (Nguồn 12 V) and controls a 12V water pump (Máy bơm 12 V) for watering a plant.

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 (Hình 16.3).

Hình 16.3. Block diagram showing 'Mô đun cảm biến' (Sensor module) -> 'Đối tượng điều khiển' (Controlled object), both powered by 'Nguồn điện' (Power source).

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.

Các bước tiến hành và tiêu chí đánh giá

Các bước tiến hành

Tiêu chí đánh giá

Hoạt động lắp ráp mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến được đánh giá theo các tiêu chí sau: Tiến hành đúng trình tự. Đấu nối đúng, chắc chắn, an toàn. Mạch hoạt động đúng chức năng.

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

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

Tìm hiểu về mô đun cảm biến ánh sáng

KHÁM PHÁ

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.

Hình 16.4. Image of an XH M131 light sensor module with labels: Cổng đầu ra điều khiển (Control output port) with pins (1), (2), (3); Cổng nối nguồn cấp cho mô đun (Power input port) with GND, VCC; Cảm biến ánh sáng (Light sensor); ADJ (adjustment potentiometer).

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.

Hình 16.5. Image of a potentiometer.

Ngoài ra, trên mô đun còn có gắn biến trở tỉnh chỉnh (Hình 16.5) để điều chỉnh ngưỡng ánh sáng tác động đầu vào cảm biến.

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

KHÁM PHÁ

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?

Hình 16.6. Circuit diagram showing an LED control circuit using a light sensor module. Components include: Nguồn 12 V (12V Power source), Công tắc (Switch), Mô đun cảm biến ánh sáng (Light sensor module), Đèn LED 12 V (12V LED lamp).

Khi có nguồn cấp cho mạch điện, nếu ánh 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: trời tối thì đèn tự động bật sáng, trời sáng thì đèn tự động tắt.

Chuẩn bị

THỰC HÀNH

Lập dự trù và chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị theo Bảng 16.2.

Lắp ráp mạch điện

THỰC HÀNH

Tiến hành lắp ráp mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng theo sơ đồ trong Hình 16.6.

Vận hành mạch điện

Kiểm tra các vị trí đấu 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.

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

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

Hình 16.4. Mô đun cảm biến ánh sáng XH M131. Hình 16.4. Mô đun cảm biến ánh sáng XH M131. Hình ảnh mô đun cảm biến ánh sáng với các cổng được đánh số (1), (2), (3) và các nhãn GND, VCC, ADJ, Cds. Control. Các mũi tên chỉ ra 'Cổng đầu ra điều khiển', 'Cổng nối nguồn cấp cho mô đun', và '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.

Hình 16.5. Biến trở tinh chỉnh. Hình 16.5. Biến trở tinh chỉnh. Hình ảnh một biến trở màu xanh.

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

Hình 16.6. Sơ đồ mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng. Hình 16.6. Sơ đồ mạch điện điều khiển đèn LED sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng. Sơ đồ bao gồm 'Nguồn 12 V', 'Công tắc', 'Mô đun cảm biến ánh sáng', và 'Đèn LED 12 V' được nối với nhau.

Bước 3: Chuẩn bị

Bảng 16.2. Bảng dự trù các dụng cụ, vật liệu và thiết bị

TT | Tên gọi | Đơn vị | Số lượng
1 | Tua vít | Cái | 01
2 | Công tắc | Cái | 01
3 | Đèn LED 12 V | Cái | 01
4 | Kìm tuốt dây điện | Cái | 01
5 | Băng dính cách điện | Cuộn | 01
6 | Dây điện 1,5mm2 | Bộ | 01
7 | Nguồn một chiều 12 V | Bộ | 01
8 | Mô đun cảm biến ánh sáng XH M131 | Bộ | 01

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

Bước 5: Vận hành mạch điện

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

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

KHÁM PHÁ

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.

Hình 16.7. Mô đun cảm biến nhiệt độ XH W1209. Hình 16.7. Mô đun cảm biến nhiệt độ XH W1209. Hình ảnh mô đun cảm biến nhiệt độ với màn hình hiển thị số, các nút điều khiển, và một cảm biến nhiệt độ rời. Các nhãn 'Cổng đầu ra điều khiển', 'Cổng nối nguồn cấp cho mô đun', và 'Cảm biến nhiệt độ' được chỉ rõ.

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 +12 V để nối với cực (+) của nguồn.

Hình 16.8. Màn hình hiển thị số và các nút cài đặt trên mô đun cảm biến nhiệt độ. Hình 16.8. Màn hình hiển thị số và các nút cài đặt trên mô đun cảm biến nhiệt độ. Hình ảnh cận cảnh màn hình hiển thị số '8.8.8' và các nút 'HW-557 V8.0', 'SET'.

Ngoài ra, trên mô đun có màn hình hiển thị số và các nút cài đặt để điều chỉnh tăng hoặc giảm nhiệt độ giới hạn (Hình 16.8).

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

KHÁM PHÁ

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.

Hình 16.9. Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ. Hình 16.9. Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ. Sơ đồ bao gồm 'Nguồn 12 V', 'Công tắc', 'Mô đun cảm biến nhiệt độ', và 'Quạt 12 V' được nối với nhau.

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

THỰC HÀNH

Lập dự trù và chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị theo Bảng 16.3.

Bảng 16.3. Bảng dự trù các dụng cụ, vật liệu và thiết bị

TT | Tên gọi | Đơn vị | Số lượng
1 | Tua vít | Cái | 01
2 | Công tắc | Cái | 01
3 | Quạt điện 12 V | Cái | 01
4 | Kìm tuốt dây điện | Cái | 01
5 | Băng dính cách điện | Cuộn | 01
6 | Dây điện 1.5mm2 | Bộ | 01
7 | Nguồn một chiều 12 V | Bộ | 01
8 | Mô đun cảm biến nhiệt độ XH W1209 | Bộ | 01

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

THỰC HÀNH

Tiến hành lắp ráp mạch điện điều khiển quạt điện sử dụng mô đun cảm biến nhiệt độ theo sơ đồ trong Hình 16.9.

Bước 5: Vận hành mạch điện

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.

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

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

KHÁM PHÁ

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

Hình 16.10. Mô đun cảm biến độ ẩm MH. Hình 16.10. Mô đun cảm biến độ ẩm MH. Hình ảnh mô đun cảm biến độ ẩm với các cổng được đánh số (1), (2), (3) và các nhãn GND, VCC. Các nhãn 'Cảm biến độ ẩm', 'Cổng đầu ra điều khiển', và 'Cổng nối nguồn cấp cho mô đun' được chỉ rõ.

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

KHÁM PHÁ

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.

Hình 16.11. Sơ đồ mạch điện điều khiển máy bơm sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm. Hình 16.11. Sơ đồ mạch điện điều khiển máy bơm sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm. Sơ đồ bao gồm 'Nguồn 12 V', 'Công tắc', 'Mô đun cảm biến độ ẩm', và 'Máy bơm 12 V' được nối với nhau.

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

Bước 3: Chuẩn bị

THỰC HÀNH

Lập dự trù và chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu và thiết bị theo Bảng 16.4.

Bảng 16.4. Bảng dự trù các dụng cụ, vật liệu và thiết bị

TT | Tên gọi | Đơn vị | Số lượng
1 | Tua vít | Cái | 01
2 | Công tắc | Cái | 01
3 | Máy bơm 12 V | Cái | 01
4 | Kìm tuốt dây điện | Cái | 01
5 | Băng dính cách điện | Cuộn | 01
6 | Dây điện 1,5mm2 | Bộ | 01
7 | Nguồn một chiều 12 V | Bộ | 01
8 | Mô đun cảm biến độ ẩm MH | Bộ | 01

Bước 4: Lắp ráp mạch điện

THỰC HÀNH

Tiến hành lắp ráp mạch điện điều khiển máy bơm sử dụng mô đun cảm biến độ ẩm theo sơ đồ trong Hình 16.11.

Bước 5: Vận hành mạch điện

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.

VẬN DỤNG

Đề xuất một số ứng dụng cụ thể của các mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm trong gia đình.

Xem bản PDF nguyên trang sách: Công nghệ 8 – Kết nối tri thức với cuộc sống (trang 78–85).