Giáo án Công nghệ 12 - Chương III: Một số mạch điện tử điều khiển

Tiết: 13 Ngày soạn: 15/10/2009 Tuần: Lớp dạy: Khối 12 CHƯƠNG III MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN BÀI 13 KHÁI NIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Biết được khái niệm, ứng dụng mạch của điện tử trong điều khiển. 2. Kĩ năng: Thu thập thông tin về ứng dụng các mạch điện tử điều khiển. 3. Thái độ: Có ý thức tìm hiểu về mạch điều khiển tín hiệu. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY Vấn đáp, thuyết trình và minh hoạ có giải thích. III. CHUẨN BỊ GIÁO CỤ 1. Giáo viên - Nghiên cứu kĩ bài 13 SGK và các tài liệu liên quan. - Tranh vẽ các hình 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 trong SGK. - Các ảnh sưu tầm có liên quan đến bài giảng. - Máy chiếu nếu cần. 2. Học sinh Đọc trước bài 13 trong SGK IV. TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG 1. Ổn định lớp - kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ 3. Nội dung bài mới 3.1. Đặt vấn đề Ở các chương trình trước, chúng ta đã nghiên cứu về một số linh kiện, một số mạch điện tử đơn giản. Các linh kiện và các mạch này mới chỉ là những linh kiện riêng lẽ, là những mạch đơn giản ta chưa thấy được tầm quan trọng và ứng dụng rộng rãi của nó. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu một số loại mạch điện tử thông dụng, thường gặp trong kỹ thuật, sản xuất và đời sống. Đó là mạch điện tử điều khiển. Ở bài đầu tiên, ta sẽ tìm hiểu xem mạch điện tử điều khiển là gì? 3.2. Triển khai bài dạy Thời gian Hoạt động của GV và HS Nội dung Hoạt động 1: Khái niệm về mạch điện tử điều khiển - GV mở đầu: Hiện nay, hầu như tất cả các ngành kinh tế, kỹ thuật và trong đời sống điện tử đều có mặt. Trong việc điều khiển các thiết bị, máy móc, dây chuyền sản xuất, các thiết bị điều khiển bằng điện tử đang dần thay thế các thiết bị trước đây điều khiển, bằng cầu dao nút ấn. Nhờ có ứng dụng điện tử vào điều khiển đã đáp ứng được, yêu cầu về khả năng tự động hóa cao của các máy móc thiết bị. - GV yêu cầu HS đọc SGK để trả lời các câu hỏi sau: + Mạch điện tử điều khiển là gì? + Em hãy vẽ sơ đồ tổng quát của mạch điện tử điều khiển và giải thích? - HS trả lời. - HS lên vẽ và giải thích. - GV tổng hợp các câu trả lời và tổng kết lại. I. Khái niệm về mạch điện tử điều khiển 1. Khái niệm Những mạch điện tử thực hiện chức năng điều khiển được coi là mạch điều khiển điện tử. 2. Sơ đồ khối: ĐTĐK MĐTĐK Tín hiệu vào Hoạt động 2: Trình bày về công dụng và phân loại mạch điện tử điều khiển - GV đặt câu hỏi và yêu cầu HS trả lời: + Em hãy nêu công dụng của mạch điện tử điều khiển? Cho ví dụ? + Em cho biết ưu nhược điểm của việc ứng dụng mạch điện tử điều khiển? - HS trả lời và lấy ví dụ. - GV gọi một số em lên lấy ví dụ thực tế. - HS suy nghĩ chỉ ra ưu, nhược điểm của việc ứng dụng mạch điện tử điều khiển. - GV nhận xét và tổng hợp các câu trả lời của HS. II. Công dụng Công dụng của mạch điện tử điều khiển được dùng để chế tạo các thiết bị điều khiển: - Điều khiển tín hiệu. - Tự động hoá các máy móc, thiết bị. - Điều khiển trò chơi, giải trí. - Điều khiển các thiết bị dân dụng. - Và nhiều ứng dụng khác nữa. - GV đặt câu hỏi và yêu cầu HS trả lời: + Em hãy cho biết cách phân loại mạch điện tử điều khiển theo công suất? Cho ví dụ thực tế? + Em hãy cho biết cách phân loại mạch điện tử điều khiển theo chức năng? Cho ví dụ thực tế? + Em hãy cho biết cách phân loại mạch điện tử điều khiển theo công suất? Cho ví dụ thực tế? - HS trả lời và lấy ví dụ. - GV nhận xét và tổng hợp các câu trả lời của HS. III. Phân loại 1. Theo công suất - Công suất lớn. - Công suất nhỏ. 2. Theo chức năng - Điều khiển tín hiệu. - Điều khiển tốc độ. 3. Theo mức tự động hoá - Điều khiển bằng mạch rời. - Điều khiển bằng vi mạch. - Điều khiển bằng vi xử lí có lập trình. - Điều khiển bằng phần mềm máy tính. 4. Củng cố GV tổng kết đánh giá bài học nhấn mạnh trọng tâm của bài và đặt một số câu hỏi: 4.1. Em hãy cho biết khái niệm về mạch điều khiển? 4.2. Hãy mô tả các khối cơ bản của mạch điện tử? 4.3. Hãy cho biết công dụng của mạch điện tử điều khiển? Cho ví dụ minh hoạ? 5. Dặn dò - Giao nhiệm vụ về nhà yêu cầu HS học thuộc nội dung bài và xem trước nội dung bài sau. - Trả lời các câu hỏi trong SGK. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Mạch điện tử điều khiển trong máy quạt, máy điều hoà không khí là mạch: A. Điều khiển tín hiệu B. Điều khiển các thiết bị dân dụng C. Tự động hoá các máy móc và thiết bị D. Điều khiển trò chơi, giải trí Câu 2: Mạch điều khiển tín hiệu có ứng dụng gì trong thực tế ? A. Thông báo về tình trạng của máy móc, tình trạng của thiết bị khi gặp sự cố B. Thông báo những thông tin cần thiết cho con người thực hiện theo hiệu lệnh C. Làm các thiết bị trang trí bằng điện tử D. Tất cả các ứng dụng trên Tiết: 14 Ngày soạn: 17/10/2009 Tuần: Lớp dạy: Khối 12 BÀI 14 MẠCH ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được khái niệm về mạch điều khiển tín hiệu. - Biết được các khối cơ bản của mạch điều khiển tín hiệu. 2. Kĩ năng - Vẽ được sơ đồ khối, sơ đồ mạch bảo vệ quá điện áp 3. Thái độ - Có ý thức tìm hiểu về mạch điều khiển tín hiệu. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY Vấn đáp, thuyết trình và minh hoạ có giải thích. III. CHUẨN BỊ GIÁO CỤ 1. Giáo viên - Nghiên cứu kĩ bài 14 SGK và các tài liệu liên quan. - Tranh vẽ các hình 14.2, 14.3 trong SGK. - Các ảnh sưu tầm có liên quan đến bài giảng. - Máy chiếu nếu cần. 2. Học sinh Đọc trước bài 14 trong SGK IV. TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG 1. Ổn định lớp - kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ a. Mạch như thế nào gọi là mạch điện tử điều khiển? b. Hãy nêu cách phân loại mạch điện tử theo công suất? 3. Nội dung bài mới 3.1. Đặt vấn đề Bài học trước chúng ta đã tìm hiểu về khái niệm của mạch điện tử. Để hiểu rõ hơn về mạch điều khiển thì bài học hôm nay chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu mạch điều khiển tín hiệu. 3.2. Triển khai bài dạy Thời gian Hoạt động của GV và HS Nội dung Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm và công dụng của mạch điều khiển tín hiệu - GV giới thiệu khái quát bài học và yêu cầu HS tham khảo SGK để trả lời các câu hỏi: + Em hãy cho biết mạch điện tử điều khiển là gì? + Đèn giao thông sử dụng mạch điều khiển tín hiệu vào công việc gì? + Trong bảng điện tử thì mạch điều khiển có vai trò gì? + Mạch đều khiển trong bộ bảo vệ lạnh có chức năng gì? - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi. - HS lấy ví dụ các thiết bị sinh hoạt có sử dụng mạch điều khiển tín hiệu. - GV gợi ý để HS có thể trả lời được câu hỏi. - GV tổng hợp các câu trả lời của HS và nhận xét. - HS lắng nghe và ghi chép bài vào vở. I. Khái niệm về mạch điều khiển tín hiệu Mạch điện tử dùng để điều khiển sự thay đổi trạng thái của các tín hiệu, trạng thái hoạt động, chế độ làm việc của máy móc thiết bị,... Như đèn giao thông, hệ thống báo cháy, màn hình làm việc của máy giặt, nồi cơm điện... - GV đặt một số câu hỏi: + Hãy nêu công dụng của mạch điều hiển tín hiệu? + Nêu các ví dụ về các công dụng đó? - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi. - GV có thể gợi ý cho HS trả lời. - GV tổng hợp các câu trả lời của HS và nhận xét. - HS lắng nghe và ghi chép bài vào vở. II. Công dụng - Thông báo về tình trạng trang thiết bị khi gặp sự cố. - Thông báo những thông tin cần thiết cho con người theo nhiều lệnh. - Làm các thiết bị trang trí bằng bảng điện tử. - Thông báo về tình trạng hoạt động của máy móc. Hình 14.1. Ví dụ về mạch điều khiển tín hiệu a. Điều khiển tín hiệu giao thông; b. Điều khiển bảng điện tử a) b) Hoạt động 2: Giới thiệu nguyên lí của mạch điều khiển tín hiệu - GV gọi một HS lên bảng vẽ sơ đồ khối mạch điện điều khiển tín hiệu. - HS lên bảng vẽ sơ đồ khối. - GV đưa ra các câu hỏi cho HS suy nghĩ trả lời. + Việc nhận lệnh để bảo vệ quá điện áp trong hình 14.3 được tiến hành như thế nào? + Nhiệm vụ của 2 tranzito T1,T2 để làm gì? + Nêu chức năng của các linh kiện có trong mạch? - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV đưa ra. - GV có thể gợi ý cho HS trả lời. - GV tổng hợp các câu trả lời của HS và nhận xét. - HS lắng nghe và ghi chép bài vào vở. III. Nguyên lí chung của mạch điều khiển tín hiệu 1. Sơ đồ khối: Nhận lệnh Xử lí Khuếch đại Chấp hành 2. Nguyên lí chung: Sau khi nhận lệnh từ các bộ phận cảm biến mạch điều khiển sẽ xử lí tín hiệu đã nhận, điều chế theo một nguyên tắc nào đó. Sau khi xử lí xong tín hiệu được khuếch đại để công suất hợp lí và đưa tới khối chấp hành. Khối chấp hành phát lệnh bằng đèn báo hoặc đèn chữ... 3. Chức năng của các linh kiện SGK 15 V BA D DO VR1 C R1 R2 R3 T1 Rơle DH Chuông R11 R12 K T2 Ra tải Nhận lệnh Xử lí Khuếch đại Chấp hành Hình 14.3. Sơ đồ mạch báo hiệu và bảo vệ quá điện áp 4. Củng cố GV tổng kết đánh giá bài học nhấn mạnh trọng tâm của bài và đặt một số câu hỏi: 4.1. Em hãy cho biết khái niệm về mạch điều khiển tín hiệu? 4.2. Hãy mô tả các khối cơ bản của mạch điều khiển tín hiệu? 5. Dặn dò - Dặn HS về nhà đọc thêm phần “ Có thể em chưa biết” Ở cuối bài. - Đọc trước bài 15 SGK. Tiết: 15 Ngày soạn: 19/10/2009 Tuần: Lớp dạy: Khối 12 BÀI 15 MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được ứng dụng của mạch điều khiển điện tử trong điều khiển tốc độ động cơ điện một pha. - Biết được mạch điều khiển tốc độ quạt bằng triac. 2. Kĩ năng - Vẽ được sơ đồ mạch điện tử động cơ một pha. 3. Thái độ - Có ý thức tìm hiểu về mạch điều khiển tín hiệu. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY Vấn đáp, thuyết trình và minh hoạ có giải thích. III. CHUẨN BỊ GIÁO CỤ 1. Giáo viên - Nghiên cứu kĩ bài 15 SGK và các tài liệu liên quan. - Tranh vẽ hình 15.2 trong SGK. - Các ảnh sưu tầm có liên quan đến bài giảng. - Máy chiếu nếu cần. 2. Học sinh Đọc trước bài 15 trong SGK IV. TIẾN TRÌNH BÀI GIẢNG 1. Ổn định lớp - kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ a. Mạch điện tử điều khiển là gì? b. Hãy nêu công dụng của mạch điều khiển và cho ví dụ thực tế? 3. Nội dung bài mới 3.1. Đặt vấn đề Bài học trước chúng ta đã tìm hiểu về mạch điều khiển tín hiệu. Bài học hôm nay chúng ta tiếp tục đi nghiên cứu thêm một mạch điều khiển tín hiệu khác. Để hiểu rõ hơn về mạch điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha, nó hoạt động như thế nào nguyên lí ra sao thì ta đi vào tìm hiểu bài mới. 3.2. Triển khai bài dạy Thời gian Hoạt động của GV và HS Nội dung Hoạt động 1: Giới thiệu công dụng của mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha - GV đặt một số câu hỏi cho HS trả lời: + Vì sao phải thay đổi tốc độ quay của động cơ điện xoay chiều một pha? + Em hãy cho biết các cách để thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha? + Mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha? + Công dụng của mạch điều khiển động cơ điện xoay chiều một pha? - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi của GV đưa ra. - GV có thể gợi ý cho HS trả lời. - GV tổng hợp các câu trả lời của HS và nhận xét. - HS lắng nghe và ghi chép bài vào vở. I. Công dụng của mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha 1. Khái niệm Mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha là mạch điện tử có chức năng thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha bằng cách thay đổi điện áp vào động cơ hoặc thay đổi tần số nguồn điện đưa vào động cơ. 2. Các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha - Thay đổi số vòng dây của stato. - Điều khiển đưa điện áp vào động cơ. - Điều khiển tần số nguồn điện đưa vào động cơ. Hoạt động 2: Giới thiệu nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ một pha - GV yêu cầu HS lên bảng vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ xoay chiều một pha. Và lấy VD thực tế cho mỗi loại. - HS lên bảng vẽ sơ đồ khối và trả lời câu hỏi. - GV nhận xét hình vẽ và câu trả lời của GV và giải thích sơ đồ khối. - HS lắng nghe và ghi chép. - GV đặt câu hỏi: + Em hãy nêu nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha hình 15.1a, hình 15.1b? - HS suy nghĩ trả lời. - GV nhận xét và giải thích. II. Nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ một pha 1. Sơ đồ khối U2, f2 Điều khiển điện áp ĐC U1, f1 a, U2, f2 Điều khiển tần số ĐC U1, f1 b, Hình 15.1. Sơ đồ khối mạch điện tử điều khiển độn cơ một pha 2. Nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha - Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điịen áp ( Hình 15.1a). - Điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi tần số nguồn điện đưa vào động cơ. Hoạt động 3: Tìm hiểu một số mạch điều khiển tốc độ động cơ một pha III. Một số mạch điều khiển tốc độ động cơ một pha 1. Một số mạch điều khiển động cơ một pha H×nh 15. 2 : S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn qu¹t a. b. - GV đặt các câu hỏi để HS trả lời: + Em hãy đọc sơ đồ mạch điều khiển động cơ xoay chiều một pha? + Em hãy nêu chức năng của các linh kiện có trong mạch? - HS suy nghĩ trả lời. - GV nhận xét câu trả lời và giải thích rõ chức năng của các linh kiện. - HS lắng nghe và ghi chép. - GV đặt các câu hỏi để HS trả lời: + Em hãy nêu nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha hình 15.2a? + Nêu nguyên lí điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha hình 15.2b? - HS suy nghĩ trả lời. - GV nhận xét câu trả lời và giải thích rõ nguyên lí hoạt động. - HS lắng nghe và ghi chép. - GV đặt các câu hỏi để HS trả lời: + Em cho biết ưu nhược điểm của các mạch điều khiển trên? - HS suy nghĩ trả lời. 2. Nguyên lí hoạt động a. Chức năng của các linh kiện - T – Triac điều khiển điện áp trên quạt - VR – Biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn của Triac. - R – Điện trở hạn chế. - Da – Điac định ngưỡng điện áp để Triac dẫn. - C – Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông Điac. b. Nguyên lí hoạt động - Điện áp và tốc độ của quạt có thể được điều khiển bằng cách điều khiển biến trở VR trên hình 15.2a. Tuy nhiên sơ đồ điều khiển này không triệt để, vì ở vùng điện áp nhỏ khi Triac dẫn ít rất khó điều khiển. - Sơ đồ hình 15.2b có chất lượng điều khiển tốt hơn. Tốc độ quay của quạt có thể được điều khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C lúc đó điều chỉnh được thời điểm mở thông Điac và thời điểm Triac dẫn. Như vậy Triac được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông Điac. Kết qủa là muốn tăng tốc độ của quạt ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm hơn điện áp ra lớn hơn. Ngược lại điện trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm Triac mở càng chậm lại điện áp và tốc độ của quạt nhỏ xuống. 3. Ưu, nhược điểm a. Ưu điểm - Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt – có thể sử dụng cho các loại tải khác như điều khiển độ sáng của đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện rất có hiệu quả. - Kích thước mạch điều khiển nhỏ gọn. b. Nhược điểm Nếu chất lượng Triac, Điac không tốt thì ở vùng tốc độ thấp quạt sẽ xuất hiện tiếng ù do thành phần một chiều của dòng điện. 4. Củng cố GV tổng kết đánh giá bài học nhấn mạnh trọng tâm của bài và đặt một số câu hỏi: 4.1 Em hãy cho biết khái niệm về mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha? 4.2 Hãy mô tả các khối cơ bản của mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chgiều một pha? 5. Dặn dò - Dặn dò HS về nhà xem lại bài 15 SGK. - Đọc trước bài 16.