Xây dựng ý tưởng dự án và quyết định chủ đề
* Xây dựng ý tưởng dự án và quyết định chủ đề:
Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 8: Cảm biến và bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng - Chân trời sáng tạo
Dự án trang 42 Chuyên đề Vật Lí 11: * Xây dựng ý tưởng dự án và quyết định chủ đề:
- Mục đích:
Phân loại một số cảm biến theo nguyên tắc hoạt động phạm vi sử dụng và hiệu quả kinh tế (như cảm biến sử dụng điện trở nhiệt, cảm biến sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng), tìm hiểu một số tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng.
- Vấn đề thực tiễn:
Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay thì việc sử dụng các cảm biến cho các hoạt động diễn ra trong ngôi nhà của chúng ta và một số hoạt động trong cuộc sống là điều tất yếu. Việc lựa chọn cảm biến cho từng mục tiêu cụ thể cũng phải được nghiên cứu kĩ, vừa đảm bảo hoạt động hiệu quả trong từng mạch điện ứng dụng, vừa phù hợp với nhu cầu và khả năng kinh tế của người sử dụng. Hãy thực hiện các hoạt động để cụ thể hoá các mục đích của dự án.
* Lập kế hoạch thực hiện dự án:
– Phân tích các hoạt động trong ngôi nhà hoặc trong cuộc sống có thể sử dụng cảm biến.
– Tìm hiểu các nguồn tài liệu tham khảo về các cảm biến được lựa chọn.
– Thiết lập danh mục các cảm biến được chọn trong đó nêu rõ: chức năng, nguyên tắc hoạt động, ứng dụng và giá thành tại thời điểm báo cáo dự án với từng loại cảm biến (Bảng 8.1).
– Tìm hiểu sơ đồ nguyên lí hoạt động của cảm biến sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng và cảm biến sử dụng điện trở nhiệt, nguyên lí hoạt động của các mạch điện có sử dụng bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng.
– Thực hiện 2 video minh hoạ về nguyên tắc hoạt động của cảm biến sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng và cảm biến sử dụng điện trở nhiệt (Bảng 8.2).
– Thống kê một số ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng trong thực tế tương ứng với từng tính chất cơ bản của nó (Bảng 8.3).
– Xử lí thông tin và điền thông tin vào các Bảng 8.1, 8.2 và 8.3.
* Báo cáo kết quả:
Công bố sản phẩm và báo cáo kết quả thực hiện dự án.
Lời giải:
Học sinh tự thực hiện các hoạt động theo hướng dẫn ở trên và có thể tham khảo bảng báo cáo dưới đây
Bảng 8.1. Thông tin kết quả tìm hiểu dự án nghiên cứu về cảm biến
|
STT |
Cảm biến |
Chức năng |
Nguyên tắc hoạt động |
Ứng dụng |
Giá thành |
|
1 |
Khoảng cách |
Xác định khoảng cách từ điểm đặt cảm biến đến điểm cần xét |
Tia laser hoặc sóng siêu âm được phát ra từ máy đo khoảng cách, khi gặp vật thể sẽ bị phản xạ và quay trở lại máy đo. Sau khi ghi nhận tín hiệu phản xạ, máy đo sẽ phân tích và xác định khoảng cách từ máy đo đến vật thể cần xét. |
Định vị vị trí container (được lắp trên cần cẩu tại cảng), xác định mức chất lỏng hoặc lượng chất rắn trong bồn chứa, phát hiện vật cản |
Vài chục nghìn đồng |
|
2 |
Tốc độ |
Đo tốc độ của vật chuyển động |
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ: chuyển động của cuộn dây trong từ trường hoặc cho từ trường biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện suất điện động có giá trị phụ thuộc tốc độ chuyển động, từ đó xác định được tốc độ của vật. - Dựa vào hiệu ứng Doppler: thiết bị phát sóng tới vật chuyển động, thu nhận sóng phản xạ sau đó phân tích xác định được tốc độ của vật. |
- Kiểm soát tốc độ xe - Máy xác định tốc độ từ xa |
Vài trăm nghìn đồng |
|
3 |
Ánh sáng |
Điều khiển các thiết bị liên quan đến ánh sáng |
Sử dụng các diode phát quang hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong, tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện. |
Các thiết bị điều khiển từ xa, thiết bị điện tử, thiết bị y tế, thiết bị đo lường, thiết bị bật tắt đèn tự động, báo trộm. |
Vài chục nghìn đến vài triệu đồng |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
- Phần video các em tự hoàn thiện và điền vào bảng 8.2
Bảng 8.3. Thống kê ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng
|
Tính chất cơ bản |
Ứng dụng |
|
Hệ số khuếch đại vòng hở vô cùng lớn, cho phép khuếch đại các tín hiệu có biên độ rất nhỏ thành tín hiệu đầu ra có biên độ lớn. |
Học sinh tự tìm hiểu điền các ứng dụng tương ứng |
|
Tổng trở đầu vào của op-amp rất lớn, điều này giúp cho dòng điện đầu vào bằng 0, mạch khuếch đại những nguồn tín hiệu có công suất bé. |
|
|
Tổng trở đầu ra của op-amp rất nhỏ, mạch nối với đầu ra của op-amp không bị sụt áp, cho phép op-amp cung cấp dòng tốt cho phụ tải. |
|
|
Đáp ứng tần số cao, tức là op-amp hoạt động rất linh hoạt trên nhiều dải tần số tín hiệu dầu vào. |
|
Lời giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 8: Cảm biến và bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng hay, chi tiết khác: