Bài 1
Công tắc cảm ứng bằng tay
1. Mục đích.
- Rèn luyện kỹ năng lắp ráp mạch điện cho học sinh. - Tạo niềm đam mê đối với học sinh về phần tự động hóa. - Có thể tự tạo các dụng cụ tự động phục vụ cho đời sống.
2. Dụng cụ.
1. 3 Tranzito loại npn 2. 1 Rơle điện 6 chân 12V 3. Điện trở 100kΩ 4. 2 tụ hóa: 4,7àF và 220àF 5. Nguồn điện 12V DC 6. Dây nối 7. Mỏ hàn thiếc + thiếc hàn 3. Cơ sở lý thuyết.
Đây là công tắc đợc đóng mở tự động dựa vào sự phân cực của Tranzito. - Trong mạch có hai điểm để chạm tay: Khi chạm vào M1 công tắc điện đóng, còn khi chạm vào M2 thi công tắc sẽ mở (ngắt điện).
- Khi chạm tay vào M1 làm thay đổi điện thế tại Base của T2 nên đã phân cực thuận cho T2 và T3. Rơle đợc cấp dòng hút và đóng khóa K lúc đó R100kΩ đợc nối xuống Base của T2, T3 mục đích phân cực để giữ Rơle.
- Khi chạm tay vào M2 thì T1 đợc phân cực thuận, khi đó T1 dẫn thông là mất phân cực tại T2 và T3. Dòng điện cấp qua Rơle bị ngắt và Rơle trở về trạng thái ban đầu.
Tụ điện có tác dụng liên lạc tín hiệu và lọc dòng một chiều để cho mạch ổn định.
Điốt Zener bảo vệ quá tải trong mạch. T3 T2 T1 M1 M2 R Rơle 4,7àF 220àF 12V Zener 12V + - + +
- Tận dụng tiếp điểm khác của Rơle để đóng mở công tắc cho dụng cụ điện khác nh đèn, quạt, … hoặc có thể sử dụng để làm báo động chống trộm.
4. Tiến hành thí nghiệm
- Lắp ráp mạch nh hình và kiểm tra lại chiều của các linh kiện (đặc biệt chiều của Tranzito).
- Cấp điện cho mạch và chạm tay vào điểm M1. Nếu Rơle chuyển trạng thái thì mạch đã lắp thành công. Nếu không cần kiểm tra lại các chỗ nối hoặc chiều của Tranzito.
- Chạm tay vào điểm M2 nếu Rơle nhả ra thì mạch đã thành công. Nếu không cần kiểm tra T2.
Sau khi kiểm tra các bớc hoàn tất ta đã có một công tắc tự động hết sức lý thú.
5. Kế hoạch dạy học
5.1. Bảng hớng dẫn học sinh tìm kiếm vật liệu và chế tạo
TT Tên thiết bị Cách tìm kiếm, chế tạo Giá tiền
1 3 Tranzito npn + Điốt Lấy ở mạch điện cũ 0
2 Tụ điện + điện trở Lấy ở mạch điện cũ 0
3 Rơle điện Lấy ở mạch điện cũ 3000VNĐ
4 Biến thế Mua mới 10.000VNĐ
5 Bộ phát âm Đồ chơi trẻ em (ô tô nhựa
có bộ phát âm) 15.000VNĐ (chú ý: các loại Tranzito npn thờng có ký hiệu: C hoặc D ví dụ: C1815... hay D565... và loại này ở giữa là chân C)
5.2. Danh sách nhóm học sinh tham gia Nhóm Họ và tên Nhiệm vụ 1 ... ...... ... ... ... 2 ... ...... ... ... ... 3 ... ...... ... ... ... 4 ... ...... ... ... ...
5.3. Kiểm tra, đánh giá sản phẩm
- Trình bày sản phẩm của các nhóm;
- Các nhóm nêu khó khăn; ý tởng sáng tạo trong quá trình tiến hành; - Chọn ra sản phẩm thành công nhất; có ý tởng mới trong sản phẩm; - Chế độ khuyến khích động viên đối với các nhóm.
Bài 2
Công tắc hẹn giờ tự động
1. Mục đích
- Rèn luyện kỹ năng lắp ráp mạch điện.
- Tăng niềm say mê, yêu thích phần tự động hóa và từ đó phát triển hơn nữa những ứng dụng của phần này vào đời sống.
2. Dụng cụ 1. 2 Tranzito npn 2. 1 Rơle 12V + 1 nút ấn nhả 3. Tụ hóa 2200àF 4. 1 Điốt 1N4007 5. Điện trở 100kΩ và chiết áp 1MΩ 6. Nguồn điện 12V DC 7. Dây nối và mỏ hàn thiếc
3. Cơ sở lý thuyết
- Khi ta ấn nút Start lập tức nguồn 12V DC nạp ngay cho tụ điện 2200àF. Đồng thời một phần dòng điện qua hai Tranzito làm dẫn thông và cho dòng chạy qua Rơle. Khi ta buông tay ra thì tụ điện tiếp tục phóng điện qua R = 100kΩ và chiết áp 1MΩ giữ phân cực thuận cho T1, T2. Rơle đợc đóng cho đến khi tụ điện đợc phóng hết.
- Để thay đổi thời gian của công tắc ta điều chỉnh chiết áp 1MΩ. Để có thời gian lớn hơn ta thay tụ 2200àF bằng tụ 4700àF.
- Điốt 1N4007 mắc ngợc để chống dòng cảm ứng do Rơle gây ra làm hỏng Tranzito.
4. Thí nghiệm
Lắp ráp mạch nh sơ đồ.
Chú ý: + Chiều của các Tranzito; + Chiều Điốt. T1 Rơle 2200àF 100kΩ 12V + + T2 C - 1MΩ 1N4007 Start
Thử mạch:
+ Đa chiết áp về 0MΩ (để thời gian đợi thử mạch là ngắn nhất) và cấp nguồn cho mạch.
+ Nhấn công tắc ấn nhả.
+ Nếu Rơle không đóng cần kiểm tra chiều của Điốt hoặc Tranzito.
+ Kiểm tra thành công nhấn lại công tắc và chờ một thời gian để Rơle mở. Khi đó mạch điện đã thành công.
Đây là ví dụ minh họa rất rõ về công tắc trễ thuộc bài 13 trong đề tài.
5. Kế hoạch dạy học
5.1. Bảng hớng dẫn học sinh tìm kiếm vật liệu và chế tạo
TT Tên thiết bị Cách tìm kiếm, chế tạo Giá tiền
1 2 tranzito npn + Điốt Lấy ở mạch điện cũ 0
2 Tụ điện + điện trở Lấy ở mạch điện cũ 0
3 Rơle điện + nút bấm Lấy ở mạch điện cũ 3000VNĐ
4 Biến thế Mua mới 10.000VNĐ
5 Chiết áp Mua mới (hoặc lấy ở mạch điện cũ)
1000
5.2. Danh sách nhóm học sinh tham gia
Nhóm Họ và tên Nhiệm vụ 1 ... ... ... ... ... ... 2 ... ... ... ... ... ... 3 ... ... ... ... ... ... 4 ... ... ... ... ... ...
5.3. Kiểm tra, đánh giá sản phẩm
- Trình bày sản phẩm của các nhóm;
- Các nhóm nêu khó khăn; ý tởng sáng tạo trong quá trình tiến hành; - Chọn ra sản phẩm thành công nhất; có ý tởng mới trong sản phẩm; - Chế độ khuyến khích động viên đối với các nhóm.
Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm đề tài chúng tôi đã giải quyết đợc những vấn đề sau:
- Nghiên cứu lắp ráp thành công 16 bài thí nghiệm về mạch điện tự động hóa cơ sở.
- Xây dựng cơ sở lý thuyết cho các bài thí nghiệm đó phù hợp với trình độ và chơng trình Vật lý phổ thông.
- Đề xuất đợc 2 bài thí nghiệm sử dụng vào dạy học chính khóa môn Vật lý ở trờng phổ thông và soạn 2 hai giáo án cho 2 bài thí nghiệm đó.
- Đề xuất đợc 2 bài thí nghiệm thực hành đồng loạt cho học sinh khối 11 và khối 12.
- Tiến hành lắp ráp bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng, với độ chính xác cao. Đặc biệt hiện tại các bộ thí ngiệm tơng tự đang đợc sử dụng vào dạy học ở trờng THPT.
- Thiết kế hai mạch tự động - Lắp ráp một mạch và một mạch để dành cho phần thực hành ngoại khóa của học sinh.
- Xây dựng phơng án thực hành ngoại khóa Vật lý, đây là sân chơi rất bổ ích cho những học sinh đam mê ngành tự động hóa. Đồng thời có tính hớng nghiệp cho học sinh.
Ngành tự động hóa sẽ phát triển mạnh mẽ trong những năm tới. Do đó để chuẩn bị kiến thức cơ bản, kỹ năng cho học sinh là việc rất thiết và có ý nghĩa rất to lớn cùng với sự phát triển của xã hội. Vì vậy chúng tôi có một số đề xuất sau:
- Cần có sự điều chỉnh hợp lý trong nội dung SGK Vật lý để tăng thời l- ợng thí nghiệm, thực hành về mạch tự động hóa cơ sở.
- Thực hiện các buổi ngoại khóa tìm hiểu các thiết bị tự động quanh ta. Với ngành này sẽ rất lôi cuốn học sinh cũng nh những ngời khác tham gia nên
Nhìn chung đề tài đã thực hiện đợc mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu tuy nhiên vẫn còn nhiều thiếu sót. Rất mong đợc sự bổ sung góp ý của các thầy cô giáo để luận văn hoàn thiện hơn.
Khóa luận tốt nghiệp Phan Văn Thuận
Tài liệu tham khảo
[1] Tài liệu hớng dẫn các bài thí nghiệm điện tử - Hãng Leybold - CHLB Đức - 2004
[2] Tập thể tác giả: SGK Vật lý 10 - NXB GD - 2006 [3] Tập thể tác giả: SGK Vật lý 11 - NXB GD - 2006 [4] Tập thể tác giả: SGK Vật lý 12 - NXB GD - 2001
[5] Nguyễn Quang Lạc: Lý luận dạy học Vật lý ở trờng phổ thông. Vinh - 1997
[6]. Nguyễn Thợng Chung: Thí nghiệm thực hành Vật lý cấp III - NXB - Hà Nội - 1967
[7] Phạm Thị Phú: Bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm cho học sinh nhằm nâng cao hiệu quả dạy học - Luận án tiến sỹ khoa học s phạm tâm lý - Vinh 1999
[8] Đỗ Xuân Thụ (chủ biên): Kỹ thuật điện tử - NXB GD - 2005
[9] Hoàng Danh Tài - (Luận văn tốt nghiệp): Sử dụng nghiệm và mô hình kết hợp dao động ký điện tử dạy học chơng "dòng điện xoay chiều" Vật lý 12