Dự án tìm hiểu cảm biến và khuếch đại thuật toán

Lời giải Vận dụng trang 45 Chuyên đề Vật lí 11 sách Chuyên đề học tập Vật lí lớp 11 Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời các câu hỏi & làm bài tập.

1 310 17/08/2023

Trang trước

Trang sau

Giải Chuyên đề Vật lí 11 Cánh diều Bài 1: Thiết bị cảm biến và khuếch đại thuật toán

Vận dụng trang 45 Chuyên đề Vật Lí 11: Dự án tìm hiểu cảm biến và khuếch đại thuật toán.

1. Thảo luận để trả lời các câu hỏi

• Có thể phân loại cảm biến theo nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng, hiệu quả kinh tế bằng những ví dụ cụ thể nào?

• Nguyên tắc hoạt động của điện trở phụ thuộc ánh sáng và của điện trở nhiệt là gì?

• Làm thế nào để chuyển điện trở phụ thuộc ánh sáng và điện trở nhiệt thành phần tử cảm biến trong các bộ cảm biến?

• Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng là gì?

• Thiết bị cảm biến được ứng dụng như thế nào?

2. Thảo luận, thống nhất nội dung cần tìm hiểu

3. Lập kế hoạch, thực hiện dự án của nhóm

Xác định các nhiệm vụ cần thực hiện để hoàn thành sản phẩm dự án, phân chia nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm; xác định thời hạn hoàn thành, phương tiện khảo sát, thu thập, xử lí thông tin và sản phẩm dự kiến.

4. Thực hiện dự án, báo cáo và thảo luận

• Tiến hành tìm hiểu, thu thập, xử lí thông tin theo kế hoạch và xây dựng sản phẩm trình bày trên lớp.

• Báo cáo về quá trình thực hiện và kết quả dự án tìm hiểu.

Lời giải:

Các em có thể tham khảo bảng dưới đây để tự hoàn thiện báo cáo của từng cá nhân.

Cảm biến	Nguyên tắc hoạt động	Phạm vi sử dụng	Hiệu quả kinh tế
Cảm biến đo nhiệt độ	Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị RTD (đầu dò điện trở) hoặc là cặp nhiệt điện giúp đo sự biến đổi về nhiệt độ của vật cần đo. Khi nhiệt độ có sự thay đổi lớn thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu, từ đó các bộ đọc sẽ đọc và quy ra thành một con số cụ thể.	Cảm biến được sử dụng phổ biến nhất là nhiệt kế, được sử dụng để đo nhiệt độ, chất lỏng và chất khí, ứng dụng trong các phòng nghiên cứu khoa học.	Học sinh tìm hiểu thực tế để xem mức độ hiệu quả kinh tế
Cảm biến đo áp suất	Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất. Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất cũng gần giống như các loại cảm biến khác là cần nguồn tác động (nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn cần đo của cảm biến loại đó) tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, vi xử lý tín hiệu rồi đưa tín hiệu ra.	- Cảm biến áp suất dùng để đo trong hệ thống lò hơi, thường được đo trực tiếp trên lò hơi. Khu vực này cần đo chính xác khá cao và phải chịu nhiệt độ cao. - Các máy nén khí cũng cần phải đo áp suất để giới hạn áp suất đầu ra, tránh trường hợp quá áp dẫn đến hư hỏng và cháy nổ. - Trên các trạm bơm nước cũng cần cảm biến áp suất để giám sát áp suất đưa về PLC hoặc biến tần để điều khiển bơm nước . - Để điều áp hoặc điều khiển áp suất sau van điều khiển thì cảm biến áp suất đóng vai trò rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng trực tiếp áp suất đầu ra sau van điều khiển. - Trên các xe cẩu thường có các ben thuỷ lực, yêu cầu giám sát các ben thuỷ lực này rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng đến lực kéo của ben. Vì thế họ luôn lắp cảm biến áp suất để giám sát áp suất trên các ben thuỷ lực này.
Cảm biến đo lưu lượng và mức chất lỏng hay rắn trong bình chứa	Cảm biến sẽ phát ra sóng siêu âm truyền trong môi trường cần đo. Sau đó sóng siêu âm sẽ chạm vào bề mặt chất lỏng trong các bể chứa, bồn chứa và phản xạ lại cảm biến. Khi nhận được tín hiệu phản xạ lại cùng với khoảng thời gian và tốc độ thu phát sóng, cảm biến sẽ tính toán được mực nước hiện có trong silo, bể chứa một cách chính xác và nhanh chóng.	Dùng khá rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải, các khu công nghiệp sản xuất sữa, nước ngọt, nước giải khát. Bên cạnh đó chúng ta cũng có thể bắt gặp chúng ở các nhà máy xử lý nước sinh hoạt. Và đây được xem là một trong những sản phẩm chuyên dùng để đo lường hầu hết các chất lỏng hiện nay. Thậm chí có thể đo lường các chất lỏng nguy hiểm như axit, bazờ và muối.

Tính chất bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng:

- Hệ số khuếch đại của bộ thuật toán lí tưởng bằng vô cùng. Trên thực tế hệ số khuếch đại có thể lên tới vài trăm ngàn. Chính vì vậy, bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng có thể khuếch đại được tín hiệu có biên độ rất nhỏ.

- Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng cho phép khuếch đại được tín hiệu có công suất rất nhỏ mà không làm suy giảm tín hiệu do bị tiêu hao năng lượng ở lối vào và dòng điện ở lối ra không bị suy giảm do tiêu hao năng lượng trong mạch khuếch đại khi nó được nối với tải.

- Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng hoạt động ở mọi tần số.

- Tín hiệu lối vào khuếch đại thuật toán lí tưởng gần như ngay lập tức được khuếch đại thành tín hiệu lối ra mà không có thời gian trễ.

- Bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng không gây nhiễu trong quá trình khuếch đại.

Xem thêm giải bài tập Chuyên đề Vật lí 11 sách Cánh diều hay, chi tiết khác:

Mở đầu trang 36 Chuyên đề Vật Lí 11: Ngày nay, các thiết bị điện tử, đặc biệt là các thiết bị cảm biến được dùng phổ biến

Câu hỏi 1 trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Nêu đặc tính cơ bản của phần tử cảm biến.

Câu hỏi 2 trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Lấy ví dụ về thiết bị có sử dụng cảm biến ở nhà của bạn.

Câu hỏi 3 trang 38 Chuyên đề Vật Lí 11: Lấy ví dụ để phân loại các bộ cảm biến theo nguyên tắc hoạt động, hiệu quả kinh tế.

Câu hỏi 4 trang 39 Chuyên đề Vật Lí 11: Giá trị điện trở của LDR trong Hình 1.6 thay đổi như thế nào khi cường độ ánh sáng tăng lên?

Câu hỏi 5 trang 39 Chuyên đề Vật Lí 11: LDR được sử dụng làm một phần tử cảm biến như thế nào?

Câu hỏi 6 trang 39 Chuyên đề Vật Lí 11: Vẽ sơ đồ khối thể hiện nguyên tắc hoạt động của bộ cảm biến dùng LDR làm phần tử cảm biến.

Câu hỏi 7 trang 40 Chuyên đề Vật Lí 11: Hình 1.8 thể hiện sơ đồ mạch điện của một bộ chia điện thế. Nguồn điện có suất điện động 6,00 V