Lời giải Câu hỏi trang 45 Vận dụng Bài 1. Thiết bị cảm biến và khuếch đại thuật toán – Chuyên đề học tập Lí 11 Cánh diều.
Câu hỏi/Đề bài:
Dự án tìm hiểu cảm biến và khuếch đại thuật toán
1. Thảo luận để trả lời các câu hỏi sau
- 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 xát, thu thập, xửlí thông tin và sản phẩm dự kiến
4. Thực hiện dự án, báo cáo và thảo luận
- Tiến hành tìm hiểu thử thập xử là 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:
1. Phân loại cảm biến theo các nguyên tắc
Phân loại theo nguyên tắc hoạt động:
- Cảm biến chủ động và cảm biến thụ động: Cảm biến ánh sáng phát hiện xem ánh sáng có chiếu vào nó hay không và cảm biến nhiệt độ phát hiện nhiệt độ của một vật
- Dựa vào cách thức phát hiện tín hiệu được sử dụng trong cảm biến: Cảm biến khói phát hiện ra khói, …
- Dựa vào hiện tượng chuyển đổi tức là đầu vào và đầu ra: Cảm biến nhiệt điện, quang điện,..
- Cảm biến tương tự và cảm biến kĩ thuật số:
- cảm biến tương tự: cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất, cảm biến ánh sáng,cảm biến âm thanh, cảm biến nhiệt độ
- cảm biến kĩ thuật số: gia tốc kế kĩ thuật số, cảm biến nhiệt độ kĩ thuật số,…
Phân loại theo hiệu quả kinh tế và phạm vi hoạt động: cảm biến nhiệt độ có nhiều loại khác nhau nhưng tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà người ta lựa chọn loại tối ưu sao cho phù hợp với giá cả, tính năng, độ tin cậy, tuổi thọ,…
2. Nguyên tắc hoạt động của của điện trở phụ thuộc vào ánh sáng và điện trở nhiệt là:
Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng: Giá trị điện trở của LDR giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên và ngược lại.
Điện trở nhiệt dựa trên nguyên tắc điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng lên và hiện tượng này được gọi là nhiệt điện trở suất. Khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc giảm, điện trở của nhiệt điện trở cũng sẽ tăng hoặc giảm theo.
3. Bản thân các điện trở đó đã có chức năng cảm nhận sự thay đổi của môi trường, các điều kiện xung quanh chỉ cần lắp đặt phù hợp là có thể chuyển đổi tín hiệu mà các điện trở cảm nhận thành các tín hiệu đầu ra để điều khiển thiết bị.
4. Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng:
- Hệ số khuếch đại vòng hở vô cùng lớn
- Tổng trở đầu vào rất lớn
- Tổng trở đầu ra rất nhỏ
- Đáp ứng tần số cao
5. Thiết bị cảm biến được ứng dụng rất phổ biến trông cuộc sống hiện tại, nó được thiết kế ứng dụng một cách thông minh phù hợp với những nhu cầu của con người.