Trả lời nhanh
Mạch điều khiển tín hiệu là mạch điện tử dùng để điều khiển sự thay đổi trạng thái của tín hiệu (đèn sáng/tắt, chuông kêu, chữ chạy…) hay chế độ làm việc của thiết bị. Nguyên lí chung gồm ba bước: nhận lệnh từ cảm biến, xử lí và khuếch đại tín hiệu, rồi đưa tới khối chấp hành để phát tín hiệu báo hiệu hoặc đóng, cắt thiết bị.
1. Khái niệm mạch điều khiển tín hiệu
Hằng ngày em gặp rất nhiều “tín hiệu”: đèn giao thông chuyển màu, đèn báo nguồn của nồi cơm điện, chuông báo cháy, biển quảng cáo chạy chữ. Phía sau mỗi tín hiệu đó là một mạch điện tử quyết định lúc nào sáng, lúc nào tắt, lúc nào kêu.
Mạch điều khiển tín hiệu là mạch điện tử dùng để điều khiển sự thay đổi trạng thái của các tín hiệu, trạng thái hoạt động và chế độ làm việc của máy móc, thiết bị.
Ví dụ: sự thay đổi sáng – tắt của đèn giao thông, hệ thống báo cháy, đèn hiển thị trên máy giặt, nồi cơm điện.
Mẹo nhớ: từ khoá của khái niệm là “thay đổi trạng thái“. Mạch này không phải để thay đổi tốc độ hay công suất (đó là việc của mạch điều khiển tốc độ, mạch điều khiển công suất ở các bài khác).
2. Công dụng của mạch điều khiển tín hiệu
| Công dụng | Ví dụ |
|---|---|
| Thông báo tình trạng thiết bị khi có sự cố | Điện áp quá cao, quá thấp, quá nhiệt, cháy nổ |
| Thông báo thông tin để con người làm theo hiệu lệnh | Đèn xanh – đỏ – vàng ở ngã tư |
| Làm thiết bị trang trí bằng điện tử | Bảng quảng cáo, biển hiệu nhấp nháy |
| Thông báo tình trạng hoạt động của máy | Đèn báo nguồn, thanh báo mức âm lượng |
Em nhận ra: có tín hiệu để cảnh báo (nguy hiểm), có tín hiệu để chỉ dẫn (đèn giao thông), có tín hiệu để trang trí và có tín hiệu để báo trạng thái. Ra đề, thầy cô thường cho một ví dụ rồi hỏi nó thuộc công dụng nào.
3. Nguyên lí chung của mạch điều khiển tín hiệu
Tuỳ chức năng, người ta có thể thiết kế mạch theo nhiều cách. Tuy nhiên mạch điều khiển tín hiệu đơn giản đều đi theo một trình tự giống nhau.
- Nhận lệnh: mạch nhận tín hiệu từ một cảm biến (cảm biến điện áp, nhiệt độ, ánh sáng, khói…) hoặc từ bộ định thời.
- Xử lí: mạch điều khiển xử lí tín hiệu vừa nhận, điều chế theo một quy tắc đã định (ví dụ: vượt ngưỡng thì báo).
- Khuếch đại: tín hiệu được khuếch đại đến công suất đủ lớn để điều khiển khối cuối.
- Chấp hành: phát lệnh báo hiệu (chuông, đèn, hàng chữ nổi…) và thực hiện lệnh (đóng, cắt mạch).
Lỗi hay gặp: nhiều bạn cho rằng khối chấp hành lúc nào cũng là chuông. Thực ra khối chấp hành là “khối làm việc cuối cùng”: với đèn giao thông nó là bóng đèn, với báo cháy có thể là chuông và đèn, với biển quảng cáo là các đèn LED/chữ nổi.
4. Ví dụ: mạch báo hiệu và bảo vệ quá điện áp
Mạch (hình 14.3 trong SGK) có nhiệm vụ thông báo và cắt điện cho tải khi điện áp vượt quá ngưỡng nguy hiểm. Bình thường điện áp lưới khoảng 220 V.
4.1. Chức năng các linh kiện
| Linh kiện | Chức năng |
|---|---|
| BA (biến áp) | Hạ điện áp từ 220 V xuống khoảng 15 V để nuôi mạch điều khiển |
| Đ1, C | Điôt chỉnh lưu và tụ lọc, biến điện xoay chiều thành một chiều nuôi mạch |
| VR, R1 | Chỉnh ngưỡng tác động khi điện áp quá cao |
| Đ0, R2 | Điôt ổn áp, đặt ngưỡng tác động cho T1, T2 |
| R3 | Bảo vệ các tranzito |
| T1, T2 | Tranzito khuếch đại dòng, điều khiển rơle hoạt động |
| K (rơle) | Cuộn dây K hút; tiếp điểm K1 thường đóng (cấp điện cho tải); tiếp điểm K2 thường mở (cấp điện cho đèn, chuông báo) |
Lưu ý: một số tài liệu ghi nhầm K1 là thường mở, K2 là thường đóng. Hãy tự kiểm tra bằng logic hoạt động: tải phải có điện lúc bình thường nên K1 là tiếp điểm thường đóng; đèn và chuông chỉ kêu khi có sự cố nên K2 là tiếp điểm thường mở.
4.2. Nguyên lí hoạt động
- Điện áp bình thường (220 V): điện áp lấy mẫu chưa vượt ngưỡng, T1, T2 không dẫn, rơle K không hút. Tiếp điểm K1 vẫn đóng nên tải làm việc bình thường, đèn và chuông chưa có điện.
- Điện áp tăng quá ngưỡng: tín hiệu lấy từ biến trở VR vượt ngưỡng ổn áp của Đ0, có dòng chạy qua Đ0 vào T1, T2. Hai tranzito khuếch đại dòng và cấp điện cho cuộn dây K.
- Rơle tác động: K hút, làm mở tiếp điểm K1 (cắt điện tải để bảo vệ) và đóng tiếp điểm K2 (đèn sáng, chuông kêu báo điện áp cao đã bị cắt).
Đối chiếu với sơ đồ khối: Đ0 và VR là khối nhận lệnh/so sánh ngưỡng, T1–T2 là khối khuếch đại, rơle cùng đèn, chuông là khối chấp hành.
5. Sơ đồ tóm tắt bài học
- Khái niệm: mạch điện tử điều khiển sự thay đổi trạng thái tín hiệu, chế độ làm việc của thiết bị.
- Công dụng: báo sự cố – hướng dẫn – trang trí – báo tình trạng hoạt động.
- Nguyên lí: nhận lệnh → xử lí → khuếch đại → chấp hành.
- Mạch ví dụ: báo hiệu và bảo vệ quá áp, rơle K tác động thì mở K1, đóng K2.
6. 10 câu trắc nghiệm Công nghệ 12 Bài 14 (có đáp án, giải thích)
Câu 1. Mạch điều khiển tín hiệu dùng để:
A. Điều khiển sự thay đổi tốc độ của tín hiệu B. Điều khiển sự thay đổi công suất của mạch C. Điều khiển sự thay đổi trạng thái của tín hiệu D. Điều khiển sự thay đổi trạng thái và tốc độ của tín hiệu
Đáp án: C. Đúng theo định nghĩa; A, B, D thêm “tốc độ”, “công suất” là không có trong khái niệm.
Câu 2. Phát biểu nào sau đây sai?
A. Mạch điều khiển tín hiệu là mạch điện tử điều khiển sự thay đổi trạng thái của tín hiệu. B. Mạch giúp thông báo tình trạng hoạt động của máy móc. C. Với đèn tín hiệu giao thông, khối chấp hành phát lệnh báo hiệu bằng chuông. D. Mạch có công dụng làm biển hiệu, hình ảnh quảng cáo.
Đáp án: C. Khối chấp hành của đèn giao thông là bóng đèn, không phải chuông.
Câu 3. Trong mạch báo hiệu và bảo vệ quá áp, khi điện áp vượt ngưỡng thì rơle K tác động làm:
A. Đóng K1, mở K2 B. Mở K1, đóng K2 C. Mở cả K1 và K2 D. Đóng cả K1 và K2
Đáp án: B. Mở K1 để cắt tải, đóng K2 để đèn, chuông báo hiệu. A là trạng thái ngược lại; C làm đèn không sáng; D không cắt được tải.
Câu 4. Nhiệm vụ của các khối trong mạch điều khiển tín hiệu:
A. Khối nhận lệnh nhận lệnh báo hiệu từ cảm biến B. Khối khuếch đại khuếch đại tín hiệu đến công suất cần thiết C. Khối chấp hành phát lệnh báo bằng chuông, đèn, chữ nổi… D. Cả ba đáp án đều đúng
Đáp án: D. Cả ba mô tả đều khớp với chức năng từng khối.
Câu 5. Khối chấp hành có thể phát lệnh báo hiệu bằng:
A. Chuông B. Đèn C. Hàng chữ nổi D. Cả ba đáp án đều đúng
Đáp án: D.
Câu 6. Sự thay đổi trạng thái của tín hiệu là:
A. Đèn giao thông chuyển sáng – tắt B. Tiếng còi báo động khi gặp sự cố C. Hàng chữ chạy trên bảng quảng cáo D. Cả ba ý trên
Đáp án: D. Đèn, còi, chữ chạy đều là tín hiệu có trạng thái thay đổi.
Câu 7. Công dụng của mạch điều khiển tín hiệu là:
A. Thông báo tình trạng thiết bị khi gặp sự cố B. Thông báo thông tin để con người làm theo hiệu lệnh C. Làm các thiết bị trang trí bằng điện tử D. Cả ba ý trên
Đáp án: D.
Câu 8. Thứ tự đúng của các khối trong mạch điều khiển tín hiệu đơn giản là:
A. Khuếch đại → nhận lệnh → chấp hành B. Nhận lệnh → xử lí → khuếch đại → chấp hành C. Chấp hành → khuếch đại → nhận lệnh D. Nhận lệnh → chấp hành → khuếch đại
Đáp án: B. Tín hiệu phải được nhận và xử lí trước, khuếch đại đủ công suất rồi mới điều khiển được khối chấp hành.
Câu 9. Trong mạch báo hiệu và bảo vệ quá áp, điôt ổn áp Đ0 có tác dụng:
A. Chỉnh lưu dòng xoay chiều B. Đặt ngưỡng tác động cho các tranzito T1, T2 C. Hạ điện áp xuống 15 V D. Cắt điện trực tiếp cho tải
Đáp án: B. Chỉnh lưu là việc của Đ1; hạ áp là việc của biến áp; cắt tải là việc của rơle.
Câu 10. Biến áp BA trong mạch báo hiệu và bảo vệ quá áp dùng để:
A. Khuếch đại tín hiệu B. Hạ điện áp lưới xuống mức thấp (khoảng 15 V) để nuôi mạch điều khiển C. Phát tín hiệu âm thanh D. Tăng điện áp cho tải
Đáp án: B.
7. Bài luyện tập tự giải
- Mạch báo cháy trong toà nhà: hãy gọi tên khối nhận lệnh, khối khuếch đại, khối chấp hành. Gợi ý: cảm biến khói/nhiệt – mạch khuếch đại – chuông và đèn báo (có thể kèm cắt điện).
- Nếu em muốn mạch bảo vệ cắt điện sớm hơn (khi điện áp lên 240 V thay vì 250 V) thì chỉnh linh kiện nào? Đáp án: chỉnh biến trở VR (cùng R1) để hạ ngưỡng tác động.
- Vì sao tải được nối qua tiếp điểm thường đóng K1, không phải thường mở? Đáp án: để lúc bình thường (rơle chưa hút) tải vẫn có điện; chỉ khi có sự cố rơle hút mới làm K1 mở và cắt điện.
Học tiếp: Lý thuyết Bài 15: Mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha. Luyện thêm: 10 câu trắc nghiệm Bài 14 và Giải Công nghệ 12 Bài 14.
Câu hỏi thường gặp
Mạch điều khiển tín hiệu là gì?
Là mạch điện tử dùng để điều khiển sự thay đổi trạng thái của các tín hiệu (đèn sáng/tắt, chuông kêu, chữ chạy…) và chế độ làm việc của máy móc, thiết bị.
Nguyên lí chung của mạch điều khiển tín hiệu gồm những bước nào?
Gồm bốn bước: nhận lệnh từ cảm biến, xử lí tín hiệu, khuếch đại đến công suất cần thiết, rồi đưa sang khối chấp hành để phát lệnh báo hiệu (chuông, đèn, chữ nổi) và thực hiện lệnh.
Trong mạch báo hiệu và bảo vệ quá áp, khi điện áp vượt ngưỡng thì chuyện gì xảy ra?
Tranzito T1, T2 dẫn và cấp điện cho cuộn dây rơle K. Rơle hút, mở tiếp điểm thường đóng K1 để cắt điện tải, đồng thời đóng tiếp điểm thường mở K2 để đèn sáng, chuông kêu.
Khối chấp hành của mạch điều khiển tín hiệu có phải luôn là chuông không?
Không. Khối chấp hành có thể là chuông, đèn hoặc hàng chữ nổi tuỳ thiết bị. Ví dụ với đèn giao thông, khối chấp hành là bóng đèn.