a. Sơ đồ khối mạch điện

Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến thường bao gồm:Cảm biến: Nhận tín hiệu từ môi trường (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng).

• Mạch xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu từ cảm biến (ví dụ: vi điều khiển, bộ vi xử lý).
• Mạch điều khiển: Điều khiển các thiết bị ngoại vi (ví dụ: động cơ, đèn).
• Nguồn điện: Cung cấp năng lượng cho mạch.

b. Các bước thực hiện và tiêu chí đánh giá

1. Lắp ráp mạch:

• Kết nối các linh kiện theo sơ đồ.
• Đảm bảo đúng chiều và vị trí các chân linh kiện.

2. Kiểm tra các kết nối:

• Đảm bảo các dây nối chắc chắn, không bị ngắn mạch.
• Kiểm tra mô đun cảm biến hoạt động chính xác.

3. Cập nhật phần mềm (nếu có):

• Lập trình vi điều khiển để xử lý tín hiệu cảm biến và điều khiển thiết bị.
• Kiểm tra hoạt động theo yêu cầu.

4. Tiêu chí đánh giá:

• Mạch hoạt động ổn định.
• Tín hiệu từ cảm biến được nhận và xử lý chính xác.
• Các thiết bị ngoại vi hoạt động như mong đợi.

c. Một số mô đun cảm biến và sơ đồ mạch

1. Cảm biến nhiệt độ (DHT11, DHT22):

• Sử dụng để đo nhiệt độ và độ ẩm.
• Mạch: Cảm biến → Vi điều khiển → Hiển thị LCD hoặc điều khiển quạt.

2. Cảm biến ánh sáng (LDR):

• Sử dụng để đo cường độ ánh sáng.
• Mạch: Cảm biến LDR → Vi điều khiển → Điều khiển đèn.

3. Cảm biến khoảng cách (HC-SR04):

• Đo khoảng cách bằng sóng siêu âm.
• Mạch: Cảm biến → Vi điều khiển → Điều khiển động cơ hoặc hiển thị LCD.

a. Sơ đồ khối mạch điện
Mạch điện điều khiển sử dụng mô-đun cảm biến thường có các khối cơ bản sau:

Nguồn điện: Cung cấp điện áp phù hợp cho mạch hoạt động.
Mô-đun cảm biến: Phát hiện các yếu tố môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, chuyển động, v.v.).
Vi điều khiển (MCU): Xử lý tín hiệu từ cảm biến và đưa ra lệnh điều khiển.
Mạch điều khiển tải: Chuyển đổi tín hiệu từ vi điều khiển để điều khiển thiết bị đầu ra (đèn, quạt, động cơ, v.v.).
Thiết bị đầu ra: Hoạt động theo tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển (LED, còi báo, relay, động cơ,...).
b. Các bước thực hiện và tiêu chí đánh giá
Các bước thực hiện lắp ráp mạch điện:
Xác định yêu cầu mạch điện: Chọn loại mô-đun cảm biến phù hợp với ứng dụng cụ thể.
Chuẩn bị linh kiện và dụng cụ: Vi điều khiển (Arduino, ESP32,...), cảm biến, dây kết nối, module relay, nguồn điện.
Lắp ráp mạch trên breadboard hoặc PCB:

Kết nối nguồn điện.
Nối mô-đun cảm biến với vi điều khiển theo sơ đồ.
Kết nối mạch điều khiển tải với thiết bị đầu ra.
Lập trình cho vi điều khiển: Viết code để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển đầu ra.
Kiểm tra và chạy thử nghiệm: Đánh giá hoạt động của mạch, chỉnh sửa nếu cần.
Tiêu chí đánh giá hoạt động:
Mạch hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra.
Cảm biến phản hồi nhanh và chính xác.
Mạch điều khiển tải hoạt động ổn định.
Tiêu thụ điện năng phù hợp, không xảy ra hiện tượng quá tải hoặc chập cháy.
c. Một số mô-đun cảm biến thường dùng và sơ đồ mạch điện
Một số mô-đun cảm biến phổ biến:
Cảm biến nhiệt độ (DHT11, DHT22, LM35): Đo nhiệt độ và độ ẩm.
Cảm biến ánh sáng (LDR, BH1750): Phát hiện cường độ ánh sáng.
Cảm biến hồng ngoại (PIR HC-SR501): Phát hiện chuyển động.
Cảm biến khí gas (MQ-2, MQ-135): Phát hiện nồng độ khí gas.
Cảm biến siêu âm (HC-SR04): Đo khoảng cách.
Sơ đồ mạch điện điều khiển ví dụ:
Ví dụ: Mạch điều khiển đèn tự động bằng cảm biến ánh sáng LDR.

Khi ánh sáng môi trường yếu, cảm biến LDR gửi tín hiệu về vi điều khiển.
Vi điều khiển kích hoạt relay để bật đèn.
Khi ánh sáng đủ mạnh, đèn tự động tắt.
Mạch điện trên có thể mở rộng bằng cách sử dụng các vi điều khiển như Arduino, ESP8266, ESP32 để điều khiển từ xa thông qua mạng Wi-Fi hoặc Bluetooth.

Câu 2: Mạch điện điều khiển sử dụng mô-đun cảm biến
a) Sơ đồ khối mạch điện
Một mạch điện điều khiển sử dụng mô-đun cảm biến có thể được phân thành các khối chính sau:

Cảm biến: Đây là thiết bị dùng để thu thập thông tin từ môi trường (như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động, v.v.).
Mạch xử lý tín hiệu: Tín hiệu từ cảm biến được xử lý và chuyển đổi thành dạng phù hợp cho việc điều khiển (thường là tín hiệu số hoặc analog).
Bộ vi xử lý hoặc vi điều khiển (Microcontroller): Nhận tín hiệu từ cảm biến qua mạch xử lý tín hiệu, xử lý dữ liệu và đưa ra các quyết định điều khiển dựa trên chương trình đã được lập trình sẵn.
Mạch điều khiển: Mạch này điều khiển các thiết bị đầu ra như động cơ, đèn LED, màn hình hiển thị, hoặc các thiết bị khác.
Thiết bị đầu ra: Được điều khiển bởi tín hiệu từ bộ vi xử lý, thực hiện các chức năng như bật/tắt, thay đổi trạng thái, v.v.
Sơ đồ khối cơ bản:

css
Copy
[Cảm biến] --> [Mạch xử lý tín hiệu] --> [Vi xử lý/Microcontroller] --> [Mạch điều khiển] --> [Thiết bị đầu ra]

b) Trình bày các bước, nội dung thực hiện của từng bước và các tiêu chí đánh giá hoạt động lắp ráp mạch điện
Các bước thực hiện lắp ráp mạch điện điều khiển với cảm biến:

Bước 1: Chuẩn bị linh kiện

Xác định các mô-đun cảm biến cần sử dụng.
Lựa chọn các linh kiện điện tử phù hợp (vi điều khiển, mạch điều khiển, thiết bị đầu ra, nguồn điện, v.v.).
Chuẩn bị công cụ lắp ráp như bảng mạch in, dây nối, hàn.
Bước 2: Lắp ráp mạch điện

Kết nối các linh kiện theo sơ đồ mạch.
Hàn các chân của cảm biến vào mạch in.
Kết nối các chân vi điều khiển với cảm biến, mạch xử lý tín hiệu, và thiết bị đầu ra.
Bước 3: Lập trình vi điều khiển

Viết chương trình điều khiển vi điều khiển để nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý và điều khiển thiết bị đầu ra.
Lập trình các điều kiện (ví dụ: nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng thì bật quạt).
Bước 4: Kiểm tra và gỡ lỗi

Kiểm tra từng phần của mạch điện, bao gồm tín hiệu từ cảm biến và kết quả điều khiển.
Gỡ lỗi các vấn đề phát sinh trong quá trình kiểm tra.
Bước 5: Đánh giá hiệu suất

Kiểm tra độ chính xác của cảm biến và các thiết bị đầu ra.
Đảm bảo rằng mạch hoạt động ổn định và chính xác theo yêu cầu.
Tiêu chí đánh giá hoạt động:

Độ chính xác: Cảm biến phải cung cấp giá trị chính xác và ổn định.
Độ ổn định: Mạch điện và chương trình phải hoạt động liên tục mà không gặp sự cố.
Hiệu quả: Thiết bị đầu ra phải thực hiện chính xác các tác vụ được yêu cầu.
Tiết kiệm năng lượng: Mạch điện phải tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, đặc biệt trong các ứng dụng cần tiết kiệm điện.
c) Tìm hiểu một số mô-đun cảm biến thường dùng và sơ đồ mạch điện điều khiển có sử dụng mô-đun cảm biến đó
Cảm biến nhiệt độ DHT11/DHT22

Chức năng: Đo nhiệt độ và độ ẩm không khí.
Ứng dụng: Điều khiển nhiệt độ, giám sát độ ẩm trong phòng.
Sơ đồ mạch điện:Mạch kết nối cảm biến DHT11/DHT22 với vi điều khiển (ví dụ Arduino).
Cảm biến gửi tín hiệu nhiệt độ và độ ẩm qua cổng digital của vi điều khiển.
Vi điều khiển xử lý tín hiệu và có thể điều khiển thiết bị đầu ra như quạt hoặc máy điều hòa.
Cảm biến ánh sáng LDR (Light Dependent Resistor)

Chức năng: Đo cường độ ánh sáng.
Ứng dụng: Điều khiển đèn tự động bật/tắt tùy theo ánh sáng môi trường.
Sơ đồ mạch điện:LDR kết nối với vi điều khiển qua mạch phân áp.
Vi điều khiển đọc giá trị điện áp từ LDR và quyết định bật/tắt đèn.
Cảm biến chuyển động PIR (Passive Infrared Sensor)

Chức năng: Phát hiện chuyển động trong không gian.
Ứng dụng: Điều khiển đèn tự động bật khi có người đi qua.
Sơ đồ mạch điện:Cảm biến PIR kết nối với vi điều khiển.
Vi điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến PIR và kích hoạt thiết bị đầu ra như đèn hoặc chuông.
Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR04

Chức năng: Đo khoảng cách giữa cảm biến và vật thể.
Ứng dụng: Đo khoảng cách, điều khiển robot, hoặc phát hiện vật cản.
Sơ đồ mạch điện:Cảm biến HC-SR04 kết nối với vi điều khiển (ví dụ Arduino).
Vi điều khiển gửi tín hiệu tới cảm biến và nhận lại tín hiệu phản xạ để tính toán khoảng cách.
Kết luận:
Các mạch điện điều khiển sử dụng mô-đun cảm biến có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ tự động hóa trong nhà đến robot và các ứng dụng công nghiệp. Việc lắp ráp và kiểm tra mạch điện yêu cầu sự tỉ mỉ và chính xác trong từng bước để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định.