Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Ngày nay, các gia đình thường lắp đèn điện ở sân nhà để chiếu sáng khi trời tối. Trong nhiều trường hợp, người dùng có nhu cầu điều khiển bật/tắt bóng đèn từ hai vị trí khác nhau để thuận tiện hơn trong sinh hoạt.
Các trường hợp thường gặp cần điều khiển đèn từ 2 vị trí:
- Trong nhà – ngoài sân
- Đầu cầu thang – cuối cầu thang
- Cửa ra vào phòng ngủ – góc giường
Để thực hiện được điều này, ta cần sử dụng công tắc ba cực thay vì công tắc thông thường.
I. Lý thuyết trọng tâm
1. Nhiệm vụ và yêu cầu
Nhiệm vụ: Thiết kế, lắp đặt mạch điện điều khiển bật, tắt bóng đèn ngoài sân.
Yêu cầu: Bóng đèn ngoài sân được bật, tắt tại 2 vị trí: vị trí thứ nhất ở trong nhà, vị trí thứ 2 ở ngoài sân.
2. Công tắc ba cực
a) Cấu tạo
Công tắc ba cực có 3 cực (3 chân) gồm:
- 1 cực chung: Thường được đánh dấu hoặc có màu khác biệt để dễ nhận biết
- 2 cực còn lại: Dùng để chuyển mạch
b) Nguyên lí hoạt động
Khi bật/tắt công tắc, cực chung sẽ luân phiên nối với 1 trong 2 cực còn lại. Nhờ đó, dòng điện có thể đi theo 2 đường khác nhau tùy thuộc vào vị trí của công tắc.
Lưu ý: Nguồn điện (dây nóng L) được nối vào cực chung của công tắc.
3. Thiết kế mạch điện
a) Sơ đồ nguyên lí
Để thiết kế mạch điện điều khiển đèn từ hai vị trí, ta thực hiện các bước sau:
- Tìm hiểu các sơ đồ nguyên lí của mạch điều khiển đèn từ hai vị trí
- Lựa chọn mạch điện phù hợp
- Vẽ sơ đồ nguyên lí của mạch điện
Giải thích nguyên lí hoạt động:
Mạch điện sử dụng 2 công tắc ba cực (K1 và K2) nối với nhau. Hai cực không phải cực chung của K1 được nối tương ứng với hai cực không phải cực chung của K2. Cực chung của K1 nối với nguồn điện (dây nóng L), cực chung của K2 nối với bóng đèn.
| Trạng thái K1 | Trạng thái K2 | Mạch điện | Trạng thái đèn |
|---|---|---|---|
| Vị trí 1 | Vị trí 1 | Kín | Sáng |
| Vị trí 1 | Vị trí 2 | Hở | Tắt |
| Vị trí 2 | Vị trí 1 | Hở | Tắt |
| Vị trí 2 | Vị trí 2 | Kín | Sáng |
Quy luật:
- Khi K1 và K2 cùng vị trí → Mạch kín → Đèn sáng
- Khi K1 và K2 khác vị trí → Mạch hở → Đèn tắt
Như vậy, từ bất kỳ vị trí nào (trong nhà hoặc ngoài sân), ta đều có thể bật hoặc tắt đèn bằng cách thay đổi trạng thái của công tắc tại vị trí đó.
b) Sơ đồ lắp đặt
Từ sơ đồ nguyên lí và vị trí lắp đặt các thiết bị, ta vẽ sơ đồ lắp đặt thực tế.
Lưu ý quan trọng: Để đảm bảo an toàn điện khi thực hiện lắp và thử nghiệm mạch điện, thay vì nối điểm A và B với dây nóng (L) và mát (N) của nguồn điện, học sinh có thể nối chúng với phích cắm điện, sau đó sử dụng phích cắm đó để lấy điện từ ổ cắm.
4. Lựa chọn vật tư, thiết bị
Học sinh tính toán, lựa chọn vật tư, thiết bị điện cho mạch điện theo gợi ý ở Bảng 10.1.
Bảng 10.1. Vật tư, linh kiện và thiết bị cho mạch điện điều khiển đèn sân
| STT | Tên linh kiện, thiết bị | Số lượng | Thông số kĩ thuật |
|---|---|---|---|
| 1 | Công tắc ba cực | 2 cái | 220V – 10A |
| 2 | Bóng đèn | 1 cái | 220V – công suất phù hợp (5W-20W) |
| 3 | Đui đèn | 1 cái | E27 hoặc phù hợp với bóng đèn |
| 4 | Dây điện | Đủ dùng | Tiết diện 1.0 – 1.5 mm² |
| 5 | Bảng điện/Đế công tắc | 2 cái | Phù hợp với công tắc |
| 6 | Aptomat hoặc cầu chì | 1 cái | Dòng định mức phù hợp |
| 7 | Phích cắm điện | 1 cái | 220V – 10A |
| 8 | Máng gen luồn dây | Đủ dùng | Kích thước phù hợp |
Dụng cụ hỗ trợ cần chuẩn bị:
- Kìm cắt dây, kìm tuốt dây
- Tua vít (bake)
- Bút thử điện
- Băng dính điện
- Khoan (nếu cần)
5. Lắp đặt mô hình
a) Hướng dẫn an toàn điện
Trước khi thực hiện lắp đặt mạch điện, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn điện sau:
| STT | Quy tắc an toàn |
|---|---|
| 1 | Đi giày, dép và thực hiện lắp đặt mạch điện tại nơi khô ráo |
| 2 | Lắp mạch điện hoàn chỉnh trước khi đấu nối mạch điện vào nguồn điện |
| 3 | Chỉ được bật nguồn điện khi đảm bảo mạch điện không có phần nào hở điện và không có người tiếp xúc hoặc có nguy cơ tiếp xúc với các phần hở điện đó |
b) Các bước lắp mạch điện
Bước 1: Chuẩn bị
- Chuẩn bị đầy đủ vật tư, thiết bị điện theo bảng 10.1
- Chuẩn bị các công cụ hỗ trợ cần thiết như kìm bấm dây, khoan, băng dính điện, bút thử điện trước khi lắp mạch điện
Bước 2: Xác định vị trí
- Xác định vị trí nguồn lấy điện
- Đánh dấu vị trí lắp đặt công tắc và đèn
Bước 3: Lắp công tắc
- Lắp công tắc vào bảng điện
- Đảm bảo công tắc được gắn chắc chắn
Bước 4: Nối dây điện
- Nối dây điện kết nối các thiết bị trong mạch điện như Hình 10.4
- Lắp đèn vào đui đèn và treo đèn vào vị trí đã xác định
- Lắp đặt các máng gen luồn dây điện và cho dây điện vào trong máng gen đảm bảo thẩm mĩ, an toàn
- Việc kết nối mạch điện với nguồn được thực hiện sau cùng theo các hướng dẫn an toàn điện ở mục trên
Bước 5: Kiểm tra mạch điện
Kiểm tra mạch điện theo các tiêu chuẩn:
- Lắp đặt đúng theo sơ đồ
- Các mối nối đảm bảo an toàn điện, chắc, đẹp và không hở điện
- Mạch điện đảm bảo thông mạch, không đoản mạch
Bước 6: Nối nguồn điện
- Nối mạch điện vào nguồn điện
- Lưu ý tuân thủ hướng dẫn an toàn điện ở mục trên
6. Thử nghiệm và đánh giá
a) Thử nghiệm
- Bật nguồn điện cấp cho mạch
- Lần lượt thực hiện bật, tắt công tắc 1 và công tắc 2
- Quan sát và đánh giá sự phù hợp của kết quả so với lí thuyết
b) Tiêu chí đánh giá
| STT | Tiêu chí đánh giá |
|---|---|
| 1 | Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo tính thẩm mĩ, an toàn |
| 2 | Giải thích được nguyên lí và cách lắp đặt mạch điện |
| 3 | Ý thức học tập, tuân thủ quy trình, đảm bảo an toàn |
II. Bảng tóm tắt nguyên lí hoạt động
| Thao tác | K1 | K2 | Kết quả |
|---|---|---|---|
| Ban đầu | Vị trí 1 | Vị trí 1 | Đèn sáng |
| Tắt đèn từ vị trí 1 (trong nhà) | Chuyển sang vị trí 2 | Vị trí 1 | Đèn tắt |
| Bật đèn từ vị trí 2 (ngoài sân) | Vị trí 2 | Chuyển sang vị trí 2 | Đèn sáng |
| Tắt đèn từ vị trí 2 (ngoài sân) | Vị trí 2 | Chuyển sang vị trí 1 | Đèn tắt |
Kết luận: Từ bất kỳ vị trí nào, ta đều có thể thay đổi trạng thái của đèn (từ sáng sang tắt hoặc từ tắt sang sáng) chỉ bằng một thao tác bật/tắt công tắc.
ThS. Hồ Thị Thư
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám