TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CƠ BẢN (TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Điện - Điện tử cơ bản (mã số mô đun: MĐ 08) là tài liệu đào tạo chính thức do tác giả Lê Hữu Tính biên soạn, được ban hành năm 2021 theo quyết định của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề An Giang (thuộc Ủy ban Nhân dân Tỉnh An Giang). Trong khung chương trình đào tạo nghề Thiết kế Đồ họa ở trình độ Trung cấp, mô đun này thuộc khối các môn học chung bắt buộc, đóng vai trò cung cấp khối kiến thức kỹ thuật nền tảng nhằm bổ trợ trực tiếp cho lĩnh vực thiết kế và thi công bảng Led quảng cáo.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG                           |
|                  GIÁO TRÌNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CƠ BẢN (MĐ 08)                    |
|                        Nghề: Thiết kế Đồ họa (Trung cấp)                      |
|                               Tác giả: Lê Hữu Tính                             |
|                               Năm ban hành: 2021                              |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Tổng thời lượng: 60 giờ                                                       |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng đến ba chuẩn đầu ra chính:

  • Kiến thức: Trình bày được các nguyên lý nguồn điện xoay chiều (AC), một chiều (DC); định luật mạch điện cơ bản; quy tắc an toàn lao động; cấu tạo và nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo lường, khí cụ đóng cắt; nguyên lý các mạch chiếu sáng dân dụng và mạch điện tử ứng dụng bảng Led.
  • Kỹ năng: Thao tác đúng quy trình kỹ thuật các công đoạn bóc vỏ cáp, nối dây, hàn thiếc (si chì); sử dụng thành thạo đồng hồ vạn năng (VOM) và ampe kìm; lắp đặt hoàn chỉnh bảng điện phân phối, mạch đèn huỳnh quang và các khối mạch điều khiển linh kiện bán dẫn; đo đạc và kiểm tra khắc phục sự cố hệ thống.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn điện cho người và thiết bị trong quá trình lắp đặt, sửa chữa và vận hành.

Cấu trúc tài liệu được thiết kế theo hình thức tích hợp mô đun với tổng thời lượng 60 giờ, bao gồm 20 giờ lý thuyết, 36 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra. Điểm đặc thù của giáo trình là sự kết nối trực tiếp giữa kỹ thuật điện dân dụng cơ sở với công nghệ điện tử bán dẫn và vi điều khiển, phục vụ trực tiếp mục tiêu thi công sản phẩm đồ họa quảng cáo ngoài trời và trong nhà.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được phân bổ thành 6 bài học chuyên đề và 1 phần ôn tập tổng kết, sắp xếp theo trình tự phát triển từ nguyên lý cơ bản đến thi công ứng dụng:

+--------+-------------------------------------------------------------+----------+----------+-----------+
| Bài số | Tên bài học                                                 | Lý thuyết|Thực hành | Kiểm tra  |
+--------+-------------------------------------------------------------+----------+----------+-----------+
| Bài 1  | Nguồn điện – Quy trình an toàn điện                         | 04 giờ   | 00 giờ   | 00 giờ    |
| Bài 2  | Dụng cụ đồ nghề và trang thiết bị điện – điện tử dân dụng   | 02 giờ   | 02 giờ   | 00 giờ    |
| Bài 3  | Nối và hàn dây điện                                         | 0.5 giờ  | 3.5 giờ  | 00 giờ    |
| Bài 4  | Sử dụng đồng hồ VOM, Ampe-kế kẹp                            | 02 giờ   | 02 giờ   | 02 giờ    |
| Bài 5  | Các mạch chiếu sáng cơ bản                                  | 1.5 giờ  | 6.5 giờ  | 00 giờ    |
| Bài 6  | Điện tử ứng dụng thi công lắp đặt                           | 10 giờ   | 20 giờ   | 02 giờ    |
| --     | Ôn tập tổng hợp                                             | 00 giờ   | 02 giờ   | 00 giờ    |
+--------+-------------------------------------------------------------+----------+----------+-----------+
| Tổng   | 60 giờ đào tạo                                              | 20 giờ   | 36 giờ   | 04 giờ    |
+--------+-------------------------------------------------------------+----------+----------+-----------+
  1. Bài 1: Nguồn điện – Quy trình an toàn điện (4 giờ lý thuyết): Phân tích bản chất dòng điện xoay chiều (chu kỳ $T$, tần số $F=1/T$, pha, biên độ đỉnh, giá trị hiệu dụng); đặc tính tải $R, L, C$ trong mạch AC; bản chất cấu trúc nguyên tử của dòng điện DC; các định luật Ohm, công suất ($P = U \cdot I \cdot \cos\alpha$) và điện năng ($W = U \cdot I \cdot t$); phân tích nguyên nhân tai nạn điện dựa trên số liệu thống kê của Bộ Công Thương; quy định khoảng cách an toàn điện cao áp (2–15kV là 0,5m; 330kV là 3m; 330–500kV là 4m); phân loại hệ thống biển báo (biển cấm, biển cảnh báo, biển chỉ dẫn) và kỹ thuật cấp cứu người bị điện giật.
  2. Bài 2: Giới thiệu dụng cụ đồ nghề và các trang thiết bị điện – điện tử dân dụng (4 giờ: 2h LT, 2h TH): Giới thiệu bộ dụng cụ cầm tay tiêu chuẩn DIN/ISO (bộ KS Tools 127 chi tiết, mã 911.0727); hệ thống ký hiệu quy ước trên bản vẽ thiết kế điện theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1613-75 cho thiết bị chiếu sáng, TCVN 1615-75 và TCVN 1623-75 cho thiết bị đóng ngắt, bảo vệ); phân loại, cấu tạo dây dẫn bọc cách điện ($M(n \times F)$) và cáp điện (ví dụ: cáp hạ thế CXV 4x1.6/1kV - Cadivi, lớp cách điện Cu/XLPE/PVC).
  3. Bài 3: Nối và hàn dây điện (4 giờ: 0.5h LT, 3.5h TH): Kỹ thuật bóc vỏ cách điện (bóc cắt vát góc 30° và bóc phân đoạn lệch 5–8mm với chiều dài bóc gấp 15–20 lần đường kính lõi); phương pháp làm sạch lõi bằng giấy ráp; quy trình nối thẳng (nối tiếp), nối rẽ (phân nhánh) cho dây dẫn lõi 1 sợi và lõi nhiều sợi; kỹ thuật nối dùng vít và đai ốc nối dây; quy trình 5 bước hàn thiếc và si chì (mỏ hàn nhiệt độ 350–400°C, sử dụng hợp kim hàn Sn 60% - Pb 40% hoặc Sn 63% - Pb 37%, thời gian hàn dưới 2 giây, sử dụng chất trợ hàn rosin/nhựa thông).
  4. Bài 4: Sử dụng đồng hồ VOM, Ampe - Kế kẹp (6 giờ: 2h LT, 2h TH, 2h KT): Cấu tạo và 4 chức năng đo của đồng hồ vạn năng VOM (trở kháng 20kΩ/V); kỹ thuật đo điện áp AC, DC, đo dòng điện DC bằng phương pháp mắc nối tiếp hoặc đo gián tiếp qua sụt áp trên điện trở hạn dòng; phương pháp chỉnh điểm 0 (triết áp) khi đo điện trở; nguyên lý cảm ứng điện từ trên ampe kìm đo dòng AC và cảm biến hiệu ứng Hall khi đo dòng DC; quy tắc an toàn khi đo điện áp dưới 600V và thao tác kẹp dây đơn.
  5. Bài 5: Các mạch chiếu sáng cơ bản (8 giờ: 1.5h LT, 6.5h TH): Chức năng bảng điện chính và bảng điện nhánh; sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp đặt mạch điện gồm 2 cầu chì, 1 công tắc 2 cực điều khiển 1 đèn sợi đốt và 1 ổ cắm; quy trình 5 bước lắp đặt bảng điện (vạch dấu, khoan lỗ, nối dây, lắp thiết bị, kiểm tra vận hành); sơ đồ nguyên lý và lắp đặt bộ đèn ống huỳnh quang (chấn lưu, tắc te, bóng đèn, máng đèn).
  6. Bài 6: Điện tử ứng dụng thi công lắp đặt (32 giờ: 10h LT, 20h TH, 2h KT): Cấu tạo, ký hiệu và phương pháp kiểm tra linh kiện bán dẫn công suất (Transistor, MOSFET); nguyên lý mạch nguồn xung; cấu trúc mạch điều khiển nạp trình với các IC thông dụng; mạch xuất/nhập từ các port vi điều khiển kết nối module Led; phân tích nguyên lý làm việc của các mạch khuếch đại công suất ở các chế độ Class A, Class B, Class AB và Class C.
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NỘI DUNG                          |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|  [Bài 1: Cơ sở lý thuyết AC/DC & Quy chuẩn an toàn lao động]                  |
|  [Bài 2: Đọc bản vẽ TCVN & Chuẩn hóa dụng cụ, cáp điện Cadivi]                |
|  [Bài 3: Thao tác cơ học - Bóc vỏ, đấu nối dây & Kỹ thuật hàn thiếc 350-400°C]|
|  [Bài 4: Kỹ thuật đo kiểm định lượng - VOM 20kΩ/V & Ampe kìm hiệu ứng Hall]  |
|  [Bài 5: Lắp đặt hệ thống phân phối dân dụng & Mạch đèn huỳnh quang]         |
|  [Bài 6: Tích hợp bán dẫn MOSFET, IC vi điều khiển & Thi công bảng Led]       |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Hệ thống định luật vật lý và điện kỹ thuật: Định luật Ohm ($I = U / R$), định luật liên kết công suất ($P = U \cdot I$) và điện năng tiêu thụ ($W = U \cdot I \cdot t$). Lý thuyết phản ứng của các phần tử thuần trở ($R$), thuần cảm ($L$), thuần dung ($C$) dưới tác động của dòng điện xoay chiều lệch pha $\pm 90^\circ$, công thức tính dung kháng $Z_C = \frac{1}{2 \pi F C}$ và cảm kháng $Z_L = 2 \pi F L$.
  • Tiêu chuẩn kỹ thuật ngành điện: Quy chuẩn an toàn về khoảng cách lưới điện cao áp và hạ áp; các tiêu chuẩn quốc gia về bản vẽ điện gồm TCVN 1613-75 (thiết bị chiếu sáng), TCVN 1615-75 và TCVN 1623-75 (khí cụ đóng cắt, bảo vệ); cấu trúc ký hiệu cáp theo tiêu chuẩn sản xuất công nghiệp ($Cu/XLPE/PVC$).
  • Nguyên lý điều khiển bán dẫn: Nguyên lý phân cực và khuếch đại tín hiệu của linh kiện bán dẫn công suất trong các tầng điều khiển đóng ngắt tải Led quảng cáo.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí - điện: Kỹ năng thao tác dụng cụ cầm tay đúng kỹ thuật; bóc tách vỏ cách điện không phạm lõi kim loại; uốn gập và vặn xoắn mối nối đạt độ bền cơ học và tính dẫn điện; kỹ năng hàn chì đạt chuẩn hình núi lửa, bề mặt nhẵn bóng, không tạo cầu hàn thừa hay cháy rộp mạch in trong ngưỡng thời gian dưới 2 giây.
  • Kỹ năng đo kiểm và chẩn đoán: Kỹ năng đọc chỉ số trên các dải thang đo khác nhau của VOM kim; phương pháp đo gián tiếp dòng DC lớn; kỹ thuật sử dụng ampe kìm kẹp dây đơn để xác định dòng tải mà không cần cắt mạch; kỹ năng kiểm tra rò điện, thông mạch và phát hiện sự cố đoản mạch.
  • Kỹ năng thi công và lắp ráp: Kỹ năng đọc hiểu bản vẽ nguyên lý và chuyển đổi sang sơ đồ lắp đặt thực tế; kỹ năng vạch dấu, khoan lỗ, lắp ráp thiết bị lên bảng điện nhánh; kỹ năng kết nối các khối xuất nhập từ port vi điều khiển tới hệ thống mạch Led hiển thị.

Phương pháp giảng dạy và học tập

                      PHÂN PHỔI THỜI LƯỢNG ĐÀO TẠO (60 GIỜ)

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp module nghề nghiệp, trong đó thời lượng thực hành và thí nghiệm chiếm 60% tổng chương trình (36/60 giờ), phần lý thuyết chiếm 33,3% (20/60 giờ) và kiểm tra chiếm 6,7% (4/60 giờ).

Mô hình sư phạm được cấu trúc theo 5 bước tiếp cận chuẩn hóa tại xưởng:

  1. Thuyết giảng nguyên lý ngắn gọn: Giảng viên cung cấp kiến thức nền tảng trong khoảng thời gian từ 0,5 đến 2 giờ cho mỗi chuyên đề trước khi chuyển sang xưởng thực hành.
  2. Thao tác mẫu định chuẩn: Hướng dẫn trực quan từng thao tác kỹ thuật (cách cầm mỏ hàn như cầm bút, góc bóc vát dao 30°, cách quấn băng keo cách điện phủ mối nối).
  3. Thực hành quy trình hóa: Học viên thực hiện bài tập thực hành độc lập hoặc theo nhóm theo các bảng quy trình công nghệ từng bước được ghi rõ trong giáo trình (ví dụ: bảng quy trình 5 bước lắp mạch bảng điện bao gồm: Vạch dấu $\rightarrow$ Khoan lỗ $\rightarrow$ Nối dây $\rightarrow$ Lắp đặt $\rightarrow$ Kiểm tra vận hành).
  4. Đánh giá và kiểm định: Kiểm tra trực quan mối hàn bằng kính lúp, đo kiểm tra thông mạch bằng đồng hồ vạn năng và đánh giá cơ học mối nối trước khi cấp nguồn thử nghiệm. Đánh giá kết quả định kỳ thông qua 2 bài kiểm tra tập trung tại Bài 4 (2 giờ) và Bài 6 (2 giờ).
  5. Hướng dẫn tự học: Học viên trả lời hệ thống câu hỏi ôn tập lý thuyết cuối mỗi bài học (từ Bài 1 đến Bài 5), tra cứu thuật ngữ chuyên môn (trang 64) và tài liệu tham khảo (trang 65) để củng cố khả năng tự đọc bản vẽ thiết kế điện dân dụng.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính định hướng liên ngành: Giáo trình không tiếp cận điện tử một cách thuần túy lý thuyết học thuật mà tinh gọn nội dung để tích hợp vào nghề Thiết kế Đồ họa, tập trung giải quyết bài toán thi công thực tế cho hệ thống chiếu sáng và bảng Led ma trận/quảng cáo.
  • Tiêu chuẩn hóa theo quy chuẩn quốc gia và quốc tế: Tài liệu dẫn chiếu chi tiết các Tiêu chuẩn Việt Nam về ký hiệu bản vẽ điện ($TCVN\ 1613-75, TCVN\ 1615-75, TCVN\ 1623-75$) cùng tiêu chuẩn công nghiệp $DIN, ISO$ áp dụng cho bộ đồ nghề sửa chữa đa năng 127 món (mã KS Tools 911.0727).
  • Dữ liệu thực tế và quy định an toàn lao động: Tích hợp số liệu thống kê an toàn từ Cục Kỹ thuật an toàn và môi trường công nghiệp (Bộ Công Thương) với các tỷ lệ tai nạn thực tế (70% do mất an toàn điện sinh hoạt, 15% do sản xuất), từ đó đưa ra các quy tắc phòng hộ nghiêm ngặt (khoảng cách an toàn theo kilovolt, lắp đặt thiết bị đóng cắt cao trên 1,4m đối với khu vực có trẻ em hoặc nguy cơ ngập nước).
  • Cập nhật công nghệ đo lường và linh kiện bán dẫn: Đưa nguyên lý cảm biến hiệu ứng Hall trong thiết bị đo ampe kìm DC vào giảng dạy; cập nhật các linh kiện công suất MOSFET, IC điều khiển có nạp trình và phân loại 4 chế độ khuếch đại công suất ($Class\ A, B, AB, C$) dùng trong mạch kích nguồn cho đèn Led.
+-------------------------------------------------------------------------------+
|            CÁC TIÊU CHUẨN VÀ QUY CÁCH ĐƯỢC DẪN CHIẾU TRONG GIÁO TRÌNH          |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| • TCVN 1613-75 : Ký hiệu quy ước đèn điện và thiết bị chiếu sáng trên bản vẽ.  |
| • TCVN 1615-75 : Ký hiệu quy ước thiết bị đóng ngắt và bảo vệ mạng điện.      |
| • TCVN 1623-75 : Ký hiệu quy ước khí cụ đo lường và thiết bị phụ trợ.         |
| • DIN / ISO    : Tiêu chuẩn kỹ thuật cho bộ dụng cụ cơ khí (KS Tools 127 pcs).|
| • CXV-4x1.6/1kV: Quy cách cáp điện hạ thế bọc Cu/XLPE/PVC theo chuẩn Cadivi.  |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học viên trình độ Trung cấp: Là giáo trình chính khóa cho học sinh, sinh viên theo học nghề Thiết kế Đồ họa tại Trường Cao đẳng Nghề An Giang và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp có chương trình đào tạo tương đương.
  • Học viên các khóa ngắn hạn và công nhân kỹ thuật: Sử dụng làm tài liệu đào tạo nghề ngắn hạn, bồi dưỡng kỹ thuật viên thi công quảng cáo, thợ lắp ráp bảng hiệu Led và thợ điện dân dụng cơ sở.
  • Giảng viên chuyên ngành: Cung cấp khung phân bổ thời lượng chi tiết (60 giờ), đề cương bài giảng và hệ thống tiêu chí đánh giá kỹ năng thực hành xưởng.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần có kiến thức cơ bản về vật lý đại cương phần điện học (khái niệm dòng điện, hiệu điện thế, bản chất hạt mang điện electron/ion) trước khi tiếp cận mô đun.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn chính thức cho học viên trình độ Trung cấp nghề Thiết kế Đồ họa. Ngoài ra, tài liệu phù hợp cho học viên các lớp sơ cấp, đào tạo ngắn hạn hoặc công nhân kỹ thuật cần bổ trợ kỹ năng lắp đặt điện dân dụng và mạch điều khiển Led quảng cáo.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm được các khái niệm cơ bản về vật lý điện học: khái niệm dòng điện, đặc tính điện áp một chiều và xoay chiều, dạng sóng điện áp và cấu trúc nguyên tử liên quan đến điện tích tự do.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các giáo trình kỹ thuật điện thông thường?

Tài liệu tập trung cô đọng các nội dung cơ khí điện (cắt, bóc vỏ, hàn thiếc) và điện dân dụng (bảng điện, đèn huỳnh quang), sau đó liên kết trực tiếp với các ứng dụng điện tử bán dẫn (MOSFET, IC vi điều khiển, mạch nguồn xung) nhằm phục vụ trực tiếp cho việc lắp ráp, vận hành và sửa chữa bảng Led quảng cáo thuộc nghề Thiết kế Đồ họa.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Học viên cần học thuộc các quy tắc an toàn và hệ thống ký hiệu bản vẽ (TCVN 1613/1615/1623-75), tuân thủ bảng quy trình 5 bước đối với các bài thực hành nối dây, hàn mạch và lắp bảng điện; đồng thời trả lời toàn bộ các câu hỏi ôn tập ở cuối mỗi bài học để củng cố lý thuyết.

5. Tài liệu có cung cấp các bảng tra cứu phụ trợ nào không?

Giáo trình có hệ thống bảng tra cứu ký hiệu bản vẽ theo tiêu chuẩn TCVN, bảng mã dụng cụ cơ khí tiêu chuẩn DIN/ISO, hướng dẫn đọc thông số cáp điện $M(n \times F)$ - Cadivi, bảng thông số phân biệt các chế độ khuếch đại công suất, bảng thuật ngữ chuyên môn (trang 64) và danh mục tài liệu tham khảo (trang 65).

Kết luận

Giáo trình Điện - Điện tử cơ bản của Trường Cao đẳng Nghề An Giang là tài liệu học tập chuẩn hóa, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ quy chuẩn an toàn, kỹ thuật thi công mối nối cơ điện, đo kiểm thiết bị đến tích hợp mạch điện tử ứng dụng. Lộ trình 60 giờ được cấu trúc hợp lý, tạo điều kiện cho người học hoàn thiện kỹ năng thực hành nghề nghiệp đáp ứng trực tiếp yêu cầu kỹ thuật trong thi công bảng hiệu và đèn Led quảng cáo. Người học và giảng viên có thể tra cứu chi tiết danh mục tài liệu tham khảo và bảng giải thích thuật ngữ chuyên môn ở các trang cuối của giáo trình (trang 64–65).