場效電晶體_電容電阻型計時器(RC電路)

之前修過一台定時器
構造其實還算簡單
但裡面那個定時用的減速齒輪就是關鍵了
很難自己搞出來
這種東西其實幾百元就有
但就想自己作一台...
因為我經常多工在處理實驗
好幾次當忘記關熱熔槍或電烙鐵
所以裝上定時器是最方便的

說到定時，第一個想到的就是555
但這次我想用場效電晶體來試試看
場效電晶體就是個開關
只不過用的是電容的充放電來控制(一般就稱為RC電路)
如果讓電容的電慢慢釋放
就可以當作定時器了
但電容和電阻的規格就需要嘗試了
可以利用電容計算機
但似乎不是很準
因此還是要回到經驗法則了
慢慢試就會找到最好的組合
但這一試至少半小時以上
只好先作一個自動計時的裝置幫忙
不然實在太浪費時間

利用碼表來幫忙
先將stop的按鈕引出，接在繼電器的NC端
當電容放電完
mosfet就會斷電，繼電器也就會跳到NC端
碼表就會停止計時
這樣我就可以找出最佳的組合

基本上我用12~13V的電壓(電壓高一點才撐得久)
但繼電器最好電壓低一些，時間才能撐得更久
也不用再買新的繼電器，不然花太多錢了
因此共用電源的情況下
在進入繼電器之前先用7805來降壓
12V降到5V，需要吃掉7V的電壓
若依電壓器標示的規格1A來說
7805會消耗7W的功率，其實蠻大的
因此要加上散熱片才行

3300微法拉的電容
放電電阻若為330k，試了兩次，剛好都在半小時左右
我手邊也還有680k的電阻，差不多也就1小時
還算穩定，本來就想這樣配置
但放電的過程發現3300微法拉若要復位
放電瞬間的電流太大
二極體可能久了之後會被擊穿
因此還是用1500微法拉就好
又重新開始測量時間
但有之前的經驗，數學幫了很多忙
電容減變成原本的0.455倍
電阻就要變為2.2倍，所以就是726k歐姆
一試果然很準!!數學真的是有用的~~
但配合我手邊有的電阻
一小時只能用1470k
試了一下，四組串聯約為4小時6分
可以接受了，又不是要拿來計時的

就這樣來組合了
利用11段的波段開關來控制接的電阻數量
分別為0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，8.0，10.0，12.0小時

電路圖如下(這個最重要啊~~)

繼電器端接上110V家用電
因此配合繼電器的規格
再加上一條8A的保險絲，小心一點總沒錯

電阻盤就不用焊接了
一方面焊這麼多太痛苦
另一方面用麵包板也比較彈性
未來如果有需要可以改時間
插起來很療癒的感覺(科學人的浪漫啊~~)

成品如下

整個實驗花了20多個小時測試
幸好有自動計時器幫忙
不然真的就痛苦了

維修捕蚊燈

女兒小時候因為怕捕蚊燈的高壓電會吵到她
特別買了一台吸入式的
但這台的燈管是環狀的
有次不小心掉在地上就摔破了
環狀捕蚊燈的燈管很少見
也就這麼放了好幾年

最近實驗室忽然蚊子特別多
決定把它拿來修一修吧
裡面當然有一個日光燈用的安定器
這個部分可以不需要
但...既然有零件，我應該又可以再打造一台日光燈了~~

燈管的部分改用紫光LED燈並聯放入透明的塑膠管內
剛好就能放入原本的燈管位置
電源的部分就感謝之前的好同學慶銘捐贈了一堆手機充電器來用就可以
所有電線相接的地方都用連接器
未來會更好維修
也省去焊接的麻煩

前後花不到一個小時就搞定
裝回去之前想說先測試一下
果然事情沒那麼簡單，風扇動不了
檢查了一下發現底部固定風扇的塑膠盤也摔破了
風扇角度跑掉會卡到邊緣
因此全部拆掉將底盤用瞬間膠黏好
這樣馬達固定的角度就搞定了

電路非常簡單
就是手機充電器和交流風扇並聯而已

終於又搞定一台
接下來就等著抓蚊子吧~~

科學的討論

雖然下週要段考了
但有趣的討論還是想玩一玩~~
我習慣先上第二運動定律之後再切回第一運動定律
從F和a之間的關係會更容易理解牛一的內涵
「...我們之前說的很多現象如果要用慣性定律來解釋必須有一個前題是甚麼？」
「合力為零...」
「那合力為零和不受力一樣嗎？」
「不一樣嗎？」學生狐疑地問
「月光族和沒工作的人最後都是沒存款，但一樣嗎？」
...以下省略

「但就如同我們上次玩的氣墊球一樣，在真實的世界裡，我們容不容易做到一個完全沒有摩擦的環境？」
「不可能吧~~」學生回答
「沒錯，這幾乎是不可能的事，因此我們之前討論的很多現象都有一個關鍵字就是"瞬間"，在那個瞬間因為力的接觸時間極短，我們就"假裝"用沒有受力的情況來解釋，這都是用理想狀況來討論的...」
...以下省略

「...好~~，我們剛剛看到乒乓球在罐子裡如果突然加速，球會...」
「往後跑啊~~」
「沒錯，如果我們裝入水，也可以看到類似的現象，但如果我現在把乒乓球倒著放入水中，同樣瞬間加速會發生甚麼事？」
「老師~~有科學麵嗎？中午吃素，肚子餓了」天啊~~現在才第五節...
果然瞬間出現五六種結果~~
「重點是這些結果的理由是甚麼？這次要上台跟大家說才有科學麵」
其實最後沒有麵也是想說說看，這就是一種習慣吧！

「我覺得水會向後，球會向前，因為球本來就會浮出水面，現在被繩子拉在水下，他應該會很想浮出水面，水向後移動，前面的水比較少，所以球會往前才容易出水面」
雖然學理上有問題，但我好喜歡這個答案~~
他已經抓到了某些科學的精隨，自然界很多現象的出現就是希望趨向穩定
「很棒的論點，我很喜歡~~，但如果球向前還是在水面下，那浮力還是沒有變啊，也就是說如果你的論點成立，球如果向前會出水面就會如你說的，球如果向前還是在水面下...」
「那就可能會維持不動」學生自己回答
「那我們可以設計一個實驗來證實嗎？」
大家七手八腳地把線弄短，馬上就讓球完全沉入水中

「不過我們先不做實驗，先再聽聽其他人的意見」
...以下省略

實驗後...
「大家都看到了實驗結果
如果我先讓大家看到結果，我想你們剛剛都不會有這些有趣的討論
只會去想一個可以說明這個現象的最合理解釋
這也沒什麼不好，但就會變成只想要一個標準答案而已
在標準答案背面其實還有很多值得討論的...」
「老師~那我們可以再討論為甚麼嗎？我還想吃科學麵」
「下星期一要段考了，我們習作還沒複習啊~~」
「那考完再繼續喔~~」
誰說一定要有絢麗的實驗
這樣的討論加上科學麵就夠精彩了~~

USB燈

光是想像緊急照明燈的課程就忍不住又開始設計了
之前是買現成的USB燈
雖然不是很亮，但以緊急照明的角度來說也算夠用了
但還是希望自己打造一個真正可以一般照明用的燈
之前燈泡人就作過
但第一次作，其實有點醜~~

這次再重新打造，加上USB公頭
底座的開孔用電熱刀就很好切

因為我的電源只有3.7V
因此沒有加裝限流電阻
如果客官們要打造，若要插在標準5V的USB上的話
一定要加裝一只220歐姆左右的電阻
不然就燒給你看了~~

最後的成果質感還不錯，非常亮!!

彈性課程的規劃

之前緊急照明燈的製作和學校老師討論之後
未來可能會變成我們學校跨域彈性課程的選項之一
整個課程結合了三個老師的專長
首先由我們專業的工藝老師教導工具的使用
包含了基本手工具與專業的三DP與雷切等
這位老師之前在職校上課
因此對於實務上的課程非常的專業
由她(沒錯，很厲害的女老師)先開始讓學生熟悉一些簡單的機工具
這樣未來在實作上不但會更容易上手
安全上也有專業的老師指導

接下來由我藉由生活上一些小家電的維修切入
教導學生基本電路的認識
並利用簡單的工具讓學生進行維修
最後希望讓他們獨自打造出一個緊急照明燈
包含利用雷切設計外殼與電路的配置
真正讓實作與生活結合

最後引入資訊的雲端概念
由我們資訊組長來指導
將這台緊急照明燈結合Webduino來遠端遙控
只要時將USB燈換成其他電器
必要時連接繼電器，也可以控制其他110V的家電
更精緻化整個作品

原則上三個課程各一次段考的時間
雖然看起來獨立
卻圍繞著相同的主題

我們三個都不在意課怎麼分配
因此很容易可以讓一個課程由三個老師進駐
只要課程是有趣的，是有意義的
真的不會去吵時數，反而搶著要上
也許...真的要把這件事看成教育而不是工作
很多事就好談了

雖然還沒真正開始上
但...光是這麼討論就足夠讓人期待了!!