馬達轉向控制器_電流變換電路

電流變換的電路在許多研習中都有提到

六段變壓器、線控風力車、安培定律實驗板等

我們都是用三段6P(兩迴路)的開關來改裝

「可以用電子電路嗎？」有老師問

這個電路一開始(20多年前)我就是想用電子電路解決

但當時功力不夠

20多年後又有老師提起

我想應該可以來設計看看

不難~~

電路圖如下，請笑納

SW1控制Q1，SW2控制Q2

當按下SW1，馬達電流向左

但在a點有分路往Q2啊

通往Q2的B極有1k的電阻

相較於Q1的CE極短路，當然不會走Q2

同樣的在b點也不會走Q1的

這樣就完成電子控制電流方向的電路了

影片如下

示波器當驗電器_耦合的應用

實驗的時候偶然發現我抓著示波器時竟然有一個正弦波的訊號出現

而且還是漂亮的60Hz

                                        

原本不以為意，就當作是波器本身的雜訊吧？

但又時有時無，直到開關電源時發現訊號突變

這就絕對不是雜訊了

明顯就是市電的影響

人體本身就是一個大電容

當附近有交變電場時，電容會耦合產生位移電流

因為示波器本身就是一個靈敏的伏特計

因此當手抓著探針時，周圍又有交變電場(60Hz市電)

示波器就會感應出一個電壓

理論如此，就實驗看看

1.探針夾著一條導線靠近未通電的電線

示波器沒有反應

2.靠近通電的電線

60Hz正弦波

而且越靠近電線訊號越強

3.突然開啟電源

明顯產生一個高電壓突波

4.用訊號產生器模擬交變電場，5k Hz

示波器感應出5k Hz正弦波

5.訊號產生器模擬交變電場，9k Hz

示波器感應出9k Hz正弦波

6.訊號產生器模擬交變電場，60 Hz

示波器沒有反應

從以上實驗可以明顯證實是波器確實可以透過耦合的方式感應出附近的交變電場

而且非常靈敏

但若用訊號產生器，因為電壓最高只有3.3V

因此頻率至少要到150Hz左右

示波器才會感應到訊號

這樣就可以直接用示波器來當作感應式驗電筆了

而且調整示波器的顯示電壓範圍就可以調整靈敏度

有發現新大陸的感覺啊~~

聲控燈研習版

家電醫生開啟實作延伸班之後

設計了許多家電常見的小模組讓大家從實作當中來認識這些電路

認識的電路模組越多、越細，功力就會越強

其中繼電器的部分就用聲控插座來練習吧~~

聲控開關之前就已經分享過，可以看這兩篇

要做成研習版就要再簡化

畢竟只是練習模組

所以將聲控燈的電源和AC110V的大電分離就簡單多了

最難的部分應該就是將聲控燈的訊號引出來了

通入B極之後就可以控制繼電器的線圈

當然，開關一定要拉在火線端

做好像這樣

感覺很有趣又實用啊!!

另類樓梯燈

一般樓梯燈線路必須要拉兩條

可不可以只用一條線來連接呢？

看看以下的接法

燈用了兩個串聯

和兩組開關只用一條線串接

也可以變成樓梯燈電路

照片看不出精隨

直接看影片吧!!

電路圖

低壓高頻無線充電_電路分析

在家電醫生實作延伸班中我們介紹了線性變壓器的原理與相關的應用

也同時操作了無線充電的實驗

無線充電基本上就是用耦合(coupling)的方式傳遞兩個系統之間的能量

在電路中最常利用的方式就是電場耦合或磁場耦合

電場耦合主要利用電容將變化的電場轉變為電流釋放到另一個系統

磁場耦合則是用電感將變化的磁場轉變成電壓釋放出去

其實我們在之前非接觸型感應筆就是利用電場耦合的方式

而無線充電和變壓器就是用磁場耦合

但因為我們的交流電只有60Hz，因此充電效能不好
除了像充電時間很長的電器外，幾乎很少用60Hz

要增加磁場耦合的效能

除了加大磁場(增加電流)之外

最簡單的方式就是增加頻率了

這個裝置5年前就做過，可以參考這篇

但五年後再回來看，又有更多不同的領悟了

線圈的部份為了讓磁場變化率更高

我們利用共軛電感，讓通過B極和C極的電流反向

當電流通過B極飽和時，C極開通

因為通過C極的電流至少是B極的數百倍

因此B極電壓會瞬間降到非飽和區，C極關閉

就這樣B極和C極就會輪流開通

通常頻率至少都有數百K(電壓電流不同，開關頻率也會不一樣)

可以看看示波器的結果

在電源有限流的情況下，B極輸入電壓大概就是電源電壓

但C極在電流快速變化的情況下會感應出一個高壓

因此我們就可以將原本的電源電壓提高數十倍

其實就是大名鼎鼎的焦耳神偷電路

但功率極小，示範的意義大於實質的應用

回到共軛線圈來看就會有一個數十到數百K的磁場變化

當我們在上方放上一個線圈就可以產生感應電動勢

低壓高頻的無線充電就完成囉

若電源沒有限流，C極開通不就短路了嗎？

我原本也是這麼想

但實際測試電流約0.698A，並沒有明顯短路

開關的頻率約有66.9K

(紅線C極呈現134K，應該是誤判，看圖形是接近66K)

B極因為電流變化大，也感應出11.7V的電壓

C極更大了，有34.6V

那就明白了！

線圈(電感)產生了電抗的緣故

實測線圈的感值約有0.01mH

換算感抗約有4.2歐，兩組線圈並聯等效阻抗約2.1歐

實測電池的端電壓只有1.8V(大電流產生壓降)，電流0.698A，計算阻抗約2.58歐

這樣就很清楚了

最後再用電源供應器確認一次

(開關電源本身就有一個頻率，所以波形較亂)

端電壓1.334V，電流0.404A，阻抗1.334/0.404=3.3歐

頻率123kHz，等效感抗3.86歐

端電壓1.569V，電流0.509A，阻抗1.569/0.509=3.08歐

頻率96.5kHz，等效感抗3.03歐

實驗加上理論分析才是真正的王道啊！

自製非接觸型驗電筆_PNP型

這也是未來可能放入「家電醫生實作延伸班」的系列課程之一

驗電筆是很重要的工具

基本上是三用電表無法完全取代的

接觸型和非接觸型各有優缺點，沒有誰取代誰的問題

之前曾經做過4017型的非接觸型驗電筆

但我不喜歡一開始就從IC開始說

因此用PNP再做了一個簡易型的

為甚麼不用NPN？

細節我也不是很清楚，但實作結果告訴我

PNP比NPN效果要更好

可以參考之前用NPN做的這個

經過幾年的經驗

改成如下的電路

偵測器的部分變成一個0.22微法的電容

可以將交流電場變成直流電

這樣進去PNP的電子流會更穩定

改變不同的容值也可以偵測不同的頻率和調整靈敏度

不過LN若靠太近會無法分辨

只能偵測電線(電器)此時是否帶電

若偵測到較大的電場(離電線較近或頻率較高的電源)

蜂鳴器也會叫

做好像這樣

影片如下

自保持開關_NPN+PNP型(改良版)

之前做過一版NPN+PNP型的自保持開關

簡化了一下電路

再加上一個電晶體放大才能加上relay

電路圖如下

集成後像這樣

可以當作家電醫生實作延伸班的練習模組了

自保持開關_光電二極體型

家電醫生自從要開啟「實作延伸班」之後

又要開始開發可以讓大家方便理解又能自製的家電小模組

其中一定要會的就是輕觸開關的電路(自保持電路)

這個電路之前已經說過很多模式了

包含最簡單的光敏電阻型，或npn + pnp組合電路

進階一點的雙穩態電路

到利用555和主流的40xx

或也可以直接用TRIAC，但沒有隔離的情況下不建議初學者使用

但這次想要順便講光耦的概念

才能順便過渡到SSR

因此又重新設計了一個新的電路

基本上就是從LDR型的概念衍伸出來的

在B極連接一個光電二極體

C極串接IR

IR和光電二極體利用熱縮套包在一起

當IR亮的時候光電二極體就能持續對B極供電

就是光耦的基本模組

這個教具就可以將兩個模組串在一起

電路圖如下

繼電器的部分再用一個npn放大

同時加上一個指示燈

這樣我們的教具就完成了

影片如下

集成好像這樣