所以我們才會有影子
那紅外光呢？
我們利用光電二極體來接收紅外光
再將訊號放大給LED
就可以觀察是否發射出紅外光
最簡單的方法就是用遙控器
因為遙控器發出的紅外光是脈衝訊號
可以確認是否就是我們所要的光源
而非其他紅外的干擾
實驗結果如影片
坦白說...結果滿驚訝的!!
2024年1月11日 星期四
2024年1月9日 星期二
電磁感應_線圈內的磁鐵
這是以前很常考的一題
當磁鐵垂直進入線圈
檢流計會如何偏轉？
進去和出來沒問題
但在線圈內部呢？
標準答案也沒問題，就是不偏轉
但這個現象如果能用實驗來呈現就會更有fu
我們繞了一根約40公分的線圈
再拿另一支水管黏上磁鐵
方便磁鐵在線圈內部移動
線圈兩端會因為磁鐵的進或出感應出高電位或低電位
因此我們將線圈兩端分別輸入NPN的B極
就可以來觀察線圈的電流方向
電路圖如下
我們設計當磁鐵進入，線圈上方感應出高電位，LED1亮
當磁鐵出來，線圈下方感應出高電位，LED2亮
這樣就可以直觀看出現圈是否產生感應電動勢
但如果磁鐵只在內部快速移動呢？
直接看影片就可以得到答案了~~
直觀的實驗總是最迷人的
2024年1月8日 星期一
2024年1月7日 星期日
改裝緊急照明燈
幾年前把樓梯燈都換成感應式的
但有時候從車庫上樓的感應燈就是不靈敏
尤其是晚上的時候
樓梯都爬了2/3才亮燈，這樣實在很危險
最簡單的方法當然就是直接插個小夜燈
但我已經有了一個緊急照明燈在樓梯間
不如就用這個緊急照明燈來當小夜燈就好
緊急照明燈的構造很簡單
電源的部分就是容抗降壓加上橋式整流之後
再利用一條稽納二極體穩壓
利用這個電源來對電池充電並同時控制二極體的通斷
市電消失就導通二極體點亮LED
細節和電路圖可以看這幾篇
所以我需要做的就是引出稽納兩端的電源利用LDR來控制LED就可以了
測試的結果發現單顆NPN電流不夠大
因為我不希望在微微暗就亮燈，所以上拉電阻用了將近1M
因此再用達靈頓電路來加大LED的電流
靈敏度的部分就直接用那顆1M的VR上拉電阻來調整就好
改裝過程如下
結果還算滿意
至少不會太醜...
2024年1月2日 星期二
RC電路分析2
在前一篇我們 了解了如何用電阻電容來控制電晶體通斷路的頻率之後
還有一個重要的伏筆要來聊聊
就是充電時間t1(設計為通路)和放電時間t2(設計為斷路)這兩個之間的微妙關係
t1由電容大小和VR上半部電阻(加上限流電阻)決定
t2由電容大小和VR下半部電阻決定
(其實應該還有電壓，但在這裡先不討論了)
t1+t2則決定了整體電路的週期(頻率)
因此若改變VR中間接腳的位置
就可以改變和t1和t2的時間
我們將頻率放慢到0.5Hz(週期2秒)來看看
為方便觀察
我們將電路設計為通路時亮藍燈，斷路時亮紅燈
在週期不變的情況下
若充電時間(通路)t1=0.2s，放電時間(斷路)t2就會是1-0.2=1.8秒
藍燈亮的時間較短，紅燈亮的時間較長
若反之，充電時間(通路)t1=1.8s，放電時間(斷路)t2就會是1-1.8=0.2秒
藍燈亮的時間較長，紅燈亮的時間較短，
若剛好都是1秒，則藍燈紅燈亮的時間均相同
如下影片
佔空比10%
佔空比90%
佔空比50%
這個概念就是所謂的佔空比(Duty Ratio)
也就是通路(高電位)時間佔整體週期的比率
當佔空比越高，電路相對的整體功率也越高
若頻率調高到數十赫，人眼就幾乎看不到閃爍的過程
感覺上就會是整體亮度的調製
這就是上一篇提到的PWM真正的概念
PWM，Pulse-width modulation，脈衝寬度調制
實務上通常我們會將頻率拉高到數K到數十K
這樣會更接近直流的情況
但也不能無限制拉上去，這部分有機會再說
如下影片
我們將頻率拉到4K左右
就可以當作很平順的調光器或馬達的調速器了
2024年1月1日 星期一
RC電路分析1
為了家電醫生未來可能辦理的電晶體應用班
還是把RC充放電的概念說一下好了
基本原理就是當電源經過電阻對電容充電時
電阻和電容越大，充電時間越久
充電後(通常就是按下開關)就越慢開通(或關閉)電路
當開通電路後，電容又通過電阻慢慢放電
就可以控制開通(或斷路)電路的時間
所以這個通路或斷路的時間就和電阻、電容的大小有絕對的關係
若單純用一個電晶體來演示
會有一個緩慢變亮或變暗的過程(電壓是逐漸改變的)
這樣會干擾判斷通斷路的時間
為了方便說明，我們先設計一個555的PWM電路
這個電路原理有點複雜，以後再說
只要知道以下說明即可
充電時會經過1K的限流電阻和VR上半部電阻充電
充電時LED會保持通路，通路時間t1就由充電時間決定
等電容達到一定電位，LED就會斷路
此時電容通過VR下半部的電阻放電
等電容放電到某個低電位，LED電路又會再導通
所以這個斷路時間t2就由放電時間決定
整個充電t1和放電t2的時間加起來就是LED閃爍的週期t
我們改變電容和電阻(VR實際電阻加上1K的限流電阻)的大小就可以決定電路通斷的頻率
首先要先量測實際的電阻、電容大小
連接好電路後再利用示波器量測頻率
如此，得到了以下的結果(調整t1的時間和t2相同)
我們可以會發現電容、電阻越大，頻率越低(週期越長)
有明顯的負相關
但數據量太少，用趨勢圖分析沒有意義
至於學校很喜歡算的時間常數，還有一推積分式
就...算了吧
2023年12月30日 星期六
RL升壓電路分析
家電醫生的電晶體應用課程最後一定要進入RC和RL電路
RC相對比較容易理解
RL有時就會很燒惱了
最有名的RL電路應該就是Joule thief了
電路圖很簡單，就不再重述
主要是當中升壓用的共模電感發生了甚麼事才是關鍵的問題
共模電感這時候的功能不是拿來抑制電磁干擾
而是將兩個電感頭尾相接，讓電流可以同時流入但方向相反
再將出口分別接在B極和C極
接通電路後，線圈發生了以下的事
直接看筆記，就不再寫了
若從示波器來看就可以更明顯了
電池原本電壓約1.3V
不用環狀鐵芯，隨便繞圈的情況下
BC兩端的電位差約7.9V，頻率1.2MHz
但導通時雜訊還是很多，因此實際頻率保守估計約100k-200k左右
加上環狀鐵芯後可以保留磁場
BC兩端的電位差約25.9V，頻率約100kHz
電位差明顯增加許多，導通時的雜訊也少很多
這樣的圖就很教科書了
藍線是C極的主線圈，橘線是B極的副線圈
peak出現的地方就是線圈感應出高壓的時間
也就是電晶體關閉瞬間
較為平順的位置就是導通的時候
這和普通開關電源用反激式變壓是很類似的
一塊一塊慢慢組合，整體概念就越來越清晰了
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