轉速偵測器(低速)_LM358方案

電子學真是個無底洞啊~~
當你遇到的困難越多
就會需要更多的知識來解決
但現在所需要的知識已經沒有學校老師可以教你
就只能靠自己慢慢的學習了
之前作過許多偵測轉速的方案
但受限於零件的極限，都有一些限制
我又不想利用套件
就只能不斷的來回嘗試
但嘗試的過程就逼得我不斷的學習
求學的過程不就是如此嗎？

之前研究555知道裡面有好幾組運算放大器組成
其實應該先從運算放大器開始學起才是
但IC和微積分一樣
知道基本原理(電晶體與RC電路的集成)之後，幾乎大家都是運用而已
不會每次都要從頭開始
那不累死奶奶~~
因此現在回頭來看運算放大器其實也無妨

相關的原理可以參考這篇的說明

簡單的來說就是要讓反向輸入端(inverting input，input -)和非反向輸入端(non-inverting input，input +)有一個微小的電位差
輸出端(output)就會有電壓
但輸出的電位可能正，也可能負
就看input的位向如何了
以LM358為例(裡面有兩組獨立的放大器)
pin2低電位，pin3高電位，輸出為正
pin2高電位，pin3低電位，輸出為負

因此我們可以在pin3接上一個光敏電阻一端接在負極
當遮光後，電阻增加，pin3電位就會提高
輸出就會是高電位
再將這個高電位利用電晶體放大驅動繼電器
繼電器連接計數器
就可以來測轉速了

當風扇遮光時就會計數一次
但速度還是無法太快
不過效果比之前用電晶體或霍爾開關要好多了
慢慢改良，總有接近成功的一次

結論
358雖然沒有555厲害
但原理比555簡單許多
很多方案若將555改成358其實都也可以運作
但電路就容易多了

電學的功率實驗

有一個可以任意調整且功率夠大的電源供應器就可以來作這個實驗

先從歐姆定律開始
當然我們把溫度因素忽略來看
注意!!
以下實驗是通電時的燈泡相互比較，如果和沒通電的比較就差很多了
之前設計過一個教學活動就談這個
有機會再說

電源供應器可以同時顯示當下的總電流與電源電壓(不是燈泡的電壓喔)
(不同的電表量出來都不盡相同，就以這個為準來談了)
結果如下(以下所有照片都是相同的快門和光圈，因此可以直接比較相對亮度的變化)

出來的線性還算可以
因此也可以從這邊引出一般金屬導線通電時，V/I(幾乎)為定值
也就是電阻大小不會因為通過的電壓和電流而改變
這就是歐姆定律的內容

那亮度又和甚麼因素有關？
亮度主要是由功率決定的(還有其他因素也會干擾)
功率又是哪些物理量決定的？
當然不外乎就是電壓、電流、電阻

注意!!注意!!注意!!
以下的實驗其實bug很多，暫時先這樣呈現
後續再來調整

1.固定電源電壓、電阻(相同燈泡)，改變總電流

2.固定總電流、電阻，改變電源電壓

3.相同電源電壓、電流(總電流)，不同燈泡並聯，上方燈泡電阻較大

4.相同電源電壓、電流(總電流)，不同燈泡串聯，左邊燈泡電阻較大

這樣你可以回答這個奇怪串聯亮度的問題了嗎？
這是正常版

這是奇怪版

※加強版
那若電源電壓和總電流相同，亮度就一定會一樣嗎？
第一個燈泡的電阻(未通電時)大於第二個燈泡的電阻(未通電時)
這個結果很耐人尋味
但不適合在教學中討論

NB充電器改裝二代_含LM317定流裝置與PWM

LM317因為電流量不足

卻又無法並聯使用

因此決定打掉重練，用LM338的方案

LM338可以承受到5A

買來發現好大一顆啊~~

當然也有小的

但貝爺說，「如果不確定，就多加一點!!」

因此就決定砸重資買LM338P(小顆是LM338T)

上樑之後要拍一下紀念照

最好加上散熱風扇

因此並聯一個7812

基本上這兩個晶片都是加熱器

所以加上散熱片是一定要的

為了避免燒掉LM338(很貴的~~)

因此再加上一個保險絲

125V，2A的規格，大概3.5A會燒掉

這樣反而剛剛好

電路圖如下

Output用連接器

這是有伏筆的，教學上用得到

(所有"教具"的設計都是從教學為出發點的)

再來還要設計一個調整電流的控制器

555的PWM方案是最適合的了

原理可以參考這個說明，簡單明瞭

但我必須承受3A以上的電流

因此在pin3要加上一個mosfet(IRF540)來承受大電流

電路圖如下

IRF540可以承受到20A

當然也要散熱才行

555的部分最好不要輸入太高的電壓

不然會發熱的很嚴重

因此在輸入555之前再裝一片7805來降壓

這樣就保證555可以安心上路了

最後還要設計一個固定電流的裝置

LM317也可以做到

電路圖如下

但電阻會承受極大的功率

一般的電阻通常只有0.25~0.5W

這樣電阻會發熱的很嚴重

因此需要更大功率的水泥電阻才行

之前拆東西留下兩個2W，20歐姆的水泥電阻

但電阻太大，出來的電流太小

怎麼辦~~，要從原理來思考才行

我只是要一個小電阻，不一定要用制式零件啊

電熱絲就是首選了

用連接器來固定電熱絲更方便

剪了一條約5歐姆的電熱絲

串接在LM317上約可產生250mA的電流

電熱絲可承受的功率夠大

這樣就搞定我所有的裝置了

三樣工具全部備齊

猜得到我要做甚麼實驗了嗎??

自然科學都一樣嗎?

最近在整備歐姆定律與焦耳定律的相關實驗

其實，要做出歐姆定律的現象幾乎是不可能的事情

因為不管怎麼選擇電阻

只要一通電就會產生熱效應

基本上就不會符合歐姆當初對實驗的規範(at a constant temperature and in a zero magnetic field)

Ohm´s Law states that: "In metallic conductors at a constant temperature and in a zero magnetic field, the current flowing is proportional to the voltage across the ends of the conductor, and is inversely proportional to the resistance of the conductor."

(http://www.learnabout-electronics.org/Resistors/resistors_11.php)

所以每次只要增加電壓

電流就會與預期的要小一點(電阻溫度上升了)

既然如此，我們學這個要幹嘛？

這些東西在真實世界根本不會出現啊~~

在基礎科學的世界裡，這種情況比比皆是

歐姆定律、慣性定律、理想氣體方程...

這些定律要能夠成立，必須要有許多嚴格的條件配合才行

因此許多學物理的人會選擇不接受實驗結果

因為實驗條件沒有在我預期的規範下

當然我就可以選擇不接受

但反觀"部分"化學或生物或地球科學("部分"，不是全部)

很少有人會不接受實驗的結果

雖然我可能無法精準地解釋原因

但它就真實的存在啊~~

你只能接受，無法否定

那物理到底在堅持甚麼？

回到物理的本質(抱歉，這個用詞不好，您可以選擇不接受，以下出現也是如此)

物理最終是一種哲學觀，希望能釐清事物產生的原因

並能進一步預測未知的事情

當然，化學、生物、地球科學也有這樣的成分

但化學更重視實驗的結果(化學的本質就是實驗科學)

生物和地科更重視真實存在的現象如何詮釋

至於真正的原因...其實也沒人說得準

當然也就不是主要研究的方向

(以上僅代表個人想法，不回應反對觀點)

物理就不是這樣了~~

學物理的人最喜歡問為什麼

最熱衷找到一個可以精準判斷的法則

但在操縱變因超過三個以上時

幾乎就無法精準預測了

因此物理就會規範了許多條件(控制變因)

如此就可以預測出我想要的結果

雖然和真實世界不盡相同

但大方向是對的，也就可以藉由這個基礎慢慢逼近事實

這就是物理慣用的方法

類似數學概數的概念，先得到一個約略的數值

就可以有一個比較明確的方向

必要時再精準來計算

不同學科的學習方式其實差很多

想要用物理的腦袋學習生物

可能會搞死自己

想要用生物的腦袋學習物理

大概也會被物理的龜毛弄得精神分裂吧~~