驗電瓶的挑戰

電學一直是我最喜歡的單元
因為實驗實在太多
所以乾脆全部移到實驗室上課
利用實驗紀錄單的往返雖然很耗時
但卻讓有興趣的學生有了更多練習和討論的機會
不同顏色就是不同時間的往返
驗電瓶雖然課本也沒有了
但卻是一個評量的好題材
從觀察開始，到現象的推理
但最後實際嘗試將驗電瓶帶正電或帶負電
一連串的實驗和歸納，到最後的實作
學生的表情會讓你欲罷不能

再來的基本電路當然會玩更兇!!
這樣會上不完嗎??
當然不會
這樣上我已經快把電學都上完了
接下來就是耶誕燈的挑戰題和三用電表的實作
久久一次的電學我絕對不會放過學生的~~

4017紅綠燈電路

每天都會看到的紅綠燈電路
如果就單一個紅綠燈來說其實滿簡單的
就是調整三個燈的閃爍時間而已
利用4017和555來實現
調整紅黃綠三色的時間比例為3:1:2(這可以自訂的)
只要將紅色LED接上連續三個4017的output(pin3,2,4)
黃色接一個(pin7)
綠色接兩個(pin10,1)
然後再將pin5接回pin15歸位
就會一直重複這樣的閃爍
電路圖如下

影片如下

但實際上紅綠燈的重點是同一條路要有一個時差同步
也就是依序綠燈
但要依循哪個方向同步？
這就要專家依實際狀況來調節了
通常懶惰一點就是沒有時差
整條路同時綠燈，當你開到下個路口又變為紅燈了
只能用無言來形容...

4017電器密碼鎖

這東西沒啥用(?)
但我卻作了四五種方案出來
雙切開關式、波段開關式、555方案、mosfet方案
現在又用4017作了另一種
以數位式來說，4017是最簡單的一型
原本output就會依序輸出高電位
因此只要設定output要在甚麼數字
就可以變成密碼
其餘的就拉到pin15歸位就好
比起555或mosfet要用RC電路方便多了
電路也比較穩定
這樣的密碼鎖基本上就可以控制任何一個迴路
輸入正確才能通路
電路圖如下

影片如下

12V行動鋰電池

最近我的教學提示機經常會用到無線模式
原本是用14500當作電源
一方便體積小，另一方面就是方便而已
但14500的容量實在不敢恭維
乾脆狠下心來打造一個大電源
用2500mAh的三個鋰聚合物來串聯
分別都有一個充電模組
因此充電時必須分離才會安全
所以分別連接兩個開關當作串聯電路
其實用一個6pin的雙向開關就可以搞定
但臨時手邊沒貨就作罷
出來長這樣

今天試了兩小時左右都還有滿滿的電
明天再來試三個小時
鋰電真是好用啊~~

4017單鍵開關

許多電器普遍在使用的單鍵開關
之前有利用555設計過
但電路其實還蠻複雜的
但如果用4017就會簡單多了
pin3當作電源指示燈
pin2為輸出訊號
pin4的訊號輸入pin15歸位
這樣就只會在pin3和pin2之間循環了

同樣的，也可以控制多種模式的電器
有些電器一直按開關就可以選擇亮幾個燈
其實也是類似的電路
電路圖如下

影片如下

4017電子骰子

4017基本上就是一個有十組連續電路的IC
利用pin14的高低電壓變換一次就會依序啟動output
再利用pin15歸位或pin13凍結
應用範圍也是極廣
一般會加上555來控制頻率
所以電子俄羅斯輪盤就是這樣的原理而已
不過意外發現
如果將電源用AC來整流的直流電
pin14不接的情況下，output就會自己快速循環
若接電池，pin14直接手拿也有類似的效果
但有時會失靈
暫時搞不清楚原因，但真相只有一個
時間到了自己就會浮出水面...
電路圖如下

影片如下

耶誕燈的閃光電路

學校每年這個時候都會掛起耶誕燈
LED耶誕燈的閃光模式很多元
不像傳統耶誕燈只會單純一閃一閃
但這種傳統式的很有溫度...
發展成電學的教學也是很有趣
可以參考這篇

忽然有個靈感
我應該可以設計出一個LED耶誕燈的閃光電路出來才是
基本上用兩個555來串接
第一個555的閃光輸入第二個555的Vcc
因此第二個555的電源就會斷斷續續
通過第二組RC電路就會非常多元
電路圖和頻率模式如下

但555最多只能控制兩組燈泡
若要再多一點就需要4017出馬了
4017其實真正的用途是十進位計數器
可以依序開通十組電路
很多人都拿來設計成跑馬燈
相關的pin腳定義可以參考我的筆記

將第二組555的輸出連接到4017的pin14就搞定了
影片如下