1、臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發,基礎篇教材單元1,四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,目錄,教學目標,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,學習指引,單元活動,單元實習一,單元實習二,科學一般知識介紹,生物機電元件特性,評分手冊說明,本單元結束,電子電路相關知識,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,1. 了解各種溫度感測器的特性。 2. 了解溫度電壓轉換電路的特性。 3. 了解溫度感測器在生態環境上的
2、應用。,教學目標,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,學習指引(1/3),本單元四季如春生態環境與溫度控制之教學內容包括一個活動與二個單元實習如下：活動一、文獻閱讀單元實習一、溫度感測元件單元實習二、環境溫度控制,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,學習指引(2/3),教學活動時，每位同學都有一份實習報告本及相關知識本。請同學拿出實習報告本，找到第一頁的填寫說明。 請同學將實習報告本上的班級、
3、學號、姓名。 請翻開實習報告本，開始填寫。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,學習指引(3/3),填寫說明： 1. 作業包括實習報告本及相關知識本，相關知識本可以提供填寫時所需要的資料。 2. 作業內容包括理論與實驗，請依照老師的指示填寫或作實驗。 3. 這份實驗的時間是150分鐘，請確實掌握時間。 4. 仔細看完題目後再回答問題，句子力求完整通順。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,單元
4、活動：文獻閱讀(1/3),以下是一則電視新聞摘要【2006/12/10、民視新聞】，請仔細閱讀： 氣候異常溫暖 熊遲遲無法進入冬眠,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,圖1.輾轉難眠的北極熊,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,今年是暖冬，不但台灣天氣冷得晚，原本應該是白雪皚皚的歐洲阿爾卑斯山區，至今不少地方仍是綠油油、滑雪場沒雪可滑，就連應該要冬眠的熊，都因為天氣太熱而睡不著。有沒有搞錯啊？都什麼時候了，這隻熊不去冬眠還在池塘混，其實牠不是貪玩而是在泡涼，因為今年歐洲實在太熱，讓許多熊都失眠了。既然沒有熊吃的安眠藥，管理員只好
5、把熊當豬養，拼命餵東西，希望全變懶熊、好去見周公。,單元活動：文獻閱讀(2/3),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,請問： 1.根據以上報導，你認為造成暖冬的原因有那些？ 2.對於無法冬眠的熊而言，有那些方法可以塑造出一個適合冬眠的人為環境？,單元活動：文獻閱讀(3/3),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,一、實習理論：在你我的生活週遭，有許多測量或控制溫度的場合。例如耳溫槍、冷氣空調、電
6、鍋等。而溫度必須依賴溫度感測元件，才能將溫度的物理量轉換成電的訊號，再進一步地利用電子電路處理。,單元實習一：溫度感測元件(1/10),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,常見的溫度感測元件有： 1. 溫度電流轉換：可將溫度轉換為電流輸出，例如AD-590。其轉換率為1AoK。oK為絕對溫度。 2.溫度電阻轉換：可將溫度轉換為電阻值，例如PT-100。其電阻值RT=R0(1+T)=100(1+0.00392T)。在攝氏零度時，電阻值恰好為100。,單元實習一：溫度感測元件(2/10),子計畫一
7、：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,3.溫度電壓轉換：可將溫度轉換為電壓輸出，例如熱電偶，是在兩個不同金屬的接面上會因溫度差而產生電壓差，這個原理稱為席貝克效應(Seeback Effect)。另有溫度感測IC LM335 (National製造)，其等效電路相當於一個具有正溫度係數的稽納二極體，其崩潰電壓溫度的變化率為+10mV/oK。,單元實習一：溫度感測元件(3/10),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課
8、程實驗計畫,4.其它：感應紅外線強度再換算出溫度等，例如耳溫槍。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,單元實習一：溫度感測元件(4/10),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,單元實習一：溫度感測元件(5/10),切換至 實習步驟,圖2.溫度/電壓轉換電路圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,溫度感測元件,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子
9、群發展生物電子技術課程實驗計畫,AD590電壓轉換模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,插動放大器模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,定電壓模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,二、實習步驟： 1.請取出AD-590溫度/電壓轉換電
10、路相關模組。 2.將數位電表置於歐姆檔，測量J7與J8二端的電阻。調整可變電阻VR1，使得J7與J8二端的電阻恰好等於10K。 3.請將AD-590的J1與J3連接；J2與J4連接。請注意AD-590的接腳方向。 4.請接上12V直流電源。並且接上短路夾JP1。 5.將數位電表置於直流電壓檔，測量J7與J8二端的電壓。請問測得的電壓為 V。,單元實習一：溫度感測元件(6/10),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,6.在AD-590旁邊放置一個溫度計，觀察現在的室溫為攝氏 。換
11、算為絕對溫度為 K (絕對溫度=攝氏溫度+273.2) 7.根據AD-590的輸出電流公式：I=絕對溫度值1A/K，換算出目前AD-590的輸出電流理論值I= A。輸出電壓理論值=I10K= V。 8.請計算：在步驟5測得的電壓與步驟7.所計算的輸出電壓理論值誤差為 V。 9.請計算：當R3及R6的理論值= 時，可使差動放大器獲得10倍差動增益。,單元實習一：溫度感測元件(7/10),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,10.將計算所得的R3及R6電阻分別接在J14,J15之間
12、及J22,J23之間。 11.請將AD-590電壓轉換模組的J5接到差動放大器模組的J13。 12.請將定電壓模組的J9接到差動放大器模組的J21。 13.將數位電表置於直流電壓檔，測量V3對地之間的電壓。請調整可變電阻VR2，使得V3的電壓值恰好等於2.732V。 14.將數位電表置於直流電壓檔，測量V2對地之間的電壓。請問測得的電壓為 V。,單元實習一：溫度感測元件(8/10),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,單元實習一：溫度感測元件(9/10),子計畫一：生物機電技術
13、課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,三、問題與討論： 1.在實習步驟2.之中，為什麼要將J7與J8之間的電阻值調整為恰好10K？這個電阻有什麼功能？請寫出你的看法。 2.在實習步驟8.之中，計算出AD-590的理論值與測量值的誤差，你認為產生誤差的可能原因有那些？ 3.在實習步驟13.之中，為什麼要將V3與地之間的直流電壓值調到恰好為2.732V？請寫下你的看法。 4.在實習步驟14.之中，在V2與地之間所測量得到直流電壓值，跟目前的室溫有什麼關係？,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,單元實習一：溫度感測元件(10/10),子計畫一
14、：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,三、問題與討論： 5.在實驗板中共有三個OPA，分別具備那些功能？ OPA1： OPA2： OPA3： 6.對於這次實習，你認為可以加上那些功能，才能成為一個完整的溫度計？ 7.從這次實習中，你覺得有那些收穫？,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,一、實習理論：一般常見的溫度控制方式，是採用二點式控制。也就是將溫度設定在二個上、下限範圍之內。當環境溫度低於下限時，便啟動加熱器；當環境溫度高於上限時，便關閉加熱器。本實驗溫度控制電路是將溫度電壓轉換電路的輸出電壓，與上、下限參考電壓作比較
15、，再將比較後的輸出來控制電晶體開關，以控制加熱器(燈泡)的ON/OFF，便可以達到控制溫度的目的。,單元實習二：環境溫度控制(1/6),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,切換至 實習步驟,單元實習二：環境溫度控制(2/6),圖3.溫度控制板電路圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,AD590溫度轉換電路模組
16、,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,樞密特觸發器模組,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,繼電器模組,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,二、實習步驟： 1.請取出AD-590溫度轉換電路與溫度控制板。暫時不要接上電源。 2.請將AD-590溫度轉換電路的J16接到樞密特觸發模組的J25。樞密特觸發模組的J27接到繼電器模組(
17、1)的J29。 3.將AD-590與溫度計同時靠近加熱器(以20W燈泡代替)。 4.請接上JP2短路夾。 5.將數位電壓表接在V4與地之間。 6.接上電源12V，並將繼電器模組(1)的CN1電源插頭接到AC110插座。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,單元實習二：環境溫度控制(3/6),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,二、實習步驟： 7.調整VR4，使得LED(D7)及燈泡恰好點亮。 8.請移除JP2短路夾。 9.讓燈泡加熱一段時間，觀察溫度計與數位電壓表讀數的變化情形。 10.當燈泡熄滅時，立即記錄此時
18、的溫度為 oC，V4的直流電壓值為 V。 11.讓燈泡冷卻一段時間，觀察溫度計與數位電壓表讀數的變化情形。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,單元實習二：環境溫度控制(4/6),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,二、實習步驟： 12.當燈泡再度點亮時，立即記錄此時的溫度為 oC，V4點的電壓為 V。 13.根據以上測量結果，得知溫度控制電路的上限溫度為 oC，下限溫度為 oC。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,單元實習二：環境溫度控制(5/6),臺北市立內湖
19、高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,返回 電路全圖,單元實習二：環境溫度控制(6/6),三、問題與討論：1. 請問溫度控制電路中的OPA4扮演什麼功能？2. 你覺得溫度控制電路可以應用在那些方面？,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,科學一般知識介紹 (1/n),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,生物機
20、電元件特性介紹(1/17),溫度感測元件：溫度量測在生態環境的監測上，是不可或缺的一環。例如在農業或養殖環境中，透過精密的溫濕度控制，以達到良好的動植物生長條件。溫度量測的感測器有很多種類。常用的有感溫白金電阻體、半導體型感測器(如AD-590)、熱電偶、熱敏電阻、及溫度感測IC模組等。本實習的對象為前二者。 1.白金電阻體(PT-100)導體的電阻值會受到環境溫度的影響而改變，故可利用此一特性，經由電阻值來推算溫度值。,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,PT-100電阻式溫度感測器(Res
21、istance Temperature Detector，簡稱RTD)是一種具有正溫度係數的感測元件。以白金電阻線包覆於保護殼內製成，電阻會隨著溫度上升而增加，在oC100oC的範圍內，電阻值的變化可參考表1。在溫度oC時，電阻值為100。,生物機電元件特性介紹(2/17),圖4. PT-100的外觀及其特性,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,PT-100的特性為線性度佳，安定性好，能夠長時間使用。其在量測時通常置於電橋電路中，經由電阻值的變化來換算出溫度。 表1 PT-100溫度(oC)和
22、電阻值()的關係,生物機電元件特性介紹(3/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,生物機電元件特性介紹(4/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,2.熱電偶(Thermo Couple)熱電偶是根據席貝克效應(Seebeck Effect)而設計出的溫度感測元件。所謂席貝克效應是指 ：不同材質的兩條導線兩端連接時，若兩接點的溫度不同，便會產生電動勢，由兩端電位差的大小便可量測出兩端
23、的溫度差。其優點是不必使用外加電源即可得到輸出，種類多而使溫度量測範圍大，價格低廉等。其缺點是輸出電壓微弱，與溫度的關係並非線性，且量測時需要參考接點等。圖5為各種熱電偶的外觀。,生物機電元件特性介紹(5/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,圖5.各種熱電偶的外觀,生物機電元件特性介紹(6/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,3.AD-590溫度感測器AD-590為Analog
24、 Devices公司出品的一種雙端溫度感測單晶IC。,圖6.AD-590的內部電路及各種包裝,生物機電元件特性介紹(7/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,AD-590的主要特性有：1.輸出線性電流源；2.寬廣的測溫範圍；3.體積小，配線容易；4.寬廣的使用電壓範圍；5.準確度高。如圖7.為AD-590的輸出電流特性。其輸出的輸出電流與溫度的轉換特性為1A/oK，由於其輸出為定電流，故輸出特性不會受到導線長度的影響，故適合應用於長距離的溫度測量。由於AD-590輸出信號為1A/oK，如
25、欲獲得電壓輸出，則必須串聯一個電阻，根據歐姆定律：V=IR，就可以得到對應的電壓輸出。,生物機電元件特性介紹(8/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,圖7. AD-590輸出電流特性,生物機電元件特性介紹(9/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,生物機電元件特性介紹(10/17),如圖8.所示，為一基本的AD-590的溫度電壓轉換電路，利用固定電阻與一半可變電阻串聯，調整半可變
26、電阻使總電阻為1K，就可以得到輸出電壓為： Vo = IR = 1uAoK 1K = 1mVoK,圖8. AD-590基本溫度電壓轉換電路,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,AD-590也可以用來量測溫度。由於AD-590的輸出電流特性1AoK是以絕對溫度作為單位，而在一般情況下多以攝氏溫度(oC)或華氏溫度(oF)表示較為方便，故在測量溫度的應用上，必須以一電路將絕對溫度轉換為攝氏溫度或華氏溫度。因絕對溫度與攝氏溫度的關係為 oK值=oC值+273.2故欲獲得攝氏溫度值，可將絕對溫度值所產
27、生的輸出電壓，扣除273.2o所產生的輸出電壓即可。,生物機電元件特性介紹(11/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,如圖9.所示，為一絕對溫度轉換為攝氏溫度的轉換方塊圖。,電壓隨耦器 OPA1,差動放大器 OPA2,定電壓產生器 OPA3,轉換電壓輸出,V1,V3,V2=10(V1-V3),圖9.AD590絕對/攝氏溫度轉換方塊圖,AD590,生物機電元件特性介紹(12/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元
28、1：四季如春生態環境與溫度控制,完整電路請參考圖10.。,圖10. 溫度電壓轉換電路圖,生物機電元件特性介紹(13/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,OPA1為電壓隨耦器，與AD-590、VR1、R1共同組成電壓溫度轉換電路，並提供低阻抗輸出。調整VR1使OPA1的輸出特性為10mVoK。OPA3則組成一個定電壓源，D1稽納二極體崩潰後產生6V定電壓，經過R2, VR2分壓後，在OPA3非反相輸入端產生2.732V，並從V3輸出2.732V。 OPA2為一差動放大器，其輸出電壓為：,
29、生物機電元件特性介紹(14/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,當溫度為攝氏0oC (也就是273.2oK)時，OPA1的輸出電壓V1為 10mVoK 273.2oK = 2.732V，此時的V2 = 10 (2.732 2.732) = 0 V。恰好與攝氏溫度0oC對應。從0oC開始，溫度每上升1oC，V2就上升 10 10mV = 100mV， 將輸出電壓V2接到數位電壓表後，就可以直接讀取攝氏溫度值，成為數位溫度計。,生物機電元件特性介紹(15/17),輸出電壓(V),溫度(oC
30、),圖11.溫度/電壓轉換特性,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,4、溫度感測IC模組除了熱電偶本身可輸出微量電壓，需要一個放大器將其輸出電壓作進一步放大之外，大部分溫度感測元件，皆需要一個轉換電路，將環境溫度的物理量轉換為電壓或電流的電氣信號之後，才能利用應用電路作進一步的處理或顯示。轉換電路或放大器的特性，會影響整個溫度感測的準確程度和穩定性，而轉換電路通常需要定期作校準，才能維持一定的精確度。由於IC製程技術的進步，能夠將溫度感測元件與轉換電路一齊製造在同一塊晶片中，形成所謂的模組(M
31、odule)，這種模組能夠輸出數位信號，就可以直接透過微處理機或個人電腦加以分析數據，在使用上可說相當便利。,生物機電元件特性介紹(16/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,如圖12.所示，DS1620為Parallax公司所出品的溫濕度感測模組，能夠同時感測溫度及濕度，並以脈寬調變方波(PWM)的形式輸出，溫度精確度可達 2o，濕度通常為相對值 3.5。圖12.溫濕度感測模組使用者將編寫後的應用程式經過編譯(Compile)後，燒錄到微處理機內部的程式快閃記憶體(Program Fl
32、ash Memory)，就能夠讀取溫度及濕度值，並透過微處理機與個人電腦的USB串列介面，在個人電腦上顯示出來。,生物機電元件特性介紹(17/17),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(1/8),1.環境溫度控制：溫度控制為溫度感測元件的主要應用之一。例如火災警報器，藉由感測到室溫超過溫度上限，而發出警報。例如植物培養溫室中，利用感測元件感測到室溫變化，再進而控制加溫器或散熱風扇來自動調整室溫。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路
33、相關知識(2/8),如圖13.是應用實例火災警報器方塊圖。,圖13 應用實例火災警報器方塊圖,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(3/8),圖14.應用電路火災警報器電路圖,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,切換至 原理說明,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,溫度轉換電路模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發
34、展生物電子技術課程實驗計畫,蜂鳴器模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(4/8),圖14.為火災警報器電路圖，工作原理如下：將溫度轉換電路的輸出，接到OPA8所組成的電壓比較器。調整VR3，使OPA8的反相輸入端等於臨界電壓。平常比較器的反相輸入端電壓高於非反相輸入端，因此電晶體Q1保持截止狀態。當溫度不斷上升，使得溫度轉換電路的輸出略高於臨界電壓時，OPA8比較器將輸出正飽和電壓，使得電晶體Q1進入飽和，蜂鳴器獲得電流而發聲且LED(D3)發亮，表示室
35、溫超過上限，可能發生火災。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(5/8),如圖15.為雞舍溫度控制器之方塊圖。其電路圖如圖16.所示。,圖15 應用實例雞舍溫度控制器的方塊圖,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(6/8),圖16 應用實例雞舍溫度控制器電路圖,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,切換至 原
36、理說明,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,返回 電路全圖,濕度/電壓轉換電路模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,書密特觸發器模組,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,繼電器模組(1),子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗
37、計畫,電子電路相關知識(7/8),圖16.為雞舍溫度控制電路。其工作原理如下：將溫度轉換電路的輸出，接到OPA4所組成的樞密特觸發器輸入。調整VR4，可以改變樞密特觸發器的上、下臨界電壓。 上臨界電壓： (其中 )下臨界電壓：,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,電子電路相關知識(8/8),當環境溫度低於設定的下限溫度時，溫度轉換電路的輸出電壓低於下臨界電壓，則樞密特觸發器輸出正飽和電壓+Vsat，使控制電晶體Q2導電，繼電器吸下，加溫器(燈泡)開始加熱。當環境溫度高於設定的
38、上限溫度時，溫度轉換電路的輸出電壓高於上臨界電壓，則樞密特觸發器輸出負飽和電壓-Vsat，使控制電晶體Q2截止，繼電器未吸下，加溫器(燈泡)停止加熱。,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元2：沙漠變綠洲生態環境與濕度控制,返回 電路全圖,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明：自然學科的學習成就評量成果指標(Outcomes)，則清楚明確，即在培養學生的科學素養，其內容分為： 1. 科學概念(Concepts of Science) 能獲得並統整主要概念，以及統合自然科學各門的主題。
39、 2. 科學本質(Nature of Science)能解釋在探討科學現象時產生的資訊。 3. 思考習慣(Habits of Mind)從事科學活動時，展現思考及行動的方式。,評分手冊說明(1/7),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,4. 科學態度(Attitude) 對科學及個人、社會、環境的相互關係，展現積極的態度。對自己從事科學活動的能力有信心。 5. 科學過程(Processes of Science) 能使用科學的語言、工具、方法和材料，來收集、組織、解釋、傳達訊息。 6. 科學應
40、用(Applications of Science) 能應用科學解決問題，對於會影響個人、社會、和環境的爭論性議題形成個人的意見。,評分手冊說明(2/7),臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明(3/7),一、能力指標部分：,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明(4/7),一、能力指標部分(續)：,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明(5/7),二、評分標準部分：,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明(6/7),二、評分標準部分(續一)：,臺北市立內湖高工高瞻計畫高職電機與電子群發展生物電子技術課程實驗計畫,子計畫一：生物機電技術課程研發 單元1：四季如春生態環境與溫度控制,評分手冊說明(7/7),二、評分標準部分(續二)：,本單元結束,
