212 高雄市第 52 屆中小學科學展覽會 作品說明書 科 ( 類 ) 別 : 電子 電機及資訊 組 別 : 高職組 作品名稱 : 雲端三用電表 關鍵詞 : 雲端三用電表輔助學習系統 編號 : 426 1
雲端三用電表 摘要 三用電表與相關操作對高職電機電子群學生而言是一項很基本的技能, 然而卻有不少的學生不得其門而入 實習老師在教學示範後即由學生實際操作, 然而一位老師很難照顧到近 2 位的學生, 而有些學生的錯誤操作也一直沒有被發現 實習操作相較於理論課程而言, 更需要有輔導人員或工具的協助, 然而現階段的補救措施卻付之闕如 本研究以跨平台的技術來開發雲端三用電表輔助學習系統, 使得初學者能隨時隨地進行補教學習, 而老師也能遠距瞭解學生的學習情況 關鍵字 : 雲端 三用電表 輔助學習系統 A Multimeter in the Cloud Abstract The operating of a multimeter is a basic skill for students in industrial high school, but some of them, especially for the first learners and the laggardly students, can t understand the details. A teacher who practices the detail operating of a multimeter in person is difficult to take case almost 2 students in a team. And the wrong operating of a multimeter by some students can t be found all the time. Comparing to other theoretical subjects, more tools and assistances are needed for these laggardly students in operating subjects. This study will develop a web assistance learning system using a cross platform developing tool that helps teachers to understand their students. Keyword: Cloud, multimeter, assistance learning system 2
目 錄 壹. 研究動機...4 貳. 研究目的...5 叁. 設備工具...6 3.1 上網裝置與作業平台...6 3.2 開發工具...6 3.3 Silverlight 4...6 肆. 三用電表原理...7 4.1 歐姆 (Ω) 檔轉動原理...8 4.2 直流電壓表原理...12 4.3 直流電流表原理...12 伍. 系統開發過程...13 5.1 Zener 二極體電路 :...13 5.2 三用電表選擇開關位置...15 5.3 移動鱷魚夾...16 5.4 指針偏轉計算...18 陸. 研究成果...19 6.1 系統功能...19 6.2 研究成果...22 柒. 結論與建議...23 捌. 參考文獻...24 3
壹 研究動機 三用電表又稱為萬用電表, 其功能主要能測量電路之交流電壓 (ACV) 直流電壓 (DCV) 直流電流(DcmA) 以及電阻值(Ω) 等, 為電機電子從業人員所不可或缺的裝置 傳統三用電表為指針介面, 為了要能測量上述不同的電學特性, 因而指針所在的面板, 即有數種不同刻度共用 使用者必須根據所要測量的電學特性, 先調整好選擇關的檔位, 然後將三用電表測試棒碰觸在電路的適當位置, 最後根據指針所指的刻度, 乘以選擇開關所在的等級, 即為其所測量之值 然而, 初學者在使用三用電表時, 常因分不清楚電流表與電壓表的使用, 導致電表損壞, 輕者更換保險絲, 重者必需更換新的電表 例如, 在電路是通電的情況下, 使用電阻表測量電阻值 ; 或是在測量電流時, 卻將選擇開關檔位錯開成電阻檔, 種種錯誤操作不勝枚舉 三用電表並非昂貴儀表, 高職電機電子群或是其它相關科系的學生也幾乎人手一台 以高職一班 4 人而言, 雖然有分組, 但一組的人數仍有近 2 人, 一個老師很難全面地 重頭到尾都能清楚地看到所有學生的操作, 而學生的錯誤操作也可能在不知不覺中一再地發生, 且實習課也不像其它理論課程有參考書或是課後補習補救措施 4
貳 研究目的 學習落後的原因可能很多, 為了能讓學習落後的學生更容易趕上進度, 本研究目的 希望開發一套能在不同電腦系統 (Apple Linux Windows Android) 甚至於各種類型 1 的平板電腦或手機等行動裝置上的輔助學習系統, 以利學生更容易使用該學習系統 因 此本研究的目的有 : (1) 發展一套雲端三用電表輔助學習系統, 以利初學者或是學習落後者學習或補救之用 (2) 能跨平台 能在不同操作環境 ( 個人電腦 平板 手機 ) 下學習三用電表, 以提高使用的便利性 (3) 能記錄使用者操作三用電表的情形, 有助於初學者瞭解操作錯誤之所在 1 目前平板電腦或手機約可分成 Apple ios Google Android 以及 Windows 等作業系統 5
叁 設備工具 3.1 上網裝置與作業平台從早期電腦輔助學習系統的個人電腦濫觴時代, 以及強調資訊科技融入教學 線上學習的網路時代, 各有其不同的科技平台與時代背景 而在資訊科技已進步至行動裝置與雲端時代, 本研究亦強調讓使用者能在不同平台 不同裝置下可使用三用電表輔助學習系統, 因此本單元將探討現今的上網裝置與作業平台, 接著探討三用電表輔助學習系統的跨平台適用性 3.2 開發工具本研究使用 Microsoft Visual Studio 21( 簡稱 VS 21) 為開發工具, 其為美國微軟公司的開發工具套件系列產品 VS 21 是一個基本完整的開發工具集, 它包括了整個軟體生命周期中所需要的大部分工具, 如 UML 工具 代碼管控工具 整合式開發環境等等 所寫的目的碼適用於微軟支援的所有平台, 包括 Microsoft Windows Windows Mobile Windows CE.NET Framework.NET Compact Framework 和 Microsoft Silverlight 微軟將 Visual Studio 21 整合式開發環境 (IDE) 的介面被重新設計和組織, 變得更加清晰和簡單 新的 IDE 更好的支援了多文檔窗口以及浮動工具窗, 並且對於多顯示器的支援也有所增強 Visual Studio 21 將會帶來.NET Framework 4. 並且支援開發面向 Windows 7 的應用程式 除了 Microsoft SQL Server, 它還將會支援 IBM DB2 和 Oracle 資料庫 ( 詳情參見 IBM.com 和 TeamFuze.net) 它將具有內建的 Microsoft Silverlight 開發支援, 包含一個互動設計器 Visual Studio 21 將會提供一些工具來使並列計算更加簡單 : 除了.NET Framework 的本地代碼並列擴充功能以及並列模式庫 (Parallel Patterns Library),Visual Studio 21 還包含了用於偵錯並列程式的工具 這些新工具使並列任務以及它們的執行時堆疊視覺化 這些工具可以用來視覺化緒程等待時間以及緒程在多核心之間的移動 3.3 Silverlight 4 Silverlight 是微軟 VS 21 開發平台下的 Web 前端應用程式開發解決方案, 專為在各種平台上執行而建立 它可建立豐富又多采多姿的互動式體驗, 而且可以在任何環境上執行 : 各種瀏覽器內 多種裝置上以及在其他桌上型電腦作業系統 ( 例如 Apple Macintosh) 上皆可使用 目前 Silverlight 已經受到各主流瀏覽器的支援, 包含 Internet Explorer Firefox Opera 與 Safari 等, 同時也支援 Mac OS 作業系統, 在 Windows Mobile 6. 和 Symbian (Series 6) 手機等行動裝置上也受到支援 與 Silverlight 相同的開放原始碼解決方案 Moonlight 則提供在 Linux 上的支援 21 年 9 月 27 日, 台灣微軟正式公布 Silverlight 台灣自創看板娘 藍澤光 ( 畫者為 shinia, 配音員為姚敏敏 ), 為 Silverlight 在台灣版獨步全球的美少女看板娘, 為台灣微軟利用動漫代言商品的一項創舉 6
肆 三用電表原理 三用電表如圖 4.1, 基本上是利用一檢流計組合後而成, 測試電流時就用電流檔, 而不能誤用電壓檔 電阻檔, 其他同理, 否則輕則燒三用電表內的保險絲, 重則損壞表頭線圈 如果事先不知道測量值大小, 可選用最大檔位嘗試著測量 ( 數字刻度最大者 ), 然後斷開測量電路再換檔, 切不可在測量中轉換檔位 當有表針迅速偏轉到底的情況, 應該立即斷開電路, 進行檢查 茲將三用電表操作規則列出如下 : 1. 三用電表不使用時, 要將範圍選擇旋鈕調到 OFF, 如果沒有 OFF 則, 應將轉換開關置於交流電壓的最大擋 如果長期不使用, 還應將三用電表內部的電池取出來, 以免電池腐蝕表內其它器件 2. 量測待測物時, 不可用手碰觸測試棒金屬的部分 3. 兩測試棒接於待測物時, 必須考慮極性, 紅棒接高電位端, 黑棒接低電位端 4. 量測 ACV DCV DCmA 時, 若不能預估待測電流大小或電壓高低時, 要將檔放在比較大的位置, 然後在測試中做適當的調整 5. 在使用三用電表過程中, 不能用手去接觸表筆的金屬部分, 這樣一方面可以保證測量的準確, 另一方面也可以保證人身安全 6. 在測量某一電量時, 不能在測量的同時換檔, 尤其是在測量高電壓或大電流時, 更應注意 否則, 會使三用電表毀壞 如需換擋, 應先斷開表筆, 換擋後再去測量 7. 三用電表在使用時, 必須水平放置, 以免造成誤差 同時, 還要注意到避免外界磁場對三用電表的影響 此外, 三用電表在操作時, 經常可以見到以下的錯誤 : 甲 測量 Ω 檔之前, 必須先作 Ω 調整, 否則所測量的電阻值會有誤差 ; 同樣地, 當使用者切換至不同 Ω 檔檔位時, 亦需重做一次 Ω 調整, 以期得到最正確的電阻測量值 乙 不可在電路通電時, 測量零件的電阻值, 否則會損害三用電表 丙 電路未通之前, 無法測量電壓或電流值 丁 測量電壓與電流時, 三用電表選擇開關的檔位必須高於所測量的電壓或電流值, 否則三用電表指針線圈會燒毀 戊 測量電壓與電流時, 三用電表的紅色測試棒必須接觸於正極, 黑色測試棒必須接觸於負極, 否則電表指針會逆向偏轉或燒毀 己 測量電路電流時, 三用電表必須與待測電路串聯, 否則會有測量不到或燒毀的情況 庚 三用電表測量完畢時, 必須將選擇開關開在 OFF 檔, 以維持電表的電池壽命 7
4.1 歐姆 (Ω) 檔轉動原理 三用電表基本上是利用一檢流計組合後而成 如圖 4.1, 因三用電表歐姆檔的刻度 為非線性排列, 因此本研究必須先推導出計算歐姆檔的偏轉角度公式 圖 4.1 指針式三用電表 2 在圖 4.2 的 x1 Ω 檔等效電路中, 通過指針線圈的電流 ( R + 2 // 6K 2 + 6K 指針偏轉角度形成線性關係, 表示成 (4.1) ) 與 R 58KΩ 2Ω 圖 4.2 指針線圈 2KΩ 三用電表 x1 Ω 檔的內部等效電路 8
2 指針偏轉角度 R + 2 // 6K 2 + 6K (4.1) 為了求出指針偏轉角度, 我們可以將 (4.1) 的左式乘以一個轉換常數 (T), 而將 (4.1) 表示成 (4.2) 2 ( T ) 指針偏轉角度 (4.2) R + 2 // 6K 2 + 6K 2 ' 2 Q ( ) 很小, 令 T = ( T ),(4.2) 式可簡化成 (4.3) 2 + 6K 2 + 6K ' T 指針偏轉角度 R + 2 // 6K (4.3) 因為用三用電表 x1ω 檔測量 Ω 電阻時指針會偏轉 9, 而用三用電表 x1ω 檔測量 2Ω 電阻時指針會偏轉 45, 因此, 將這兩個條件整理成 (4.4) ( i) 當 R ( ii) 當 R = 時, 指針轉 9 = 2時, 指針轉 45, (4.4) 將 (4.4) 的兩個條件代入 (4.3), 整理成 (4.5) ( i) 當 R ( ii) 當 R ' = 時, T 9, + 2 // 6K ' = 2時, T 45 2 + 2 // 6K (4.5) ' 由 (4.5) 可解出 T 值約為 9, 代入 (4.2) 式可得到 (4.6), 簡化為 (4.7).15 9 指針偏轉角度 (4.6) R + 2//6K.15 9 指針偏轉角度 (4.7) + 2.15 R 9
在圖 4.3 的 x1 Ω 檔的等效電路中, 推估指針偏轉角度的計算方法也如同 (4.1) 至 (4.7) 2 的過程, 通過指針線圈的電流 ( ) 與指針偏轉角度形成線性關 R + 2 // 6K 2 + 6K 係, 表示成 (4.8) R 2Ω 58KΩ 指針線圈 2KΩ 圖 4.3 三用電表 x1 Ω 檔的內部等效電路 2 R + 2 // 6K 2 + 6K 三用電指針偏轉角度 (4.8) 為了求出指針偏轉角度, 我們可以將 (4.8) 的左式乘以一個轉換常數 (T), 而將 (4.8) 表示成 (4.9) 2 T R + 2 // 6K 2 + 6K 三用電指針偏轉角度 (4.9) (4.9) 式可簡化成 (4.1) T R + 2 // 6K ' 三用電指針偏轉角度 (4.1) 因為用三用電表 x1ω 檔測量 Ω 電阻時指針會偏轉 9, 而用三用電表 x1ω 檔測量 2Ω 電阻時指針會偏轉 45, 因此, 將這兩個條件整理成 (4.11) ( i) 當 R ( ii) 當 R = 時, 指針轉 9 = 2時, 指針轉 45, (4.11) 將 (4.11) 的兩個條件代入 (4.1), 整理成 (4.12) ( i) 當 R ( ii) 當 R ' = 時, T 9, + 2 // 6K ' = 2時, T 45 2 + 2 // 6K (4.12) 1
' 由 (4.12) 可解出 T 值約為 9, 代入 (4.1) 式可得到 (4.13), 簡化為 (4.14).15 9 指針偏轉角度 (4.13) R + 2//6K.15 9 指針偏轉角度 (4.14) + 199.3.15 R 也就是 在圖 4.4 x1k Ω 檔等效電路中, 指針偏轉角度與通過指針線圈電流會呈現線性關係, R 3KΩ 58KΩ 圖 4.4 指針線圈 2KΩ x1k Ω 檔等效電路 3K T R + 3K // 6K 3K + 6K 偏轉角度 (4.15) 因為 ( i) 當 R = 時, 指針轉 9,( ii) 當 R 3K時, 指針轉 45 由此可推算出,x1K Ω 檔 的偏轉角度為 R = 9, 簡化為 + 3K // 6K.15 9 偏轉角度 (4.16) + 2.15 R 在圖 4.5 x1k Ω 檔等效電路中, 指針偏轉角度與通過指針線圈電流會呈現線性關 係, 也就是 11
R 118KΩ 指針線圈 2KΩ 圖 4.5 x1k Ω 檔等效電路 12V T R + 2K = 偏轉角度 (4.17) 因為 ( i) 當 R = 時, 指針轉 9,( ii) 當 R 2K時, 指針轉 45 由此可推估,x1K Ω 的偏轉角度為 R = 12V 9, 簡化為 + 2K.6 12V 9 偏轉角度 (4.18) + 2.6 R 4.2 直流電壓表原理 如圖 4.1, 由於直流電壓表 (DCV) 與電流表的刻度皆為線性排列, 因此, 本研究可以 電路中某元件的電壓值或電流直接換算其偏轉角度即可 其中 DCV 的偏轉角度計算如下 : 偏轉角度 = 待測元件電壓值 DCV選擇開關檔位 9 (4.19) 4.3 直流電流表原理 同 4.2 節, 直流電流 (DCmA) 表的偏轉角度計算如下 : 偏轉角度 = 待測元件電流值選擇開關檔位 DCmA 9 (4.2) 12
伍 系統開發過程 本研究擬開發一套能在不同平台 ( 作業系統 ) 與不同裝置 (PC 平板 手機 ) 的三用 電表學習輔助系統 其功能描述如下 : 5.1 Zener 二極體電路 : 該電路係採用四技二專 1 年統測專一電子學第 28 題題目, 原題目的各元件值原本為固定值如圖 5.1 所示 圖 5.1 1 年四技二專統測專一電子學第 28 題題目 本研究將其修改為可依使用者需求彈性輸入 Vs Vz R1 R2 等值 ; 另外, 電路新增了三個開關, 分別為最左邊的電源開關, 以及為了測量 Zener 二極體 R2 電阻電流的單刀開關 R 1 VS VZ R 2 圖 5.2 本研究的電路 當使用者用滑鼠點選開關位置時, 可改變開關狀態由 ON 成 OFF, 或是由 OFF 切換成 ON 其動作原理如下: 開關控制程式碼由 on 副程式所控制 當使用者以滑鼠左鍵點選開關時,on 副程式會先讀取由使用者輸入的最新值, 然後檢查開關原來狀態 如果開關原來是打開的狀態 ( ), 就將開關狀態設定為關上 ( 1 ), 並且計算電路各元件的電流與電壓值, 最後將開關畫成關閉的形狀 ; 如果開關原來是關閉的狀態 ( 1 ), 則將開關狀態設定為打開 ( ) 將開關畫成打開的形狀 在圖 5.2 中, 電路各零件的電壓電流值計算如下 : 13
R2 (1) 先計算 R2 的分壓 Vs R1+ R2 (2) R2 分壓是否超過 Zener 二極體的崩潰電壓 (3) 如果 (2) 成立, 則 R2 的輸出電壓與 Zener 二極體崩潰電壓相同 (4) 如果 (2) 不成立, 則 R2 的輸出電壓維持原分壓 表 5.1 開關副程式 private void on(object sender, MouseButtonEventArgs e) // 載入最新輸入值 dr1 = Convert.ToDouble(ir1.Text); dr2 = Convert.ToDouble(ir2.Text); dvs = Convert.ToDouble(ivs.Text); dvz = Convert.ToDouble(ivz.Text); // 開關原是打開 (OFF) 的狀態 if (onoff=="") // 將開關畫成關閉 sw.1 = 145; sw.y1 = 7; if ((dr2 / (dr1 + dr2)) * dvs > dvz) di1= (dvs dvz) / dr1; di3 = dvz / dr2; di2 = di1 di3; dvr1 = dvs dvz; dvr3 = dvz; } else di1= (dr2 / (dr1 + dr2))*dvs; di3 = di1; di2 = ; dvr3 = (dr2 / (dr1 + dr2)) * dvs; dvr1 = dvs dvr3; } onoff = "1"; result.content = " 電源開啟中, 請勿將選擇開關置於歐姆檔, 以免電表燒毀 "; odegree = ndegree; degreecalulating(); return; } // 開關原是關上 (ON) 的狀態 if (onoff == "1") // 將開關畫成打開 sw.1 = 128; sw.y1 = 7; onoff = ""; result.content = " 電源關閉中, 請將選擇開關置於 DCV 或 DCmA 檔, 開始測量直流電壓與電流 "; odegree = ndegree; degreecalulating(); return; } } 14
5.2 三用電表選擇開關位置因為 Zener 二極體電路為一直流電路, 故在測量方面只需用到 Ω 檔 DCV 檔 DcmA 檔 由於三用電表在測量電阻方面, 電路是不能處於通電狀態, 而在測量電壓與電流, 電路則必須處於通電狀態, 因此, 本研究的功能方塊圖如圖 5.3 所示 開關 OFF 三用電表 Ω 檔 1Ω檔 1 Ω檔 1K Ω檔 1K Ω檔 偵測鱷魚夾位置 Zener 二極體電路 開關 ON 1V檔 25V檔 5V檔 三用電表 DCV 檔 1V檔 2.5V檔.5V檔.25V檔 偵測鱷魚夾位置 計算指針偏轉角度 25mA檔 25mA檔三用電表 DCmA 檔 2.5mA檔.5mA檔 偵測鱷魚夾位置 圖 5.3 三用電表學習輔助系統 在 Ω 檔部分, 共有四個副程式, 分別為 x1ω 檔 x1ω 檔 x1kω 檔 x1kω 檔 ; 以 x1ω 檔程式碼為例, 當使用者以滑鼠右鍵按下圖 4.1 三用電表右下方的 x1 區域時, 則系統會執行 ohmx1mlbd 副程式, 首先將選擇開關的圖形轉動 166 度, 如圖 5.2 所示 ; 接著設定選擇開關的代號為 1( 代表選擇開關為 x1ω 檔 ) 記錄指針目前位置 最後是執行角度計算副程式 表 5.2 x1ω 檔副程式 //x1ohm private void ohmx1mlbd(object sender, MouseButtonEventArgs e) selector1.angle = 166; selector = "1"; odegree = ndegree; degreecalulating(); return; } 15
圖 5.4 按下 x1ω 檔後的選擇開關位置 5.3 移動鱷魚夾當使用者用滑鼠拖曳鱷魚夾時, 系統會觸發表 5.3 的 detecting() 副程式, 以偵測鱷魚夾位置, 藉以判斷使用者欲測量的元件 系統在鱷魚夾前端設定一個偵測點, 當鱷魚夾被使用者移時,detecting() 會有以下的偵測活動 :(1) 測試棒是否短路 (2) 是否在圖 5.5 的九個偵測點中 (3) 以上皆非 表 5.4 為紅黑鱷魚夾在電路偵測點的代表位置與測量結果 表 5.3 鱷魚夾位置偵測程式碼 private void detecting() // 修正紅色鱷魚夾的偵測點位置 double rx = prmrl. 46; double ry = prmrl.y + 19; // 修正鱷魚夾的偵測點位置 double bx = pbmbl. 46; double by = pbmbl.y + 13; rmd = "11"; bmd = "12"; // foreach (Rectangle child in detectcanvas.children) double ox = (double)child.getvalue(canvas.leftproperty); double oy = (double)child.getvalue(canvas.topproperty); double height = (double)child.getvalue(canvas.heightproperty); double weight = (double)child.getvalue(canvas.widthproperty); // 測試棒短路 if (Math.Abs(rx bx) <= 3 && Math.Abs(ry by) <= 3) rmd = "1"; bmd = "1"; } // 在九個偵測點中時, if (rx >= ox && rx <= ox + weight && ry >= oy && ry <= oy + height) rmd = (string)child.getvalue(canvas.nameproperty); 16
} } if (bx >= ox && bx <= ox + weight && by >= oy && by <= oy + height) bmd = (string)child.getvalue(canvas.nameproperty); } } odegree = ndegree; degreecalulating(); return; 圖 5.5 九個偵測點在電路的位置 表 5.4 鱷魚夾位置與測量結果 紅色鱷魚夾位置 黑色鱷魚夾位置 測量結果 d2 d3 測量 2Ω 電阻電壓 d3 d2 測量 2Ω 電阻 d5 d6 測量 8Ω 電阻電壓 d6 d5 測量 8Ω 電阻 d4 d7 測量 Zener 電壓 d1 d9 測量電池電壓 d1 d1 短路 d2 d2 短路 d3 d3 短路 d4 d4 短路 d5 d5 短路 d6 d6 短路 d7 d7 短路 d8 d8 短路 d9 d9 短路 d1 d1 短路 d11 d12 紅黑鱷魚夾未接觸 17
5.4 指針偏轉計算有關三用電表 Ω 檔 DCV 檔 DcmA 檔之偏轉角度計算如公式 (4.1) 至 (4.1) 角度計算副程式 degreecalulating(), 如表 5.5 會先判斷電源開關 (onoff) 的位置, 當開關為 時, 此時只能測量電阻的功能 ; 接著判斷選擇開關 (selector) 的狀態, 選擇開關為 1, 表示目前要在 x1ω 檔的位置 ; 而當紅色鱷魚夾夾在 d2 黑色鱷魚夾夾在 d3 時, 表示使用者欲測量 R1 電阻 (2Ω); 而當紅色鱷魚夾夾在 d5 黑色鱷魚夾夾在 d6 時, 表示使用者欲測量 R2 電阻 (8Ω); 而 ndegree 變數為指針偏轉角度 表 5.5 指針偏轉角度計算的部分程式碼 private void degreecalulating() // 電源開關 switch (onoff) // 測量電阻時 case "": switch (selector) case "": ndegree = ; result.content = " 三用電表關閉 "; break; //1 歐姆檔 case "1": switch(rmd+bmd) case "11": ndegree = 9; break; case "d2d3": case "d3d2": dr1 = Convert.ToSingle(ir1.Text); ndegree = (3 * 9) / ((dr1 + 2) *.15); result.content = " 測量 R1 電阻值 "; break; case "d5d6": case "d6d5": dr2 = Convert.ToSingle(ir2.Text); ndegree = (3 * 9) / ((dr2 + 2) *.15); result.content = " 測量 R2 電阻值 "; break; default: ndegree=; break; } break; 18
陸 研究成果 6.1 系統功能 (1) 開始使用本系統 本系統支援目前各種常用的瀏覽器, 如圖 6.1 是以 IE 瀏覽器執行 本系統, 也可以用如圖 6.2 以 Firefox 瀏覽器執行系統 本系統可以安裝於單機上供 個人使用, 如圖 6.1, 或將系統放置於雲端以利使用者在各種場合使用, 如圖 6.2 圖 6.1 以 IE 瀏覽器執行本系統 19
圖 6.2 以 Firefox 瀏覽器執行本系統 (2) 使用者先輸入電路各元件值 在圖 6.2 中, 使用者分別輸入電源電壓 12v Zener 二極體額定崩潰電壓 5v.25KΩ 與.1KΩ 兩個電阻 (3) 調整三用電表選擇開關的位置以決定測量電阻 電壓 電流 如果電路的電源未開, 則選擇開關只能選擇歐姆檔 ; 同樣地, 如果電路的電源已開, 則選擇開關只能選擇電壓或電流檔, 否則系統會將錯誤動作記錄下來 (4) 接著使用者移動紅色與黑色鱷魚夾位置, 以測量電路相關的電阻 電壓或電流值 假設使用者欲測量.1KΩ 電阻, 則鱷魚夾必須移動至.1KΩ 電阻兩端的位置, 如圖 6.3 (5) 最後, 使用者可清楚看到指針偏轉的位置, 然後讀出適當的測量值 2
圖 6.3 測量電阻值 (6) 如果使用者欲測量其它零件的電壓或電流值, 則必須先移開鱷魚夾位置 將電源開關關上 調整三用電表選擇開關位置 然後移動鱷魚夾位置 (7) 如圖 6.4, 使用者欲測量.25KΩ 電阻值時, 先將選擇開關開在 DCV 1V 檔, 然後移動鱷魚夾位置, 可觀察指針在 7V 的位置 圖 6.4 測量電壓值 (8) 如果使用者要測量 Zener 的電流, 可將第二個開關打開, 然後將鱷魚夾放置在如圖 6.5 的位置, 此時指針指在 23mA 21
圖 6.5 測量電流值 6.2 研究成果 本研究利用跨平台技術開發雲端三用電表以提供三用電表初學者輔助學習之用, 本 研究成果與傳統三用電表比較如下 : 比較項目 傳統三用電表 雲端三用電表 損壞 會因操作不當而損壞 沒有損壞的問題 記錄 使用者無法瞭解錯誤操作的部 可以記錄錯誤操作 分 學習 須採取嚐試錯誤的方式學習 由學習記錄供使用者回饋與老師教學參考, 具有學習之成效 應用 實際測量之用 教學輔助之用 本研究強調教學輔助學習之用途, 本研究成果與電腦輔助學習系統或遠端教學系統之比較 比較項目 電腦輔助學習系統 遠端教學系統 雲端三用電表 軟體類型 單機版 Server 端軟體 Client 端軟體 適用範圍 只能在 PC 上執行 裝置於 server 端 可在手機 平板電腦 個人電腦 雲端執行 互動性 多數為單向傳播少數可互動 多數為單向傳播少數可互動 互動性佳 22
柒 結論與建議 本研究因時間與技術關係, 目前僅完成三用電表實作操作功能, 尚有許多功能有待加強, 敘述如下 : 1. 本研究目前僅以 Zener 二極體電路測試系統之可行性, 未來可結合資料庫或檔案系統, 將高職電子學常用電路 ( 如截波 箝位 電晶體直流與交流分析 場效應電晶體直流與交流分析 運算放大器與振盪電路等 ) 納入資料庫系統中, 以提供更多元學習之功能 2. 本研究僅以三用電表一項儀器測試系統之可行性, 末來將擴大至高職電子實習常用的儀器, 如示波器 訊號產生器 電源供應器等, 以提供更完備的電子實習環境 3. 本研究目前並未記錄初學者的使用資訊, 末來可記錄使用者的登入時間 登出時間 操作記錄等重要資訊, 以提供教師或學習者之參考 23
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