空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 單元 1: 基本電子儀表操作 ( 一 ) --- 三用電表檢測與歐姆定律實驗 一 目的 : 1. 熟悉三用電錶的使用 2. 熟悉電阻色碼辨識與電阻測量 3. 練習電容器與發光二極體之簡易檢測 4. 證明歐姆定律 二 器材與零件 1. 器材 : 三用電表 電源供應器 麵包板 2. 零件 : 電阻板 ( 1) 1.5V 乾電池 ( 1) 9V 乾電池 ( 1) 陶瓷電容( 1) 電解質電容 ( 1) 發光二極體( 1) 單芯線 三 原理 1. 三用電表 電源供應器與麵包板的基本操作請參考講義 2. 電阻器色碼 : 一般碳膜電阻體積較小, 無法直接將電阻值及誤差標示於電阻上, 而以色碼來表示 一般電阻色碼為四碼或五碼 四碼與五碼電阻如右圖所示 四碼 五碼 電阻符號 四碼電阻的第一環代表十位數 第二環代表個位數 第三環代表乘上 10 的冪次, 第四環代表誤差 前三環色碼顏色所代表的數值如表 1, 第四環色碼顏色的意義如表 2 例如: 色碼為 [ 棕 - 黑 - 紅 - 金 ], 前三環的數字為 102, 代表電阻值 10 10 2 =1000 第四環代表 5% 誤差, 所以電阻值為 1000 (1 5%) = 950 ~ 1050 五碼電阻的前三環分別代表百位數 十位數與個位數 第四環代表乘 1-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 上 10 的冪次, 第五環代表誤差 前四環色碼顏色所代表的數值如表 1, 第五環色碼顏色的意義如表 2 表一 電阻色碼對照的數字 顏色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍 紫 灰 白 金 數值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9-1 表二電阻色碼對照的誤差值 顏色棕紅綠藍紫灰金銀無誤差值 1% 2% 0.5% 0.25% 0.1% 0.05% 5% 10% 20% 3. 電容器 : 電容的種類很多, 最常見的是陶瓷電容及電解質電容 (1) 陶瓷電容 : 外觀如右圖 大部分陶瓷電容沒有標示耐壓值, 其耐壓為 50V, 耐壓較高者會標示其耐壓值 通常以三位數字標示電容 質, 依序代表十位數 個位數及 10 的冪次, 基本單位為 pf (=10-12 F) 如 :104 所代表的 電容器符號 意義為 10 10 4 pf = 100000 pf = 100 nf = 0.1 F 如果數字後面加上一英文字母, 代表其誤差值 表三 B C D F G J K M ±0.10pF ±0.25pF ±0.50pF ±1% ±2% ±5% ±10% ±20% (2) 電解質電容 : 外觀如右圖 電解質 電容的耐壓及電容值均標示於外殼 上 電解質電容有極性之分, 在外 殼上有標示, 並且以接腳長短區 分 長腳為正極, 短腳為負極, 不可接反 + 電解質電容器符號 1-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 4. 電容器測試 : 可以利用三用電表歐姆檔內部電池, 經過內電阻對電容器的充電來判別電容器的漏電 短路及斷路 如果電容器內無儲存電荷, 連接三用電表時, 會開始對電容器充電, 使電路上產生電流 ; 當電容器內的電荷逐漸增多, 兩端電壓差逐漸提高, 電流就會逐漸降低 ; 充電完成後, 電容器兩端的電壓差與三用電表的內部電池相等, 電流變為 0 以三用電表的歐姆檔測量, 會看到測量的電阻值先下降, 然後再升高, 最後維持在無窮大 ( ) 如果電容器有損壞, 可能會出現以下情形 : (1) 連接後, 電阻立刻顯示為 0, 且持續不變, 此電容器已經短路 (2) 連接後, 指針完全不動, 即電阻為無窮大, 此電容器已經斷路 (3) 如果顯示的電阻下降後, 不會升高到無窮大, 而是維持在某一電阻值, 表示此電容器有漏電 5. 發光二極體檢測 : 發光二極體 (LED) 是二極體 (Diode) 的一種, 為單向導通之半導體元件 有兩支接腳, 長腳為陽極 (A), 短腳為陰極 (K) 陽極電位高於陰極時, 方可導通 ( 順向偏壓 ) 導通時, 會發出特定顏 A K A K LED 符號 色的光線 使用三用電表的短路測試或電阻檔位, 可以用來測量二極體的好壞 指針式三用電表的黑色探棒會連接至內部電池的正極, 紅色探棒為負極 所以在正常情況下, 黑色探棒接在二極體的陽極 紅色探棒接在陰極時, 二極體為順向偏壓, 可以導通, 電阻非常低 ; 反之則為斷路, 電阻為無窮大 6. 歐姆定律 : 說明電壓 電流與電阻的關係, 可以下式表示 E I R 1-3 E I R E R I
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 其中 E 為電壓,I 為電流,R 為電阻 四 步驟 Part 1: 電阻測量 1. 取得三個電阻器, 紀錄其色碼, 並辨識其電阻值 2. 將電阻插在麵包板上, 注意電阻接腳必須插在不相連的孔位 3. 以三用電錶測量其實際值 在測量之前, 務必進行歸零 4. 比較標示值與測量值, 計算出誤差 Part 2: 交直流電壓測量 1. 實驗室 110 V 電源插座如右圖, 有長孔 短孔與圓孔 將三用電表轉至 ACV 的最高檔位, 以探棒分別測量長孔與短孔 長孔與圓孔 短孔與圓孔間的電壓 如果指針偏轉幅度小, 讀數解析度不高, 可以適當降低檔位, 增加解析度 2. 拿一個標稱 1.5 V 的乾電池, 以三用電表的 DCV 檔測量其電壓 注意紅色探棒需接正極, 黑色探棒接在負極 3. 拿一個標稱 9 V 的乾電池, 以三用電表的 DCV 檔測量其電壓 Part 3: 無極性電容器檢測 ( 陶瓷電容 ) 1. 紀錄待測電容器的標示, 並辨識其電容值 2. 將電容器插在麵包板上, 注意電阻接腳必須插在不相連的孔位 3. 線將電容兩端短路, 除去殘留的電荷後再分開 4. 三用電表撥在電阻 Ω 檔, 進行歸零 5. 將兩支探棒分別接在電容器的兩支腳, 觀察指針的變化狀況 6. 如果指針偏轉不明顯, 可以嘗試使用不同的電阻檔位 但在測量之前, 務必先將電容器兩端短路, 除去殘留電荷 1-4
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 Part 4: 有極性電容器檢測 ( 電解質電容 ) 1. 紀錄待測電容器的標示, 並辨識其電容值 2. 將電容器插在麵包板上, 注意電阻接腳必須插在不相連的孔位 3. 將電容兩端短路, 除去殘留的電荷, 再分開 4. 三用電表撥在 Ω 檔, 進行歸零 5. 將兩支探棒分別接在電容器的兩支腳 黑棒必須接在電容器的 (+) 極, 紅棒接 (-) 極 觀察指針的變化狀況 Part 5: 發光二極體檢測 1. 觀察待測二極體的外觀, 紀錄顏色與直徑 2. 將三用電錶撥至短路測試或 Ω 1 檔, 進行歸零 3. 以探棒分別接觸 LED 的兩支接腳 嘗試下列兩種接法, 紀錄電阻值, 並觀察是否發光 (1) 紅棒接陽極, 黑棒接陰極 (2) 紅棒接陰極, 黑棒接陽極註 : 若兩種檢測情況下均不會發光, 則 LED 故障 請更換 LED Part 6: 歐姆定律 1. 依據電源供應器的限流調整方法, 調整最高輸出電流不超過 0.1 A 調整完成後, 將電壓降低為 0 2. 取一個 220 的電阻, 先以三用電表測量實際電阻值並紀錄之 3. 以麵包板與電源供應器連接成如下圖的電路 注意三用電表串聯時, 紅棒與黑棒的方向 三用電表切換至 DCmA 的最大檔位 A 電流表 ( 三用電表 ) 電阻 220 直流電源 ( 電源供應器 ) 1-5
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 4. 調整電源供應器的輸出電壓為 1 2 3 4 5 V 從三用電表讀取電流 值並紀錄之 如果讀數很小, 可以切換到較低檔位, 提高讀數解析度 5. 計算 E/I 值, 6. 以電壓 (E) 為橫軸, 電流 (I) 為縱軸, 將實驗測量值標點在直角座標圖中 7. 根據畫在圖上的標點, 找出一條最適合的斜直線來代表電壓與電流關 係, 並計算此斜直線的斜率 五 問題與討論 1. 如何用三用電表檢查燈泡 保險絲是否燒壞了? 2. 交流 110 V 電源插座的三個孔, 各代表什麼意義? 3. 以三用電表測量電壓值時, 如果看到刻度板反射鏡中的指針映像偏在 指針的左邊, 則讀數會偏大還是偏小? 為什麼? 4. 交流電的電壓會隨著時間而變化, 但是測量交流電時, 只顯示一個固 定值 這個電壓值代表什麼意義? 5. Part 6 的實驗結果是否可以證明歐姆定律? 請說明理由 1-6
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 實習報告 單元 1: 基本電子儀表操作 ( 一 ) --- 三用電表檢測與歐姆定律實驗 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 電阻測量 代號 色碼 標示值 (Ω) 測量值 (Ω) 實際誤差 (%) R 1 R 2 R 3 Part 2: 交直流電壓測量 1. 實驗室 110 V 電源插座測量結果 : 測量點 長孔 v.s. 短孔 長孔 v.s. 圓孔 短孔 v.s. 圓孔 電壓 (V) 2. 1.5 V 乾電池實際電壓 : V 9 V 乾電池實際電壓 : V Part 3: 無極性電容器檢測 ( 陶瓷電容 ) 3. 電容器標示 :, 電容值 : ( 註明單位 ) 4. 描述指針如何偏轉 : 5. 最後電阻值 = Ω 6. 待測電容器是否正常? Part 4: 有極性電容器檢測 ( 電解質電容 ) 1. 電容器標示之耐壓值, 電容值 : ( 註明單位 ) 2. 描述指針如何偏轉 : R1-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 3. 最後電阻值 = Ω 4. 待測電容器是否正常? Part 5: 發光二極體檢測 LED 的顏色為, 直徑 = ( 註明單位 ) 測量方式 電阻值 (Ω) 是否發光 紅棒接陽極, 黑棒接陰極 紅棒接陰極, 黑棒接陽極 Part 6: 歐姆定律 編號 電阻 R (Ω) 電壓 E (V) 電流 I (A) E / I 1 2 3 4 5 6 5 E (V) 4 3 2 1 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 I (A) 斜率 = (V/A) R1-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 問題與討論 1. 如何用三用電表檢查燈泡 保險絲是否燒壞了? 2. 交流 110 V 電源插座的三個孔, 各代表什麼意義? 3. 以三用電表測量電壓值時, 如果看到刻度板反射鏡中的指針映像偏在 指針的左邊, 則讀數會偏大還是偏小? 為什麼? 4. 交流電的電壓會隨著時間而變化, 但是測量交流電時, 只顯示一個固 定值 這個電壓值代表什麼意義? 5. Part 6 的實驗結果是否符合歐姆定律? 請說明理由 R1-3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 單元 2: 基本電子儀表操作 ( 二 ) --- 示波器操作與運用 一 目的 : 1. 熟悉示波器及訊號產生器的使用 2. 熟悉電阻與電容對交流訊號的影響 3. 熟悉三用電錶的使用 二 器材與零件 1. 器材 : 示波器 訊號產生器 電源供應器 麵包板 2. 零件 : 電阻器 (220 1 330 1) 三 原理 1. 示波器 訊號產生器使用方法 : 參考基本電子儀表介紹講義 2. 由示波器顯示刻度計算電壓 : (1) 1 探棒 : 電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) (2) 10 探棒 : 電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) 10 3. 交流阻抗 : (1) 電阻阻抗 : Z R R => 電流與電壓相位相同 (2) 電容阻抗 : Z C 1 1 90 j 2 fc 2 fc => 電壓相位落後電流 90 (3) 電感阻抗 : 2 fl 90 j2 fl Z L => 電壓相位超前電流 90 四 步驟 Part 1: 直流電壓測量 1. 依據電源供應器的限流調整方法, 調整最高輸出電流不超過 0.1 A 調整完成後, 將電壓降低為 0 2. 取一個 220 的電阻, 先以三用電表測量實際電阻值並紀錄之 2-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 3. 以麵包板與電源供應器連接成如下圖的電路, 並將電壓調整為 3 V 電阻 220 A B 3 V V+ V 4. 將示波器探棒調整為 10, 然後接在示波器的 CH1 輸入端 探棒前端連接電路中的 A 點, 接地線連接在 B 點 ( 即電阻的兩端 ) 5. 確認訊號靈敏度調整 (VAR) 旋鈕位於 CAL, 觸發模式調整為 AUTO 6. 將 CH1 的 AC-GND-DC 開關切換到 GND, 調整垂直位置, 使軌跡線與水平中線重合 調整完成後, 切記不可再轉動垂直位置調整鈕 7. 將 AC-GND-DC 開關切換到 DC, 轉動 VOLTS/DIV, 使軌跡適當顯示 8. 畫下軌跡, 紀錄設定的 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 值, 並計算電壓值 9. 以三用電表 DCV 檔測量 A B 兩點的電壓值 Part 2: 探棒補償調整 1. 將探棒調整為 10, 然後將前端勾接在示波器的標準訊號源 (CAL) 2. 將 CH1 的 AC-GND-DC 開關切換到 GND, 確認軌跡線與水平中線重合 3. 將 AC-GND-DC 開關切換到 DC, 轉動 VOLTS/DIV 及水平位置調整鈕, 使軌跡適當顯示 4. 轉動補償電容調整鈕, 直到顯示出標準的方波圖形 5. 將探棒上的補償電容調整鈕順時針轉 1/4 圈, 畫下示波器軌跡, 紀錄設定的 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 值 完成後, 將補償電容調整鈕歸位 6. 將探棒上的補償電容調整鈕逆時針轉 1/4 圈, 畫下示波器軌跡, 紀錄設定的 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 值 完成後, 將補償電容調整鈕歸位 Part 3: 交流訊號測量之一 1. 按下訊號產生器波形選擇 (FUNCTION) 為正弦波 按下頻率範圍 (RANGE) 的 1K 按鍵, 再轉動調整鈕, 使顯示頻率為 1 khz 2-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 2. 將訊號產生器輸出線紅色鱷魚夾與示波器 CH1 探棒前端相接, 黑色鱷魚夾與探棒接地線相接 探棒調整為 10 將 CH1 的 AC-GND-DC 開關切換到 AC, 轉動 VOLTS/DIV 及水平位置調整鈕, 使軌跡適當顯示 如果波形不穩定, 可轉動觸發位準調整 (TRIGGER LEVEL), 以獲得穩定的軌跡 3. 轉動訊號產生器的振幅調整鈕 (AMPLITUDE), 從示波器顯示的軌跡, 確認正弦波的峰對峰值 V pp = 5 V 4. 將訊號產生器與兩個電阻連接成如下電路 : 電阻 220 電阻 330 A C B ~ 訊號產生器 V+ ( 紅 ) GND ( 黑 ) 電阻 220 電阻 330 5. 將另一組探棒接在 CH2 輸入端, 確認調整為 10, 並完成補償調整 6. CH1 探棒連接在電路中的 A C 點,CH2 探棒連接在 B C 點 探棒的接地線 ( 黑色鱷魚夾 ) 均接於 C 點 7. 將示波器的垂直顯示模式調整為 DUAL, 同時顯示兩個輸入訊號 觸發源調整為 CH1, 並按下 TRIG. ALT. 按鍵 調整 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 使軌跡適當顯示 注意 CH1 及 CH2 必須選擇相同的 VOLTS/DIV 8. 畫下兩組軌跡, 紀錄設定的 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 值, 並計算峰對峰電壓值 (V pp ) 9. 找出波形上兩個可以計算週期的參考點, 紀錄兩點間距的刻度值, 並計算出實際的週期與頻率 10. 移開示波器探棒, 改以三用電表測量 A C 與 B C 間的電壓 三用電表必須切換至 ACV 檔 紀錄測量的電壓值, 並計算與 V pp 的倍數 2-3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 Part 4: 交流訊號測量之二 1. 訊號產生器的設定與 Part 3 相同, 但是將電路修改如下 電阻 1 k 電容 0.1 F A C B ~ 訊號產生器 V+ ( 紅 ) 電阻 1 k 104 GND ( 黑 ) 2. 依據 Part 3 所述的方法調整示波器, 然後將示波器 CH1 探棒連接在電路中的 A C 點,CH2 探棒連接在 B C 點 探棒的接地線 ( 黑色鱷魚夾 ) 均接於 C 點 3. 畫下兩組軌跡, 紀錄設定的 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV 值, 計算峰對峰電壓值 (V pp ) 週期 4. 找出兩組軌跡上升端與中央水平線的交點, 標示於圖上, 並計算兩組軌跡的時間差 五 問題與討論 1. 三用電表 ACV 測量正弦波訊號所得的電壓值代表什麼意義? 2. 正弦波訊號的電壓變化可以表示為 : V ( t) Vmax sin(2 ft ) 其中 f 為頻率 (Hz) 請以積分方法證明有效電壓與振幅 V max 的關係為 : V rms V max 2 3. 在 Part 4 中的電容器電壓與電阻電壓的相位相差多少度? 2-4
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 實習報告 實驗 2: 基本電子儀表操作 ( 二 ) --- 示波器操作與運用 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 直流電壓測量 1. 實際電阻值 = 2. 示波器圖形 探棒倍率 : VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: 3. 三用電表 DCV 測量值 = V Part 2: 探棒補償調整 調整鈕順時針轉 1/4 圈 調整鈕逆時針轉 1/4 圈 VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: R2-1
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 Part 3: 交流訊號測量之一 ( 將兩組訊號畫在左圖中, 以顏色區分 ) CH1: ( 線條顏色 ) CH2: ( 線條顏色 ) VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: CH1: V pp = 三用電表測量值 V AB = V pp /V AB = 週期 = DIV = 秒 頻率 = Hz CH2: V pp = 三用電表測量值 V BC = V pp /V BC = 週期 = DIV = 秒 頻率 = Hz Part 4: 交流訊號測量之二 ( 將兩組訊號畫在左圖中, 以顏色區分 ) CH1: ( 線條顏色 ) CH2: ( 線條顏色 ) VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: CH1: V pp = 週期 = 秒 頻率 = Hz CH2: V pp = 週期 = 秒 頻率 = Hz 兩組軌跡時間差 = 問題與討論 1. 三用電表 ACV 測量正弦波訊號所得的電壓值代表什麼意義? R2-2
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 2. 正弦波訊號的電壓變化可以表示為 : V ( t) Vmax sin(2 ft ) 其中 f 為頻率 (Hz) 請證明有效電壓的關係為: V rms V max / 2 3. 在 Part 4 中的電容器電壓與電阻電壓的相位相差多少度? R2-3
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 單元 3: 基本接線與焊接練習 一 目的 : 1. 練習剝線與接線的方法 2. 練習在電路板上焊接電線與電子零件 二 器材與零件 1. 器材 : 電烙鐵 烙鐵架 尖嘴鉗 斜口鉗 2. 零件 : 萬用電路板 銲錫 單芯線 電阻 三 原理 1. 以斜口鉗剝線 : (1) 方法一 : 一手握住導線, 另一手使用 以手或尖嘴鉗夾住導線 斜口鉗稍微剪破絕緣皮, 以大拇指將 斜口鉗向外推, 使電線末端絕緣皮脫離 (2) 方法二 : 以尖嘴鉗夾住導線, 再以斜口鉗緊靠尖嘴鉗, 稍微剪破導線絕緣皮, 然後將握柄壓向尖嘴鉗, 利用槓桿原理使剪口將導線絕緣皮往外推 2. 導線捻接方法 : 尖嘴鉗 導線 斜口鉗 細導線纏繞於粗導線上相同粗細導線互纏焊接導線搭接 ( 避免使用 ) 3-1
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 3. 焊接程序 : (1) 焊接前清潔 (a) 清潔烙鐵頭 : 清除表面氧化物, 鍍上銲錫 (b) 清潔焊接物表面 : 以焊料或砂紙清除表面氧化物 以砂紙摩擦 以刀片刮淨 塗上助焊劑 (2) 焊接作業 (a) 以烙鐵頭接觸焊接位置, 加熱至可焊接溫度 (b) 將焊錫接觸焊接位置 ( 非烙鐵頭 ), 使焊錫熔化擴散至焊接點四周 (c) 有足夠的焊錫熔化並分布於焊接點時, 即移開焊錫 (d) 迅速移開烙鐵, 使焊錫冷卻凝固 準備加熱加焊錫移開焊錫移開烙鐵 (3) 理想焊點形狀 焊錫層薄而均勻可看見導線紋路輪廓 弧形凹下 平滑連接 元件引線 / 接腳 電路板銅箔 接線端子 導線 電路板基板 基本導線及元件焊接 3-2
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 焊錫輪廓 電路板銅箔 單面電路板 雙面電路板 單 / 雙面電路板焊接 (4) 其他注意事項 SMD 元件焊接 (a) 焊點較小或焊接元件耐溫較低時, 可先將焊錫置於焊接處, 以烙鐵熔化焊錫, 擴散於焊接點 (b) 不可將焊錫先塗在烙鐵頭上, 以免助焊劑揮發及氧化 (c) 需讓焊錫自動流動佈滿焊接處, 不要用烙鐵塗佈 (d) 焊接電路板時, 加熱時間不可過久, 以免銅箔脫落 (e) 烙鐵頭隨時保持清潔 (5) 零件安裝原則 插裝焊接剪除 長腳安裝 電阻 二極體安裝 二極體陰極引線較長 不可直角折彎 0.38~ 3.2mm 孔距較小 插裝 彎腳 短腳安裝 焊接 最大 0.8mm 元件水平安裝 電阻立式安裝 電晶體安裝 電容器安裝 大功率元件 3-3
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 四 步驟 Part 1: 剝線練習 1. 剪一段長度 14 公分單芯線 2. 以斜口鉗剝開單芯線之絕緣皮, 分段如下 : 2 cm 2 cm 4 cm 絕緣皮 導線 Part 2: 導線連接 1. 剪兩段單芯線, 裸露導線長約 2 cm, 絕緣部份長 4 cm 2. 以交纏方式將兩線連接 Part 3: 電路板焊點 1. 使用萬用電路板, 如右圖 電路板僅一面有銅箔, 用來焊接零件接腳和線路 ; 另一面沒有銅箔, 用來放置零件 2. 以電烙鐵在第 1 ~ 3 排之銅箔佈 上焊錫 銲錫必須佈滿銅箔, 但 不可超出 3. 在銅箔面右下角, 以焊點標示學 臥式與立式電阻必須安裝在無銅箔面 學號後三碼 號後三碼 0~9 數字圖形如下 3-4
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 Part 4: 裸線焊接 1. 使用裸銅線或單芯線 ( 剝除絕緣皮 ) 裸線如果不容易上銲錫, 可先以細砂紙清潔表面 2. 在第 5 7 排焊上裸線, 焊接點為兩端及中段任選 4 點 3. 取另一條裸線, 彎曲如上圖 彎曲點必須位於電路板第 9 排及第 12 排之圓孔, 並以銲錫固定於電路板上 Part 5: 電子零件焊接 1. 電阻臥式焊接 : (1) 拿取 1/4 W 電阻 4 個 ( 由老師統一發給, 不可從電阻板上拔取 ) (2) 在適當位置彎曲電阻接腳, 將電阻以臥式插裝於電路板的無銅箔面 電阻色碼方向必須一致 (3) 在銅箔面焊接, 並將接腳多餘長度剪除 2. 電阻立式焊接 : 0.38~ 3.2mm 絕緣漆或絕緣套管 (1) 拿取 1/4 W 電阻 4 個 ( 由老師統一發給, 不可從電阻板上拔取 ) (2) 在適當位置彎曲電阻接腳, 將電阻以立式插裝於電路板的無銅箔面 電阻色碼方向必須由上向下 (3) 立式安裝用的電阻在較長的接腳上, 會塗上絕緣漆 如果沒有絕緣漆, 可剪取適當長度的電線絕緣外皮套住裸露的接腳, 以避免發生意外的短路 ( 依教室現況, 由授課老師決定是否安裝絕緣套管 ) (4) 在銅箔面焊接, 並將接腳多餘長度剪除 五 問題與討論 1. 把導線與導線連接時, 為什麼必須要交纏在一起? 2. 烙鐵頭應該如何保養? 在焊接之前, 應如何處理, 以確保焊接品質? 3. 不慎遭電烙鐵燙傷, 應如何處理? 3-5
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 實習報告 單元 3: 基本接線與焊接練習 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 剝線練習 剝線 ( 完成品黏貼於方框內 ) 2 cm 2 cm 4 cm Part 2: 導線連接 Part 3 ~ Part 5 < 焊接完成之電路板另外繳交 > 問題與討論 1. 把導線與導線連接時, 為什麼必須要交纏在一起? 2. 烙鐵頭應該如何保養? 在焊接之前, 應如何處理, 以確保焊接品質? 3. 不慎遭電烙鐵燙傷, 應如何處理? R3-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 單元 4: 串並聯電路與克希荷夫定律實驗 一 目的 : 1. 瞭解串並聯電路 2. 證明克希荷夫定律 二 器材與零件 1. 器材 : 電源供應器 三用電表 麵包板 2. 零件 : 單芯線 電阻 三 原理 1. 串聯與並聯電路 : (1) 串聯電路 : 兩個或多個元件以頭尾相接的方式連接在一起, 經過各元件的電流均相等 元件 1 元件 2 元件 n 串聯 元件 1 元件 1 (2) 並聯電路 : 兩個或多個元件均連接於相同的 兩個接點之間 作用在各個元件 的電壓均相等 元件 n 並聯 2. 克希荷夫定律 : (1) 電壓定律 : 在封閉的環路中, 沿相同方向計算各元件電壓升與電壓降的代數和等於零 (2) 電流定律 : 在電路中的任一個節點, 各分支流入節點的電流總合等於零 ( 流入節點的電流值為正值, 流出節點的電流值為負值 ) 4-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 四 步驟 Part 1: 串聯電路 1. 調整電源供應器的輸出電壓為 5 V 註 2. 拿兩個電阻 (R 1 = 220,R 2 = 330 ), 先以三用電表測量實際的電阻值, 然後 5 V A I R 1 R 2 在麵包板上連接電路如右圖 3. 以三用電表測量 A C 兩點間的電壓 V AC 4. 將三用電表轉至 DCmA 檔位, 串接在 A V+ C R 1 B R 2 B C B C 兩點間, 測量電路的總電流 I 5. 將電源移開, 以三用電表測量 A C 兩點間的總電阻 R AC V 6. 檢驗 V AC R AC 及 I 之間是否符合歐姆定律 如果不符合, 表示測量有誤 找出錯誤, 然後重新測量 註 7. 更換 R 2 電阻為 510 及 1 k, 重複以上步驟 Part 2: 並聯電路 A 1. 調整電源供應器的輸出電壓為 5 V 註 2. 拿兩個電阻 (R 1 = 1 k,r 2 = 1 k ), 先 以三用電表測量實際的電阻值, 然後在麵 包板上連接電路如右圖 3. 以三用電表測量 A C 兩點間的電壓 V AC 5 V V+ C A I R 1 R 2 B B R 1 4. 將三用電表串接在 B C 兩點間, 測量電 R 2 C 路的總電流 I V 5. 將電源移開, 以三用電表測量 A C 兩點間的總電阻 R AC 6. 檢驗 V AC R AC 及 I 之間是否符合歐姆定律 如果不符合, 表示測量有誤 找出錯誤, 然後重新測量 註 若無指定規格之電阻, 可選擇阻值近似之電阻 4-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 註 7. 更換 R 2 電阻為 1.5 k 及 2 k, 重複以上步驟 Part 3: 克希荷夫定律 1. 調整電源供應器的輸出電壓為 5 V 2. 拿三個電阻 (R 1 = 1 k,r 2 = 1 k, A R 1 註 R 3 = 1 k ), 先以三用電表測量實 際的電阻值, 然後在麵包板上連接 5 V I I 1 R 3 C I 2 R 2 B 電路如右圖 E D 3. 以三用電表測量 A E 兩點間的電 壓 V AE, 以及電阻 R 1 R 2 及 R 3 兩端 V+ A R 1 的電壓 V 1 V 2 V 3 4. 將三用電表轉至 DCmA 電流檔位, 串接在 D E 兩點間, 測量總電流 I V E C R 3 D R 2 B 以相同方法將三用電表分別串接在 C D 兩點及 B D 兩點間, 測量分 支電路的電流 I 1 和 I 2 5. 移去電源, 以三用電表測量 A E 兩點間的電阻 R AE 註 6. 更換 R 2 = 1.5 k,r 3 = 2 k, 重複上述步驟 五 問題與討論 1. 依據 Part 1 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 根據歐姆定律及測量的電流值 I, 分別計算電阻 R 1 及 R 2 兩端的電壓值 V 1 與 V 2 V 1 +V 2 是否等於總電壓 V AC?( 經過每個串聯電阻的電流均相等 ) (2) 利用實驗數據, 說明串聯電路總電阻 R AC 和電阻 R 1 R 2 的關係 2. 依據 Part 2 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 根據歐姆定律及測量的總電壓 V AC, 分別計算經過電阻 R 1 及 R 2 的電流值 I 1 與 I 2 I 1 +I 2 是否等於總電流 I?( 並聯電阻兩端的電壓均相等 ) 4-3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 (2) 利用實驗數據, 說明並聯電路總電阻 R AC 和電阻 R 1 R 2 的關係 3. 依據 Part 3 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 定義迴路 L 1 L 2 L 3 如右圖 請依循 L 3 迴路的方向, 考慮各元件的電壓升與 電壓降的總和, 列出方程式表示之, 並計算出結果 此結果是否符合克希 L 1 L 2 荷夫電壓定律? (2) 考慮電路節點 D 電流流入此節點的 D 是哪幾個分支? 電流流出的是哪幾個分支? 請計算流出電流的總和 以及流入電流的總和 此結果是否符合克希荷夫電流定律? 4-4
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 實習報告 單元 4: 串並聯電路與克希荷夫定律實驗 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 串聯電路 測試項目 測試一 測試二 測試三 電阻 R 1 電阻 R 2 電壓 V AC 電流 I 總電阻 R AC 註 : 紀錄測量值時, 應同時註明單位 Part 2: 並聯電路測試項目 測試一 測試二 測試三 電阻 R 1 電阻 R 2 總電壓 V AC 電流 I 總電阻 R AC 註 : 紀錄測量值時, 應同時註明單位 Part 3: 克希荷夫定律測試項目 測試一 測試二 電阻 R 1 電阻 R 2 電阻 R 3 電壓 V AE R4-1
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 測試項目 測試一 測試二 電壓 V 1 電壓 V 2 電壓 V 3 電流 I 電流 I 1 電流 I 2 總電阻 R AE 問題與討論 1. 依據 Part 1 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 根據歐姆定律及測量的電流值 I, 分別計算電阻 R 1 及 R 2 兩端的電壓值 V 1 與 V 2 V 1 +V 2 是否等於總電壓 V AC? (2) 利用實驗數據, 說明串聯電路總電阻 R AC 和電阻 R 1 R 2 的關係 2. 依據 Part 2 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 根據歐姆定律及測量的總電壓 V AC, 分別計算經過電阻 R 1 及 R 2 的電 流值 I 1 與 I 2 I 1 +I 2 是否等於總電流 I? (2) 利用實驗數據, 說明並聯電路總電阻 R AC 和電阻 R 1 R 2 的關係 R4-2
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 3. 依據 Part 3 的實驗結果, 請回答下列問題 : (1) 定義迴路 L 1 L 2 L 3 如右圖 請依循 L 3 迴路的方向, 考慮各元件的電壓升與電 壓降的總和, 列出方程式表示之, 並計 L 1 L 2 算出結果 此結果是否符合克希荷夫電 壓定律? D (2) 考慮電路節點 D 電流流入此節點的是哪幾個分支? 電流流出的是哪 幾個分支? 請計算流出電流的總和以及流入電流的總和 此結果是否 符合克希荷夫電流定律? R4-3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 單元 5: 重疊定理 戴維寧定理與諾頓定理實驗 一 目的 : 1. 證明並瞭解重疊定理 2. 證明並瞭解戴維寧定理與諾頓定理 二 器材與零件 1. 器材 : 電源供應器 三用電表 麵包板 2. 零件 : 單芯線 電阻 三 原理 1. 重疊定理 : 在線性網路中, 通過任一個元件的電流等於各電源單獨在其上所產生電流的代數和 ; 任一個元件兩端的電壓差等於各電源單獨在其上所產生的電壓差的代數和 2. 戴維寧定理 : 具有兩個端點的線性網路, 均可以用只含單一電壓源與串聯電阻的等效電路來代表 3. 諾頓定理 : 具有兩個端點的線性網路, 均可以用只含單一電流源與並聯電阻的等效電路來代表 R TH E TH I N R N 戴維寧等效電路 諾頓等效電路 5-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 四 步驟 Part 1: 重疊定理 1. 將電源供應器的兩組電源設定為獨立調整, 並調整輸出電壓分別為 15 V 及 5 V 調整後, 以三用電表確認實際的輸出電壓 註 2. 拿三個 1 k 電阻, 先以三用電表測量實際的電阻值, 然後在麵包板上 連接電路如下圖 R 1 A D A R 3 E D E R 3 R 1 E 1 15 V I 2 R 2 B E 2 5 V E 1 + E 1 R 2 B E 2 E 2 + C C 3. 以三用電表並接在 A B 兩點, 以測量電阻 R 2 兩端的電壓 V 2 測量時如果發現電表指針反轉, 應立刻移開電表, 反接後再重新測量 如果 A 點的電壓較高, 則 V 2 定為正值 ; 如果 B 點電壓較高, 則 V 2 為負值 4. 將三用電表串接在 B C 兩點間, 測量經過電阻 R 2 的電流 I 2 測量時如果發現電表指針反轉, 應立刻移開電表, 反接後再重新測量 電流由 B 流向 C 時,I 2 定為正值 ; 反之為負值 5. 移開電源 E 2, 以電線將 E 點及 C 點短路 重複步驟 3 及步驟 4 的操作, 測量所得的電壓及電流紀錄為 V 21 及 I 21 6. 移除 E C 點之間的短路電線, 將電源 E 2 接回, 然後移開電源 E 1, 並以電線將 D 點及 C 點短路 重複步驟 3 及步驟 4 的操作, 測量所得的電壓及電流紀錄為 V 22 及 I 22 7. 計算單一電源測量的電壓與電流總和, 與原本電路上的 V 2 及 I 2 比較 註若沒有指定規格的電阻, 可以選擇阻值相近的電阻 5-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 Part 2: 戴維寧定理與諾頓定理 1. 將 Part 1 電路中的電阻 R 2 視為負載, 其餘 部分視為具有輸出端點 A B 之電路 考慮 R TH A 此電路的戴維寧等效電路與諾頓等效電路如右圖 2. 將電阻 R 2 移開, 三用電表轉至 DCV 檔位, 以三用電表測量端點 A B 間的開路電壓 此電壓值為等效電路的電壓值 E TH 3. 將三用電表轉至 DCmA 檔位, 串接在 A E TH 戴維寧等效電路 I 2 R 2 B A B 間, 測量短路電流 此電流值為等效電路 I N R N I 2 R 2 的電流源值 I N 4. 將電路中的 E 1 及 E 2 電源移開, 並以單芯線 將電源兩端短路 (C D 與 C E 點之間 ) A 諾頓等效電路 B B 兩點間保持開路 三用電表轉至 檔位, 測量 A B 兩點間的電阻 此電阻值為戴維寧等效電路的電阻值 R TH 諾頓等效電路的電阻 R N 與戴 維寧等效電路的電阻 R TH 阻值相同 5. 將 E 1 及 E 2 電源恢復, 並將 R 2 電阻接回 A B 端點, 重新測量 R 2 兩端的 電壓及經過 R 2 的電流 此結果應與 Part 1 的 V 2 及 I 2 值相同 註 6. 取其他不同的電阻 (1.5 k 及 2 k ), 分別以三用電表測量實際電阻值並 紀錄之 將電阻取代原來的 R 2, 串接在 A B 兩點間, 重新測量 R 2 兩 端的電壓及經過 R 2 的電流 五 問題與討論 1. 依據 Part 1 的實驗結果, 是否可以證明重疊定理? 請說明理由 2. 根據 Part 2 的戴維寧等效電路與測量所得的 E TH R TH, 回答下列問題 : 註若沒有指定規格的電阻, 可以選擇阻值相近的電阻 5-3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 (1) 證明負載電阻 R 2 的電壓與電阻值為 : V 2 R R 2 TH ETH R 2 I 2 ETH R R (2) 以等效電路計算三種 R 2 值下的電壓與電流值, 並與測量結果比較 3. 根據 Part 2 的諾頓等效電路與測量所得的 I N R N, 回答下列問題 : (1) 證明負載電阻 R 2 的電壓與電阻值為 : V 2 R2RTH I N R R TH 2 I 2 TH R R TH TH 2 I N R (2) 以等效電路計算三種 R 2 值下的電壓與電流值, 並與測量結果比較 2 5-4
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 實習報告 單元 5: 重疊定理 戴維寧定理與諾頓定理實驗 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 重疊定理 1. 測量電壓值 :E 1 = V E 2 = V 測量電阻值 :R 1 = R 2 = R 3 = 2. 同時使用 E 1 及 E 2 電壓 V 2 = V 電流 I 2 = A 3. 只使用 E 1 電壓 V 21 = V 電流 I 21 = A 4. 只使用 E 2 電壓 V 22 = V 電流 I 22 = A 5. 計算 : V 21 + V 22 = V I 21 + I 22 = A Part 2: 戴維寧定理 1. 戴維寧等效電路電壓 E TH = V 電阻 R TH = 2. 諾頓等效電路電流 I N = A 電阻 R N = 3. R 2 電壓及電流 測試項目 測試一 測試二 測試三 電阻 R 2 電壓 V 2 電流 I 2 註 : 紀錄測量值時, 應同時註明單位 R5-1
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 機電整合實習 問題與討論 1. 依據 Part 1 的實驗結果, 是否可以證明重疊定理? 請說明理由 2. 根據 Part 2 的戴維寧等效電路與測量所得的 E TH R TH, 回答下列問題 : (1) 證明負載電阻 R 2 的電壓與電阻值為 : V 2 R R 2 TH ETH R 2 I 2 ETH R R TH 2 (2) 以等效電路計算三種 R 2 值下的電壓與電流值, 並與測量結果比較 R5-2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科機電整合實習 R5-3 3. 根據 Part 2 的諾頓等效電路與測量所得的 I N R N, 回答下列問題 : (1) 證明負載電阻 R 2 的電壓與電阻值為 : 2 N N N 2 2 N N N 2 2 R R I R I R R I R R V (2) 以等效電路計算三種 R 2 值下的電壓與電流值, 並與測量結果比較
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 單元 6: 變壓器特性實驗 一 目的 : 1. 認識變壓器運作原理及使用方法 2. 瞭解交流訊號峰值 有效值與峰對峰值的意義 3. 熟悉示波器操作 二 器材與零件 1. 器材 : 三用電表 麵包板 示波器 2. 零件 : 變壓器 電阻 三 原理 1. 變壓器基本構造 一般變壓器至少具有兩組不相連 V 1 V 2 I N 1 N 2 1 I 2 負載 接的線圈, 繞製在共同的 鐵心 (core) 上, 如圖 1 連接電源端 的稱為 一次線圈 一級線圈 一次線圈 圖 1 二次線圈 或 主線圈 (primary coil), 連接負載端的稱為 二 次線圈 二級線圈 或 副線圈 (secondary coil) 變壓器符號如圖 2 2. 變壓器運作原理 電流經過導線時, 會在周圍產生磁場 如果將導線 圖 2 繞製為線圈, 在線圈中央的磁通量 ( 磁場強度 ) 正比於電流及線圈數 N I 一次線圈接上交流電源, 因為線圈電流不斷變化, 使線圈內的磁通量也 不斷變化 透過鐵心的耦合, 二次線圈內的磁通量也不斷改變, 而產生 6-1
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 感應電壓 根據法拉第定律, 感應電壓正比於磁通量變化及線圈匝數 d V N dt 因此, 交流電源經過變壓器轉換, 可產生相同頻率但不同電壓的交流電 電壓轉換關係為 V2 V 1 N N 其中 V 1 及 N 1 是一次側的電壓與線圈數,V 2 及 N 2 是二次側電壓與線圈數 變壓器電壓轉換可用匝數比來表示 匝數比定義為 N 2 / N 1 有些變壓器則採用 N 1 : N 2 的方式來表示匝數比 2 1 四 步驟 Part 1: 線圈電阻測量 1. 取得實驗使用的小訊號變壓器後, 先判斷一次與二次側的接腳 一次側只有兩支接腳, 二次側線圈有中央抽 1 2 3 4 5 頭, 因此有三支接腳 定義接腳順序如圖 3 為保護變 圖 3 壓器接腳, 已將變壓器焊接在電路板上 2. 將變壓器插在麵包板上, 並以單芯線連接如圖 4, 作為測量點 不可將鱷魚夾或探棒直接連接在變壓器接腳上, 以免折斷接腳 3. 以三用電表測量變壓器一次側線圈的電阻, 即接腳 1 2 之間的電阻, 記為 R 12 測量二次側線圈的總電阻, 即接腳 3 5 之間的電阻, 記為 R 35 測量二次側中央抽頭( 接腳 4) 與兩端接腳之間的電阻, 記為 R 34 及 R 45 4. 計算線圈電阻之比值 : R 35 / R 12 及 R 34 / R 45 接腳 3,4,5 接腳 1, 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 圖 4 6-2
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 Part 2: 二次側總電壓轉換比測量 1. 調整訊號產生器, 使產生頻率 f = 1 khz 峰對峰值電壓 V pp = 6 V 之正 弦波 使用示波器觀察輸出波形, 確認電壓值大小 2. 將訊號產生器輸出端連接在變 壓器的一次側 紅色鱷魚夾與 接線 1 連接, 黑色鱷魚夾與接 示波器 CH2 紅黑 3 4 5 線 2 連接 示波器 CH1 的探棒同時連接於接線 1 2,CH2 的探棒連接在二次側的接線 3 5 如圖 5 示波器 CH1 紅 1 黑 2 ~ V pp = 6 V, f = 1 khz 3. 示波器使用 Dual 顯示模式, 在 螢幕上同時顯示 CH1 及 CH2 的 訊號 兩組示波器探棒均使用 示波器 倍數 1, 垂直靈敏度調整至相 同的 V/DIV 值 將顯示結果紀 錄下來 測量二次側及一次側 紅 黑 線圈的電壓峰值 V p2 及 V p1, 並 訊號產生器 計算有效電壓值 V eff,1 及 V eff,2 及 比值 V p2 / V p1 4. 逐次改變訊號產生器輸出電壓 圖 5 為 V pp = 5 4 3 2 1 V, 測量二次側及一次側線圈的電壓峰值 V p2 及 V p1, 並計算有效電壓值 V eff,1 及 V eff,2 及比值 V p2 / V p1 5. 計算電壓轉換比平均值 Part 3: 二次側抽頭電壓轉換比測量 1. 將示波器 CH2 探棒改為連接至接腳 4 及接腳 5, 如圖 6 6-3
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 2. 將 CH1 及 CH2 的顯示結果紀錄下 來, 測量一次側及二次側中央抽頭 的電壓峰值 V p1 及 V p2c 計算有效電 示波器 CH2 紅黑 3 4 5 壓值 V eff,1 及 V eff,2c 電壓峰值的比值 V p2c / V p1 及 V p2c / V p2 3. 逐次改變訊號產生器輸出電壓為 V pp = 5 4 3 2 1 V, 測量二次側中央抽頭及一次側線圈的電壓峰值 示波器 CH1 紅 1 黑 2 圖 6 ~ V pp = 6 V, f = 1 khz V p2c 及 V p1, 並計算有效電壓值 V eff,1 及 V eff,2c 及比值 V p2c / V p1 4. 計算電壓轉換比平均值 Part 4: 一次線圈激磁電流測量 1. 連接電路如圖 7, 在訊號產生器與變壓器一次側 之間串聯電阻 R 1, 二次側接腳保持開路 選取一 註個 10 ~ 100 電阻作為 R 1, 並先以三用電表測量 3 4 5 1 2 實際電阻 2. 調整訊號產生器輸出頻率 f = 1 khz 峰對峰值電壓 V pp = 6 V 之正弦波 3. 測量變壓器一次側的電壓峰值 V p1 ( 接腳 1,2 之間 ) 及電阻 R 1 兩端的電壓峰值 V p,r1, 並計算有效值 V eff,1 與 V eff,r1 4. 測量根據歐姆定律, 計算經過一次側線圈的電流 I 1,NL = V eff,r1 / R 1, 此為二次側線圈無負載時的電流, 稱為一次線圈的激磁電流 5. 調整訊號產生器輸出頻率 f = 100 200 500 1.5k 2k Hz, 重複上述之測量及計算 R 1 ~ V pp = 6 V, f = 1 khz 圖 7 註 若無指定規格之電阻, 可選擇阻值近似之電阻 6-4
空軍航空技術學院飛機工程系 Part 5: 變壓器電流轉換測量 1. 修改圖 7 的電路如圖 8 選取 100 ~ 1k 電阻作為 R 2, 並先以三用電表測量實際電阻 R 2 電阻與變壓器二次側接腳 3 5 串聯, 作為二次側的負載 2. 調整訊號產生器輸出頻率 f = 1 khz 峰對峰值電壓 V pp = 6 V 之正弦波 3. 測量一次側的電壓峰值 V p1 及有效值 V eff,1 電阻 R 1 兩端的電壓峰值 V p,r1 與有效值 V eff,r1 計算有負載下的一次側線圈電流 I 1,LD R 1 100 機電整合實習 R 2 3 4 5 1 2 ~ V pp = 6 V, f = 1 khz 圖 8 4. 測量二次側電壓峰值 V p12 及有效值 V eff,2 電阻 R 2 兩端的電壓與二次側線圈電壓相等, 不需另外測量, 可計算二次側線圈電流 I 2,LD = V eff,2 / R 2 5. 計算一次側線圈及二次側線圈的有效電壓與有效電流乘積 P 1 = V eff, 1 I 1,LD P 2 = V eff,2 I 2,LD, 比較此二值是否相等 6. 選取電阻值約為 2 倍及 3 倍的負載電阻 R 2, 重新進行上述測量 ( 例如 : 第一次使用 100, 第二 三次分別使用約 200 及 300 電阻 ) 五 問題與討論 1. 根據 Part 1 結果, 請問接腳 4 是否為二次線圈的正中央? 為什麼? 2. 根據 Part 2 實驗結果, 請問實驗所用的變壓器匝數比 (N 2 /N 1 ) 為多少? 3. 二次側抽頭電壓轉換比與總電壓轉換比的關係為何? 4. 在無負載情況下, 如果將一次側線圈以相同電阻值 (Part 1 測量值 ) 的電阻來取代, 則迴路的有效電流值應為多少? 此值與 Part 4 實驗結果是否相同? 若結果不同, 是什麼原因造成的? 5. 一次側線圈的激磁電流與頻率是否有關? 呈現何種特性? 6. 在 Part 5 實驗中, 一次側及二側側線圈的電壓 電流有效值乘積是否相等? 此值是否能代表變壓器的輸入 輸出電功率? 為什麼? 6-5
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 實習報告 單元 6: 變壓器特性實驗 年班 : 學號 : 姓名 : 組別 : 日期 : / / Part 1: 線圈電阻測量 1. 變壓器編號 : 2. 電阻測量結果 一次側 : R 12 = 二次側 : R 35 = R 34 = R 45 = Part 2: 二次側總電壓轉換比測量 1. 一次側與二次側示波器圖形 ( 頻率 f = 1 khz 峰對峰值電壓 V pp = 6 V) 電壓峰值 CH1: V CH2: V 2. 不同輸入電壓結果 V pp 6 V 5 V 4 V 3 V 2 V 1 V V p1 V p2 V p2 / V p1 ( 將兩組訊號畫在左圖中, 以顏色區分 ) CH1: ( 線條顏色 ) CH2: ( 線條顏色 ) 探棒倍率 : VOLTS/DIV = TIME/DIV = AC-GND-DC: 平均電壓轉換比 V p2 / V p1 = R6-1
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 Part 3: 二次側抽頭電壓轉換比測量 1. 一次側與二次側示波器圖形 ( 頻率 f = 1 khz 峰對峰值電壓 V pp = 6 V) 電壓峰值 CH1: V CH2: V 2. 不同輸入電壓結果 V pp 6 V 5 V 4 V 3 V 2 V 1 V V p1 V p2c V p2c / V p1 平均電壓轉換比 V p2c / V p1 = Part 4: 一次線圈激磁電流測量 電阻 R 1 = f 100 Hz 200 Hz 500 Hz 1 khz 1.5 khz 2 khz V p1 V eff,1 V p,r1 V eff,r1 I 1,NL R6-2
空軍航空技術學院飛機工程系 機電整合實習 Part 5: 變壓器電流轉換測量 測量項目 負載電阻 R 2 = 負載電阻 R 2 = 負載電阻 R 2 = V p1 V eff,1 V p,r1 V eff,r1 I 1,LD = V eff,r1 / R 1 V p2 V eff,2 I 2,LD = V eff,2 / R 2 P 1 = V eff, 1 I 1,LD P 2 = V eff,2 I 2,LD 問題與討論 1. 根據 Part 1 結果, 請問接腳 4 是否為二次線圈的正中央? 為什麼? 2. 根據 Part 2 實驗結果, 請問實驗所用的變壓器匝數比 (N 2 /N 1 ) 為多少? 3. 二次側抽頭電壓轉換比與總電壓轉換比的關係為何? 4. 在無負載情況下, 如果將一次側線圈以相同電阻值 (Part 1 測量值 ) 的電阻來取代, 則迴路的有效電流值應為多少? 此值與 Part 4 實驗結果是否相同? 若結果不同, 是什麼原因造成的? 5. 一次側線圈的激磁電流與頻率是否有關? 呈現何種特性? 6. 在 Part 5 實驗中, 一次側及二側側線圈的電壓 電流有效值乘積是否相等? 此值是否能代表變壓器的輸入 輸出電功率? 為什麼? R6-3
基本電子儀表介紹 一 三用電錶... 1 二 電源供應器... 10 三 示波器... 13 四 訊號產生器... 24 附錄 A 常用科學單位符號... 28 空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 一 三用電錶 三用電表是電路設計製作與檢修時不可或缺的基本檢測工具, 大部分的電路檢測項目都可藉由三用電表達成 三用電表是一種價美物廉又易取得的工具, 在正常的使用下, 一部三用電表通常可使用數十年以上 利用三用電表我們可以量測出電路的狀況, 輕易檢測出線路故障或家庭電器 電燈損毀部份 常見的三用電表可分為數位式三用電表與指針式三用電表 二者所運用的原理大相逕庭 指針式三用電表將量測得到的類比訊號改變電磁鐵的磁力, 進而影響指針偏轉 數位式三用電表利用類比數位轉換器 (Analog-to-Digital Converter, ADC), 將量測得到的類比訊號轉換成二進位數字資料, 再由液晶顯示器讀出指數 這兩種三用電表的功能與操作方法相近, 但使用上仍有不同之處 雖然新式的數位式三用電表較易使用, 但指針式的電表比數位式電表耐用, 在不確定情形下較不容易因為人為的操作失誤而損壞, 仍然有實用的優點 各廠牌型號功能以及配置上可能有所出入, 但皆具備最基本的電壓 電流 與電阻量測功能 在測量前, 務必先詳讀三用電表之使用說明書或相關技術手冊 1.1 指針式三用電表 指針式三用電表的外觀如圖 1.1 主要測量用途有: 1. 測量電阻 ( 檔 ) 2. 測量電壓 (DCV ACV 檔 ) 3. 測量電流 (DCmA 檔 ) 新式的三用電表會提供較多的功能, 例如電晶體增益值量測功能 在此主要介紹基本的電阻 電壓和電流測量 基本使用注意事項如下 : 1. 紅棒插 + 孔, 黑棒插 -COM 孔 2. 測量前必須將功能選擇開關置於正確的位置 在測量進行中不要切換此開關, 因為接點間可能會產生火花而影響電錶之正確性及壽命, 應先將探棒移離待測電路後再切換 3. 三用電表不使用時, 必須將功能選擇開關撥至 OFF 檔或 ACV 檔 如果撥在電阻檔, 會不斷消耗三用電錶內部電源 4. 讀取測量值時, 必須從刻度板正上方觀察 指針與反射鏡中的影像重疊, 方為正確的 1
空軍航空技術學院 飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 觀察角度 否則易產生視覺上的誤差 (2) (1) (6) (3) (4) (11) (10) (9) (1) 指針 (2) 刻度板 (3) 指針零位調整鈕 (4) 電阻零位調整鈕(0 ADJ) (5) 功能選擇開關 (6) 功能選擇指示板 (7) 正極插座 (+) (8) 負極插座 ( COM) (9) 低週輸出測量(OUTPUT) (10) DC12A電流檢測用插座 (DC12A+) (11) 電晶體檢測用插座(hFE) (8) (7) (5) 圖 1.1 指針式三用電表外觀 1.1.1 測量電阻 指針式三用電表的 檔包括一個短路測試及四種倍數選擇 1 10 1K 10K 選 擇開關撥在短路測試時 測量電阻值小於 100 時會發出鳴叫 撥在 1 檔時 指針在刻度 板上的讀數 即為測量電阻值 例如 指針指在 20 則待測電阻即為 20 1 20 如果 選擇開關撥在 10 檔 待測電阻為讀數的 10 倍 例如 指針指在 33 則待測電阻值為 33 10 330 1K 及 10K 檔位則分別為 1000 倍及 10000 倍 三用電表刻度板上的電阻值刻度間距不一 讀取時必須注意兩刻度間的差值 偏右側 的刻度間距較大 刻度間的差值較小 可以獲得較精確的讀數 左側的刻度較密 刻度間 的差值較大 得到的讀數較粗略 量測時 應儘量選擇適當的倍率檔 使得指針偏向右側 較易於觀察 例如 測量一個 100 電阻的實際電阻值 雖然 檔上的每一種倍率均可選 用 但是我們如果選用 10 這個倍率 將使指針較偏向右方並指在 10 的位置 可以較清楚 地估算誤差 2
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 使用三用電表測量電阻時, 是利用內部電池在待測物兩端加上電壓, 根據通過電流的大小來計算電阻 所以, 當待測電路工作時, 或待測電阻有接上其他電源時, 不可以做電阻值測量 ( 要測電阻必須關掉電源再測量 ) 需特別注意的, 指針式三用電表在 檔位時, 紅色探棒連接至內部電池的負極, 黑色探棒連接至內部電池的正極 測量電阻的步驟如下 : 1. 切換至適當的倍數檔位 2. 歸零使用指針式三用電表量測電阻之前, 最重要的工作便是歸零 歸零的步驟為 : (1) 將兩根探棒分開 ( 斷路 ), 以螺絲起子調整 指針零位調整鈕, 讓指針指在最左邊的刻度, 即電壓及電流值為 0 值為無窮大 ( ) 的位置 (2) 將兩根探棒短路, 調整 電阻零位調整鈕, 使指針指在 0 處 若無法歸零, 可能是電力不足, 須更換電池 在 10K 檔無法歸零, 需更換 9 V 電池, 其餘各檔為更換 1.5 V 電池 (3) 更換不同檔位, 必須重新歸零 (4) 若是更換電池之後, 仍無法歸零, 則可以螺絲起子調整 指針歸零調整鈕 3. 進行測量以探棒分別接觸電阻兩端, 注意手指不可接觸電阻或探棒 從刻度板讀取電阻值, 要包括精確位與估計位數 若指針過於偏左而無法準確讀取時, 需切換至較高倍數檔位 圖 1.2 測量電阻 1.1.2 測量電壓 三用電表可測量直流電壓與交流電壓, 各有不同的功能選擇檔位 檔位上的數字代表最大可測量的電壓範圍 測量電壓採用並聯方式, 如圖 1.3, 基本步驟如下 : 1. 首先判定待量電壓是交流 (AC) 還是直流 (DC) 3
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 2. 選擇適當的電壓範圍, 必須大於待測電壓 如果不能確定待測電壓的大小, 應先將電壓檔撥至最大, 以保護電表, 避免因電流過大流入而毀損電表 3. 待測電壓若為直流, 有正負極之分, 所以紅棒必須接正電壓端 ( 高電位 ), 黑棒接負電壓端 ( 低電位 ) 如果為交流電, 則探棒可接任意方向 4. 由第二刻度 (DC) 或第三條刻度 (AC) 讀取, 如圖 1.4 數字依照電壓範圍來選擇 1200, 120, 12 檔 => 0 ~ 120 刻度 300, 30, 3, 0.3 檔 => 0 ~ 30 刻度 5. BATT. 1.5V 檔位是專門用來測量乾電池用的檔位 選擇此檔位時, 從專用的刻度來讀取電壓值 在刻度中的綠色範圍 (GOOD), 代表乾電池電力充足 ; 紅色範圍 (BAD) 代表電力不足 圖 1.3 測量電壓 電壓值刻度 1.5V 電池測試專用 內阻值規格 DC 20K /V AC 8K /V 圖 1.4 電壓刻度與內阻規格 一般測量電壓時, 紅色探棒接在正極插座 測量具有直流偏壓的交流訊號時, 為了移 除直流偏壓部分, 只測量交流部分, 紅色探棒改接在 OUTPUT 插座 此插座與正極插座之 間串連一個電容器, 可以隔離直流電壓, 只容許交流訊號通過 4
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 理想電壓表的內阻是無窮大, 不影響工作電路 但實際電表內阻為有限值, 會影響測 量值 以圖 1.5 為例, 電路中 1 K 電阻的壓降理論值為 V R, 以三用電表量測的壓降值為 VR, 則 V R 和 V R 間的關係為 Ri V R VR (1.1) R 1000 i 指針式三用電表的內阻並非為一固定值, 與選擇的測量範圍有關 內阻規格可從說明書或使用手冊查出, 通常也會標示於面板上, 如圖 1.4 刻度板右下方 例如內阻規格為 DC 20K /V, 使用 DC 30 V 檔位, 則內阻等於 20K 30 = 600 K 測量 AC 電壓時, 電表顯示的是有效值, 即正弦波的 RMS (Root-Mean-Square) 值 測量變壓器電壓時, 在電表未移開前勿切斷變壓器電源, 因為變壓器在切斷電源時, 電流變化造成的瞬間感應電壓易使電表損壞 圖 1.5 內阻對電壓的影響 1.1.3 量測電流 三用電表只能測量 DC 電流 測量採用串聯方式, 必須先將線路斷開, 將三用電表串聯於電路上 連接時須注意方向, 紅棒接電流流入的一端, 黑棒接流出的一端 檔位上的數字代表可測量的最大電流範圍 測量步驟如下 : 1. 選擇適當的電流範圍, 必須大於待測電流 若無法確定電流值的範圍, 應先撥至最大 2. 確認測量的直流電流方向, 將三用電表正確連接在電路中 測量 12A 電流時, 紅棒接於 DC12A 插孔, 選擇開關轉至 0.3 A 檔 3. 由刻度讀取電流值 讀取方式與電壓測量相同, 依照選擇的檔位, 讀取對應的刻度 5
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 圖 1.6 電流測量 量測電流時, 電表與待測線路串接, 故其內阻效應須考慮 三用電表的電流檔內阻值 需參考說明書內容 例如, 測量流經 1K 電阻的電流, 理論值為 I R, 以三用電表測量之值 為 I R, 則 I R 和 I R 間的關係為 : 1K I R I R (1.2) R 1000 i 圖 1.7 內阻對電流的影響 1.1.4 量測二極體 使用三用電表的電阻測量功能, 可以檢測二極體是否故障 測試步驟如下 : 1. 切換至短路測試或 1 檔位 2. 黑色探棒 ( 正極 ) 連接在二極體的陽極, 紅色探棒 ( 負極 ) 連接在二極體的陰極, 為順向偏壓, 電表應顯示短路或低電阻 6
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 3. 將兩探棒對調, 黑色探棒接陰極, 紅色探棒接陽極, 為逆向偏壓, 電表應顯示開路或 高電阻 ( ) 4. 若順向偏壓或逆向偏壓測試均顯示短路或開路, 則此二極體已損壞 1.1.5 量測電晶體 h FE 面前市售的三用電表大部分均具有測量電晶體 h FE 值的功能 此功能只是測量 h FE 值, 無法判斷電晶體是否有故障 測量步驟如下 : 1. 先自行判斷電晶體的類型 (PNP 或 NPN), 以及腳位 (B E 或 C) 2. 切換至 h FE 測量檔位 3. 將電晶體的 B E C 接腳按照指定的位置插在測量插座上 4. 從 h FE 刻度讀取測量值 1.2 數位式三用電表 數位式三用電表的規格變化較大, 除了基本的測量電阻 電壓及電流功能外, 可能還有測量電容 電感 電晶體 二極體等功能, 所以必須事先詳讀三用電表內附之使用說明書 常見的數位式三用電表外觀如圖 1.8 (1) (2) (3) (1) 液晶顯示幕 (2) 功能選擇面板 (3) 功能選擇開關 (4) 共用點插座 (COM) (5) 探棒正極插座 (V ma) (6) 高電流插座 (10A) (7) 電晶體檢測用插座 (HFE) (7) (6) (4) (5) 圖 1.8 數位式三用電表外觀 7
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 基本的測量功能與方法與指針式三用電表相近, 但不完全相同 數位式三用電表不論哪一個檔位, 均會消耗電池之電量, 不使用時必須切至 OFF 或關閉電源開關 常見的數位式三用電表可顯示四個數字, 但是最高位數顯示的範圍有限, 通常只有 1 其他位數可顯示 0~9 此種顯示規格通常稱為 3 1/2 位 ( 三位半 ) 1.2.1 測量電阻 數位式三用電表 檔上, 各個檔位顯示的是可以測量的最大電阻值, 而非倍數 測量的電阻值直接由顯示器上讀取, 不需換算 有音符或音波符號的檔位可用來作短路測試, 當測量點之間為短路時, 會發出聲音 有些數位式三用電表在 檔上繪有 符號, 表示 可用來檢測二極體 數位式三用電表通常沒有歸零功能 使用前可以先將兩個探棒互相接觸, 以了解電表本身的阻抗 正常情況下應顯示為 0 或非常小的數值 如果電阻值過大, 可能是探棒或插座的接觸面有嚴重氧化, 必須清理 如果內部電池電壓不足, 也會產生相同的情況 當待測電路工作時, 或接在外部電源上, 不可以做電阻值測量 必須關掉電源再測量 測量電阻的步驟如下 : 1. 將紅色探棒插入有 V 或 + 符號的插座, 黑色探棒插入 COM 或接地符號的插座 若無法確定, 請參考使用說明書 2. 功能選擇開關切換至 檔, 選擇適當的 值範圍 若不知要測量的電阻大小, 請將旋鈕切換至最大的範圍 3. 以探棒接觸待測電阻兩端, 待數字穩定後, 讀取電阻值 測量時, 手指不可接觸探棒或電阻的金屬部分, 會造成誤差 4. 顯示的測量值若很小, 可以將選擇開關切換至較小的範圍, 再重新測量, 以獲得較佳的解析度 如果測量的電阻值高於選擇範圍, 會顯示代表溢位的文字或符號, 通常在高位數以 1 表示 發生溢位時, 必須切換到較大範圍的檔位 如果已經是最大的檔位, 表示測量點之間是開路的狀態 1.2.2 測量電壓 測量電壓的方法和指針式三用電表相似, 必須採用並聯的方式 因為數位電表可顯示負值, 所以紅色探棒不一定要接在高電位 操作步驟如下 : 1. 判定待測電壓是交流 (AC) 還是直流 (DC) 切換至適當的電壓檔位 若不知道待測電壓的大小, 先選擇最大電壓範圍 8
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 一 三用電錶 2. 將紅色探棒插入有 V 或 + 符號的插座, 黑色探棒插入 COM 或接地符號的插座 有些電表測量不同電壓範圍會使用不同插座 若無法確定時, 請參考說明書 3. 將探棒以並聯的方式接觸電路中的待測位置, 待數字穩定後, 讀取測量值 4. 如果測量的是直流電壓, 當測量值 > 0, 表示紅色探棒的測量點為高電位, 黑色探棒的測量點為低電位 如果測量值 < 0, 則電位高低相反 5. 如果顯示的測量值有效位數較少 ( 較高位數為 0 或無數字 ), 應將選擇開關切換至較小的電壓範圍, 再重新測量, 以獲得較佳的解析度 如果測量的電壓值高於選擇範圍, 會顯示代表溢位的文字或符號, 通常在高位數以 1 表示, 必須切換到較大範圍的檔位 如果已經是最大的檔位, 表示此三用電表不適用, 必須更換較大測量範圍的電表 1.2.3 量測電流 測量方法和指針式電表相似, 必須斷開電路, 將電表串聯在電路中 測量步驟如下 : 1. 判定待測電流是交流 (AC) 還是直流 (DC); 通常只能測量直流電流,, 但也有些數位三用電表可以量測交流電流 2. 旋轉功能鍵切換至電流檔, 若不知要測量的電流大小, 請將旋鈕切換至最大的範圍 3. 黑色探棒插入 COM 或接地符號的插座, 將紅色探棒插入有 V 或 + 符號的插座 有些電表測量不同電流範圍會使用不同插座 若無法確定時, 請參考說明書 4. 如果測量的是直流電壓, 當測量值 > 0, 表示電流由紅色探棒流向黑色探棒的測量點 如果測量值 < 0, 則電流方向相反 5. 如果顯示的測量值有效位數較少 ( 較高位數為 0 或無數字 ), 應將選擇開關切換至較小的電流範圍, 再重新測量, 以獲得較佳的解析度 如果測量的電流值高於選擇範圍, 會顯示代表溢位的文字或符號, 通常在高位數以 1 表示, 必須切換到較大範圍的檔位 如果已經是最大的檔位, 表示此三用電表不適用, 必須更換較大測量範圍的電表 9
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 二 電源供應器 二 電源供應器 使用電源供應器的目的是將電力公司所提供的交流電轉變為較低電壓的直流電源 實驗室所使用的電源供應器除了變電及變壓之外, 還具有調整 顯示及限制電流等功能 不慎造成短路 電流過大時, 電源供應器大多設有保險絲或自動斷電開關, 可以避免危險 一般實驗室使用的電源供應器外觀如圖 2.1 具有兩組可調電源輸出及一組定電壓電源輸出 定電壓輸出只有正 負兩個端子, 可調電源各具有三個端子 : 正 負及接地 可調電源輸出的電壓值及電流值顯示於面板上的電表 電表有指針式與數字式兩種 有些數字式電表的電壓與電流顯示是共用一個表頭, 搭配切換開關來選擇顯示電壓或電流值 可調電源具有電壓及電流調整旋鈕, 可以調整輸出的最大電壓及電流 在調整旋鈕旁有兩個顯示燈號 c.c. 及 c.v., 各代表定電流 (constant current) 及定電壓 (constant voltage) 狀態 當 c.c. 燈亮時, 表示處於定電流供應狀態, 可使用電流調整鈕控制輸出電流 ; 當 c.v. 燈亮時, 表示處於定電壓供應狀態, 可使用電壓調整鈕控制輸出電流 設定限制電流的操作步驟如下 : 1. 決定所需要的最大安全電流為限流值 2. 將電壓調整鈕旋至零 3. 將電源供應器輸出正負端暫時短路 4. 轉動電壓調整鈕使定電流指示燈 (c.c.) 發亮 5. 旋轉電流調整鈕至所要的限流值 6. 移去正負端的短路 7. 將電壓調整鈕旋轉至所需電壓大小 兩組可調電源又區分為 Master 及 Slave, 與電源供應器的操作模式有關 以 DPS-1301AP 電源供應器為例, 當模式選擇開關切換至獨立 (Independent), 兩組電源可各自調整, 互不相干, 如圖 2.2(a) 若切換至依循(Tracking) 或串聯 / 並聯時, 則只能由 Master 的調整鈕控制 串聯與並聯的電路連接如圖 2.2(b) 與 2.2(c) 早期的電源供應器沒有提供內部串聯的電路, 如果要變換為串聯模式, 要在外部以額外的線路連接 Master 的負極與 Slave 的正極 使用串聯模式, 可以提供兩倍的最大電壓, 正負端的電壓為 Master 顯示電壓值之二倍 使用並聯模式, 電源供應器可提供較大之輸出電流, 而其輸出限流值為 Master 數值的兩倍 10
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 二 電源供應器 電壓表 電流表 電源指示燈 電源開關 電壓調整鈕 ( 粗調 / 細調 ) 電流調整鈕 模式選擇開關 (Tracking/Normal) 輸出端子 ( 負電 / 接地 / 正電 ) (a) Model 3030-2 面板外觀 電壓表 電流表 電源開關 電流調整鈕 固定 / 可調電壓選擇開關 (VAR/SET) 電壓調整鈕 C.V. 指示燈 C.C. 指示燈 模式選擇開關 輸出端子 ( 正電 / 接地 / 負電 ) 固定電壓選擇鈕 (3/5/6/9/12/24 V) (b) DPS-1303AP 面板外觀 圖 2.1 桌上型電源供應器面板外觀 11
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 二 電源供應器 Master Slave 電源供應器 + Master + Slave 負 負 載 載 面板操作 外部連接 (a) Master/Slave 獨立使用 Master Slave 電源供應器 + Master + Slave 負 載 面板操作 外部連接 (b) Master/Slave 串聯使用 Master Slave 電源供應器 + + Master Slave 負 載 面板操作 外部連接 (c) Master/Slave 並聯使用 圖 2.2 電源供應器不同操作模式的操作與連接方式 12
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 三 示波器 示波器是電子電路檢測的重要儀器, 用來觀測電子電路中的電壓變化, 以幫助分析電路的特性 示波器以圖形顯示輸入訊號的電壓值, 可以直接看到電壓隨時間的變化波形 透過示波器顯示的圖形, 可以測量交流訊號的振幅 週期 頻率及不同訊號的相位關係 傳統的示波器是以陰極射線管, 即傳統的電視螢幕, 來顯示電壓波形 輸入的電壓訊號經過類比電路處理後, 轉變為陰極射線管偏轉電極的電壓差, 改變電子束的方向, 在螢幕上顯示對應的波形 現代的示波器是以數位電子電路為基礎, 經由類比數位轉換 (Analog-to-Digital Conversion), 將電壓訊號轉變為二進位的數字, 再加以處理 所以, 除了可以顯示在螢幕上之外, 也可以準確的分辨瞬間電壓大小, 並且加以運算及儲存 顯示圖形的螢幕, 也逐漸被液晶顯示器取代 3.1 示波器控制面板 實驗室所使用的示波器操作面板如圖 3.1 各開關及旋鈕的用途如下: (1) 標準訊號源 (CAL): 提供校正用的參考訊號 (2) 亮度調整 (INTEN): 調整顯示幕亮度 (3) 焦距調整 (FOCUS): 調整顯示幕焦距 (4) 軌跡旋轉調整 (TRACE ROTATION): 調整軌跡旋轉角度 (5) 電源指示燈 (6) 電源開關 (POWER): 開啟 / 關閉電源 (7)(22) 垂直軸解析度選擇 (VOLTS/DIV) (8) CH1(X) 輸入端 (9)(21) 訊號靈敏度調整 (VAR) (10)(18) 輸入交連模式選擇 (AC-GND-DC 選擇開關 ) (11)(19) 垂直位置調整 (POSITION) (12) 雙軌跡掃描方式 (ALT/CHOP) (13)(17) 直流平衡調整 (DC BAL) (14) 垂直顯示模式 (MODE):CH1/CH2/DUAL/ADD (16) CH2 反相 (CH2 INV) (20) CH2(Y) 輸入端 13
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 (23) 觸發源選擇 (SOURCE):CH1/CH2/LINE/EXT (25) 觸發模式 (MODE):AUTO/NORM/TV-V/TV-H (26) 觸發斜率 (SLOPE): +/- (27) 交替觸發 (TRIG. ALT) (28) 觸發位準調整 (LEVEL) (29) 時基解析度選擇 (TIME/DIV) (30) 掃略解析度調整 (SWP. VAR.) (31) 10 倍 ( 10 MAG) (32) 水平位置調整 (POSITION) (33) 顯示幕 : 顯示訊號軌跡 (39) 訊號產生器輸出 (GENERATOR OUTPUT) (40) 波形選擇 (FUNC) (41) 輸出波形種類顯示 (42) 輸出頻率範圍選擇 (RANGE) (43) 輸出頻率範圍顯示 (44) 輸出頻率調整 (FREQUENCY) (45) 輸出振幅 / 直流位準調整 (AMPLITUDE) 33 32 31 44 42 41 28 26 39 45 43 30 40 29 27 25 23 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 2022 9 11 13 15 17 19 21 圖 3.1 示波器操作面板 14
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 3.2 基本操作 示波器的基本操作程序如下 : 1. 開關及旋鈕在操作前的初始設定如下表 : VERTICAL 部分 MODE : CH1 VOLTS/DIV : 0.5 V* AC-GND-DC : GND VAR. : CAL POSITION : 中央 TRIGGER 部分 MODE : AUTO SOURCE : CH1 SLOPE : + LEVEL : 中央 HORIZONTAL 部分 TIME/DIV : 0.5 ms* POSITION : 中央 SWP. VAR : CAL 10 MAG : 彈起 * VOLTS/DIV 及 TIME/DIV 的設定值視輸入訊號而定 2. 開啟電源後, 調整亮度 (INTEN) 及焦距 (FOCUS), 使軌跡清楚顯現 3. 轉動 CH1 POSITION, 調整上下位置, 使軌跡線對齊水平中線 如果有偏斜, 轉動 TRACE ROTATION, 以修正角度 4. 探棒的 BNC 接頭連接於 CH1(X) 輸入端 注意探棒上的衰減率設定為 1 或 10 如果是 10, 輸入訊號會衰減 10 倍, 測量值必須乘 10 倍才是正確的電壓值 ( 圖 3.2) 5. 探棒連接至 CAL, 以輸入 1 khz, 2Vp-p 的參考訊號 (p-p 表示 peak-to-peak 峰對峰值 ) 6. 輸入交連模式切換為 AC, 可看見方波軌跡 可轉動 VOLTS/DIV 及 TIME/DIV, 以得 到較清楚的軌跡 7. 如果方波有扭曲, 調整探棒上的補償電容器, 使成為正確的方波 ( 圖 3.3) 8. 探棒校準完成後, 將 AC-GND-DC 開關切換為 AC 或 DC, 探棒輸入端連接至待測電 路, 即可進行測量 ( 圖 3.4) DC: 顯示輸入訊號的實際電壓值 AC: 减去輸入訊號的平均值, 只顯示交流部份 1 與 10 切換開關 可伸縮勾夾 ( 訊號輸入端 ) BNC 接頭 校正用補償電容器 圖 3.2 示波器用被動式探棒 15 接地夾
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 補償正確 補償過度 圖 3.3 探棒補償的影響 補償不足 GND DC AC 圖 3.4 GND DC 與 AC 設定的差異 3.3 觸發控制 觸發 (Trigger) 是指示波器開始將訊號由左至右顯示於螢幕上 何時開始顯示波形, 是根據設定的觸發條件來決定 選擇適當的觸發點, 可以在螢幕上顯現穩定的波形, 便於觀察與分析 觸發是根據參考訊號的電壓大小來決定 當參考訊號開始大於或小於某一電壓位準, 示波器就啟動掃描電路, 以輸入訊號電壓決定螢幕光點的偏移量, 由左至右掃過螢幕, 產生波形圖案 觸發條件包含以下幾個主要項目 : 1. 觸發源 (Source): 用來決定觸發點的參考訊號 常用的參考訊號有以下幾種 : (1) CH1 及 CH2: 以 CH1 或 CH2 的輸入訊號當作參考訊號 通常觀察 CH1 或 CH2 的輸入訊號, 就直接以本身訊號當作觸發源 (2) LINE: 以市電 ( 交流電 ) 為參考訊號 (3) EXT: 以外部輸入的特定訊號為參考 外部訊號可以從示波器背面的接點輸入 (4) TRIG ALT : 交替參考 CH1 及 CH2 的輸入訊號 同時觀察 CH1 及 CH2 訊號時, 若單獨以 CH1 或 CH2 為參考訊號, 當一組訊號波形穩定時, 另一組會不穩定, 如圖 3.5 啟動交替參考, 可以同時穩定住兩組訊號波形 16
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 2. 觸發模式 (Mode): 決定訊號掃略的顯示方式, 可用選項如下 : (1) AUTO: 沒有發訊號時, 自動產生水平軌跡 (2) NORM: 沒有發訊號時, 處於待機狀態, 不顯示水平軌跡 (3) TV-V 及 TV-H: 測試電視訊號時, 顯示垂直或水平的電視影像訊號 3. 觸發位準 (Level): 達到觸發條件的電壓值 由控制旋鈕可決定觸發位準的高低 為了獲得穩定的波形, 每一次觸發點的相位變化越小越好, 所以觸發位準最好選擇在參考訊號斜率最大的電壓 觸發位準不可超過訊號的電壓變化範圍 如果超過了, 示波器無法找到觸發點, 也就不可能顯示出穩定的波形 選擇的觸發位準若在含有雜訊的範圍, 會因為雜訊而造成每次觸發點有些許偏移, 影響波形顯示的穩定性 4. 斜率 (Slope): 可選擇在訊號上升 (+) 或下降 ( ) 過程中觸發 相同觸發位準, 正斜率及負斜率觸發的差異如圖 3.6 所示 CH1 CH2 CH1 觸發 CH2 觸發交替觸發 圖 3.5 不同觸發源的影響 上升觸發 (+) 下降觸發 ( ) 圖 3.6 不同觸發斜率對波形的影響 17
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 3.4 示波器的應用電壓測量 示波器的波形是依據訊號電壓而變化, 所以根據螢幕上的刻度, 可以讀出訊號電壓的大小 操作的程序如下 : 1. 確認訊號靈敏度調整 (VAR) 旋鈕位於 CAL 位置, 螢幕的刻度才能和 VOLTS/DIV 旋鈕選擇的單位配合 通常示波器出廠時都作過校正, 在正常情況下只要將 VAR 旋扭轉到 CAL 位置, 讀取的電壓值都是準確的 如果示波器以使用多年, 且未再進行過校正, 可以利用示波器提供的參考訊號或其他已知的訊號來自行確認 2. 如前述的基本操作過程, 輸入訊號, 調整觸發條件, 使波形穩定 3. 轉動 VOLTS/DIV, 選擇適當解析度, 方便觀察波形 為了從螢幕可以清楚的算出刻度值, 波形顯示越大越好, 但不要超過顯示的範圍 4. 從螢幕讀取波形高度的垂直距離 ( 刻度值 ), 計算電壓 計算方法如下 : (1) 1 探棒 : 輸入訊號電壓沒有經過衰減, 可以直接算出電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) (2) 10 探棒 : 輸入訊號電壓衰減為 1/10, 所以讀數要乘上 10 倍電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) 10 5. 固定直流電壓測量 : 如果用來測量固定的電壓值, 顯示波形為一水平線 測量時, 首先將 AC-GND-DC 開關切換到 GND, 調整垂直位置, 使軌跡線與水平中線重合 此時水平中線代表 0 電位位置 將 AC-GND-DC 開關切換到 DC, 顯示實際的波形, 轉動 VOLTS/DIV, 使軌跡適當顯示, 然後從螢幕上讀取交會的刻度, 計算電壓值 圖 3.7 是測量直流電壓的範例 測量條件 : AC-GND-DC : DC 10 探棒解析度 : 1 V/DIV 垂直距離 : 2.5 DIV 電壓 = 2.5(DIV) 1(V/DIV) 10 = 25V 圖 3.7 直流電壓測量範例 18
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 6. 變化直流電壓測量 : 訊號電壓為週期變化時, 要測量直流電壓, 必須先將波形穩定住 測量之前, 仍然要先將 AC-GND-DC 開關切換到 GND, 確認 0 電位的位置 轉動垂直位置調整鈕, 使軌跡線與某一條水平線重合, 當作基準線 如果要測量正電壓, 可以將螢幕最下方的水平線當作基準線 ; 如過測量的是負電壓, 則選擇最上方的基準線 確認基準線之後, 將 AC-GND-DC 開關切換到 DC, 轉動 VOLTS/DIV, 適當顯示波形軌跡 轉動水平位置調整鈕, 讓待測點移動到螢幕中央, 與畫有刻度的垂直線重合, 以方便讀取刻度值 算出測量點與基準線之間的刻度值之後, 依前述方法計算實際的電壓 圖 3.8 為測量變化電壓的範例 測量條件 : AC-GND-DC : DC 10 探棒解析度 : 0.5 V/DIV 垂直距離 : 3.8 DIV 電壓 = 3.8(DIV) 0.5(V/DIV) 10 = 19V 圖 3.8 變化電壓測量範例 測量條件 : AC-GND-DC : AC 10 探棒解析度 : 10 mv/div 垂直距離 : 4.4 DIV 電壓 = 4.4(DIV) 10(mV/DIV) 10 = 440 mv 圖 3.9 電壓差測量範例 7. 電壓差測量 : 只要測量訊號波形中兩點之間的電位差, 而不需要知道直流電壓值時, 可以直接將 19
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 AC-GND-DC 開關切換到 AC, 使波形穩定後, 轉動 VOLTS/DIV, 以適當顯示軌跡 轉動垂直位置調整鈕, 使其中一點與某一條水平線對齊, 再轉動水平位置調整鈕, 使另一點移到螢幕中央, 對齊有刻度的垂直線 讀取兩點間的刻度值後, 依前述方法換算為電壓 圖 3.9 為測量電壓差的範例 時間測量 示波器顯示的橫軸代表時間, 因此可以用來測量波形軌跡中兩點之間的時間差 測量的兩點若剛好是波形的一個循環, 則時間差就等於週期, 也就可以計算出訊號的頻率值 測量時間的操作程序如下 : 1. 確認 SWAP VAR 旋鈕位於 CAL 位置, 注意是否壓下 10 MAG 按鈕 ( 水平軸放大 10 倍 ) 2. 輸入訊號, 調整觸發條件, 使波形穩定 3. 轉動 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV, 使波形適合測量 4. 讀取兩點之間的水平距離 ( 刻度值 ), 計算時間 (1) 未使用 10 MAG 時間 (s) = 水平距離 (DIV) 解析度 (s/div) 1 (2) 使用 10 MAG 時間 (s) = 水平距離 (DIV) 解析度 (s/div) (1/10) 5. 測量兩點間的時間差 : 轉動水平位置調整鈕將其中一個待測點對齊螢幕上某一條垂直線, 然後轉動垂直位置調整鈕, 使另一個待測點與中央的水平線對齊 讀取對齊第一點的垂直線到第二點之間的刻度, 換算實際的時間 圖 3.10 是測量兩點時間差的範例 測量條件 : AC-GND-DC : AC 或 DC 未使用 10 MAG 解析度 : 0.5 ms/div 水平距離 : 5.4 DIV 時間 = 5.4(DIV) 0.5(mS/DIV) 1 = 2.7 ms 圖 3.10 測量兩點間的時間差範例 20
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 6. 測量週期與頻率 : 示波器的一個重要功能就是測量輸入訊號的週期與頻率 如果波形非常穩定, 頻率與 振幅均沒有明顯變異, 則每個循環的起始與結束具有相同的電壓位準 所以, 只要調 整波形上下位置, 與中央水平線有交錯, 則具有相同變化趨勢 ( 斜率 ) 的兩個交錯點, 即 為一個循環的起點與終點 只要計算這兩點間的時間, 就是輸入訊號的週期, 如圖 3.11 如果波形的頻率穩定, 但是振幅會稍有變化, 就必須改為選擇可明確辨別的測量點 常用的測量點是波峰與波谷 相關範例如圖 3.12 測量條件 : AC-GND-DC : AC 未使用 10 MAG 解析度 : 50 S/DIV 水平距離 : 8.0 DIV 週期 = 8.0(DIV) 50( S/DIV) 1 = 400 S 頻率 = 1/ 週期 = 1/(400 10-6 S) = 2500 Hz 水平距離 = 8 DIV 圖 3.11 週期與頻率測量範例 ( 一 ) 波峰到波峰距離 = 5 DIV AC-GND-DC : AC 未使用 10 MAG 解析度 : 0.1 ms/div 水平距離 : 5.0 DIV 週期 = 5.0(DIV) 0.1(mS/DIV) 1 = 0.5 ms 頻率 = 1/ 週期 = 1/(0.5 10-3 S) = 2000 Hz 圖 3.12 週期與頻率測量範例 ( 二 ) 雙頻道輸入 大部分的示波器均可以同時輸入兩組訊號 當 CH1 及 CH2 均有訊號輸入時, 可選擇三種操作模式 : 1. 雙軌操作 : 21
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 垂直顯示模式設定為 DUAL, 螢幕上會同時顯示兩組訊號的軌跡 利用垂直位置調整鈕, 可以個別控制兩組訊號的上下位置, 視觀察上的需要, 使軌跡重疊或者互相分開, 如圖 3.13(a) 兩組軌跡的掃描方式分為交替顯示 (ALT) 或切割顯示 (CHOP) 兩種 ALT 是以交替方式, 先顯示一個完整波形, 然後再顯示另一個完整波形 兩個波形不是同時出現 在測量高頻訊號時, 因為波形交替顯示的速度很快, 視覺暫留效應會使眼睛同時看見兩組波形 但是在測量低頻訊號時, 就不方便同時觀察兩組波形, 必須採用 CHOP 方式 CHOP 是在很短的時間內, 輪流顯示兩個波形的片段軌跡 每組波形並不是連續顯示, 而是分割為許多小段 不過, 因為分割的間距很小, 在視覺上不會分辨出來 通常測量低頻訊號使用 CHOP, 測量高頻訊號用 ALT 較適合 2. 相加操作 : 垂直顯示模式設定為 ADD, 可以顯示訊號相加的結果 若 CH2 INV 壓下, 則 CH2 的訊號會變為反相, 顯示的結果等於 CH1 CH2 3. X-Y 操作 : TIME/DIV 開關有一個 X-Y 的選項 切換到此模式時, 螢幕顯示的橫軸不再代表時間, 而是以 CH1 輸入訊號為 X,CH2 輸入訊號為 Y 如圖 3.13(b) 此圖形稱為李沙育圖形 (Lissajous Pattern) 當兩組訊號具有不同的頻率及相位關係時, 會產生不同的圖形, 如圖 3.14 (a) 雙軌操作 (b) X-Y 操作 圖 3.13 雙頻道輸入的操作模式 22
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 三 示波器 (a) 頻率相同, 相位差不同的圖形 (b) 不同頻率比的圖形 圖 3.14 不同類型的李沙育圖形 23
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 四 訊號產生器 四 訊號產生器 訊號產生器, 或稱為函數產生器 (Function Generator), 是用來產生模擬波形訊號的儀器 在電子電路實驗中, 可以作為週期訊號的來源 訊號產生器可以調整輸出的波形 頻率 振幅 工作週期與直流位準偏移, 來達到需要的條件 目前製造的訊號產生器大多具有以數字顯示輸出訊號頻率的功能, 內部已具有計頻器 (frequency counter) 電路, 通常也能用來測量外部訊號的頻率 (14) (4) (12) (2) (6) (9) (3) (13) (5) (1) (7) (11) (10) (8) 圖 4.1 訊號產生器面板 訊號產生器的操作面板如圖 4.1 各開關及旋鈕的用途如下: (1) 振幅調整 (AMPLITUDE) (2) 波形選擇 (FUNCTION) (3) 頻率調整 (FREQUENCY) (4) 頻率 / 限時範圍選擇 (RANGE Hz/GATE TIME) (5) 斜坡 / 脈寬調整 (RAMP/PULSE) (6) 衰減開關 (ATTENUATION) (7) 直流偏移 (DC OFFSET) (8) 輸出插座 (OUTPUT) (9) 電源開關 (POWER) (10) 掃頻寬度 (SWEEP WIDTH) 24
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 四 訊號產生器 (11) 掃頻速率 (SWEEP RATE) (12) 訊號產生 / 計頻功能切換 (FUNC/COUNT) (13) 頻率顯示 (14) 指示燈號 OVFL/GATE/KHz/Hz 波形與相關參數 訊號產生器可以產生的波形種類區分為三種 : 方波 (square wave) 三角波(triangle wave) 與正弦波 (sine wave) 方波的工作週期如果不是 50%, 通常稱為脈波 (pulse wave) 三角波的上升與下降時間如果不相同, 也可稱為鋸齒波 (ramp) 如圖 4.2 方波 脈波 正弦波 三角波 鋸齒波 圖 4.2 波形種類 除了形狀之外, 訊號產生器可以改變的相關參數如下述 : 1. 振幅 (Amplitude) 振幅的定義如圖 4.3, 是指波峰或波谷的偏移量 在一般波形中, 等於峰對峰值的一半 振幅 週期 圖 4.3 振幅與周期的定義 2. 週期 (Period)/ 頻率 (frequency) 3. 脈波寬度 (Pulse width)/ 工作週期 (Duty cycle) 指脈波高電位佔整個週期的比率, 如圖 4.4 25
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 四 訊號產生器 (25% 工作周期 ) (50% 工作周期 ) (75% 工作周期 ) (100% 工作周期 ) 圖 4.4 工作週期 4. 直流偏移 (DC Offset) 一個週期波可以視為固定直流 (DC) 電壓和不斷電變化的交流 (AC) 電壓的相加結果 DC 部分等於週期波的平均值,AC 部分則是以 DC 部分為中心的振盪變化 如果 DC 部分等於 0, 波形就是以 0 電壓為中心來振盪 DC 部分不等於 0, 相當於將波形向上或向下平移了固定的 DC 電壓值, 因此稱為直流偏移 圖 4.5 說明直流偏移的意義 訊號平均值 直流偏移 零電位 圖 4.5 直流偏移 5. 掃頻 (Sweep frequency) 週期波的頻率在固定範圍內隨時間而變化的特性稱為掃頻 訊號產生器可設定的掃頻性質是在兩個頻率之間以線性或對數方式變化 頻率變化範圍的最高頻 ( f H ) 與最低頻 ( f L ) 的比率定義為掃頻寬度 (sweep width) 從最低頻變化到最高頻所需的時間定義為掃頻週期 (sweep time), 其倒數則為掃頻率 (sweep rate) 典型的掃頻波形如圖 4.6 f L f H Sweep Width f f 1 Sweep Rate Sweep Time H L Sweep Time 圖 4.6 掃頻變化 一般訊號輸出 從訊號產生器輸出固定頻率與振幅的波形, 操作程序如下 : 26
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 四 訊號產生器 1. 從 FUNCTION 按鍵, 選擇需要的波形 ( 三選一 ) 2. 如果要產生脈波 (Pulse) 或鋸齒波 (Ramp), 可拉出 RAMP/PULSE 開關, 再轉動旋鈕調整工作週期 3. 從 RANGE 按鍵選擇頻率範圍, 再轉動旋鈕調整頻率, 從顯示器確認頻率值 4. 轉動 AMPLITUDE 旋鈕, 調整振幅 若需要很小的振幅, 可按下衰減開關 (ATTENUATION) 5. 轉動 OFFSET 旋鈕, 調整直流偏移 6. 由面板上的 OUTPUT 接頭輸出訊號 7. 背面的 SYNC 輸出接頭可輸出同步的 TTL 訊號 由於訊號產生器只顯示輸出訊號的頻率值, 建議在調整過程中, 將輸出訊號連接到示波器, 可直接觀察完整的波形 計頻操作步驟 利用內建的計頻器電路, 可以測量外部訊號的頻率值 操作程序如下 : 1. 按下 FUNC/COUNT 開關 2. 將輸入訊號連接至 COUNT IN 接頭 ( 背面 ) 3. 從 RANGE 按鍵選擇適當的 GATE TIME 範圍, 以得到較佳的頻率解析度 4. 從顯示器讀取頻率值 掃頻輸出操作步驟 要產生如前述的掃頻訊號, 可依照下列程序操作 : 1. 依一般訊號輸出操作步驟設定, 頻率設定值為掃頻的最高頻率 ( f H ) 2. 轉動 SWEEP RATE, 啟動掃頻功能, 並調整適當的掃頻頻率 背面的 SWEEP OUT 接頭會輸出相當於掃頻頻率的鋸齒波, 利用示波器或其他設備測量其週期, 以確認是否達到適當的掃頻頻率 3. 轉動 SWEEP WIDTH, 以設定掃頻的最低頻率 ( f L = f H / Sweep Width) 4. 如果頻率改變為對數 (log) 變化, 將 SWEEP WIDTH 旋鈕拉起 沒有拉起時, 頻率為線性變化 27
空軍航空技術學院飛機工程系暨航空工程科 附錄 A 常用科學單位符號 附錄 A 常用科學單位符號 量級 名稱 代碼 10 12 tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 kilo K 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 milli m 10-6 micro μ 10-9 nano n 10-12 pico p 10-15 femto f 28
基本電子儀表介紹 飛機工程系暨航空工程科 空軍航空技術學院 內容 三用電錶 直流電源供應器 示波器 訊號產生器 儀表介紹 1
指針式三用電錶 指針式三用電錶 基本外觀 (1) 指針 (2) 刻度板 (3) 指針零位調整鈕 (1) (4) 電阻零位調整鈕 (5) 功能選擇開關 (3) (6) 功能選擇指示板 (7) 正極插座 (+) (4) (8) 負極插座 (-COM) (9) 低週輸出測量 (Output) (10) (10) DC12A 電流檢測用插座 (11) 電晶體檢測用插座 (8) (2) (6) (11) (9) (7) 儀表介紹 2 (5)
指針式三用電錶 主要測量項目 電阻 ( ) 電壓 交流電壓 (ACV) 直流電壓 (DCV) 電流 (DCmA) 指針式三用電錶 基本使用注意事項 紅色探棒插 +" 孔, 黑色探棒插 -COM 孔 在測量進行中不要切換選擇開關, 探棒移離待測電路後再切換 不使用時, 必須撥至 OFF 檔或 ACV 檔 撥在電阻檔會消耗內部電池的電量 讀取測量值, 必須從刻度板正上方觀察, 使指針與鏡中影像重疊 反射鏡 儀表介紹 3
指針式三用電錶 測量電阻 切換至 檔中的適當檔位 1 : 讀數等於實際電阻值 10 : 實際電阻值 = 讀數 10 倍 1K 及 10K 意義同上 短路測試 : 短路 ( 電阻值 < 100 ) 時會鳴叫 指針式三用電錶 指針零位調整鈕 測量電阻 歸零 將兩根探棒分開 ( 斷路 ), 以螺絲起子調整 指針零位調整鈕, 讓指針指在最左邊的刻度 電阻零位調整鈕 將兩根探棒短路, 調整 電阻零位調整鈕 使指針指在 0 處 若無法歸零, 則可能電力不足, 須更換電池 在 10K 檔更換 9 V 電池, 其餘各檔更換 1.5 V 電池 更換不同倍數檔位, 需重新歸零 若是更換電池之後, 仍無法歸零, 可調整 指針歸零調整鈕 儀表介紹 4
指針式三用電錶 測量電阻 以探棒接觸電阻兩端, 注意手指不可接觸電阻或探棒 從刻度板讀取電阻值 指針過於偏左而無法準確讀取時, 切換至較高倍數檔位 電阻值刻度 ( 第一條 ) 指針式三用電錶 測量電壓 採用並聯方式 選擇交流 (ACV) 或直流 (DCV) 選擇適當電壓範圍 若無法確定, 應先撥至最大 直流電有正負之分, 紅棒接正電壓, 黑棒接負電壓 儀表介紹 5
指針式三用電錶 測量電壓 由第二或第三條刻度讀取 數字依照電壓範圍來選擇 1200, 120, 12 => 0 ~ 120 300, 30, 3, 0.3 =>0~ 30 電壓值刻度 1.5V 電池測試專用 內阻值規格 DC 20K /V AC 8K /V 指針式三用電錶 測量電壓 內阻影響 理想電壓表的內阻是無窮大, 不影響工作電路 實際電表內阻為有限值, 會影響測量值 理想值 V 測量值 V R R V R R i Ri 1000 儀表介紹 6
指針式三用電錶 測量電流 採用串聯方式 紅棒接電流流入的一端, 黑棒接流出的一端 選擇適當的電流範圍 若無法確定, 應先撥至最大 刻度讀取方式與電壓測量相同 測量 12A 電流時, 紅棒接於 DC12A 插孔, 選擇開關轉至 0.3A 檔 指針式三用電錶 測量二極體 切換至短路測試檔或 1 檔 黑棒連接至內部電源的正極, 紅棒為負極 ( 指針式 ) 連接二極體如右下, 應顯示短路或低電阻 紅 黑棒對調, 測試應顯示開路或高電阻 若兩側測試均為低電阻, 或者均為高電阻, 表示二極體損壞 儀表介紹 7
指針式三用電錶 測量電晶體 h FE 確認電晶體類型 (PNP 或 NPN) 及 B C E 腳位 切換至 h FE 檔 依據電晶體類型及腳位順序, 插入右上方 h FE 插座 由 h FE 刻度讀取數據 數位式三用電錶 儀表介紹 8
數位式三用電表 基本外觀 (1) 液晶顯示幕 : 三位半 (3 ½) 顯示 (1) (2) 功能選擇面板 (7) (6) (2) (3) (4) (5) (3) 功能選擇開關 (4) 共用點插座 (COM): 黑色探棒 (5) 探棒正極插座 (V ma): 紅色探棒 (6) 高電流插座 (10A): 測量高電流用, 不經過保險絲 (7) 電晶體檢測用插座 (HFE) 數位式三用電表 使用注意事項 基本使用方法與指針式三用電表相同 不論切換至哪種功能, 均會消耗電量 所以不使用時必須切至 OFF 三位半 (3 ½) 顯示 : 螢幕可顯示四位數字, 但最高位數不能顯示所有數字 ( 只顯示 1 ) 測量檔位的數字代表可測量的最大值 超過時, 會顯示溢位 ( 通常以最高位數 1 表示 ) 在電阻測量或短路測試檔位時, 紅棒為正電, 黑棒為負電 ( 與指針式三用電表相反 ) 測量值高位數字為 0 時, 可向下切換檔位, 提高測量值的解析度 儀表介紹 9
直流電源供應器 直流電源供應器 用途 提供穩定的直流電源 顯示電壓 電流大小電流大小 限制電流, 具有保護作用 儀表介紹 10
直流電源供應器 操作面板 (Human 3030-2) 電壓表 電流表 電源指示燈 電源開關 電壓調整鈕 ( 粗調 / 細調 ) 電流調整鈕 模式選擇開關 (Tracking/Normal) 輸出端子 ( 負電 / 接地 / 正電 ) 註 : 右側為主控端 (Master), 左側為受控端 (Slave) 直流電源供應器 操作面板 (Human 3030-2) 電壓表 電流表 模式選擇 : 1. Normal : 兩側電源獨立調整 2. Tracking : 由主控端調整, 兩側端子輸出相同電壓 電源指示燈 電源開關 電壓調整鈕 ( 粗調 / 細調 ) 電流調整鈕 模式選擇開關 (Tracking/Normal) 輸出端子 ( 負電 / 接地 / 正電 ) 註 : 右側為主控端 (Master), 左側為受控端 (Slave) 儀表介紹 11
直流電源供應器 操作面板 (DPS-1303AP) 電流調整鈕 電壓表 電流表 電源開關 固定 / 可調電壓選擇開關 (VAR/SET) 電壓調整鈕 固定電壓模式選擇開關 CV C.V. 指示燈選擇鈕 C.C. 指示燈輸出端子 (3/5/6/9/12/24 V) ( 正電 / 接地 / 負電 ) 註 : 左側為主控端 (Master), 右側為受控端 (Slave) 直流電源供應器 操作面板 (DPS-1303AP) 電壓表電流表電源開關電流調整鈕固定 / 可調電壓選擇開關 : VAR 電壓 : 可調電壓, 由電壓調整鈕控制調整鈕 SET : 固定電壓, 由下方選擇鈕設定電壓 固定 / 可調電壓選擇開關 (VAR/SET) CV C.V. 指示燈 固定電壓固定電壓選擇鈕模式選擇開關 : 選擇鈕 C.C. 設定常用的固定電壓值指示燈輸出端子, 可選擇 (3/5/6/9/12/24 V) 3, 5, 6, 9, 12, 24 ( V 正電輸出 / 接地 / 負電 ) 註 : 左側為主控端 (Master), 右側為受控端 (Slave) 儀表介紹 12
直流電源供應器 操作面板 (DPS-1303AP) 電壓表 定電壓 (C.V.) 指示燈 : 燈亮表示為定電壓輸出電壓調整鈕有效電流調整鈕 電壓調整鈕 電流表 電源開關 固定 / 可調電壓選擇開關 (VAR/SET) 定電壓 (C.C.) 指示燈 : 固定電壓模式選擇開關燈亮表示為定電流輸出 CV C.V. 指示燈電流調整鈕有效選擇鈕 C.C. 指示燈輸出端子 (3/5/6/9/12/24 V) ( 正電 / 接地 / 負電 ) 註 : 左側為主控端 (Master), 右側為受控端 (Slave) 直流電源供應器 操作面板 (DPS-1303AP) 模式選擇 ( 左 ): 電壓表電流表電源開關 1. Independent : 兩側電源獨立調整固定 / 可調電壓 2. Tracking : 由主控端調整, 兩側輸出端選擇開關電流子可構成並聯或串聯, 由右開關選擇 (VAR/SET) 調整鈕 電壓調整鈕 CV C.V. 指示燈 固定電壓模式選擇開關 ( 右,Tracking 模式下有效選擇鈕 ): C.C. 指示燈 1. Series : 兩側電源串聯輸出端子, 可產生兩倍電壓 (3/5/6/9/12/24 V) 2. Parallel :( 正電兩側電源並聯 / 接地 / 負電,) 輸出相同電壓 註 : 左側為主控端 (Master), 右側為受控端 (Slave) 儀表介紹 13
直流電源供應器 電壓與電流限制功能 電壓調整鈕與電流調整鈕設定了電壓與電流的上限 CV C.V. 指示燈 : 顯示是否達到電壓上限 C.C. 指示燈 : 顯示是否達到電流上限 限流設定步驟 決定所需要的最大安全電流為限流值 將電壓調整鈕旋至零 將電源供應器輸出正負端暫時短路 轉動電壓調整鈕使 C.C. 指示燈發亮 旋轉電流調整鈕至所要的限流值 移去正負端的短路 將電壓鈕旋轉至所需電壓大小 直流電源供應器 獨立模式 (Independent) 兩組電源各自獨立 由個別電壓 電流調整鈕控制電流調整鈕控制 Master Slave 電源供應器 + Master + Slave 負載 負載 面板操作 外部連接 儀表介紹 14
直流電源供應器 依循模式 (Tracking) 兩組電源同步變化 由主控端 (Master) 控制 串聯輸出 (Series) : Master(-) 和 Slave(+) 相接 並聯輸出 (Parallel) : Master 和 Slave 的 (+) 和 (-) 並聯相接 直流電源供應器 依循模式 (Tracking) 串聯輸出 Master Slave 電源供應器 + Master + Slave 負載 面板操作 外部連接 並聯輸出 Master Slave 電源供應器 + Master + Slave 負載 面板操作 外部連接 儀表介紹 15
示波器 示波器 用途 用來觀測電子電路中的電壓變化波形, 以幫助分析電路的特性 測量項目 直流電壓 交流電壓 振幅 週期 頻率 相位關係 儀表介紹 16
示波器 操作面板 (GOS-620FG) 33 32 31 44 42 41 28 26 45 43 30 40 29 27 39 25 23 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 9 11 13 15 17 18 19 20 22 21 示波器 操作面板 (GOS-620FG) 31 44 42 41 28 26 39 33 (1) 標準訊號源 32 44 (CAL): 43 30 40 提供校正用的參考訊號 29 27 25 23 (2) 亮度調整 (INTEN): 調整顯示幕亮度 (3) 焦距調整 (FOCUS): 調整顯示幕焦距 (4) 軌跡旋轉調整 (TRACE ROTATION): 調整軌跡旋轉角度 (5) 電源指示燈 (6) 電源開關 (POWER): 開啟 / 關閉電源 (33) 顯示幕 : 顯示訊號軌跡 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 17 18 19 20 22 儀表介紹 21 17
示波器 操作面板 (GOS-620FG) (8) CH1(X) 輸入端 33 32 (20)CH2(Y) 輸入端 (10)(18) 輸入交連模式選擇 (AC-GND-DC DC 選擇開關 ) (7)(22) 垂直軸解析度選擇 (VOLTS/DIV) (9)(21) 訊號靈敏度調整 (VAR) (11)(19) 垂直位置調整 (POSITION) (14) 垂直顯示模式 (MODE): CH1/CH2/DUAL/ADD (12) 雙軌跡掃描方式 (ALT/CHOP) (16) CH2 反相 (CH2 INV) (13)(17) 直流平衡調整 (DC BAL) 1 2 3 4 5 6 7 8 31 44 42 41 28 26 45 43 30 40 29 27 39 25 23 10 12 14 16 9 11 13 15 17 18 19 20 22 21 示波器 操作面板 (GOS-620FG) (23) 觸發源選擇 (SOURCE): CH1/CH2/LINE/EXT (25) 觸發模式 (MODE): AUTO/NORM/TV-V/TV-H (26) 觸發斜率 (SLOPE): +/- (27) 交替觸發 (TRIG. ALT) (28) 觸發位準調整 (LEVEL) (29) 時基解析度選擇 (TIME/DIV) (30) 掃略解析度調整 (SWP. VAR.) (31) 10 倍 ( 10 MAG) (32) 水平位置調整 (POSITION) 33 31 44 42 41 28 26 39 32 45 43 30 40 29 27 25 23 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 17 18 19 20 22 儀表介紹 21 18
示波器 操作面板 (GOS-620FG) 33 (39) 訊號產生器輸出 (GENERATOR OUTPUT) (40) 波形選擇 (FUNC) (41) 輸出波形種類顯示 (42) 輸出頻率範圍選擇 (RANGE) (43) 輸出頻率範圍顯示 (44) 輸出頻率調整 (FREQUENCY) (45) 輸出振幅 / 直流位準調整 (AMPLITUDE) 32 31 44 42 41 28 26 45 43 30 40 29 27 39 25 23 1 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 9 11 13 15 17 18 19 20 22 21 示波器 基本操作 開關及旋鈕在操作前的初始設定如下表 : VERTICAL 部分 MODE : CH1 VOLTS/DIV : 0.5 V* AC-GND-DC : GND VAR. : CAL POSITION : 中央 TRIGGER 部分 MODE : AUTO SOURCE : CH1 SLOPE :+ LEVEL : 中央 HORIZONTAL 部分 TIME/DIV :05ms* 0.5 POSITION : 中央 SWP. VAR : CAL 10 MAG : 彈起 * VOLTS/DIV 及 TIME/DIV 的設定值視輸入訊號而定儀表介紹 19
示波器 基本操作 ( 續 ) 開啟電源後, 調整亮度 (INTEN) 及焦距 (FOCUS), 使軌跡清楚顯現 轉動 CH1 POSITION, 調整上下位置, 使軌跡線對齊水平中線 如果有偏斜, 轉動 TRACE ROTATION, 以修正角度 探棒的 BNC 接頭連接於 CH1(X) 輸入端 注意探棒上的衰減率設定為 1 或 10 如果是 10, 輸入訊號會衰減 10 倍, 測量值必須乘 10 倍才是正確的電壓值 1 與 10 切換開關 可伸縮勾夾 ( 訊號輸入端 ) BNC 接頭 校正用補償電容器 接地夾 示波器 基本操作 ( 續 ) 探棒連接至 CAL, 以輸入 1 khz, 2Vp-p 的參考訊號 (p-p 表示 peak-to-peak 峰對峰值 ) 輸入交連模式切換為 AC, 可看見方波軌跡 可轉動 VOLTS/DIV 及 TIME/DIV, 以得到較清楚的軌跡 如果方波有扭曲, 調整探棒上的補償電容器, 使成為正確的方波 儀表介紹補償正確補償過度補償不足 20
示波器 基本操作 ( 續 ) 探棒校準完成後, 將 AC-GND-DC 開關切換為 AC 或 DC, 探棒輸入端連接至待測電路, 即可進行測量 DC: 顯示輸入訊號的實際電壓值 AC: 减去輸入訊號的平均值, 只顯示交流部份 DC AC 示波器 觸發控制 觸發 (Trigger): 示波器開始將訊號由左至右顯示於螢幕上 觸發點選擇適當, 可以顯現穩定的波形 觸發條件 : 當參考訊號開始大於或小於某一電壓位準 觸發源 (Source): 用來決定觸發點的參考訊號 觸發模式 (Mode): 訊號掃略的顯示方式 觸發位準 (Level): 達到觸發條件的電壓值 斜率 (Slope): 在訊號上升 (+) 或下降 ( ) 過程觸發 儀表介紹 21
示波器 觸發控制 ( 續 ) 觸發源 (Source) CH1 及 CH2 : 參考 CH1 或 CH2 的輸入訊號 LINE : 參考市電 ( 交流電 ) 訊號 EXT : 參考外部輸入的特定訊號 ( 示波器背面有輸入點 ) TRIG ALT : 交替參考 CH1 及 CH2 的輸入訊號 CH1 CH2 CH1 觸發 CH2 觸發交替觸發 示波器 觸發控制 ( 續 ) 觸發模式 (Mode) AUTO : 無訊號時, 自動產生水平軌跡 NORM : 無訊號時, 不顯示水平軌跡 TV-V V 及 TV-H : 測試電視訊號時, 顯示垂直或水平的電視影像訊號 儀表介紹 22
示波器 觸發控制 ( 續 ) 觸發位準 (Level): 達到觸發條件的電壓值 觸發位準的訊號斜率越大, 呈現波形越穩定 不可超過訊號的電壓變化範圍 應避開含有雜訊的範圍 斜率 (Slope): 選擇在訊號上升 (+) 或下降 ( ) 過程觸發 上升觸發 (+) 下降觸發 ( ) 示波器 電壓測量 確認訊號靈敏度調整 (VAR) 旋鈕位於 CAL 位置 輸入訊號, 調整觸發條件, 使波形穩定 轉動 VOLTS/DIV, 選擇適當解析度, 方便觀察波形 振幅過小適當振幅過大儀表介紹 23
示波器 電壓測量 ( 續 ) 從螢幕讀取波形高度的垂直距離 ( 刻度值 ), 計算電壓 : 1 探棒電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) 10 探棒電壓 (V) = 垂直距離 (DIV) 解析度 (V/DIV) 10 示波器 電壓測量 ( 續 ) 直流電壓 AC-GND-DC DC 開關切換到 GND, 調整垂直位置, 使軌跡線與水平中線重合 AC-GND-DC DC 開關切換到 DC, 轉動 VOLTS/DIV, 使軌跡適當顯示 AC-GND-DC DC : DC 10 探棒解析度 : 1 V/DIV 垂直距離 : 2.5 DIV 電壓 = 2.5(DIV) 1(V/DIV) 10 = 25V 儀表介紹 24
示波器 電壓測量 ( 續 ) 直流電壓 AC-GND-DC DC 開關切換到 GND, 調整垂直位置, 使軌跡線與某一條水平線重合, 當作基準線 AC-GND-DC DC 開關切換到 DC, 轉動 VOLTS/DIV, 使軌跡適當顯示 AC-GND-DC DC : DC 10 探棒解析度 :05V/DIV 0.5 垂直距離 : 3.8 DIV 電壓 = 3.8(DIV) 0.5(V/DIV) 10 = 19V 示波器 電壓測量 ( 續 ) 兩點間之電壓差 AC-GND-DC DC 開關切換到 AC, 轉動 VOLTS/DIV, 使軌跡適當顯示 AC-GND-DC : AC 10 探棒解析度 : 10 mv/div 垂直距離 :44DIV 4.4 電壓 = 4.4(DIV) 10(mV/DIV) 10 ( ) = 440 mv 儀表介紹 25
示波器 時間測量 確認 SWAP VAR 旋鈕位於 CAL 位置, 注意是否有壓下 10 MAG 按鈕 ( 水平軸會放大 10 倍 ) 輸入訊號, 調整觸發條件, 使波形穩定 轉動 TIME/DIV 及 VOLTS/DIV, 使波形適合測量 讀取兩點之間的水平距離 ( 刻度值 ), 計算時間 未使用 10 MAG 時間 (s) = 水平距離 (DIV) 解析度 (s/div) 1 使用 10 MAG 時間 (s) = 水平距離 (DIV) 解析度 (s/div) (1/10) 示波器 時間測量 ( 續 ) 測量兩點間的時間差 AC-GND-DC : AC 或 DC 未使用 10 MAG 解析度 : 0.5 ms/div 水平距離 : 5.4 DIV 時間 = 5.4(DIV) 0.5(mS/DIV) 1 = 2.7 ms 儀表介紹 26
示波器 時間測量 ( 續 ) 測量週期與頻率 AC-GND-DC : AC 未使用 10 MAG 解析度 : 50 S/DIV 水平距離 : 8.0 DIV 水平距離 = 8DIV 週期 = 8.0(DIV) 50( S/DIV) 1 = 400 S 頻率 = 1/ 週期 = 1/(400 1010-6 S) = 2500 Hz 示波器 時間測量 ( 續 ) 測量週期與頻率 波峰到波峰距離 = 5 DIV AC-GND-DC : AC 未使用 10 MAG 解析度 : 0.1 ms/div 水平距離 : 5.0 DIV 週期 = 5.0(DIV) 0.1(mS/DIV) 1 = 0.5 ms 頻率 = 1/ 週期 = 1/(0.5 10 10-3 S) = 2000 Hz 儀表介紹 27
示波器 雙頻道輸入 CH1 及 CH2 均有訊號輸入時, 可選擇三種操作模式 雙軌操作 : 垂直顯示模式設定為 DUAL, 同時顯示兩組訊號軌跡 相加操作 : 垂直顯示模式設定為 ADD, 顯示訊號相加的結果 若 CH2 INV 壓下, 則顯示 CH1 CH2 的結果 X-Y 操作 : TIME/DIV 開關設定於 X-Y,CH1 輸入訊號為 X,CH2 輸入訊號為 Y 雙軌操作 X-Y 操作 訊號產生器 儀表介紹 28
訊號產生器 用途 產生模擬的波形訊號 可調整輸出波形 頻率 振幅 工作週期與直流偏移 具有計頻功能的訊號產生器, 可以測量外部訊號的頻率大小 訊號產生器 操作面板 (FG-2512B) 頻率 / 限時範圍選擇指示燈號 (RANGE Hz/GATE TIME) OVFL/GATE/KHz/Hz 波形選擇 (FUNCTION) 電源開關 (POWER) 頻率顯示 頻率調整 振幅調整 輸出插座 (FREQUENCY) (AMPLITUDE) (OUTPUT) 儀表介紹 29
訊號產生器 操作面板 (FG-2512B) 訊號產生 / 計頻功能切換 (FUNC/COUNT) 衰減開關 (ATTENUATION) 斜坡 / 脈寬調整 (RAMP/PULSE) 直流偏移 (DC OFFSET) 掃頻速率 / 掃頻寬度 (SWEEP RATE/WIDTH) 訊號產生器 基本波形 方波 (square)/ 脈波 (pulse) 三角波 (triangle)/ 鋸齒波 (ramp) 正弦波 (sine) 儀表介紹 30
訊號產生器 波形訊號參數 振幅 (Amplitude) 振幅 週期 (Period)/ 頻率 (frequency) enc 頻率 1 週期 週期 脈波寬度 (Pulse width)/ 工作週期 (Duty cycle) (25% 工作周期 ) (50% 工作周期 ) (75% 工作周期 ) (100% 工作周期 ) 訊號產生器 波形訊號參數 直流偏移 (DC Offset) 直流偏移 訊號平均值 零電位 掃頻 (Sweep frequency) f L f H Sweep Width f f H L 1 Sweep Rate Sweep Time 儀表介紹 Sweep Time 31
訊號產生器 一般訊號輸出操作步驟 從 FUNCTION 按鍵, 選擇需要的波形 ( 三選一 ) 如果要產生脈波 (Pulse) 或鋸齒波 (Ramp), 可拉出 RAMP/PULSE 開關, 再轉動旋鈕調整工作週期 從 RANGE 按鍵選擇頻率範圍, 再轉動旋鈕調整頻率, 從顯示器確認頻率值 轉動 AMPLITUDE 旋鈕, 調整振幅 若需要很小的振幅, 可按下衰減開關 (ATTENUATION) 轉動 OFFSET 旋鈕, 調整直流偏移 由面板上的 OUTPUT 接頭輸出訊號 背面的 SYNC 輸出接頭可輸出同步的 TTL 訊號 訊號產生器 計頻 (Frequency Counter) 操作步驟 按下 FUNC/COUNT 開關 將輸入訊號連接至 COUNT IN 接頭 ( 背面 ) 從 RANGE 按鍵選擇適當的 GATE TIME 範圍, 以得到較佳的頻率解析度 從顯示器讀取頻率值 儀表介紹 32
訊號產生器 掃頻 (Sweep Frequency) 輸出操作步驟 依一般訊號輸出操作步驟設定, 頻率設定值為掃頻的最高頻率 轉動 SWEEP RATE, 啟動掃頻功能, 並調整適當的掃頻頻率 背面的 SWEEP OUT 接頭會輸出相當於掃頻頻率的鋸齒波, 利用示波器或其他設備測量其週期, 以確認是否達到適當的掃頻頻率 轉動 SWEEP WIDTH, 以設定掃頻的最低頻率 如果頻率改變為對數 (log) 變化, 將 SWEEP WIDTH 旋鈕拉起 儀表介紹 33
基本工具介紹 飛機工程系暨航空工程科空軍航空技術學院 麵包板 用途 實驗用的免焊電路板 可快速挿接電子零件及線路, 方便測試與修改 香蕉插座 : 用來連接電源與接地 挿件區 : 用來安裝電子零件與線路 工具介紹 1
麵包板 接線方式 中央區域 : 每一縱行的五個孔為一組, 內部線路相接 通常用在一般的電路 側邊區域 : 每一橫行為一組, 內部線路相接 通常安排為正電及接地 麵包板 接線方式 劃線代表連接在一起的挿孔 中央區域 : 每一縱行的五個孔為一組, 內部線路相接 通常用在一般的電路 側邊區域 : 每一橫行為一組, 內部線路相接 通常安排為正電及接地 工具介紹 2
麵包板 注意事項 以跳線連接麵包板插孔時, 宜使用單心線 ( 單蕊線 ) 接線路時, 儘量將接線緊貼麵包板, 把線拉成直角, 避免出現交叉的現象 ; 接線也不要跨越元件連接, 以免增加除錯時的難度 ( 實作時將特別要求 ) 麵包板使用久後, 有時候插孔間連接銅線會發生脫落的現象, 此時請將此排接點做記號, 並不再使用此排插孔 螺絲起子 用途 旋緊或鬆退螺絲 轉動可變電阻或儀器調整鈕 基本構造 把手 刀桿 刀口 把手 : 便於緊握 絕緣 刀桿 刀口 : 需配合螺絲槽口形狀工具介紹 3
螺絲起子 種類 一字型起子 十字型起子 驗電起子 校準用起子 刀口使用非金屬或少量金屬材質 一字型起子十字型起子以手接觸頂端金屬片 接觸待測端 校準用起子 內部指示燈 驗電起子 鉗 子 尖嘴鉗 夾持零件或焊接物 折彎銅線 電子元件接腳尖嘴鉗 小直徑導線剪切 斜口鉗 小直徑導線剪切 導線絕緣皮剝除 以手或尖嘴鉗夾住導線 斜口鉗 導線 尖嘴鉗 斜口鉗 工具介紹 4
鉗 子 平頭鉗 ( 電工鉗 鋼絲鉗 ) 剪斷或彎曲電線 大直徑導線絕緣皮剝除平頭鉗 剝線鉗 導線絕緣皮剝除 依據線徑選擇適當剝孔剪線 剝線鉗 絞線 鉗 子 其他形式之剝線鉗 自動夾住電線與剝線 壓力調整旋鈕 依線徑選用剝線孔 利用彈簧壓力, 自動調整剝線線徑 同軸電纜用剝線器 工具介紹 5
扳 手 固定扳手 轉動六角螺栓或螺帽 開口型 梅花型及套筒型 扳手尺寸需配合螺帽 棘輪握柄 套筒 開口扳手 梅花扳手 扳 手 活動扳手 功能與固定扳手相同 可調整開口尺寸 六角扳手 用於內六角螺絲 正確 錯誤 工具介紹 6
焊接工具 電烙鐵 利用電阻絲發熱, 經烙鐵頭導熱以融化焊錫 選擇適當瓦數及溫度, 避免燒燬零件 烙鐵頭形狀 : 圓錐形 斜圓形鑿錐形 稜錐形 握把 : 木質或塑膠材質用於絕熱加熱器 : 內有鎳鉻絲通電後可發熱烙鐵頭 : 高導熱金屬材質 瓦特數 烙鐵尖端溫度 適合元件 20 W 280 ~ 400 o C IC 二極體 圓錐形 斜圓形 30 W 340 ~ 450 o C 電晶體 40 W 400 ~ 510 o C 電晶體 60 W 450 ~ 620 o C 變壓器 被動元件 鑿錐形 稜錐形 焊接工具 電焊槍 功率較高, 升溫快速 適用於電工焊接, 不適合電子元件 控溫烙鐵 可精確控制烙鐵溫度 適合較精密之焊接 工具介紹 7
焊接工具 烙鐵架 放置烙鐵, 避免燙傷或破壞週遭物品 架上海綿使用時須保持潮濕 可用於清潔烙鐵頭及降溫 吸錫器 / 吸錫線 吸取熔化之焊錫 使用時機 焊錫過量 重焊 解焊 吸口 : 由此處吸取焊錫 釋放鈕 : 釋放唧筒彈簧, 產生吸力吸錫器 海綿 滑桿頭 : 壓入滑桿, 使唧筒彈簧壓縮 烙鐵架 吸錫線 焊接工具 電烙鐵使用 注意事項 避免燙傷 烙鐵頭需佈上焊錫, 以避免氧化 長時間不使用烙鐵時, 應切斷電源 焊接過程中, 烙鐵頭須保持清潔 若有氧化物附著, 應使用濕潤海綿擦拭, 不可敲擊 無法以海綿擦除之氧化物, 可用細砂紙輕拭, 然後塗上一層焊錫 烙鐵加熱或焊接完成時, 應置於烙鐵架上 工具介紹 8
焊接工具 焊錫 固定電路接點 防止氧化 增加接點機械強度 錫 (Sn) 與鉛 (Pb) 的合金, 依據合金含量標示規格 例 : 60/40 或 60Sn 代表錫 : 鉛 =60% : 40% 規格熔點用途 2Sn 5Sn 10Sn 20Sn 30Sn 35Sn 38Sn 40Sn 45Sn 50Sn 55S 323ºC 314ºC 301ºC 280ºC 258ºC 248ºC 242ºC 238ºC 227ºC 216ºC 202ºC 30Sn 258ºC 製罐用 高溫工作物 電燈架 鉛工 製罐 冷卻器件 55Sn 202ºC 一般用途電工配線機件組立 60Sn 190ºC 電子電路 ( 光澤最佳 ) 63Sn 184ºC 電晶體 IC 焊接 65Sn 186ºC 電子裝置配線電工 導線連接 80Sn 95Sn 224ºC 高溫焊接 焊接工具 助焊劑 除去焊接物表面氧化物 焊接時可阻隔空氣, 避免高溫氧化 種類 有機松香焊劑 無機焊劑 非松香有機焊劑 膏狀或液狀 松香焊錫 中心含有松香焊劑之焊錫 最適合電子電路焊接 焊錫 助焊劑 工具介紹 9
焊接程序 焊接前清潔 清潔烙鐵頭 以銼刀或砂紙清除表面氧化物 鍍上焊錫 清潔焊接物表面 使用砂紙或焊料清除表面氧化物 以砂紙摩擦 以刀片刮淨 塗上助焊劑 焊接程序 焊接作業 以烙鐵頭接觸焊接位置, 加熱至可焊接溫度 將焊錫接觸焊接位置 ( 非烙鐵頭 ), 使焊錫熔化後擴散至焊接點四周 有足夠的焊錫熔化並分布於焊接點時, 即移開焊錫 迅速移開烙鐵, 使焊錫冷卻凝固 準備加熱加焊錫移開焊錫移開烙鐵 工具介紹 10
焊接程序 理想的焊點形狀 焊錫層薄而均勻可看見導線紋路輪廓 弧形凹下 平滑連接 元件引線 / 接腳 電路板銅箔 接線端子 導線 電路板基板 基本導線及元件焊接 焊錫輪廓 電路板銅箔 單面電路板 雙面電路板 單 / 雙面電路板焊接 SMD 元件焊接 焊接程序 常見焊接問題 焊錫過多焊錫過少焊錫適量 虛焊外皮燒焦甩絲 蕊線過長 焊錫上吸 焊錫覆蓋外皮斷絲蕊線散開 工具介紹 11
焊接程序 其他注意事項 焊點較小或焊接元件耐溫較低時, 可先將焊錫置於焊接處, 以烙鐵熔化焊錫, 擴散於焊接點 不可將焊錫先塗在烙鐵頭上, 以免助焊劑揮發及氧化 需讓焊錫自動流動佈滿焊接處, 不要用烙鐵塗佈 焊接電路板時, 加熱時間不可過久, 以免銅箔脫落 烙鐵頭隨時保持清潔 安裝原則 零件安裝 電阻 二極體安裝 不可直角折彎 孔距較小 插裝 焊接 剪除 長腳安裝 二極體陰極引線較長 038 0.38~ 3.2mm 插裝 彎腳短腳安裝 焊接 最大 0.8mm 元件水平安裝 電阻立式安裝 電晶體安裝電容器安裝大功率元件 工具介紹 12
安裝原則 導線連接 導線捻接法 細導線纏繞於粗導線上相同粗細導線互纏焊接導線搭接 ( 避免使用 ) 多蕊線末端處理 安裝原則 端子安裝 有孔端子連接 焊錫烙鐵導線 纏繞 1~1.5 1.5 圈 0~0.5mm 導線 電路板 助焊劑 套管 銅箔圓點無孔端子連接電路板連接杯狀凹槽焊接 工具介紹 13
安裝原則 配線整理 工具介紹 14
電子元件簡介 電阻 1/8W 1/4W 1/2W 1/4W 金屬皮膜 1% 1W 氧化金屬皮膜 電子元件簡介 1
色 第 1 色帯 第 2 色帯 第 3 色帯 ( 乗数 ) 第 4 色帯 ( 許容差 ) 棕 1 1 10 1 ±1% 紅 2 2 10 2 ±2% 橙 3 3 10 3 黄 4 4 10 4 綠 5 5 10 5 ±0.5% 藍 6 6 10 6 ±0.25% 紫 7 7 10 7 ±0.1% 灰 8 8 10 8 白 9 9 10 9 黒 0 0 10 0 金 10-1 ±5% 銀 10-2 ±10% 無 ±20% 水泥電阻 10W 7W 3W 電子元件簡介 2
排阻 常用於各式數位電路 種類特徴用法 碳膜電阻器 阻抗範圍.. 1.0 Ω -3.3M Ω 電力範圍.. 1/8W,1/4W,1/2W 號稱誤差.. ±5% 溫度係數.. ±100-±200ppm / 因廉價除高精度 大電力之外經常使用 阻抗範圍.. 20 Ω - 2.M Ω 金屬膜電力範圍.. 1/8W,1/4W,1/2W 電阻器號稱誤差.. ±05%1%2% ±0.5% 溫度係數.. ±10 -±200ppm / 用于類比電路或尋求高精度時 (01%-05%) 0.1% 0.5%) 溫度特性好 氧化金屬膜電阻器 線圈式精密電阻器 水泥電阻器 ( 線圈電阻器 ) 阻抗範圍.. 10 Ω - 100k Ω 電力範圍.. 0.5W,1W,2W,3W 號稱誤差.. ±2% 5% 溫度係數.. ±200 -±500ppm / 阻抗範圍.. 0.1Ω - 200k Ω 電力範圍.. 1/8W~ 2W 號稱誤差.. ± 0.1% 1% 溫度係數.. ±3 ~ ±30ppm / 阻抗範圍 : 0.01 Ω -400kΩ 號稱誤差 : ±5% 電力範圍 : 2W - 100W 用于電源等大電流時, 對可耐較高溫度, 故多用于大電力 用于測量器, 穩定性高 耐電流高阻抗 幾個 (4- 電阻器 10 個左右 ) 作成整理象 IC 一樣數位電路等 當電路上使用許多排阻的的形狀的東西相同阻值電阻電子元件簡介 3
可變電阻 金屬陶瓷類型 碳膜類型 音量類型 用螺絲帽固定 多轉動型 半固定類型 主要用于性能調整, 調整完即予固定不再改變 電子元件簡介 4
電容 陶瓷電容器 依據容量大小而有不同直徑 因高頻率波性好, 多作為旁通及穩壓 標示以 3 位數字表現 單位是 ' p F ' 103 -----> 這個 10 x 10 分之 3 乘 p F = 0.01μF 前 2 位數容量有效數值 標示 變換值 單位 第 3 位數 10 指數 101 100 pf 102 1000 0.001 pf μf 103 001 0.01 μf 104 0.1 μf 223 0.022 μf 誤差的表示是如下 333 0.033033 μff J:5% 以內 K:10% 以內 M:20% 以內 473 0.047 μf 474 0.47 μf 電子元件簡介 5
膠捲電容 聚酯樹酯電容 溫度特性出色 抗雜訊, 多用做音頻調整 積層陶瓷電容器 高容量大 小體積, 多作旁路電容器 電子元件簡介 6
電解電容 雖然是容量大但是小型 多用於電源的穩壓 旁通, 因為方向性及耐壓限制使用時應注意 集團型電解電容 容量大 電子元件簡介 7
雙層積層電容 用特別大容量, 存儲器的被使用于備份等等 可變電容器 電子元件簡介 8
微調電容器 容量從數量 pf 幾 10 pf 程度, 用顏色區別 電源整流用二極體 電子元件簡介 9
小信號用二極體 整理經營 (300mA 以下 ) 的電流比較小差距的二極體 常用鍺二極體常用鍺二極體常用矽二極體蕭特基二極體 齊納二極體 齊納二極體 彩色帶某方成為陰極 變容二極體 作為 FM 收音機用和 AM 收音機電子調音使用 逆向電壓加上 p n 接合之間的容量就是 可變容量大致分為 2 種 數 p F - 幾 10 p F 的東西和 幾 10 p F - 幾 100 p F 的 電子元件簡介 10
路図記号略号名称機能 D 二極體整流派 互換 用于檢波 ZD 齊納二極體 定電壓作成用二極體 SD 蕭特基二極體 用于高頻波互換 VD 變容二極體 可變容量二極體用于高頻波調音 DB 橋是整流二極體 電源整流用 LED 發光二極體 信號顯示用 小信號用半導體 是經營 (300mA 以下 ) 的電流比較小差距的半導體 SST TO-92 TO-18 電子元件簡介 11
電子元件簡介 12
大電流用半導體 數量 A 的電流的半導體, 更大的電流也可以處理 TO-92 TO-220 TO-3 電子元件簡介 13
大型的半導體習慣的使安裝方法如下?T O - 3 型 大型的半導體習慣的使安裝方法如下?TO-220 型 電子元件簡介 14
運算放大器 Operational Amplifire 運算放大器是類比 IC 的基礎構造, 通稱為 OP 基本功能是線性放大器, 使輸入信號依比例增幅後輸出 增幅率非常高 有 10 5 增幅, 在電路幾乎可說無限大的增幅能作為拿率的理想的增幅器處理 電源用 IC 3 接頭穩壓器 電子元件簡介 15
功率增幅器用 IC 是專用的類比 IC 代表的, 音頻放大器用的 馬達控制用 IC 作為特殊的用途, 有 DC 馬達的控制用 IC 等 可作為 DC 馬達定轉動控制和可變速控制等 小型 DC 馬達控制用的 IC H 橋式和電壓控制 電子元件簡介 16
光電耦合器 發光二極體和光電二極體或者對面光電晶體管把合在一起了又把合在一起的東西和光電耦合器被叫 能電氣地斷絕關係, 由此電腦和外部機器的上網經常被使用 光電耦合 M O S 繼電器 光電管和對面發光二極體合在一起 光電管上 MOS 型 FET 在內部接續構成有 400 V 以上的耐壓 電子元件簡介 17
光電反射器 紅外線發光二極體和光電二極體一體成型 因捕獲發光二極體的反射波作為障礙物檢知用的傳感器和標記的傳感器使用 7 段發光二極體 表示數字條狀發光二極體實際安裝的東西, 是 7 個條狀發光二極體實際上因小數點關係為 8 段表示器 電子元件簡介 18
數字開關 像 DIP 型 IC 形狀的開關, 開關是每一個位置獨立 On / Off 有可能 因為切點容量全都小所以不合適傳送很大的電流的用途 開關 電子元件簡介 19
旋轉開關 常使用于靈敏性的更換和頻率的更換測定 根據切點構成種類, 有幾個 12-1-1 12 切點 1 電路 1 段 6-2-1 6 切點 2 電路 1 段 4-3-1 4 切點 3 電路 1 段 3-4-1 3 切點 4 電路 1 段 2-6-1 2 切點 6 電路 1 段 日本工業標準棘輪開關 因被稱為輪開關讓用手指旋轉雖然是讓表示數值但是 10 進 4 為了輸入位的數據的開關 位數數成為能任意地增減的構造了 電子元件簡介 20
線圈和變壓器 電感的單位 單位 ` H..亨 是基本, 實際上被使用的單位成為下面了 μh..微享 - 10-6 H mh..毫亨 - 10 3 H 高頻波粉筆線圈 ( RFC) 是單純的高頻波用的濾器用線圈 高頻波調音用線圈 經常效率傳達高頻波電路的目的被使用的線圈 單一線圈 特定頻率用的振盪輸出 10 m m 7 m m FCZ 線圈 電子元件簡介 21
中間頻率調音用線圈 IFT 的線圈不同作為中間頻率使用的 455 khz 或者 10.7 MHz 左邊是 FCZ 線圈右邊是 IFT IFT 中間的空間安裝電容 棒狀天線線圈 攜帶收音機的調頻用線圈, 特別是弄大大磁心以加強靈敏性 電子元件簡介 22
電源用粉餅線圈 電源濾波器 自製的高頻波調音 電源變壓器 電流容量大頻率低 從 A C 100 V 製造 D C 電源的時候必須的零件 電子元件簡介 23
音頻用變壓器 半導體放大器之間和輸出的擴音器及阻抗的整合 同軸連接器 BNC 類型的同軸連接器 左邊用插座正中間插頭 右邊組裝 電子元件簡介 24
多芯電纜連接器 左邊用 25 針 DSUB 連接器串行通信用 右邊用 36 針通用並列連接器 ( 印表機連接器 ) 電路板用連接器 電子元件簡介 25
管腳插孔 RCA 管腳插孔 主要使用于音頻用的接續 立體音響插頭插座 電子元件簡介 26
彩色管腳插孔 博士端子 DC 電源用插頭插座 電子元件簡介 27
I C 插座 左邊 2 個 DIP 類型 右邊被稱為 PLCC 類型 散熱鰭板 電子元件簡介 28
AC 電源相關零件 AC 線夾 保險絲 AC 插座 電子元件簡介 29