指導老師： 曹 齊 平 _老師

1. 前言─────────────── 1

第二章、實驗設備與教學方式之探討───── 2- 4

第四章、結論────────────────51

參考文獻────────────────- 52

現今工業社會上已有許多產業已經慢慢地往自動化生產和自動化加工模式的發展，正因為如此所以在未來社會的發展趨勢，對於自動化了解是一項不可不知的知識，而現今各加工業都提倡無人化工廠，那對於何時要補料、何時要卸料……，而這些步驟如何決定呢？所以此時需利用到感測器來進行精密的感測，看工件是否來到定位以及到了定位後，該如何進行加工程序的下一個步驟，所以想要慢慢地進入自動化的領域，則對於感測器的了解一定要有相當的了解才行，而工業上應用的感測器種類有許多，我們只是大略的將光電開關和近接開關做一簡述。光電開關與近接開關在日常生活上可以看到一些應用實例，像近接開關在生活上最常看到的地方就是電梯，為何各大樓的電梯裡會應用到近接開關呢？因為近接開關是用來感測金屬物體的一種感測器，所以使用於電梯各樓層中感測電梯是否到達所指定的樓層（自動停車塔也是應用此原理）。而光電開關所使用的地方就更多了，例如：自動門、車上的倒車感應雷達、感應人通過則光源自動啟動的設備…..等，皆是利用光電開關感測的實例。所以本組專題配合近接感測與控制教學設備建立前題之下，發現若要建立這方面的教學設備整體向外界訂購其金額過於昂貴，倘若本組同學自己建立教學設備，可用較便宜的零組件將其製作完成，如此不但可以讓同學們親自配接線路，若有所損壞在更換上也較方便，不必再花許多時間等待廠商來進行維修。

第二章 實驗設備與教學方式之探討

因此本組同學與指導老師討論之後，針對同學們在上時驗課時容易發生以下的幾種情形來研究應因之道：

1. 如何提高參與度：

因在之前的各類實驗室中大部分的實驗器材都是橫躺於桌上，要不然就是範圍過於狹窄且低於各同學們的視線之下，讓所能參與得同學僅限於那少數幾個，而其他同學們又因為空間狹窄看不見前面同學之操作步驟，等到他們時又不知道該如何做起，就只能站在一旁抄抄數據來敷衍了事，有鑑於此本組同學與指導老師商討後，決定將教學板直立，如此儘管每組同學只有少數人能直接動手實際操作，但因為教學板式直立的，故在後方的同學們可以詳細的看見如何接線，等輪到自己配線時，就不會有力不從心的感覺。

　

　

　

　

2

2. 如何簡易建立及新增教材：

之前倘若一個實驗室中要成立一個新的實驗，則在事前充分的準備和與廠商的洽談，都需要長時間之準備與大量經費，所以一個學期中若想要增加新的教學的器材或添購都皆屬不易。然而未來本實驗室中的教學看板都以本法來製作的話，如此只要在事前把所需要製作的新題材方向定好，參考工業上相關設備將其簡化，配合示範電路圖即可在短時間內完成製作工程，不需要再浪費大批的人力以及物力。

3. 如何將實驗步驟簡化：

經由本組同學的共同研究探討發現，在進行實驗中倘若其步驟太過繁瑣及複雜的話，很容易使同學們感到強烈的挫折感，反之若一個實驗太過於簡單的話又會令同學們認為毫無挑戰性，所以本組同學決定把較複雜的電路配接加上一個較簡單的機構設計，如此倘若同學們在上課時沒有認真的聽任課老師的講解，則在等到自我操作實習時就會顯得較困難些，若同學認真聽講的話則在各電路零件的配合上，就可以得心應手，就不會再讓同學產生強烈的挫折感。

　

　

　

　

　

　

3

4. 如何簡易維修實驗器材：

幾乎在每個實驗室中的各項實驗設備及器材皆屬於專業化的設備，若一被損壞就必須進行長時間的停用來進行維修，而維修的金額又較昂貴，所以各任課老師在為了維護各器材的完整性，及讓每位同學都能使用到各個實驗器材，在上課時都會呼籲同學們千萬要小心地使用器材，避免損壞以及需要賠償，所以有些同學害怕在進行實驗中一不小心使得器材有所損壞，故無法盡心的去參與實驗，所以在與指導老師商議後，認為若使用低成本的零組件製作成實驗器材在各項實驗中供同學使用的話，倘若一有所損壞的話，因為所使用的零件都是較普及化的，故在更換上非常容易而價格也非常便宜，可令同學盡情使用操作，所以在進行設計時就把容易取得及保養的元件列入考慮。

5. 如何引發同學實驗興趣：

在上了許多的實驗課後發現有太多的實驗過於專業化，使得同學們如丈二金剛般摸不著腦袋，並且大部分的同學都認為現在做的實驗以後在別的地方可能都使用不到，所以大部分的同學都提不起興趣，然而若能把一個實驗應用到日常生活上常見得到的地方。如此同學們會較有興趣在各實驗中學習到專業的各類感測器，等將來在自己的專題或其他需要的地方即可馬上將所習得的示範電路，現學現用。

第三章 實驗設備之建立

圖一 成品圖

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1. 對照型
2. 鏡面反射型
3. 近接反射型
4. 光纖型

近接開關亦稱近接感測器，為電器或電子式感測器，它主要是根據不同之材料或材料存在與否出現感應，此種感應係用來啟動繼電器或開關，用以從事自動化機器裝置的功能，主要是利用物體接近近接開關時，改變近接開關內部之磁阻式或電容式元件的物理量，經電子電路放大，整流及比較後，輸出物體接近之信號之工業用元件。故常用來取代過去機械式的感測器，如微動開關、限制開關。

檢出線圈

圖五 近接開關作動示意圖

1. 光電開關（鏡面反射型）

　

　

　

圖六 光電開關(右)與反射鏡(左)

2. 近接開關（感應式近接開關）

　

　

　

圖七 近接開關

3. 電磁閥（12V/110V）

　

　

圖八 電磁閥

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4. 繼電器 ( DC 12V )

圖九 繼電器

5. 12V電源供應器 ( Input AC 110V ， Output DC 12V )

圖十 12V電源供應器

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1. 將光電開關發射器上的紅（+V）、黑（0V）、白（NPN）線，接至端子座上，連接12V DC變壓器上（紅色與黑色即可）。
2. 把變壓器＋12V的一端（接黑色線之處）連接至繼電器線圈接點，白色線連接至繼電器線圈b1接點。
3. 因須使用電磁鐵推動乒乓球，所以先將電磁鐵兩條電線中的一條，連接至繼電器的a接點，另一端連接至110V AC的電源處。
4. 最後將110V AC的另一端接至繼電器上的a接點的另一腳即可。
5. 完成迴路。

　 圖十一 光電開關應用迴路圖

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近接開關

1. 近接開關接線為黑（輸出OUT）、棕（+V）、藍（0V），將黑色線連至繼電器線圈接點。
2. 將藍色線分成兩條線，一條先接至12V變壓器的（－）接點，另外一條連接至繼電器上的線圈接點。
3. 把棕色分為兩條線，一條接至12V變壓上（＋）點，另一條接至繼電器上a接點。
4. 因為12V 變壓器需外接110V 電源以供轉換，故在其AC兩端點，先以位在變壓器上4號位置AC接點，接線至繼電器的a接點，位於5號位置AC接點接至電磁鐵上的一端，而電磁鐵的另一端接至繼電器的a接點。
5. 完成迴路。

圖十二 近接開關應用迴路圖

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1. 運送機上箱子檢測：由光電開關檢測運送機上的箱子，利用光電開關之輸出停止運送機，或利用輸出操作定時器，由定時器供給零件、材料，定時器OFF時，運送機往下一個階段前進；如改變定時器之時間，可控制零件、材料之數量。
2. 移動軸之位置檢測：機器人為了達成各移動軸之位置檢測，故使用三個原點用端限制用感測器；裝配機器人之高精度位置控制，是由計算回轉編碼器之脈波，控制軸之位移量而達成；當控制系統產生異常時，端限制檢測可及時阻止移軸之亂移，以免引起危險。
3. 鐵板加工位置之確定：Y方向稍朝負側移動，直到X方向感測器輸出OK訊號，X方向進給，相同的，Y方向收到OK訊號時亦進給，此時X方向確認感測器OK，則開始加工，若過度或不足之現象即依此信號為機準補償X軸方向。

圖十三 成品圖

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1. 計時器(FOTEK)

　

　

　

　

　

　

圖十四 計時器

2. 繼電器(DC 12V)

　

　

　

　

　

　

圖十五 繼電器

3. 電磁閥(AC 110V)

圖十六 電磁閥

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圖十七 時間控制階梯圖

圖十八 實體配線圖

1. 準備所需之兩個計時器、一個繼電器及接線。
2. 依照上之配線圖接出線路，再接上電燈 or 電磁圈，即可控制亮滅時間。

• 滅的時間由 T1 設定 ； 亮的時間由 T2 設定 ＊

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1. 在FOTEK計時器背後有分A、B 形式及常開與常關，所以配合OMRON計時器為B形式(常開)所以需將開關撥至B。
2. 兩計時面板上皆擁有用來調整時間長短或sec或min的開關，為使繼電器不會因兩頻率不同而造成短路，故使用 ×10。
3. 因塊材發射器以電磁鐵將塊材擊出的時間控制相當重要，故在擊出或收回的時間需較短，所以二號計時器的設定時間會較短（0.5sec－1sec），而一號計時器式控制擊出時間故時間較長比較能配合在自保持電路所通過之時間。

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時間間隔計時器可於一段預定的時間間隔之後或當中，自動將電路「ON」或「OFF」；有手動歸零型，也有自動歸零型。大部分形式有一時間刻度轉盤，上有一旋轉及一手動的時間週期調定用指針；有些也有可調的停止點，可確保連續操作週期的歸零動作，此種計時器只要轉動刻度盤刻度過一段時間，馬達及開始轉動。如圖十九：手調時間間隔計時器

圖十九 手調時間間隔計時器

工業上有許多機器的動作需在所設定的時間間隔內反覆操作的場合；或一些電路需以特定的順序在不同的週期內加上電源。這都需使用循環計時器。

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圖二十 馬達驅動凸輪計時器

• 百分率計時器

百分率計時器是刻度盤上以百分率（0－100﹪）來標示簡單循環計時器，操作時，若刻度盤調再某一刻度的百分率，則開關僅在整個循環時間的那一段時間是處在操作（閉合）狀態。

圖二十一 百分率計時器

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• 液磁式計時器：

當電流流過線圈時，磁場將鐵蕊磁化並將其拉入線圈內。當鐵蕊移動則會排擠內部液體、等鐵蕊移動至盡頭，則會吸引可動部分而導致關閉動作。

圖二十二 液磁式計時器

• 氣壓式計時器：

氣壓式計時器是利用限制經噴嘴至橡膠風管的氣流大小來操作，如圖四如果連桿A對著風箱底端前進，當風箱壓縮空氣會從風箱之中經止迴閥排到外面大氣中，風箱往後移，接點重開路切換成閉路。

圖二十三 氣壓式計時器

圖二十四 成品圖

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由下圖的電路來看，LS1 ( a 接點 ) 啟動之後，使 R1 ( 繼電器 ) 運作形成一個自保持，此時啟動電磁圈，而電磁圈因繼電器與LS1形成一個OR電路。然而，電磁圈是一個永久的循環作用。所以必須利用另外一個LS2 ( a 接點 ) 來切斷這個自保持電路。利用上述的原理來應用於實際的操作，我們把LS1利用於近接開關上，當有金屬經過時，也同時啟動繼電器R1。此時繼電器的接點接通，使電流流通電磁鐵的運作。因為 R1 與 LS1 是一個OR 電路，也因此使電磁鐵成一永久狀態。把滑軌往上打，使金屬之物體往另一滑軌滑行，接觸極限開關 ( 也就是LS2 之a 接點 )，因而切斷自保持電路，使所有動作停止。

圖二十五 自保持電路應用電路圖

製作此成品時，事先把整體的機構作一個理想化的運作。然而，經過多次的種種材料之組合，以達到最佳的運作效率，因此，利用L型的鋁合金與壓克力板，來做出長條款的滑軌共三組。而此滑軌用之於木塊之滑落 (木塊有的會在六個邊上裝置金屬) 因為，當帶金屬之木塊滑行時若通過近接開關，此時，近接開關會啟動繼電器。a接點使110V的電流流入電磁鐵，電磁鐵因”電能轉換成動能”。且同時把滑軌往上打，使滑軌移動，讓木塊滑落置另外一個滑軌，此滑軌處上有裝設微動開關，它主要是讓木塊滑落時同時把電磁鐵關掉。(若是少了微動開關，而電磁鐵就無法關閉，形成一種常開的自保持電路。)

電磁鐵的吸引力消失

可動接點回復原來狀態

圖二十七 繼電器示意圖

relay 勵 磁 電 壓 勵 磁 電 流 接 點 容 量 (最大)

RA DC 12[V] DC 25[mA] AC 5[A] 250[V]

1. 先把電源(110V)的電線插頭，插入插座。使之，通電。
2. 檢查所有的電路，看是否有脫落或接錯之地方。
3. 各部份的零件是否齊全；並且充分的檢查是否正常。
4. 近接開關之位置與距離是否理想，以便運作。
5. 檢查電磁鐵、繼電器是否正常有無故障。
6. 同時，檢查微動開關的彈簧桿之角度是否恰當。
7. 然後，將木塊於上方之處放入滑軌滑行。
8. 同上，如果木塊上有金屬時電磁鐵會打出使軌道變換。
9. 之後，就會啟發微動開關的彈簧桿，此時便把自保持的電路斷路。

1. 繼電器或負載不能串聯連接

在100V的電源上串接電流、電壓為100[mA]，50[V] 的繼電器R1與25[mA]，50[v] 的繼電器R2。這種將R1、R2串接，在動作上雖然沒有問題，但是實際上有任何一方的線圈燒損，可能就有不動作的問題 發生。(圖三十二)



圖三十二 繼電器串聯負載示意圖

2. 需注意接點的電流容量
• 直流電路與交流電路其接點容量不同。
• 依負載的種類不同，會流過相當大的突入電流。
• 火花(arc)之吸收電路設計 、接點之保護。
3. 繼電器或開關之端子，其中一方要共通連接

R1的a接使用二個，各自分離地表示。但是實際上，同樣的繼電器R1其接點機構上都在同一盒子(case)內，且位置非常接近。在接點的開閉時，恐怕會有火花引起`電源短路之現象。(圖三十三)

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圖三十三 繼電器或開關之端子，其中一方要共通連接

4. 選擇微動開關時，必須決定在電路上有那些應用，這是很重要的，下列一些因素需加以考慮：
• 接點的安排方式。
• 接點的額定電流。
• 暖慢或瞬間式的操作。
• 隔離式或一般式的接法。
• 彈簧回復式或固定式。
• 需要常開(NO)或常閉(NC)的接點數。

　

1. 就上述而言，近接開關是屬於DC 12V，而電磁鐵則屬於AC 110V。因此在接線方面，要特別注意這個小細節。

　

　

　

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3.3-6應用實例

近接開關的應用實例

使電梯到達定位時令其停止，在各樓層裝設金屬標籤，則電

梯到達時近接開關即檢知而控制其位置。(圖34-a)

計量控制等運用實例，當製品裝置一定量時近接開關即動作

令其停止。(圖34-b)
　 利用近接開關檢知槽內油量等液面控制例，其中金屬浮標（float）到達

特定的位置時近接開關即動作。(圖34*c)



圖三十四 近接開關的應用實例

　

　

　

　

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微動開關的應用實例:

.一般型：極限位置檢出、溫度信號轉換、壓力信號轉換等…。

　

. 小功率型: 自動販賣機的硬幣計數、鋼珠等………..。

　

. 高溫型: 電子爐、電氣爐、瓦斯工廠設備、鍋爐等……。

　

. 高容量型: 燈泡、電熱器、電力用馬達驅動裝置的控制操作開關

　

. 雙極型: 各種工作機械、電動工具。

　

. 高溫型: 電子爐、電氣爐、瓦斯工廠設備、鍋爐等……。

　

. 高容量型: 燈泡、電熱器、電力用馬達驅動裝置的控制操作開關

　

. 雙極型: 各種工作機械、電動工具。

　

　

　

　

　

　

　

　

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3.4 交 流 馬 達 速 度 之 控 制



圖三十五 成品圖

　

　

　

　

　

　

　

　

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3.4-1實驗原理

調光、調速器是利用「相位控制」之方法改變供給負載之能量,以改變負載的亮度或轉速。

3.4-2成品概述

假如有一個電燈如圖三十六(a)所示,串聯一個開關SW,則當我們將SW閉合(ON)時燈泡就亮,將SW打開(OFF)時燈泡就熄滅,這個電路被每個家庭廣用著。

假如我們在交流電源的每一個半週,經過θ後把SW"ON",在每個正負半週相交的時刻把SW"OFF",圖三十六(b),則當θ=90°時,燈泡所得之電壓如圖三十六(b)之底部所示,只有SW永遠ON時的一半,因此在此種情況下燈泡的亮度將比永遠通電暗。若是令θ=135°,則由圖三十六(c)可知此時的燈泡所獲得之能量比(b)圖時更小,因此燈泡的亮度比(b)圖時還暗。這種控制方法即稱為「相位控制」。相位控制不但能夠作為調光、調速之用,也可以作為電烙鐵等發熱器具之調溫。

交流電變化太快,60Hz電源而言,每1秒鐘就有60個正、負半週,若用手去把電源開關SW如圖三十六(b)所示作ON和OFF之動作,以達到調光、調速之目的,則每秒鐘就得板動開關120次,這實在非人力所及,實際的電路中,都以電子開關來取代圖三十六(a)中之SW。最常用的電子開關就是TRIAC。

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圖三十六 燈泡開、關電壓圖

3.4-3組件簡介

1. 電阻器
• 各電阻器之阻值如下：

R1=15KΩ 1W

R2= 1 KΩ 1/2W

R3=100Ω 1/2W

• R1若無法購得,可購買兩個30~33KΩ1/2W的電阻器並聯起來使用。

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1. 電容器
• C1及C2可以使用塑膠薄膜電容器,規格如下：

C1=0.1μF 耐壓≧50V

C2=0.1μF 耐壓≧200V

1. 上述電容器若以三用表R×1K檔測試,指針應會向右偏轉一點點然後迅速退回最左邊,否則為不良品。
2. 可變電阻器VR
• VR採用250KΩ(B)之可變電阻器。
• 以三用表R×1K檔測量VR的中間腳與任一外側腳之間的電阻值,然後慢慢轉動VR的轉軸,三用表的指針應很平滑的跟著慢慢偏動,若中途指針突然作大幅度的偏動,則表示該VR為不良品。
1. 二極體
• 二極體D1及D2只要是耐壓不小心200伏特的二極體都可以。可以採用最易購得之1N4003或1N4004。
• 二極體需以三用表R×1K檔加以測試。順向時指針會大為偏轉,逆向時指針應該不動。
1. DIAC

DIAC是一種兩根引線的交流電子元件,用以產生脈波觸發SCR、TRIAC等。圖三十七(a)(b)為常用的電路符號, 圖三十七(c)為DIAC之V-I特性曲線。

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圖三十七 DIAC之電路符號及特性曲線

DIAC外表看似普通二級體,但其內部本質卻似未引出基極的電晶體,因此美國G.E.公司的電路皆以上圖之電路符號表示。

DIAC的兩引線間在平時是保持開路狀態(即不導通),當兩端的電壓達到轉態電壓VBR以上時(不論那端為正那端為負),便馬上導通,允許大量電流通過,等到通過的電流降至低於某值時才又恢復捷止狀態。

由於DIAC是雙方向皆能導通的半導體元件,最適用於交流電路,因此被廣泛地應用在與TRIAC組合的電路中。

• DIAC可採用V413、MPT-28、ST-2之任何一種編號。
• 透明的外殼上應該清晰的印上V413或ST-2、MPT-28等字體(編號)。外殼上沒有印上編號的DIAC最好別買。
• 因DIAC需要28伏特以上才可能導通,所以使用三用電表Ω檔測試, 指針不會動，但這並不表示DIAC的內部真的發生斷路的故障。

　

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1. TRIAC

TRIAC猶如兩個SCR反向並聯而成。無論是無段調光、調速或調溫電路,在廉價的前提下,TRIAC是最受注目的其電路符號如圖三十八：

圖三十八 TRIAC之電路符號

TRIAC在交流正負兩週半內均可使其導通,因此沒有特定的陽極,而將三隻腳分別稱為第一陽極(MT1)、第二陽極(MT2)及閘極(G)。TRIAC與SCR不同的是閘極信號不論是正或負都可使TRIAC受到觸發。當MT2為正,MT1為負時閘極信號不論是較MT1為正或負,均可使截止的TRIAC被觸發而令MT2-MT1間導通。同時,在MT1為負時,閘極信號不論是較MT1為正或負,也都可以使截止的TRIAC被觸發而令MT2-MT1間導通。

TRIAC之特性有如兩個SCR”頭與腳,腳與頭”並聯在一起,所以在某些場所也將兩個SCR組合而應用於交流電路中,但不及用TRIAC來的乾淨俐落。

假若將閘極上的觸發信號給予適當的相位控制,則可控制TRIAC之導通角,進而控制負載電壓大小,而達到調光、調速等目的。

TRIAC之外型如圖三十九

　

　

　

圖三十九 TRIAC之外型

在市面較易購得之TRIAC列於下表

表二 TRIAC之常見規格

TRIAC只要是耐壓不小於200伏特,電流不小於2A者均可。可使用SC141B或TIC226B、TIC226D之中的任何一種。判斷TRIAC良否之方法如下所述：

• 三用表撥至R×1檔
• 將黑測識棒接MT2,紅測識棒接MT1,電阻值應為無限大。若指針產生偏轉,即為不良品。
• 拿一條導線將MT2與G接觸後,電阻值應降至20Ω左右, 將該導線移走後指針應該保持在原位(20Ω左右)而不退回無限大。
• 以三用表的兩測識棒測量G與MT1間之電阻,大約為20~50Ω左右。

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1. 插座或燈座

因為要兼作調速及調光之用,則需購買一個插座以方便插上電風扇及電燈。

2. 電源線
• 使用電源線較為簡便。
• 一定要使用三用表測試,確定為良好品。

3.4-4實驗步驟與過程

相位控制電路之基本電路如圖四十 (a)所示,由DIAC及TRIAC等零件組合而成。TRIAC是一種能雙向導電的元件,特別適用於交流電路。TRIAC在閘極G未受觸發前,MT1與MT2間是成開路狀態("OFF"),因此電燈未獲得能量而不亮。每半週電容器C1經電燈泡(負載)、R2、VR而充電,當C1之電壓達到DIAC之轉態電壓時(大約28~35V)DIAC即倒通,此時C1經DIAC，TRIAC的G， TRIAC的MT1之回路放電,而使TRIAC的G、MT1間通過一個觸發電流Ig , TRIAC受觸發後即導通而呈短路狀態(等於是把圖四十(a)的SW閉合起來之作用) 圖四十(b)中之斜線部份即加於燈泡而使之發亮。等電壓降至零時,(嚴格的講,應該是等電流降至一個極低值時),TRIAC即自動截止而恢復開路狀態(等於是把圖四十中的SW" OFF "),直至下一Ig加至閘極,始再度導電。TRIAC於每半週末了的零點都會自動截止。

　

圖四十 相位控制電路之基本電路

可變電阻VR可控制C1充電之快慢,間接的控制了每半週的觸發角θ,亦等於控制了燈泡的亮度。當VR的電阻值大時,C1達到DIAC的轉態電壓之時間加長,θ增大,加於燈泡的斜線部份減少,燈泡所發出之亮度就較弱。若VR之值加到非常大,以致在每個半週C1之電壓均無法達到DIAC之轉態電壓而觸發TRIAC,θ減少,加於燈泡之斜線部份增大,因此燈泡就較亮。

R2在理論上根本可以不用,然在實際裝置中卻非有不可(一般均大於1KΩ),蓋當VR轉至電阻值極(但不為零)時,電容器C1充電所造成之瞬間電流甚大,可變電阻器VR有受損之虞,故宜接之。

由於TRIAC在不導電時,線路幾乎不耗電,因此相位控制是一種非常優良的調光、調速方式。

　

　

　

　

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3.4-5注意事項與維修保養

1. 燈光明亮如常，但不能減弱或調整:
1. TRIAC的接線錯誤。需更正。
2. TRIAC的MT1與MT2間絕緣不良,發生接腳互相碰觸之毛病。
1. 亮度可控制,但不能消滅至全熄:
1. 原因：所購DIAC之轉態電壓較低。
2. 處方：將C1電容器加大或把VR改用電阻值較大者。
1. 亮度極低時有閃爍現象
1. TRIAC之特性不良。
2. 處方：更換TRIAC。
1. 旋轉可變電阻器時，大部份時間不亮,一旦亮亦不能調整:
1. MT1與MT2反接。請更正。
2. TRIAC之特性不良。換新。
1. TRIAC的包裝大多如圖四十一所示,固定片係兼作散熱用,故與MT2相通,因此 通電實驗時，需避免觸摸TRIAC之固定片，以免觸電。

　

　

圖四十一 TRIAC

　

　

　

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2. 進行實驗時，可能會發現燈光能很平滑的由全亮慢慢的調至全熄,但卻不能由全熄逐漸調至全亮。全暗旋轉可變電阻提高亮度時，燈光會突然增至某亮度，然後才可以順利控制亮度之現象，即稱之為"磁滯現象"。
3. 拔掉電源插頭，然後將D1、D2、R1裝上。
4. 再度通電試驗。此時會發覺磁滯現象以不復存在,調光效果相當好。第(7)步驟所裝上的那些零件為消除磁滯現象而設。
5. 本只做電扇之調速器,則把R3、C3裝上,若只做為調光器,則R3、C3省略不裝。
6. 假如本製作只要做為電扇之調速器之用，而不想做為調光器,則第(7)第(8)步驟可省略。

3.4-6應用實例:

本製作能夠自由調整室內之燈光亮度,以配合各種需求，雖然組成的零件不多，但因電路精簡，因此調光效果並不甚理想。本製作亦可作為電扇之無段調速,以獲得強風至超微風之無段控制。

　

　

　

　

　

　

　

　

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3.5直 流 馬 達 正 反 轉 控 制

　

圖四十二 成品圖

　

　

　

　

　

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3.5-1實驗原理

電動機一般稱之為馬達(motor)，其利用電磁感應方式由電能產生機械能，由外部電路輸入電能(交流或直流)即有轉矩(機械能)輸出。

電動機是由靜止部分的定子(stator)及與電動機轉軸結合在一起之轉子(rotator)所構成，定子所產生的磁場和轉子所產生的磁場引起交互作用產生轉矩(torque)而轉動。

此處我們所使用的馬達乃為直流電動機(DC motor)，它所使用電源方式可以是直流電，亦可是交流電經由整流器(電路)後之直流電。其定子的磁場是固定的磁極，轉子的磁場是由直流電源供給所產生的，它的運轉是根據同性相斥，異性相吸的磁性基本原理。轉子經由換向器來改變電流方向，也就改變磁力線方向，就是說將接至馬達上之電源線正負極交換，來改變電流的方向，則馬達就會呈反向運轉。

由上述得知，只要把正負極交換顛倒過來，馬達就會反向運轉，但如何使馬達能夠持續運轉，且能即停再馬上反轉，因為我們不可能將電源線直接反接，那並未達到真正的控制效果，也不可能接兩組正負相反之電源線到馬達上，那樣馬達根本不會轉，因為線路短路了還有可能發生危險，所以這裡需要借重繼電器的互鎖電路來防止兩正負相反之電源同時進入馬達；借重繼電器的自保持電路來讓馬達在放開開關後一樣能持續運轉。

　

　

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3.5-2成品概述

本組在進行此實驗的基本構想時，本有許多的創意構思，但因為當初的製作理念是必須講求簡單易懂不要太過花俏，所以我們決定反璞歸真，將其製作構思簡易化，因此本組同學的進行計劃，是把在平常日常生活可見到的立體停車塔中的昇降梯作為本實驗的基本架構，使用了一個中古的滾珠螺桿和一些簡易的鋁材仿造了一個類似工業上用的定位平台，再將一直流馬達組裝上去，製成本實驗之基本架構，而以此再配合本實驗的繼電器電路將二者組合起來，加上一些控制上下樓(即為正反轉)的控制開關，如此再把小型火車模擬為正準備停放的車輛後，藉以控制開關的方式來將車輛放置於定點即完成本實驗設計的目的。

　

圖四十三 完成接線圖

　

　

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3.5-3組件簡介

1. 滾珠螺桿、滑軌及平台

圖四十四 滾珠螺桿、滑軌及平台

2. 直流馬達 ( DC 24V 0.6 A )

圖四十五 直流馬達

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3. 變壓器 ( Input AC 110V ，Output DC 24V )

圖四十六 變壓器

4. 繼電器 ( Relay for DC 12V )

　

　

圖四十七 繼電器

　

　

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3.5-4實驗步驟與過程

1. 準備一個麵包板與單蕊電線，以方便此實驗之配線裝接。
2. 將變壓器與兩個繼電器固定於台座上。
3. 先將交流電線鎖至變壓器之Input 端，再將 Output 端＋－極接至麵包板上，以便電源能多點接出。
4. 依照電路圖把一個繼電器的自保持與互鎖電路接出。
5. 此迴路之停止接點(NC，常閉)要接至板子上之手動開關，正轉、負轉接點分別接至板子上之紅、綠按鈕開關。
6. 將兩繼電器常開接點( NO )上之正反轉電源接至馬達上。
7. 完成此實驗。



圖四十八 馬達正反轉電路圖

　

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3.5-5注意事項與維修保養

1. 接線時應先不要接電源，以免電路錯亂，造成傷害。
2. 插電前，務必再次檢查電路是否正確。
3. 因方便實驗動作，此處將停止開關由極限開關改為手動開關 (ON/OFF)，所以停止後需將開關再扳回 ON 才能在啟動。(因為極限開關壓下時常閉接點斷開，放開後又會跳回來，但手動開關不會自動跳回，故需要再將開關扳回)
4. 欲用來配接線路之單蕊線最好能有許多顏色，將各種類之線路用顏色線來區分，例如：正電…黑色 負電…紅色 自保持…橘色 等等……，來預防線路太過複雜，使自己看不清楚。
5. 選用電源時，需看清楚馬達及其他零件的適用範圍，以免電壓過強燒壞零組件。

3.5-6應用實例

• 我們所構想之停車塔的上下動作，就是應用了馬達正反轉的原理，還有像是大家都玩過的遙控車，它的前進後退亦可應用馬達的正反轉，以及大家家中車庫的鐵捲門、窗戶上裝置的通風扇的抽風、排風，這些也都是應用正反轉的原理，當然身旁有許許多多物品和馬達正反轉有關聯，就由你自己去留意了。

　

　

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第四章 結論

經過這麼長時間的專題製作後發現藉由這門課程的研習，使本組同學都學到了許多正課時來不及學到的知識，而這些知識是發自內心自己去學習的，並沒有任何人強迫大家所以印象會更深刻，而再之前所介紹的各項應用實例大多都是可在日常生活所能見到的，但都因出現的太過頻繁使人們都不去注意其作動原理，而在機械世界的領域並不只限於平常的加工法也慢慢的邁向自動化與無人化的加工模式，然而就在此時，必須大量的使用感測器來做精密的感測，所以學習這些有關電路的配線法並不是電子科與電機科的課程中才會出現的名詞，其實在機械的領域中，這些電路的配接與感測器的運用，也都是屬於一個要在機械領域中探索的學子不可欠缺的一項基本常識。

最後因為本組專題的目的是配合本組指導老師成立近接感測與控制教學設備建立，所以做出的成品雖不盡完美，但是對於輔助任課老師教學時的便利程度與將來的維修保養及可變性都仍有發展的空間，所使用的都是以易懂或日常生活常見的範例，對於引發同學們學習還是有相當的程度影響，故請評審老師見諒。

　

　

　

　

　

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參考文獻

1. 作者：曾賢壎 _先生

書名：順序控制

出版社：全威圖書股份有限公司

出版日期：87年3月10日

2. 作者：黃泓彥_先生

書名：感測器原理與應用電路實習

出版社：高立出版社

出版日期：86年10月31日

3. 作者：林崧銘_先生

書名：控制電路(I)－順序控制

出版社：全華科技圖書股份有限公司

出版日期：83年6月

　

　

　

　

　

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