盲人專用杯---杯中水位及水溫感測器

1、盲人專用杯-杯中水位及水溫感測器摘 要 盲胞失去視覺功能後就必須仰賴經(jīng)驗的累積，倒開水泡茶或泡牛奶就是一項很大的考驗，如果在杯子上加裝水位及水溫感測器，盲胞們就可以輕鬆的知道所倒的開水是否達到自己的需求。本研究利用簡單的電子零件組成水位感測器，利用熱電偶的迴路偵測水溫。測試的成果為：一、利用微音插頭作為檢知棒，只要l的開水同時沾濕檢知棒，便會啟動蜂鳴器。二、利用熱電偶在不同溫度時會產生不同的電阻和電流，再將電流傳導至IC板上啟動不同的 聲音。三、經(jīng)過多次的測試合乎要求的成功率達99.2。關鍵詞：水位感測器、水溫感測器、成功率壹、研究動機 盲人在使用杯子盛裝液體時，因為沒辦法看見面的高度，所以只

2、能用感覺重量，或是聽聲音來判斷，如果沒有長時間的經(jīng)驗累積，可能會很不準確，造成液體溢出。盲人如果無法確定水溫的話，只好用手指直去觸碰水面感覺水溫，這時如果液體的溫度太高，就可能會燙傷盲人的手。為讓盲人能夠更方便，我們想用一些簡單儀器去感測水溫及水位，幫助盲人能更方便。我們想到在理化課本中寫到，液體能夠導電的特性，所以決定利用這個特性來運用，感測液體的水位及水溫。貳、研究目的一、利用簡易電子零件組合水位感應器二、水位感應器靈敏度的測試 三、利用熱偶器組合水溫感應器 四、水溫感應器的靈敏度測試參、研究設備及器材2SC1815(電晶體)電子蜂鳴器(6V用)k(14W)按應開關單3乾電池2個（3V）微

3、音插頭滴管膠帶一小杯水量筒溫控開關磁簧開關電路板蜂鳴器肆、研究過程及方法： 一、我們設計的盲人專用杯主體結構分成五部分： （一）第一部分：杯子主體，不限材質、一般大小的可適用 （二）第二部分：水位感測器 （三）第三部分：水溫感測器 （四）第四部分：警示裝置 （五）第五部分：電源溫控開關 二、設計圖 （一）溫度感測器電路圖蜂鳴器 （二）水位感測器電路圖 Tr1.2：2SC1815(電晶體)；BZ1：電子蜂鳴器（6V用）；R1：k(14W)； SW1：按應開關；B1：單3乾電池2個（3V）；檢知棒：微音插頭三總設計圖 三、水位感應器靈敏度的測試 (一)利用乳頭吸管滴20滴自來水至量筒中，測量20滴

4、水的體積，並換算出每一滴水 的體積。 (二)每次滴一滴水在檢知棒間，重複50次，紀錄蜂鳴器鳴叫的次數(shù)。 四、水溫感應器的靈敏度測試 (一)依次使用40、50、60、70、80、90及100熱水，倒入杯子中紀錄 蜂鳴器鳴叫的次數(shù)。 (二)重複50次，紀錄蜂鳴器鳴叫的次數(shù)。 五、成功率測試 將感應器安裝完成後，至飲水機下測試50次，紀錄成功鳴叫的次數(shù)。伍、研究結果 一、水位感測器的靈敏度 （一）製作步驟 1 .取一電路板當作底座。 2 .將電晶體（Tr1 、Tr2）的e和d連接。 3.將電晶體（Tr2）的c連接蜂鳴器及，e連接電池。 。 5.將電晶體（Tr1）的c連接蜂鳴器。 6.k(14W)）連

5、接。 7.由2SC1815及100構成達靈頓電路可以提高靈敏度。 （二）水位感測器製作成品： 照片1：組合成的水位感測器 （三）測量水位感測器的靈敏度 1.將已製作好的水位感測器之檢知棒兩端用膠帶以1得距離固定在一平面 上。 2.經(jīng)換算結果每滴水的平均體積為0.09ml。3.用滴管在兩檢知棒之間，只要滴入的水大於，兩檢知棒都有碰觸到水 分時，靈敏度達到100。 照片2：水位檢測器靈敏度測量 二、利用溫控開關組成水溫感測器的靈敏度 （一）溫控開關的製作 2.磁簧開關的A和B與蜂鳴器連接 3.關本身在溫度40以下是通路，磁簧開關在通電時，與蜂鳴器連接的另一個電路為斷路 二水溫感測器製作成品照片3：

6、水溫感測器照片4：水溫感測器測試三水溫感測器靈敏度測量 水溫感測器在較低溫時靈敏度較差，40時鳴叫成功率為70，50時鳴叫成 功率為75；高於60時鳴叫成功率為100。 圖1：水溫感測器測量溫度的成功率 三、裝置好的杯子靈敏度測量 裝置好的杯子電路系統(tǒng)較複雜，裝40開水時鳴叫成功率為60，裝50開水時鳴 叫成功率為70；裝60開水時鳴叫成功率為90，高於70的開水鳴叫成功率 為100。圖2：盲人專用杯測試結果陸、討論 、由2SC1815及100構成達靈頓電路可以提高靈敏度，採用達靈頓電路連接， 使的微音插頭只要稍微接觸到水份，電路除了導通之外，電流亦大幅放大。（一） 電子零件的功能：NPN型電

7、晶體：1.控制電壓到達一定的大小後才可使電流通過，形成通路e腳流動，使其不受其他因素影響。 100 二、檢知棒間只要有水形成電阻，水位感應器的電晶體（Tr1）形成通往 電晶體（Tr2）的電流，利用微音插頭導電性強，只要約0.09ml的水沾溼兩之檢知棒間的區(qū)域就可在電晶體型成通路，所以水位感應器在杯壁上當水位到達檢知棒的位置時便會發(fā)出通知的聲音。 三、溫控開關採用電腦裡面控制風扇運轉的開關，在溫度未達40以前，溫控開關保持通路。磁簧開關在與溫控開關連接的線路有通電時，與蜂鳴器連接的電路即為斷路，因此蜂鳴器不會發(fā)出聲響。當溫度到達40以上時，溫控開關即自動斷路，與磁簧開關連接的線路不通電，皇開關便會開啟與蜂鳴器連接的電路，形成通路。因此，當水溫到達40以上時便會有通知的聲響發(fā)出。柒、結論 經(jīng)過水溫及水位感測器靈敏度的測量，發(fā)現(xiàn)兩者的靈敏度都很高，誤差並不大，裝置成 盲人專用杯，可改善盲人在使用一般杯子時的不便。盲人杯在使用上較一般杯子便利的 地方有： 一、水位感測器在水位到達離杯口4公分處會發(fā)出通知的聲響，避免盲人因不知道水位 而造成溢出。 二、在飲用時，盲人可以得知水的大略溫度，比免燙傷的危險。 三、除盲人外，孩童、老人等，在使用一般杯子上不方便者亦可使用。 捌、參考資料及其他： 、 西田和明 著 林肇彬 譯。2003。新電子