2018年10月31日 星期三

香港業餘無線電考試回顧系列之四:考試實況

筆者試重繪考試答題紙的格式(非完全相同)

筆者在 10 月 20 日(星期六)下午 時參加 HKRAE。試場位於柴灣 IVE,離家較遠,因此提早出門,在港鐵杏花邨站鄰近的商場吃飯。選擇適當食物很重要,別點生冷、奶類和太油膩的食物,考試時肚子不適便麻煩了。吃過飽也不適宜,以免考試期間「飯氣攻心」。飯後仍有點時間閒逛放鬆心情,才步行到試場。雖然帶備了筆記,但是在人多的車廂和商場也不便取出仔細翻看,就此作罷,況且筆記早已翻厭,記不到的內容,此時也趕不及往腦裡塞,那便聽天由命好了。

到達舉行考試的課室門外,已有一羣考生聚集。報告版張貼座位表,可從考生編號找對應的座位編號,然後等候內進。或許業餘無線電多為男性的玩意,這次考試約九成是男考生。其實是次只有 54 人應考(不排除當中有數位是之前已通過考試的考生,再次報考以取得最新題型走勢。),如在 月舉行時的考試人數亦相若,則本年全港只有約一百名市民參加 HKRAE,可想而知業餘無線電在現今香港是多冷門的嗜好。另外,筆者觀察到應考者大多是中壯年人,甚至貌似退休人士,這意味年輕人對業餘無線電的興趣不大。近年政府常大喊要創科、推行 STEM 教育、要培養科技人材,其實又能真正燃起多少人探求這專業領域的決心?業餘無線電是綜合電學、科學、工程等多方面技術的活動,大家又有否想過推動更多青少年加入研究?不自覺寫到離了題,因為一想到政府的政策和實際成效,頭也幾乎生煙了。

進入試場,坐下後拿出文具、計算機和身分證放在桌上。考試前記緊關掉電話,並將所有個人物品放到椅子下。桌上放了一張答題紙和一份問題簿。場內面向講台的牆上掛有時鐘,考試開始和結束時間以此為準。待考生安頓後,監考員確定大家能聽懂中文,才廣播考試注意事項。另外檢查大家沒坐錯位置,因為試卷作答語言可選中文或英文,是次有 名考生選用英文作答,都被編排坐在同一行上。沒記錯的話,場內共有 名監考員,男 女,他們都態度友善,這點值得一提。

監考員會給予時間讓大家在答題紙上填上資料,包括考生編號、座位編號、考生姓名、計算機牌子及型號,最後是考生簽名。老實說,一般考試要求填寫計算機牌子和型號有點怪,因為計算機是否符合考試規格,在考試進行前已可以快速檢查。填寫考生姓名和簽名一欄也令人有點不安,這是筆者頭一次遇上這要求。到底是否很擔心考生私下找人代考?但是,在考試進行時,監考員會核對身分證,所以個人認為這些資料是沒必要的。不過參加考試便得依遊戲規則,你大可不滿這要求而當場罷考,只是筆者沒有這個勇氣

答題紙是 A4 尺寸的,分 個部分。第一部分正是以上所述的基本資料,下方是答案填寫,分 個表格,各表列出 20 題問題號碼、答案和得分 欄。第三部分是留給批改員和核對員簽名之用,所以不用理會。

考試問題簿是一本 A4 尺寸釘裝小簿,底面共 20 頁,除首頁是封面頁,從第 頁到第 20 頁均印有問題。監考員會讓考生翻閱問題簿,檢查有否缺頁。再等監考員指示,始可開始作答。

考試時間定為 小時,但 100 條選擇題果真需要這麼長時間去完成嗎?其實試題大部分並非計算類,例如是法規、一般事實、技術性問題等,可以很快選出正確答案,不肯定的話唯有亂碰。注意某些答案選擇很類近,需要想清看清才回答。至於涉及計算的題目,不會過於複雜,小心計算便可。筆者花約 小時答題,即使仔細覆卷一次,不到 小時便交卷。交卷後可執拾個人物品,但要待監考員通知才可離座。離開時匆匆一瞥,看到有近半數考生的座位空空如也,原來他們在不知不覺間已離開考場。

就是次考試,有一點令人不吐不快:印製考試問題前應該事先再三校對,避免字眼上誤導考生或者可供選擇的答案有重覆,需要考生在考試期間向監考員提問,造成不便。可惜是這次考試有兩條問題出現類似情況,這是其他公開試中非常罕見的,予人感覺試題製作上不嚴謹。

筆者鉅細無遺記述考試當天情景,希望讓各有意應考者像身歷其境,對此了解後有更好的心理預備。本文到此完結,下一次是本系列的最終章,筆者會憑記憶盡量記下當天考試題目,和大家分享真正香港試題,讓大家慢慢細味、研究分析

2018年10月28日 星期日

香港業餘無線電考試回顧系列之三:備試攻略(下)

考試前的試場探路非常重要

應考者不坊花一半備試時間,嘗試理解考試範圍的所有內容,包括法規、有關無線電詞彙的基本認識、單位定義和電學計算、無線電收發原理和技術要點等。之後可透過真正或模擬的無線電考試題目,檢討備試情況,再作調整。

階段二:操練模擬試題
中國內地和台灣的業餘無線電測試設有題庫,考試題目均由題庫隨機抽出,所以應考者可事前背誦答案。香港雖不設題庫,但亦請各位盡量多搜尋和多作答各地的題庫問題,以助測試現時溫習階段的實力。各地的考試範圍不全然相同,不過亦相距不遠,而且它們大都是四選一選擇題,與 HKRAE 形式相同。嘗試作答大量題目,便愈加感受到一般的出題手法,與及重點考核內容,有助「貼題」。更重要的是,筆者在所參加考試裡,發現部分題目非常近似。需留意的是,各地設立業餘無線電的規例和允許發射頻段不一,所以相關題目不應參考,請自行判斷。

以下是筆者在網上找到的題庫和有關資源:

http://forum.vr2gy.com/forum.php?mod=forumdisplay&fid=18
這是有關香港業餘無線電的討論區中「業餘無線電考試及試題」分區。版主李錦鴻先生(VR2GY)是中華業餘無線電研究會的業餘無線電考試(筆試)班的導師。討論區除有一般的技術交流外,更有不少真正 HKRAE 試題的研究。有些內文不設權限,非會員亦可瀏覽,非常有參考價值,在考試前一定要將以往提及的試題溫習,因為有些題目在未來考試很有可能再度出現。

http://vr2xxt-station.dsmynas.net/vr2xxt/vr2xxt/RAE.pdf   
應是來自香港的 HAM 友上載的題目,數量很多,當中有香港法規問題,但似乎是未更新的規例。另外包含部分其他國家的題目。筆者發現部分問題的答案出錯,請各位注意。

https://bh4dks.com/aroe/
中國內地的業餘無線電台操作證書考試的線上測試系統,A C 證的題庫均有。可選隨機或順序作答,每答一題便知道對錯。不便的地方是不能一眼瀏覽所有題目,或從中間選題作答。

https://kknews.cc/search/?q=%E6%A5%AD%E9%A4%98%E7%84%A1%E7%B7%9A%E9%9B%BB%E6%93%8D%E4%BD%9C%E6%8A%80%E8%A1%93%E8%83%BD%E5%8A%9B%E9%A9%97%E8%AD%89%E9%A1%8C%E5%BA%AB
這是在網頁《每日頭條》以關鍵字「業餘無線電操作技術能力驗證題庫」所搜尋的結果列表。點選與題庫有關的連結,便可看到所有相關題目和答案,非常方便。網頁亦有其他業餘無線電知識的文章,大家不妨仔細搜索。

https://www.ncc.gov.tw/chinese/files/10033/649_14726_100331_1.pdf
台灣業餘無線電人員資格測試題庫(電子檔)

https://freqdbo.ncc.gov.tw/exam/application/exam/examc07.aspx
台灣業餘無線電人員資格測試的線上測試系統。請參考「學科練習」部分。每次按你選擇的級別隨機抽出 50 條問題,在限時內作答。

https://radio.genie.cc/
另一個台灣業餘無線電人員資格測試的線上測試系統,不設作答時限。

https://slideplayer.com/slide/8307341/
偶然找到的網頁,以簡報形式列出多條有關天線和傳輸線的問題。題目語言為英文,雖然涉及的英文名詞生澀,但題目本身仍很具價值。

https://kknews.cc/zh-hk/news/nekmz3.html
列出 12 條日本無線電操作證試題,有點難度,當是挑戰題吧。

https://yamol.tw/main.php 
阿摩線上測驗。這網頁厲害了,除包括台灣業餘無線電試題,還有其他台灣不同公開考試的題目,大家可試做與電學相關考試的問題,重溫基礎知識。

階段三:檢視及鞏固知識
一邊做題目時,宜一邊記錄答錯的問題和留意仍未掌握的部分。你應能從中進一步了解哪類無線電領域的知識不太全面,或在備試階段一時有所遺漏。請趁此機會針對性地搜尋補充資料,以及就題型弱項多反覆練習。

階段四:重溫模擬試題難點
距離考試半個月至一個月時,可以複習模擬試題,再次熟練考試形式和題目類型,並留意題目字眼,提醒自己小心答題。

階段五:最後複習
考試前一星期開始將所抄的筆記來回看幾遍,用螢光筆標出重點,以及用標籤抽出最重要或仍未讀至爛熟的筆記頁。多看幾遍直至差不多可倒背出來,然後盡量把標籤除去,增加對自己的應試信心。

對非理科出身的應考者建議
參加 HKREA 的考生,或許並非理科出身,只純粹出於對無線電的熱愛,電學基礎也較薄弱,所以他們或許沒有很大的信心可通過考試。以下是筆者對這類應考者的溫習重點具體建議,請將溫習重心放在這些考試大熱門範圍,爭取在有關的題目取分。即使涉及計算,個人認為只要掌握基本概念和熟記公式便可應付,不必過於擔心。

1.     OFCA 網站有關業餘無線電服務的所有文
2.     Q
3.     國際音標字
4.     十進位單位符號和換
5.     各邏輯門的真值表、符號和邏輯運
6.     交流電的有效值計
7.     SSBAM  FM 調幅的分別和好壞之
8.     歐姆定律 V = IR
9.     串並聯電路阻值計
10. 串並聯電路電容值計
11. 超外差收音機的原理、計算鏡像頻
12. 電磁波的特性、頻率和波長的關
13. 諧振頻率的計算方
14. Q 值和頻寬計
15. 駐波比的計
16. 萬用電錶的使
17. 八木天線的結
18. 天線增益的計算方
19. 電離層結構和電波傳
20. 仿真天線的作用和製造材
21. A C 類放大器的分
22. 高通、低通、帶通、帶阻濾波器的特
23. 天線輻射圖和找出波瓣寬度、前後比的方法 

考試前的探路及出門前準備
獲悉考試地點後,如不孰悉前往方法,務必預先搜索交通工具資料,並騰出時間探路。不要到考試當日才用 Google Map 慢慢找,萬一迷路或接近考試時間仍未到達試場,只會加重自己的心理壓力。

考試前一晚把所有筆記快速看一次,心裡肯定自己過去數個月的努力,保持輕鬆的心情入睡。請確保有充足睡眠,精神不足會影響集中力。考試當日記著留意交通消息,提早出門,以防因不測的交通事故影響行車時間。只要預留多點時間,便可放慢腳步,保持輕鬆心情。出門前再次檢查是否帶備所需文具、計算機和香港身分證,亦要記下自己的考生編號(OFCA 信件上有註明),因為需要用它找出試場的座位,也要將編號填寫在答題卷上。

下次進入本考試回顧系列最精彩部分,筆者將帶大家重臨當日考試情景,一起做題目,敬請期待。

2018年10月25日 星期四

香港業餘無線電考試回顧系列之二:備試攻略(上)

努力抄下無線電知識要點,唯勤是岸

上回說到筆者決定以自學方式備試,本文分享一點心得。預備   HKRAE 與應付公開考試的方法大致相同若你是學霸級數或許應試技巧比筆者更高筆者的備試階段大致可分為

掌握基礎概念 
操練模擬試題 
 
檢視及鞏固知識 
重溫模擬試題難點 
最後複習

後文將逐階段詳述。

階段一:掌握基礎概念

試題分佈
了解試題分佈有助備試,時間分配也可以更精準。我們可以間接從文件   OFCA I 296(12) 「私營機構舉辦為發出業餘電台牌照及業餘無線電莫爾斯電碼發送操作許可的業餘無線電考試及業餘無線電莫爾斯電碼測驗須知」中找到線索。文中第   4.3 點寫道:「試卷須包含   100 題題目,其中   70 題關乎技術事宜及理論,另   30 題平均涉及規管、操作程序及發牌條件   方面。」文件是   OFCA 給他方發出的出卷指引,常理是   OFCA 所舉辦   HKRAE 考試亦要跟隨。再從網上論壇的留言得知,實際比重亦差不多。但筆者參加是次考試,粗略數算「規管、操作程序及發牌條件」相關題目只約有   20 題,其餘大多是基本電學、天線、接收器等理論。不過筆者不能單靠一次考試經驗,判斷下次考試的題目分佈。雖然如此,有關香港操作業餘無線電的法規題目比重仍然最大,能全數得分的話,便大幅增加合格的機會,各位要在這方面花多點時間溫習。

先啃掉所有   OFCA 文件
前文說到   OFCA 網站有關業餘無線電服務的文件要仔細閱讀,包括「申請須知」和「資料便覽」中的所有檔案和附件的內容,務必熟記,別忽略細節,尤其是涉及數字的資料。文檔「附件   B1 - 業餘電台牌照」中「附表1 業餘電台牌照」是個大表,列出業餘頻帶、頻率劃分、許可發射類別和最大發射功率。這個表以及「附表 1 備註」的任何內容,必會變作數條考試題目。即使當中的數字再難記,也要找方法啃掉,千萬不能放過。筆者再三叮囑,是因為之前了忽略背誦射頻頻率和對應的電強場度限制,覺得這些數據不好唸,賭它不會在考試出現,所以選擇不記,結果第一條題目就碰了灰,挫了考試的銳氣,實在不想未來考生重蹈筆者的覆轍。

國際無線電規則
國際電信聯盟(ITU)負責確立國際無線電和電信的管理制度和標準的國際組織,所訂立的業餘無線電業務規則在考試範圍之內。各位可在   ITU 網站下載《無線電規則(2016 年版)》,涉及考試內容是第一冊有關條款的部分,特別是第一章的內容,其餘可不予理會。

其他理論和技術
至於電子學、業餘無線電的理論和相關技巧等,這些學習材料全由網上搜索所得,不花分毫,唯獨需注意內容的真確性。因為任何人亦可隨意在網上發表文章,更能互相「抄考」內文,出處成疑。校對不嚴謹時便有機會向人灌輸了錯誤概念,所以我們應就一個課題多參考各家說法,互相比較,以取長補短。較有權威性的網站所提供的資源更加可靠,院校的課程講義便是最好一例。

另外,OFCA 列出   HKRAE 相關的參考書籍。筆者曾經考慮選購當中的一本,但最後打消念頭。因考慮到書本頁數太多,自問沒充裕時間逐頁細嚼,購買後只怕未到考試,已淪為家居擺設。不過各位仍可因應情況購買,閱覽重點。

樹狀搜索法
回憶這次考試,發覺除了法規部分外,題目平均觸及各項理論和技術領域,各有數條問題。為了有效率、盡可能深而廣地覆蓋考試範圍,可從一個關鍵字開始了解,再伸出旁枝,觸及其他技術性字眼,現稱它為「樹狀搜索法」。

考試範圍列出可能考核的細項,例如第   項「傳播和天線」下的第   8.1 點「基本詞彙的釋義」中,出現「電離層」這個名詞。我們可在搜尋器輸入「電離層」、「電離層  無線電」等字眼,便得出一大筆搜尋結果。有些網站簡單地介紹電離層和產生原因,有些網站細緻地談及電離層密度如何影響無線電波的傳播。多瀏覽不同網站,你便會快捷掌握最基本概念,源著文中不明白的內容和碰到的新專有名詞,又可進行另一個搜索,分叉成新枝。最後可能從「電離層」開始,順道認識天線的高度和極化對無線電波傳送距離的影響。

這種知識發掘的深度要適可而止。平常就一個概念愈深入了解愈好,可以成為該方面的專家,但這在應付考試時則沒有必要,否則只會顧此失彼,忽略其他考試範圍。建議初段先粗略理解考試範圍出現的名詞、了解無線電如何收發、對電路運作的基本認識等。我們亦可參考   HKRAE 的考試樣本,及在網上搜羅真正試題,或者其他國家的業餘無線電考試試題,往後鑽研試題時,便較易捉到考試的要求,知道大約要對無線電理論了解多深。

參考網址
筆者在備試時,有幸搜索了一些具參考價值的網站,實在感謝他們的熱心製作和無私分享。以下列出其中值得推薦的網站連結,以結束本文。下回談談模擬試題的資源和總結重點。

由大埔北區   HAM 友製作的自學   PDF 文檔,程度較淺,易於理解,大致扼要包含重點電學理論。偶有小錯,請小心閱讀。

這位來自台灣的先生以   OMOld Man)身份分享不少業餘無線電的基本觀念當中「CQ 雜誌」分頁轉載已停刊的《CQ 業餘無線電雜誌》部分文章很值得參考文章作者文筆不錯感受到他們分享技術的熱情說不定也能更加激發你對業餘無線電的興趣

頻道全是教學影片數理化均有主要是台灣高中和大學的課程內容播放清單中「【高工】電機電子」的影片系列幫大家學習或重溫電學知識製作嚴謹水準高講解清楚極力推介雖然用普通話教學但配有粵語字幕並不妨礙學習

2018年10月21日 星期日

香港業餘無線電考試回顧系列之一:知己知彼

筆者於柴灣 IVE 應考 HKRAE

剛過去的周末(2018 年   10 月   20 日),筆者彷如時光倒流回到青春校園歲月,經歷考試忐忑的感覺——說的是由通訊事務管理局所舉辦的香港業餘無線電的考試(HKRAE)。試後約一個月(官方描述為   21 個工作天內)便可收到成績通知單,雖然沒十足把握取得合格分數,但回顧考試的整個過程,收穫亦豐。現希望以過來人身份,透過文字與有志參加   HKRAE 的同好分享備試和應考心得,令大家心中有一個大概,作更佳準備。如各有緣路過的   HAM 友發現以下有關考試的資料有紕漏之處,務請斧正。

關於自己:業餘無線電考試,與我何干?
現實型的朋友或許提出疑問:這個考試並非強逼性參加,成績不會影響事業前途,也不適合寫入個人履歷事前既要騰出工餘時間溫習,亦要付一筆考試費。花錢花時間有壓力但看似沒得益之事,做來幹什麼呢?

是的,業餘無線電在香港並非「今期流行」。不同於八十年代,那時互聯網並未普及,要和友人通訊或結識對象,不像現今使用通訊軟件、社交網站那樣方便。不少人於是自設天線和收發機,透過無線電呼叫,在大氣電波靜待熟悉或陌生的聲音回答,就是另一種通聯的浪漫,而且偶有發展成情侶甚至夫婦的機會。筆者在那年代還是小不點,長大後亦未深入接觸這領域,如今參加   HKRAE,一是藉備試彌補學問所缺,二是希望過考試及領取牌照,合法地在許可的頻段進行通訊,結交各國朋友,分享無線電技術和經驗。當然,無線電不單只用於消閒,如能在能力範圍內貢獻所學,在需要無線電通訊的公開活動,或因天災時提供應急通訊服務,救危扶危,也饒有意義。以上種種想法,算是出於現實一面的考慮吧。

備試   170 
筆者在年多前已有參加   HKRAE 的念頭,但礙於工作和私人事務繁忙,至今年才再次燃起報考熱情。五月初時瀏覽通訊事務管理局辦公室(OFCA)網頁,發覺四月中剛舉行了考試。由於考試每半年一度,即下次考試會於十月舉行。下定決心,用約五個半月時間備試!所謂知己知彼,百戰百勝,首先需了解在香港設立業餘無線電台的有關條例、HKRAE 的申請程序、考試形式和範圍,這些資料均可從   OFCA 網頁中「有關業餘無線電服務取得,應考者務必熟讀,特別是「資料便覽」分頁下的每個文檔,本文只作概述。

HKRAE 流程

OFCA 公佈考試日期 
遞交申請表 
繳交考試費 
等候   OFCA 寄回考試費收據
等候   OFCA 郵寄通知考試的詳細安排 
出席考試
等候成績通知單

申請程序
考試日期和地點在試前約三個月才在網頁公佈。根據正常情況,考試在每年約四月和十月舉行,即應考者可在三月或七月後開始留意網頁,並填寫申請表。HKRAE 不限年齡,只需提交香港身分證或護照,在考試日前   14 天把申請送達   OFCA,並繳交考試費用(現為港幣   350 元)即可。稍後便可收到   OFCA 寄回收據,讓你知道考試申請被接納。在考試前約一星期,OFCA 寄來考試的詳細安排,包括考試日期、時間、地點、考生編號、考試語言。

考試形式
HKRAE 是項筆試,設   100 條選擇題(四選一)。考試需用藍色或黑色筆作答,部分題目涉及計算,考生可攜指定型號的計算機應考。考試時間為   小時。答對一題可得一分,合格分數為   50 分。即需答對一半或以上題目方有資格申請業餘無線電台牌照,或申請業餘無線電台操作授權證明,合法操作業餘無線電台設備。另外,OFCA 亦設業餘莫爾斯電碼測驗,有興趣人士可以分開報考,但因它並非取得牌照的必要條件,本文不會詳細論及。

考試範圍
無線電這嗜好涉及的知識層面廣泛,包括工程、地理、電子學、電訊等範疇。如你精於每門學科,應考可謂無往而不利。然而,實際上細分如天線的知識,也可成為論文研究題目,平常人不可能在有限的溫習時間深入鑽研。雖然以考試為中心(exam-oriented)的學習態度並不可取,但既然目標是通過考試,要在短時間作充足準備,便得「睇餸食飯」。在網頁下載和列印考試範圍,評估自己哪部分知識需分配多點時間掌握,是考試策略的第一步

自學?報班?
各人應考背景不同,可以是求學中的學生、在職人士或退休人士,每日能夠投放備試的時間已不盡相同。或許你早已具備一定的無線電通訊經驗、電學知識,又或者全然不曉。各項因素令你反覆考慮自學還是報讀應考班較符合經濟效益。

坊間的   HKRAE 相關的課程選擇不多,網上搜得兩項資料:
l   中華業餘無線電研究會——業餘無線電考試(筆試)班
l   工聯會業餘進修中心——無線電技術操作及天線製作班

觀乎兩者的課程簡介,以中華業餘無線電研究會較為針對性講解考試範圍和作考試分析,應是備試捷徑。可是筆者阮囊羞澀(實際上是惜財),希望不花分文。再者因自己理科出身,有信心透過自學足以應考,寧可勤力點在網上爬文摘筆記。條條大路通   HKRAE,選擇適合自己的備試方式便可。

試後有太多資料和感受有待整理,下回筆者將繼續詳細分享自學的方法和資源,請多加支持。

2018年6月7日 星期四

繼電器電路實例挑戰題

上回簡單介紹了繼電器的原理和種類,上文更提出以下題目考驗你應用繼電器的能力:

如何運用繼電器設計模擬栓鎖器(Latch)電路,按下開關一次(SET)時,燈泡永久亮著,直至按下另一個開關一次(RESET)後,燈泡才永久熄滅?

問題沒提供詳細的零件規格,讓你有充分的發揮空間。不知你和身邊的電子同好討論後的結果如何?最後的電路設計是怎樣的?

以下我舉出三款電路給大家參考。它們當中各有優缺點,我們應考慮實際情況作出選擇。更重要是若這些電路和你所想的並不相同,不代表你的答案必為錯誤,要知道電路設計是靈活多變的,說不定你的設計比我更勝一籌。歡迎各位留言分享,亦隨時歡迎透過電郵討論。

電路設計一
運作原理:
電路使用一個單刀雙閘繼電器,並接有兩個開關,一個是常開式開關(SET),另一個是常閉式開關(RESET)。未按下   SET 時,繼電器的金屬片接在   點,電路開路所以燈泡不亮。按下   SET 的瞬間,abcea 成閉合迴路,電流流過燈泡並將它點亮。另外,電流亦流過繼電器中的電磁鐵,因此產生磁力,令金屬片向   點接合。可以看出此時形成另一個閉合迴路   abcdBea,即電流經過   RESET 回到電池。

當放開   SET,燈泡會否跟著熄滅呢?並不會!電路的巧妙之處是此時電流雖然不會經過   SETabcea 開路),但   abcdBea 仍然閉合,電流持續通過電磁鐵,燈泡也繼續點亮。換句話說,SET 只是用來初始繼電器運作,之後便不用靠它了!

若要令燈泡熄滅,只需按下   RESET 一次,令   abcdBea 開路。之後想再次點亮燈泡,按一次   SET 便可,如此類推。

電路優缺點:
這款電路設計比較簡單,但是背後忽略細節。在紙上說明運作是沒問題的,但當選擇零件進行實際焊接時便有限制。假設使用   10V 電池,因燈泡和繼電器的電磁鐵串接,電流通過線圈兩端有電壓差,因此燈泡兩端的電壓差並不是原來電池所供應的   10V。受電壓分配定則影響,線圈內阻愈大,燈泡兩端的電壓差便愈小,有機會導致燈泡不能點亮。因此,我們需要同時遷就零件規格,較為不便。下一個電路設計能改善這缺點。

電路設計二
運作原理:
此電路和設計一差不多,兩者都運用相同零件,但現在燈泡和電磁鐵改成並接。按下   SET 的瞬間,afgea 閉路,電流流過燈泡亮著。同時電流流經電磁鐵,令   點接合,電流經過   RESET。與之前一樣,放開   SET 後,仍有電流不斷通過電磁鐵。只要   d 點和 B 點保持接合,afgcdBea 便成閉合迴路,電流通過燈泡繼續點亮。按下   RESET 即能截止電流流過電磁鐵,燈泡熄滅。

電路優缺點:
電路設計不複雜,而且燈泡不受繼電器影響。唯一限制是燈泡的工作電壓需與電池電壓相同。如要點亮更高工作電壓的燈泡,便需提高電池電壓,可是這亦對繼電器造成負荷,需要隨之更換。我們可考慮第三款經改良的設計。

電路設計三
運作原理:
這次改用雙刀雙擲的繼電器設計電路。按下   SET 的瞬間,電磁鐵通電,兩組單刀雙擲繼電器的鐵片向下吸合,即   與   B點、與   B點同時接合。電流流經   B點部分的電路,點亮燈泡。即使放開   SET,電流因繼續流過電磁鐵(abce B1f為閉合迴路),點與   B點保持接合,燈泡不會熄滅,直至按下   RESET 為止。

電路優缺點:
控制燈泡的電路和繼電器的輸入控制電路各不相干,燈泡兩端電壓差不受電池   E影響,選擇繼電器時也不需遷就燈泡的規格。電池   E才需與燈泡的工作電壓相等,如需選用更高瓦數的燈泡,這電路更能滿足要求,只是繼電器的成本可能稍高,亦需要兩個獨立電源操作



只認識繼電器已可設計不同電路,如果能對其他零件加以深入認識並善加利用,就可製作很多實用而且意想不到的電路,便利生活。

2018年5月19日 星期六

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大部分電路的組成,「開關掣」是一個不可或缺的零件,其最大目的是控制電流的流動,未按開關時,電路開啟;按下開關後,電路閉合,電流流通,就如此簡單。機械式開關掣,結構簡單,相對便宜,但應用在較特殊電路中,另一種開關零件,繼電器Relay)便應運而生,當你清楚認識它後,便能靈活地應用在日常生活中。

一般繼電器Relay)大致可分成電子式及機械式二種,以下論述是機械式繼電器。

圖一:各式各樣的繼電器


先來看看繼電器的結構和運作原理。繼電器的構造上分為兩部分,一邊用作操控輸入部分(控制端),一邊是組成開關部分(被控制端)。典型的繼電器款式是電磁繼電器(圖二),本文亦以此為講述例子。

圖二:電磁繼電器


把鐵芯外邊繞著線圈便成為電磁鐵。當線圈兩端加上一定電壓後,電流流過線圈,暫時變成磁鐵,而當線圈不通電時則磁力消失,從而操控其開關部分,繼電器正是利用這個原理構造(圖三)。

圖三:把電磁繼電器的外殼拆開觀察內部構造,當中最顯眼的是電磁鐵。


圖四為電磁繼電器的結構簡圖。控制端部分由電磁鐵組成,被控制端的部分則是由可動金屬片和接點組成。不通電時金屬片接向某個接點(或懸空),本圖則接向   點,當   點和   點之間加上電壓,電流流過電磁鐵,金屬片向另一個接點(點)吸合。

圖四:電磁繼電器的結構簡圖

說白一點,被控制端不過是普通的開關,只不過它不用人手直接控制,而是以非接觸方式來控制該電路開路和閉路罷了。控制端和被控制端所駁接的電路兩者獨立,互不影響。繼電器可作自動控制電路,例如將繼電器加入感應元件(Sensor),我們便可利用環境的變化,如溫度、壓力、光等,作為輸入控制的條件,得到更廣泛的應用,亦可用作電路保護,避免過熱或因過大電流而燒毀電子器材。以上所說只是繼電器一般典型應用。

繼電器有不同規格,封裝上多註明線圈額定電壓(Coil Rating Voltage)和接點最大可承受的電流和電壓(圖五),應用時要特別注意。線圈額定電壓表示線圈激磁所需的電壓,若線圈兩端的電壓少於這數值,繼電器便不能工作。

圖五:繼電器上標有規格的例子

此繼電器的線圈額定電壓為   9VDC,即至少需要   9V 才能工作,而且輸入電壓必為直流電。至於 CONTACT 下方標示的兩列規格(5A 250VAC  5A 30VDC),表示繼電器被控制端的接點最大可承受電流,與及該部分電路的最大輸入電壓。如超過最大值,會縮短繼電器的使用壽命。


之前說繼電器的被控制端如普通的開關。最簡單的開關有兩個接點(Terminal),其中一個接點作訊號輸入點,叫「刀」或「軸」(Pole),另一個接點作訊號輸出點,叫「擲」或「切」(Throw)。這款開關便屬單刀單擲(Single Pole Single ThrowSPST)開關(圖六)。

圖六:SPST 開關的電路符號
同樣,繼電器亦分不同數目的「刀」和「擲」,例如:
    SPSTSingle Pole Single Throw,單刀單擲 / 單軸單切
    SPDTSingle Pole Double Throw,單刀雙擲 / 單軸雙切
    DPSTDouble Pole Single Throw,雙刀單擲 / 雙軸單切
    DPDTDouble Pole Double Throw,雙刀雙擲 / 雙軸雙切

各電路符號見圖七。

圖七:繼電器的電路符號
「刀」的數目就如繼電器的控制端可同時控制多少個單刀開關。擁有雙刀的繼電器,即可令兩組獨立的單刀開關同時開啟或關閉。「擲」的數目是指每組單刀開關有多少個輸出點。單擲只能令訊號通過或不通過輸出點,雙擲則表示開關在「開」或「關」的狀態分別與不同接點接合。換句話說,它能獨立控制兩組接至不同電源的設備。

繼電器除作自動控制應用外,它的主要優勢是以小電流控制大電流電路,此外又因它能遙距控制電路,它適合用於某些不便直接走近開關設備的環境。假設燈泡位於有高幅射的室內,而且需要大電流點亮,這時適合使用繼電器控制(圖八)。可能你認為:我們不便把普通開關設在室內位置沒錯,但把電線拉長,將開關移到遠距離也可以控制燈泡點亮,為什麼要選擇繼電器呢?

圖八:簡單的繼電器應用例子——遙距控制設備的開關

別忘記這例子有設定條件,就是燈泡需大電流工作。電線有內阻(R),電流(I)流過電線有功率(P)損耗,其關係為   P = I2 x R,如果把電線拉長,即電線的內阻增大,功率損耗更大,令電線發熱。此情況下使用繼電器,便能以小電流控制燈泡電路,也可保護人體免受幅射影響。

雖然電磁式繼電器有以上優點,但它的機械結構亦為它帶來一些缺點。最主要的問題是不能做到高速開關,因此較難與高頻輸入訊號同步。金屬片在開合間易出現反彈(Rebound),對反應敏感的線路引致控制錯誤。它普遍體積大,並不便應用於小型電路上。另外它的接點會隨接合次數逐漸磨蝕,造成接觸不良。繼電器在切換開關時發出的「嗒」一聲,也造成噪音滋擾,電流大時更會現出火花。現今機械式繼電器已被電子式繼電器所取代,因為電子式繼電器,可作高速開關,低噪音、低秏損、低干擾等。

機械式繼電器看似缺點很多,不過只要發揮創意,對零件可運用得融會貫通,它其實可以做到意想不到的功能。結束本文前讓我給你一個挑戰題:

如何運用繼電器設計模擬栓鎖器(Latch)電路,按下開關一次(SET)時,燈泡永久亮著,直至按下另一個開關一次(RESET)後,燈泡才永久熄滅?

問題沒提供詳細的零件規格,例如燈泡的瓦數、線圈額定電壓等。大家可自由假設不同條件,電路設計以簡潔、選擇零件時不需互為遷就為佳。下一次將與大家分享不同解決方案,並分析各電路的優缺點。

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