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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0.1ml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
2、，所以只能用感覺重量，或是聽聲音來判斷，如果沒有長時間的經驗累積，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参、研究設備及器材2SC1815(電晶體)電子蜂鳴器(6V用)電阻4.7k(14W)按應開關單3乾
3、電池2個（3V）微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：電阻4.7k(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
4、滴自來水至量筒中，測量20滴水的體積，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。 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。 (二)重複50次，紀錄蜂鳴器鳴叫的次數。 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。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。 4.再把電池連接按應開關。 5.將電
5、晶體（Tr1）的c連接蜂鳴器。 6. 再將電晶體（Tr1）的d與R1（電阻4.7k(14W)）連接。 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0.09ml，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 1.溫控開關與磁簧開關的C和D連接
6、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：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
7、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2.控制電流往一定方向e腳流動，使其不受其他因素影響。 100電阻：1.消耗電流 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
8、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出。柒、結論 經過水溫及水位感測器靈敏度的測量，發現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。新電子製作入門。建興文化事業有限公司。 二、專利檢索 中華民國專利檢索系統 檢索詞 / 資料數 1.盲人： 158筆資料 2.水位感測： 227筆資料 3.水溫感測： 107筆資料 4.盲人杯： 0筆資料 5.水位感測杯： 0筆資料 6.水溫感測杯： 0筆資料 (目前並沒有人發明盲人使用的杯子)8
