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雖然本實驗標題是光控開關，但 其實是作為某種應用分支 給 儀錶放大器。

本網頁的 首頁展示一圖 於其 用儀錶放大器(在 本例中乃 屬於 一種差動放大器) 去 放大晢電信號 來自 一電橋。相關的 應用之眾 可被發揮 在 磁開關、光開關、聲音開關、示波器、甚至更尖端一點地 在 偵測微弱的 神經信號。

但是，雖然，那些應用們看起來多采多姿，卻 其實不容易找到運用之 場合 在 一般生活裡，除了光開關 和 聲音開關為例外兩款。這是 肇因於 無論該等應用聽起來多麼炫，使用者們 或 器材經常都須要被一堆儀器、接線、和 轉接頭黏著，離不開設備 和 螢幕半步，除非使用電磁波(光也算，不過雷射是特殊的 光源)。這容易讓使用者的 應用失去自由性 和 一般性。

簡單地說，就是容易讓使用者覺得很重要 但 沒什麼用，除了找工作面試(當然，這也有用，只是感覺起來像吃螃蟹用鉗子，屬於一年用不到一次那種，總比不上筷子 和 叉匙來得一般實用)。

所以，今天咱特別挑光開關，就是著眼 於 咱可以站在5公尺~6公尺開外 去 操作，一般雷射筆的 有效射程都能支援。這個射程足夠讓使用者控制自製的 電動小船 在 小水池裡。

這個應用乃 有助於 理解磁開關設計，但 卻更看得到、摸得到、貼得近、也分得開、更有血有肉的 感覺。而且，就像咱的 慣例，所有的 設備容易被就地取材，不依賴特定的 品牌 或 韌體，大體上來說 都算白菜價，除了那個雷射筆特別貴，還有一個儀錶放大器稍貴。但 雷射筆還可以被用 在於 別處，且 可以被探照燈 或 其它光源替代；而 儀錶放大器也有一眾平價替代方案，只是該等方案較費工。

咱先看一下實驗設備 於 下圖，其中 紅色麵包板被用來強調一種交流耦合 介乎 一太陽能板正極 和 偵測電路間:

上圖的 太陽能電板，可以產生最多2V的 電壓。在 一般書房燈光下，該電板只有1V出頭，所以可用額外的 光線 去 提高其輸出電壓。

雖然用一般小手電筒可以輕易地產生0.4~0.5V的 額外增幅，但 那種發散式的 光源一遠離電板就弱掉了。反觀雷射筆，近距離雖只能提高增幅 于 約0.1V，但是，由於其指向性，仍能維持相似水準 當 距離被拉遠到三公尺以上時。

這就讓偵測電路可以只偵測晢其電壓變化 在 暫態、隨之放大該暫態信號、然後根據該放大忒廴者 去 決定是否轉換輸出階態。在 平常測試時，輸出端只須接個LED燈 去 檢驗。巡當 搭配電動玩具船時，輸出端改接馬達 或 其驅動級即可。

其實，對 讀者們而言，這堆電路並非全新的。若 咱觀察下圖的 區塊比對，就能發現白方塊區乃 屬於 一個咱提過的 90交大電信考古題實作應用。

而 下圖黃區裡的 儀錶放大器雖然看起來只有一顆IC，但 其內部構造乃 類似於 本網首頁的 放大器網絡(老時代的 考題料時常接地 參考電壓，比如91台大光電 和 89中正電機都有這類題目。相對言之，因為 咱實作，所以會多加個IC 去 控制參考電壓)。

這個小小的 儀錶放大器有個不斐的 價格 超過晢其總價 之於 剩下所有一眾IC 和 諸麵包板 -- 好一個高貴的 產品。當然，這是有理由的。咱下次講聲控開關時會再次討論為何它可以貴。但 總之，讀者可以先假設作者是為了省面積 和 時間才用錢 去 把三個放大器的 網絡縮進一個IC，另外還考慮了包括噪聲、偏置、動態區間、等種種挑戰。讀者若 讀一讀第二章 和 第四章 之於 咱常簡稱的 "原理與應用"一書即知梗概。

讀者看上圖可以體會到一件事情 => 那就是要把所學內容組合成一個實用成品 憑藉于 合理的 金錢時間成本也是要花點心思的。首先這系統須要操作者擁有至少兩組考古題的 知識，還須要操作者懂得如何運用數位電路 去 做比較 和 階態轉換。也許更重要的 是讀者需要一個足夠的 動機 比如把它用到 控制電動小船 或 電動小車上，而 那些動機又牽涉機械問題(咱未來會再討論)。即是說，雖然控制核心是電路，但，讓該電路產生價值的，卻 是一種生活態度 和 目標。大家還記得有個廣告台詞曾經說"科技源於人性"嗎?在這類應用上，那可不是口號。

下圖展示一輪開關的 操作過程，該操作其實不需要進行 於 如此黑暗的 環境，圖組只是為了凸顯燈號變化才採用一個亮度低於實際狀況所賦予。另方面，有些電燈有某種閃爍方式 於其 可能會干擾電路判讀。

這裡頭還有一些額外的 不理想細節，不過，大多是可被克服的，故這裡不多展開。總之，這玩意曾被實測 忒于 超五公尺的 遙控距離。本圖的 時序用 從匚 右側 到匚左側，其乃配合實驗時的 掃靶方向。

看完上述操作方式後，咱直接拿上述的 光開關，並 放置其 到 一寶特瓶小船上 去 進行一場澡盆航行實驗，看看 有那些進一步的 應用問題。

(註:下次咱討論聲控開關時，咱將引用教科書 去 討論所涉 挑戰 在 放大信號這一層面。)

看了上圖，讀者們能發現，光控開關固然是大腦，但 也只佔半船。電池(串成4.5V、品牌名被修圖遮蓋)、馬達、轉軸、槳葉等猶如四肢 和 能量來源，若 沒這些東西，則 腦子就算運轉地再凌厲，放在水面也是掀不起任何波瀾。

雖然 那馬達只靠略超100mA 去 運動，且 那槳葉設計乃 不著眼於 服務水螺槳，但 水面摩擦力夠小、相對地提高了運輸能力，讓咱可進行實驗。

該槳葉連接一棉花棒 去 作為轉軸，其有彈性 且 透過一鱷魚夾 去 咬住馬達轉軸 而 達到同步。咱就暫稱它們的 組合為一組sloppy propeller。咱 未來有空再改善相關機械部分。

上圖的 紅框 標示電源接頭、綠框標示馬達引線。下水前先接好該電源接頭、等初始暫態消失、先確定穩定 在 不啟動(即停船)階態，再連接馬達引線、然後下水、開始操作。

在 下圖，咱 截圖 自 初航錄影 之於 上圖的 小船，並 說明展示正常的 開關功能、且 指出額外的 問題多種。

在 畫面裡，開船停船的 狀態很明顯，只要看水面是否起波即可。由於 船身透明，所以操作者可以看到 階態燈 在 某些角度，這樣可以比對運動 和 控制信號是否匹配。另外，實際操作時有許多反光 和 雜光雜影，且 船體運動，這些都減小了時間窗口給瞄靶 和 滑靶的 操作。但，上靶滑靶依舊算容易，追著靶跑也是挺有意思的 一種遊戲。

螺槳偏離軸心乃 為了 讓船轉起來，畢竟澡盆水區就不到一人身長。若 真要拿到其它水池遊戲，稍改動力系統 和 靶位系統，再加些防水措施即可。若 想用個更耗電的 馬達，則 換個驅動級 去 增加輸出電流即可(上圖的 紅板子就多安裝了一個小驅動級 去 推小馬達，但 推不動大馬達)。

這實驗結合微電子 和 機械、又不牽涉韌體控制、不被一撂多餘設備綁住。這種直接的 控制感 和 趣味，對於 學習者是很有回饋的。