【DFROBOT SKU:SEN0165 ORP氧化還原度感測器之訊號處理簡易OPA應用電路分析&驗證案例。誰說 高職沒有理論基礎? 】

雖然個人在當年碩士班畢業後在產業界所負責的工作內容，大多並不是專門從事純硬體電路開發，但過去在技職教育體系的電路基礎專業知識和技術累積，還是經常能實際用上的。

尤其我們做嵌入式系統設計、IoT系統設計的人，從硬體電路、底層韌體、開機啟動程式、(針對有作業系統的嵌入式系統)作業系統核心space和user space的驅動程式和應用程式、感測器應用、訊號處理、無線通訊技術應用、PC端的應用程式、行動裝置端的應用程式等等，都必須有一定了解，才能比較完整設計和整合系統架構。

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最近協助一位業界工程師理解一些感測器套件的整合應用，該套件包含一個感測器輸出訊號的處理電路，如下圖。

                       電路圖來源: ORP氧化還原度感測器套件之訊號處理電路的電路圖

https://image.dfrobot.com/image/data/SEN0165/OPR%20meter%20V1.0%20Schematic.pdf

在此，我用個人在15年前、就讀 高職電子科一年級 上學期的 一點點基本電學基礎(Kirchhoff's current law，克希荷夫電流定律) + 高職二年級的一點點 電子學 基礎 (OPA運算放大器的最基本觀念)，

即可簡單分析計算一下 這款ORP氧化還原度感測器 和 pH感測器 套件 的 輸出訊號調整電路 的 第二級 (簡易的計算過程如下方照片所示)。

(誰說高職沒有理論基礎?  我這裡可能只是用到高職所學的所有電學理論的百分之一不到吧)

簡易電路分析計算過程 (使用克希荷夫電流定律)

並且，也使用對於初學者來說相當平易近人且強大的Tinkercad電路軟體模擬一下。

使用Tinkercad軟體進行電路模擬之結果畫面 (2V - 0V = 2 V)

使用Tinkercad軟體進行電路模擬之結果畫面 (2V - 0.5V = 1.5 V)

電學數學計算 + 模擬驗證  + 實際電路  

三個願望一次滿足，全部到位，這個簡單的小例子頗適合做為教材。

至於像是ORP感測器的應用原理 以及pH感測器的基本原理(範圍內接近線性特性與其描述式、校正原理和方式)、廠商提供的sample code是如何搭配等方面的內容較多，未來有機會再分享。

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我始終覺得，我們台灣的教育總是學得太多，但實際吸收、在畢業後能實際運用的內容似乎太少。這代表我們的教育的performance太差了。

不要小看這種簡單的小例子，雖然簡單，但是我在成功大學看過許多領域(例如資訊領域，還是很多題目需要硬體整合背景)的 教授們 (電機博士、資工博士、工程科學博士、機械博士等)，大多是完全不太會這些東西的 (可能他們在當年修完課就忘光了)。

當然，他們「指導」的研究生們遇到這些狀況大多是只是用這種現成的硬體電路模組套件，而較少分析其原理，加上通常這種模組的官方網頁也不會講解電路設計原理。但是，其實若要將這些感測套件應用得「好」、理解這些訊號確切是對應到什麼感測值，搭配廠商提供的sample code到底在做甚麼，是不一定要自己從頭做啦，但是必須還是要有這些基礎知識背景去做些分析，這就是個很好的例子。

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孫文良 (阿良的嵌入式系統技術學習區)

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