高考申論題
109年
[汽車工程] 汽車電機學
第 二 題
📖 題組：
有一溫度感測器特性如下表所示。表中之數據為感測器的溫度與其電阻之關係。請依據此表回答下列諸題：（每小題10分，共20分） 溫度 電阻值 30 ℃ 2 kΩ 40 ℃ 1 kΩ 50 ℃ 500 Ω 60 ℃ 300 Ω 80 ℃ 200 Ω 100 ℃ 100 Ω
有一溫度感測器特性如下表所示。表中之數據為感測器的溫度與其電阻之關係。請依據此表回答下列諸題：（每小題10分，共20分） 溫度 電阻值 30 ℃ 2 kΩ 40 ℃ 1 kΩ 50 ℃ 500 Ω 60 ℃ 300 Ω 80 ℃ 200 Ω 100 ℃ 100 Ω
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
情境：當引發冷卻水溫度達到100 ℃時，要使電動冷卻風扇自動啟動運轉。請根據此需求設計此電路及將電路圖繪出並說明之。
思路引導 VIP
本題測驗感知器訊號處理與致動器控制的實務設計能力。首先，由表格數據（溫度上升、電阻下降）判斷此為 NTC（負溫度係數）熱敏電阻。解題關鍵在於利用分壓定理將電阻變化轉為電壓訊號，並透過比較器（Op-Amp）設定 100℃（100Ω）為觸發臨界點，最後以電晶體驅動繼電器來啟動大電流的冷卻風扇。
小題 (一)
假如溫度感測器的輸入電壓源是5 V。當50 ℃，溫度感測器之輸出電壓是1.0 V。則當溫度是100 ℃時，請問溫度感測器之輸出電壓是多少？
思路引導 VIP
本題測驗汽車溫度感測器（通常為NTC熱敏電阻）與ECU內部分壓電阻的電路計算。先利用50℃時的已知條件（電阻值與輸出電壓），搭配串聯分壓公式推導出隱藏的串聯固定電阻值，再代入100℃的電阻值求出最終輸出電壓。
NTC感測與自動控制
💡 利用NTC熱敏電阻分壓特性，配合比較器觸發繼電器驅動元件。
🔗 冷卻風扇自動觸發控制鏈
- 1 物理量感知 — 水溫達100度使NTC電阻下降
- 2 訊號分壓 — 分壓點電壓隨電阻下降而改變
- 3 邏輯判斷 — 比較器判定分壓低於基準值並輸出高電位
- 4 功率擴增 — 電晶體導通並驅動繼電器線圈
- 5 負載執行 — 繼電器接點吸合使風扇馬達運轉
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🔄 延伸學習：延伸學習：遲滯控制（Hysteresis）設計，可避免風扇在臨界溫度頻繁啟閉。
