工程學科(一)科

本研究利用單晶片微控制器Arduino、色彩感測器 TCS3200、散光型白光LED、電阻、電容、電晶體、筆記型電腦等器材製作出一簡易的比色計。先透過限流電阻及補償電容的更換交叉測試，尋找到系統所能提供最穩定光源的組合，然後利用一些已知濃度溶液的紅色、綠色、藍色、強度偵測值，用多元多項式迴歸分析法尋找出該溶液的最佳濃度估測函數，以後只要測得未知濃度溶液的偵測值，即可以此估測函數計算出該溶液的濃度。經由硫酸銅及硫氫鐵離子等溶液的實際測試，平均的估測誤差分別為2.75%及3.77%，可見我們自製的比色計確實精確有效。

上下學坐車經過關渡橋時，有時會察覺橋樑發生較劇烈的晃動，因此讓我們開始對橋樑安全產生關心，也引起了我們的興趣並根據我們目前所學的知識與技能，去設計橋樑安全通報系統，來幫助人們預防災害的發生，與本土的交通建設之關懷。 本系統橋樑監控是以三個狀態:裂縫、下陷、傾斜，以直線拉桿感測器來量測裂縫及下陷狀態，加速規感測器量測橋樑來判斷橋樑是否受損。利用Arduino讀取所測量的值再透過RF模組傳送至電腦，將五個狀態傳輸到電腦上，讓使用者能夠透過VB查看五個狀態的資訊;即是結合遠端通訊與橋樑資訊監控系統。圖1為系統架構圖。

垃圾桶在日常生活中廣泛應用，種類也越來越多，垃圾桶最常運用的方式，是透過紅外線感應來打開或關閉垃圾桶蓋，以防止垃圾桶發出腐臭味。本裝置可以自動壓縮垃圾，以達到節省專用垃圾袋的使用量，並利用溫度感測器、煙霧感測器、瓦斯感測器及超音波模組，以達到環保垃圾桶最佳化。本裝置採用ATMEL電子公司，所產生之單晶片微控制器(ATMEL AT89S52)作為中央處理模組及Arduino作為控制模組，並利用Wi-Fi通訊模組(ESP8266)，並將資料傳送雲端(thingspeak.com)，可使用智慧型手機連接雲端資料庫，以達到資料分析與管理控制，以達到環保的目的。

現代生活中電能扮演非常重要角色，由於使用者型態多而複雜，甚至因電能過度開發造成能源與環保問題，於是電能品質與資訊至為重要，結合新穎的科技技術改善目前電能管理，達成智慧化用電能系統成為現代電能管理顯學。 本研究概念來自物聯網(IoT)與區塊鏈技術，將二者結合並應用於電能管理系統上，使用戶端使用者與供電管理者皆有用電資訊平等權，進而達到更佳的用電資訊安全與節能效果。研究內容除了製作電力模組為物聯網電能系統之感知層，與無線傳輸模組及嵌入式樹莓派處理器前端伺服器組合而成網路層之外，更著重於應用層之後端區塊鏈伺服模組。目前研究已有電能資料、帳單與交易之工作量證明成果，所以具有公開不易篡改與交易節能功能。

臺灣老年人口比率逐年攀升，老人照護逐受重視，而運動對於健康保健更是不可或缺。因此我們想製作一產品，結合時下流行的體感控制，也就是以穿戴手套的方式操控遊戲，讓復健同時兼具娛樂，活動筋骨，一舉多得。 手部與手指的運動分別會被我們所設置的三軸加速度感測器與彎曲感測器偵測，並以類比訊號的形式透過傳輸線傳送對應的鍵盤按鍵訊號至電腦，以此可操縱多種透過鍵盤遊玩的遊戲增進使用之樂趣與意願達到。 使用Arduino IDE編寫程式之體感手套，搭配Scratch與KODU設計之遊戲，邀請8位長者體驗，並以問卷回饋與分析。多數長者在活動與遊玩過程中認為，能增加其樂趣以及使用之意願。希望透過本次研究，使復健中的運動能夠翻轉成新世代的模樣！

魯班鎖相傳是過去木匠傳授徒弟學習榫卯技法，藉由拆解與組合的過程，訓練空間觀念、組合邏輯及解決問題的表現。現今益智積木皆以魯班鎖為原型，至今已變化出許多種類，我們研究的是具有階層設計特色之魯班鎖，因其有著特別的模組化特性。 研究過程發現不同階層的魯班鎖，有著奇妙的關聯性，透過歸納整理，外型分類為A、B、C型(圖1~3)，依n階層(n≧3之整數)可演變出B型式之樣式有n-2種，C型式之樣式有n-3種，依設計者的寬度w與階層數n為變數，可推得各型式組件之尺寸、樣式及件數，進而推導出數學公式，樣式總數為2n-2及總件數為2n2-4n+3，藉此設計與解密n階層的魯班鎖，將複雜的古技藝簡單化，以嶄新的3D列印方式輸出，達到設計構想成實物之目的。

當需要進行車刀角度研磨時，往往需要消耗許多時間及較高的研磨技巧才能提升刀具研磨角度之準確度，因此、我們設計了一組「磨刀霍霍」車刀研磨附件(如圖1所示)，此附件能做角度偏擺(Yaw)及俯仰(Pitch)，搭配自製的鑽石砂輪裝置可直接安裝於車床上進行準確的刀具研磨。本研究運用分度盤分度的原理，能夠方便且快速調整所需要的角度。本研究以簡易、輕量化的方向設計，利用Inventor 3D繪圖軟體進行將零件設計、模擬配合檢查干涉，將其實體化並組裝進行測試。

本研究係針對一台「具調整座之汽機車兩用頂車架」進行設計、實作及測試，係結合操作較簡易之機車頂車架及汽修馬椅進行設計改良，而使此頂車架上具有可調整高度的調整器及可伸縮握把外，並加裝照明燈條及警示燈條。透過此「具調整座之汽機車兩用頂車架」之實作，除已於不使用調整器下針對光陽GP機車驗證頂車功能外，並已透過調整該調整器高度後針對福特Focus汽車驗證頂車功能，本創作之主要特色包括:(1)可適用於汽車及機車的頂車，(2)可使汽車頂車的方式更簡易及省時，(3) 可調整握把長度，(4) 具備警示功能，(5) 具備照明功能。 本創作之規格係針對小客車頂車，若欲針對較大客車進行頂車，就需參考本創作而修改作品規格另行製作適合該較大客車用的頂車架。

本研究主要針對預防病媒蚊發生機率和統計區域分佈，藉由蚊蟲對於不同顏色吸引度之差異，設計出一款新型的吸入式捕蚊燈。除了捕蚊外，本研究結合學校課程所學，使用3D列印設計捕蚊燈外型，透過ESP8266 模組使捕蚊燈成為物聯網的節點，除了可以控制多臺捕蚊燈燈光顏色誘捕病媒蚊外，再利用小型風扇阻斷蚊蟲飛出，使捕蚊效率提高，整體捕蚊燈的消耗功率也可連續使用。在電路板加裝光敏電阻感測，亦可自動統計病媒蚊吸入數量，再透過網路回傳資料收集至伺服器。在裝置多臺捕蚊燈後，可以同時統計區域病媒蚊的分佈，以利降低疫情發生機率。

本研究利用無人機可自主起降並執行任務，高度機動性的特點，自行發展一套即時監測系統，選擇市面上便宜且成熟的飛行載具，搭配各種感測器如溫溼度，MQ3酒精感測器、PM2.5空氣懸浮粒子偵測…等，先經重量評估後測試運行，再經重心計算，自製零件基座固定，PID測試、最後撰寫程式，將感測器資料即時透過無線訊號傳輸到控制端螢幕，除了能遠端即時監測數據外，並能降低零件成本，提高模組操作上的彈性。 實驗顯示本研究自製的無人機的自動化監測系統，能精準且迅速的取得各種監測數據，對於高空、災害現場或人員難以抵達等狀況將有助益。此外，運用無人機做為機動式監測站，將能有效補足現行定點監測站及人員稽核的不足，在未來應用更是無可限量。