生活與應用科學科(一)科

本組實現一個結合磁浮模組、馬達模組及發電模組之自製磁浮-馬達-發電實驗平台Maglev-Motor-Generator (MMG)，探討法拉第定律及摩擦力影響。首先，將實心圓鋁柱加工製成感應-同步合一的同軸轉子，再將強力磁鐵崁入圓鋁柱轉子表面及兩端，並藉由下方固定磁鐵斥力達到磁浮懸空之目的。另外，透過變頻器驅動定子旋轉磁場帶動磁浮轉子與旁邊線圈切割磁力線以驗證法拉第定律及發電與轉速關係。為了提高磁浮穩定，磁浮轉子一端以擋板限制其位移量，調整磁鐵角度、磁力大小來達到穩定之磁浮支撐力，並探討在不同材料擋板下，摩擦力對磁浮轉速的影響。 本作品利用上課所學知識，建置MMG實驗平台來探討轉速與摩擦力及發電關係，最後將研究結果加以分析及驗證，達到科學實驗之目的。

黑棘蟻（polyrhachis dives）為台灣常見本土的大型蟻種；它體型碩大容易觀察，是了解馬蟻生態重要的蟻種，同時也是入侵本島、危害環境的紅火蟻剋星。黑棘蟻對溫度、濕度、食物及水源十分依賴，環境不良便會強力的遷徙。本作品採用剪枝法摘取蟻窩，保持黑棘蟻完整的族群，放置於智慧型黑棘蟻觀察箱飼養。智慧型黑棘蟻觀察箱有以下的特點：1.觀察箱配有Webduino晶片控制溫、濕度感應器自動控制排風系統，使觀察箱保持最適合的環境。2.利用水位感測器及沉水馬達自動補水。3.利用google表單自動紀錄觀察箱的環境變化。4.利用網路遠端操控觀察箱。

如何協助非洲落後國家發展太陽能，解決日常生活的煮食是當今最熱門的話題。根據生活科技課本所學，太陽能的應用分為太陽能光熱及太陽能光電轉換，為了利用太陽能實踐低碳生活，我們嘗試製作各類聚光太陽爐，並比較其運作差異，了解如何提升太陽爐的效率，進而設計一款有別於市售的變焦控溫複合式太陽爐，大膽的提出改變距離的變焦方式來控制溫度，有效整合菲涅爾透鏡與凹面鏡，達到雙邊同時加熱之聚光太陽爐的設計。另外，搭配360度升降的聚熱旋轉雲台之輔助，讓食材有效均勻受熱，同時考慮天氣不穩的因素，結合太陽能板所提供的電力能源，供給ZVS低壓高頻加熱器，輔助聚光太陽爐的不足，根據不同食材提供多元性的烹調方式，並縮短煮食的時間。

聽障人士的生活如何不便，是一般聽力正常的人無法想像的，而目前台語並無相關的即時手語翻譯系統被建置，本研究自行開發智能手套系統，能截取手勢，並利用App Invertor 2 開發的手機App程式，存取雲端語料庫，可以即時翻譯。而語料庫部份可同時結合中文、台語和英語等不同語料，符合使用者的需求。不僅可以有效的處理不同的語言，並可以擴充其功能與智能插座結合，只要比出特定手勢就能輕鬆控制家電的開關，便利我們的生活。

有臭臭味的天然沼氣是一種混合氣體，其產生與廚餘和甲烷菌的厭氧化學反應有關，屬於生物化學的一部分。在甲烷菌吞噬廚餘的過程當中，可以將廚餘轉換成可利用的天然沼氣(主要是甲烷)，是較為環保且潔淨的再生能源。沼氣是看不見的氣體，若無特殊的器具，是無法知道在沼氣生成時，周遭的環境發生了哪些變化。因此我們利用人工智慧(AI)軟體–mblock編輯程式，加上編寫甲烷和廚餘酸鹼(pH)值的量測程式，監控收集沼氣時的實際狀況，判斷沼氣收集的時機。透過數據的分析，定義出沼氣最佳的生成條件。實驗的結果顯示，發現在沼氣生成的過程中，廚餘會先酸化，pH值會先降低，然後趨於穩定。在我們的測試中，澱粉含量較高的廚餘搭配購買的粉體菌組合，可以產生最多的甲烷。

智能割草機設計為 推車式設計及安全性智能設計。刀片高度在大約6~7公分處。不同的切割位置會影響切割的力量，隨著角度越大，施力效果越小12V馬達配12V鉛蓄電池，施力效果最好。車輪要有突起，才能深入草地中，這樣車輪才能受力。需考量因應地形的穩定性。前輪越大，遇到坑洞可以直接通過。齒輪模組以1：6能夠有較大的拉力及爬坡能力。馬達上的齒輪與車輪上的齒輪接觸點上下接觸，可避免受到草莖或雜物影響。採用2個超音波分別設定邏輯，能有效避障，擁有最佳割草路徑。

“擁抱”在人際關係中扮演重要的角色，而觸覺經驗常常伴隨著豐沛的情感。本研究之應用核心價值是透過雲端科技，真實地傳遞「情感性的觸覺」。作品在衣服中安裝 Arduino Pro Micro與Bluetooth Communication Module，以線性方式控制微型振動馬達陣列的振動，利用手機藍芽連接體感服，透過4G或Wi-Fi與Google Firebase雲端服務連結，即時傳遞與交換控制資料。從實驗統計數據中分析馬達振動與觸覺感受的線性關係，建立具有重複性價值之微型振動馬達的線性系統參數。讓人們除了可以透過文字、語音及影像溝通，也可以透過體感服做遠距離的接觸與互動達到“擁抱”的人際關係。

本實驗分成電磁鐵特性研究和自動化磁浮運輸工具的探討，在電磁鐵特性的實驗中研究影響電磁鐵磁力大小的因素。當電磁鐵的矽鋼片數、漆包線纏繞匝數和電磁鐵的通電電流愈大皆使電磁鐵的磁力愈強。磁浮運輸工具實驗中目的為發展能使車體平順運行的磁浮軌道，並探討負重對車體懸浮高度的影響，再利用做出的磁浮運輸工具探討列車移動時的順暢度、穩定度和振動情形。在製作磁浮運輸系統的實驗中發現：電磁鐵磁極轉換的頻率、電磁鐵的間隔、磁浮車體的初速度和車體寬度會影響磁浮車體運行順暢度，其中吸引時間介於0.290秒和0.300秒時，可以使列車移動最順暢；吸引0.310秒時為等速運行；振動幅度在0.275秒到0.340秒時較穩定。

為了使身心障礙者及孕婦、帶小孩的爸媽們能順利地找到停車位，解決濫用身心障礙及婦幼車位的問題，所以我們製造出「正義魔人」系統。利用Arduino、RFID、超音波測距等零件，寫出程式碼，讓符合資格的人取得卡片後，能夠停在專用的保留車位，提醒沒有資格的人不得佔用。我們先製造出機器原型，然後完成具實際功能的一號機，而後改良語音警告功能及拍照檢舉功能為二號機。

本研究旨在探究包含自動漏水檢測與智慧警示功能的新型馬桶漏水檢測裝置。模仿實際馬桶機構組成，自製馬桶供排水管路和沖水開關周邊機構實驗模型，透過實驗量測與數據收集、分析，最後選定作品內的供水管路組成、漏水感測器和沖水感測器。當馬桶發生漏水時，作品內的單晶片會先關閉裝置在進水管路上的電磁閥，停止繼續供水；再透過藍牙無線界面與簡訊分別通知在室內和室外的相關人員。藉由建立一套實驗室等級的作品實體雛型，在不同實驗條件下，對實體雛型進行各種參數測量、記錄和分析後得到重要實驗結果。實驗結果證實本作品不僅可以解決傳統馬桶漏水檢測方法費時費力、功能不足、量測儀器昂貴問題，且可滿足本作品預期的設計目標。