生活與應用科學科(一)科

電腦能幫我們烘培鳳梨乾嗎？家鄉居民種植的鳳梨豐收時，也要擔心價格的下跌。我們融合家鄉和專家提供的鳳梨烘培法，設計了多個實驗，想要找到更好的烘培方式。 要能順利完成這些實驗，必須要在烘培的過程中，不斷的改變烘培溫度，如果由人工操作，將是一個不可能完成的任務，因此我們想由電腦來幫忙控制果乾機的溫度。 利用學校所教的程式設計，我們結合了Arduino微控卡、感測模組、果乾機，自製了一台變溫果乾機，藉由電腦程式，我們能控制烤箱中的溫度，並將相關資料儲存起來、分析利用，因此成功的完成了實驗，也烘培出了好吃的鳳梨乾，而且在創新口味、增加保期、縮短時間、節約電能上，都能有改進，電腦確實幫我們烘培出了優質鳳梨乾。

看到校園內的平板車租借，需要到資訊組用紙本登記，而因為學校電梯只有一台，等電梯耽誤了很多時間，而且紙本消耗了很多資源，因此想做一個可以利用悠遊卡註冊、借車、歸還的系統，將停靠站放置各個樓層，有需要時可隨時去借還。此次成品製作是利用Webduino、Arduino開發板，借由網路連動Firebase資料庫，逐步完成租借系統。經過了多次修正與測試，已完成可註冊、租借的系統平台，但因時間和成本有限，目前只能以模型測試，期待日後能製作出停靠站並實踐於在平板車的租借。

此研究是利用溫差發電晶片(SP1848-27145)的特性，將日常生活中額外產生不必要的廢熱收集起來轉化成電能，為環保盡一份心意。此研究與其他相關溫差發電實驗最大的不同之處在於溫差發電晶片的”熱面”並非直接接觸在熱源之上，而是透過導熱材料將”廢熱”引導出來。至於溫差發電晶片的”冷面”則是透過環境溫度或是保冷凝膠墊的方式進行被動式降溫。此外，由於熱能是透過導熱材料傳導過來的，如何在傳導過程中有效地將”熱”保存起來提供給溫差發電晶片(SP1848-27145)熱面使用，以及溫差發電晶片組不同的排列組合方式，均為本研究主題所要探究的項目。

政府歷來致力於科技農業的發展，結合學術單位與民間團體，共同研發新的農業技術，我們雖只是國小階段，一樣可以結合科技解決家中農事的困擾，學生發現農民驅趕麻雀的方式並不十分有效，且在網路上搜尋到可利用雷射筆來驅逐麻雀，便決定製作出全自動的驅鳥裝置，為顧及環保與方便性，決定利用太陽能供電，以達到省能源、省人力的目的。 從草創到成品，做了三次變更，期間提升了供電系統，使蓄電時間少於持續用電時間，也檢視出雷射筆直射效能優於反射效能。使其具備穩定的太陽能供電，且透過直射可使影響範圍達約半徑120公尺的圓形面積等特性，期望此裝置能成為輔助農民驅逐麻雀的利器，甚至未來解決大樓或廊道鳥類築巢製造髒汙等問題。

四年級自然課第一次接觸到萬花筒，覺得很好奇；五年級暑假的科學營，開始探究萬花筒。仔細觀察後發現：萬花筒可以千變萬化的機制是：受重力作用而隨機變化的物件與無限反射的鏡片組。柱狀萬花筒：鏡片數為2時，夾角越小成像數越多、越趨近圓形；鏡片數為3、4、6時，能形成完整成像，有無限延伸的視覺效果；鏡片數為8、9、10、12時，成像類似花蕊和花瓣的效果。塔型萬花筒的成像有球體浮凸效果，斜邊越傾斜，球形成像越浮凸，徑長越短；搭配偏光片和膠帶為物件時，會產生與本體不同的繽紛色彩。 最後我們根據研究結果研發出魅力四射、滾動星球、光之花等特色萬花筒，其中炫光寶石萬花筒與機電整合成聲控變色小夜燈。

我們撰寫腦機介面程式，用低成本單電極的腦波儀讓智能車移動，實驗後發現專心度會隨著訓練而提高；在過程中看出每個人的腦波好像都不相同，所以嘗試從大量又凌亂腦波信號中萃取到四種有用的統計特徵值，再用近鄰演算法做生物辨識，正確率達到九成七以上，並實做出創新有趣具腦波解鎖應用的智慧家庭系統。此系統運用圖形的mblock、程序的C和交互式的Mathematica等程式語言，特色包含可傳訊息到手機上的緊急救難LINE通知功能和中文語音合成功能。設計出固定式的跌倒偵測和一氧化碳偵測裝置，與整合各種元件的腦波可控智能車，能自主偵測環境指標和災害意外指標並能適時提醒。我們相信唯有探索最難破解的大腦祕密，才能朝向直接用腦訊號控制和意識交流的方向前進。

偶見一則【學校導護發生意外】新聞，看完後在我們內心衝擊非常巨大，於是想要解決這問題。又從日常觀察校門口發現不論有無紅綠燈、斑馬線等，導護的生命安全一直存在危險之中。於是利用micro:bit藍芽功能設計中控台，配合超音波、紅外線來測量是否有來車的訊號與行人端人臉辨識鏡頭、PIR偵測是否有行人的訊息，決定何時控制導護桿的收放、紅綠燈閃爍。也導入自動語音播放功能來協助視障人士，可以知曉所剩餘的通行時間。導護桿上裝置超音波感測元件，可於發生車禍時透過IFTTT傳簡訊通知導護和警察局，達到即時救援。最後再加強行人穿越道上裝置地面紅綠燈，警示低頭族注意狀況。希望這項作品能夠讓導護降低發生車禍的機率，減少遭受危險。

印加果是高營養價值的植物果實，富含Omega-3與必需脂肪酸近年來逐漸被重視，但是開殼仰賴人工，人力成本成為推廣的最大阻礙，因此著手研究印加果的開殼機構研究，期許能為人類攝取植物營養提供進步的動力。研究成果分為：1. 整顆果實分離成單一粒果實的研究、2.單一粒果實開[外殼]的研究、3.單一粒果實開[內殼]的研究、4.果實與外殼分類處理的研究，5.整體機構在機電整合與資訊處理的研究，6.開殼機構最佳化整合的研究上等等。針對開殼與分殼的方法有：打拋、捶壓、折返震動、刀具、夾壓、高壓氣流、離心旋轉等等作為實驗的研究變因。與傳統人力相較，我們能夠更快速、更加省時省力的開殼與分殼，為印加果自動化生產的路程上，立下了新的里程碑。

近年來海洋受到人為垃圾污染日益嚴重，其中又以塑膠污染最甚。為了減少海洋垃圾並為環境盡份心力，我們製作海洋吸塵器，經過第一、二代海洋吸塵器改良，研發第三代海洋吸塵器，其特點為使用壓克力板做為機構材料，並在吸水口旁裝上濾網，垃圾不會隨著海浪漂出。然而機構內水排出後變輕而浮於水面，造成排水的水流打擊到水面產生壓力，進而產收吸塵器下沉等問題，最後決定採用固定式。 將海洋吸塵器搭載固定式太陽能板進行發電時，當太陽入射角度改變，可能會造成日照不足而無法發電的問題。為了改善此問題，我們決定將太陽能系統改為追日式，使用ardublockly編寫Arduino的程式，並加入光源感測器，讓太陽能板保持與太陽入射角度垂直，使其發電效率達到最高。

本研究旨在找出轉速最快的垂直軸扇葉，運用學校常見廢棄品，設計一套能發電的裝置以探索扇葉、風和電力的關係，獲致結論如下： 1.扇葉數量為5葉時，自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 2.扇葉支架長度為20cm時，自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 3.扇葉大小為20cm x 20cm時，自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 4.扇葉轉置角度為165度時，自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 5.所有變項皆會交互影響，調節受風頻率、受風角度的最佳組合可以取得自製垂直軸發電機輸出電壓的最高值。 本研究相關3D模具將在比賽後公開在https://tinyurl.com/y2emzt3h，讓接續本研究內容繼續前進的科學愛好者，能直接打造一組強力的風力發電機。