全國中小學科展

高職組

利用半錐角定義導出數位多元量測系統之研究

當我們完成加工工件,或加工過程要檢驗錐度、角度、垂直度等量測時,會 發現現有之量具有很多缺點,因而造成在量測方面有很多的困擾。如下︰ (一)單一功能︰ 如︰萬能量角器,只能量角度,且僅表達度、分、秒,碰到錐度、垂直度, 用長度關係表示者,即不適合使用。 (二)操作困難︰ \r 1 三次元量測除須死記操作程式外,還要製作固定基準面之夾具。 \r 2 用塊規、圓棒量測錐度時須計算(T=Δd/L)外,圓棒置放於塊規上,容易滾 動,不易量測。 \r \r 3.用正弦桿量測錐度,除須要計算外,還需要製作固定夾具,否則易滾動。 (三)笨重不易搬動或環境不適合︰ 如︰三次元及光學投影比較儀,由於機體笨重及現場環境,如溫度、濕度、 灰塵??等,不佳情況下並不適合在工作現場使用。 (四)無明確量測數據︰ \r 如︰直角規、角度塊規,只能作比較,用目視看透光程度,至於誤差多少, 則無法用明確數據表現出來。 \r 基於以上種種缺點或困擾,激發我們對錐度、角度、垂直度等,高精度、操 作簡便之多功能量測系統研究的興趣。 \r

渾身是勁的電動自行車

本研究主要是為了要研發讓電動自行車增加續航力。為達此目的,本研究設計有兩大功能:一、自製可以讓三個電池互相串聯輪替切換供電的開關;二、設計兩個馬達:輪鼓馬達、直流有刷馬達,可以適用在不同的地形進行切換,並對直流有刷馬達進行電力回充,延長電力,以達增加續航力的目的。經實驗結果發現:三個電池的輪替切換可以提昇續航力約30%,另外兩顆馬達的切換,在平時較平緩的路段以輪鼓馬達來供給動力,直流有刷馬達對不供電的其中一顆電池進行充電,若遇到上坡路段時,切換成由直流有刷馬達來提供動力,並可變換不同的齒輪比達到輕鬆爬坡的目的。

微型風力太陽能自行車警示燈方向燈

本作品以夜間騎乘自行車時的安全作為研究方向,由於在夜間騎乘腳踏車時如果沒有足夠的照明設備常常會發生意外,故我們將警示燈加在自行車帽上,以增加夜騎時的安全性。顧慮到轉彎時的安全,我們也將左右方向燈加裝到安全帽上。加上現代環保意識的提倡,所以本作品以太陽能及風力等再生能源作為電力來源,在白天或是光線充足時太陽能板會對電池充電,在騎乘腳踏車時平均風速達到4公尺/秒(以自行車平均時速15公里/小時)的條件時也會充電,本作品不僅可保護自行車使用的安全,也結合了綠能環保的概念。

智慧型居家管理系統

本專題係規劃製作一套智慧型居家管理系統,該系統包含下列六大功能:一、家電控制系統二、家庭電力控制系統三、防盜系統四、災害監控系統五、生活小秘書六、自我測試以Visual Basic 為介面,將個人電腦當作為整個智慧型系統的核心接著再透過8255 卡來擷取外部硬體設備的資料並做轉換,將其轉換的資料送至個人電腦,由個人電腦來做資料的比對及處理。電腦抓取8255 卡的訊號所做的處理,例如:家電控制系統、家庭電力控制系統、防盜系統、火災監控系統、生活小秘書、自我測試等等,再分別送至各子系統做完善的處理,展現各種功能。智慧型居家管理系統之特色如下:一、PC 為主要控制 二、即時間控 三、系統完善 四、系統全自動 五、操作方便 六、電路間單

創新型微動能感測系統之研製

感測器為系統最前端裝置,影響量測結果甚鉅。目前量測微弱振動的感測器,絕大多數為日本或美國生產,主要為半導體橋式壓力感測器。雖然體積較小,但受溫度與非線性影響,無法真實地將感測動能轉換出來且價格昂貴。有鑑於此,我們將水添加微量的電解質,產生的阻抗配合薄膜與震動面接觸,薄膜上的電極隨震動起伏,與固定電極間產生位移使阻抗產生變化。經四項實驗,證實此感測器具有極佳的低頻響應與能量轉換曲線,並且造價低廉,配合相關電路建構出微動能感測系統,能廣泛運用於科學研究、視聽電子、地震分析、生物資訊、製造業產品檢驗等範疇。

台灣稀有水生植物蓴菜周年生長調查及成分分析研究

本研究針對臺灣稀有水生植物「蓴菜」之周年生長狀況進行觀察,並分析其主要成分暨化合物。由本研究結果得知:一、位於宜蘭縣崙埤湖內之稀有浮葉型水生植物蓴菜的生長周期為:以沈水葉型態休眠(1~2 月);地下走莖與幼葉生長期(3~4 月);開花期(5 月);快速生長期(6 月);花萎凋(7 月);結種籽、盾葉成熟不再長新葉(8 月);由葉片、葉柄、莖漸次凋萎,開始進入休眠(9~10 月);以沈水葉型態休眠(11~12 月)。二、由蓴菜之葉片分離出十種成分,分別為:BS-2(Kaempferol-7-O-Glucosids)、BS-3 (Quercetin-7-O-glucosids)、BS-4(5,8,4’-Trihydroxyflavone-7-O-glucosids)、BS-5 (3,5,8,3’4’-Pentahydroxy flavone)、BS-6(Vitamin E: d-Tocopherol)、BS-7 (Glyceride)、BS-8 (1-0-(4-hydroxy bengoyl)-β-glucose)、BS-9(Quercetin)、BS-10(Kaempferol)、BS-11 Luteolin-8-c-β-glucospyranoside。其中經測試 BS-8 對神經膠腫瘤細胞株有 18.42%之抑癌效果,另外,BS-2、BS-3、BS-5、BS-10、BS-11 等成分,呈現良好之抑制黑色素美白作用。

生活更便捷,就讓聲活動起來

”生活更便捷,就讓聲活動起來”是讓生活變的更簡單、更安全的專題製作研究,在組員討論下,我們選擇運用聲音控制家中的電器用品,可以使用平常的生活用語,來開啟或關閉常常用到的特定電燈、冷氣、電扇、…,天氣熱時所需要開的電風扇和冷氣也可以運用的到,也可以利用語音,便完成澆水、撥放音樂功能。當要睡覺了,我們只需要說”睡覺囉”電腦就會將家中所有的電燈關閉,並開啟夜間所使用的小夜電燈。在現今的社會家庭闖空門,變成常有的事情,因此我們利用電鈴的訊號,以防止家中無人時,若有人按門鈴就會轉接到主人手機,與來訪的人進行交談,使訪客以為主人在家中;另外一方面,若是主人在家中,離對講機很遠或正忙中,這時就可以使用免持聽筒的方式,直接與來訪的訪客進行對話和語音開門,就不必跑到對講機前面與訪客對話了。專題中,我們也運用手機,控制家中電器用品,只需要發一則簡訊,即可和「語音辨識系統」有同樣的功能了。另外撥打電話可免持聽筒,免按電話的數字鍵;接聽電話時,將會語音告知是誰的電話,並可免持聽筒,直接與來電者交談,讓生活更便捷,聲活動起來。

你省省吧!低耗能省電號誌燈

根據行政院科技顧問組及能源會估算,全國交通號誌改成LED 燈,可減少1.6 億度的電力,以每度3.5 元計算,每年可省下近5 億元。本專題以LED 燈為基礎,運用白天及夜間人們對光源相對亮度的視覺反應,提出低耗能號誌燈結構,達到省電的效果。目前的號誌燈,並未針對白天及晚上的周邊光度差異,在節能角度上作控制,故不論白天或黑夜所消耗的電能均相同,但因晚上的周邊光度較暗,較弱亮度的號誌燈,就能具有與白天相同的辨識效果,若能降低夜間LED 燈的亮度,必能達到節能的效果。本專題製作一套低耗能省電號誌燈的雛型,經實際測量印證發現,比現今LED 燈更節省近四成的電力,若以前述行政院的數據,全年可再減少近0.59 億度的電力損耗,相當於2 億元的電費支出。

圓來如此---千變萬化橢圓切割器

當一圓以圓心為原點作出座標軸,其兩軸長度是相同的,若兩軸長度不同時就會產生橢圓,而且因為長短軸的不同長度就會有不同的橢圓產生。在橢圓的畫法研究上,使用動態幾何繪圖軟體來模擬機構設計,並做可行性機構研究,最後以 SOLID WORKS 軟體完成機構零件設計與模擬。零件經機械加工,組合後試用,再針對試用上的缺點改善,最後完成本創作進行畫橢圓,也可以切割出任意橢圓的功能。成品完成後,將機構反置,以鉛筆繪製圖形,可以得到擺線的圖形。擺線圖形的基圓直徑與滾圓直徑大小會影響擺線外型,因此文中亦探討本作品各控制點位置對所繪出擺線曲線之影響。

溫熱水兩用飲水機省電控制之研究

在本學期家電檢修實習課程中,第二單元的電熱類家電實習單元裡,老師特別提到 :在家庭電器中,耗電量最高的,即屬於電熱類家電,也就是由電能轉換為熱能的電器用品。諸如:電烤箱、烤麵包機、電鍋、飲水機等,而這些耗電量高的電器用品有些只是短時間使用,譬如:電烤箱、烤麵包機,但有些則是長時間使用,譬如:電鍋、飲水機。電熱類家電短時間使用,其耗電量自然比較少,但若是長時間使用,其累積消耗的電量則很高。如何將需要長時間使用的電熱類家電,作一個有效的管理使用,以節省消耗電能,即是老師引導我們此次研究的動機,況且台灣自然資源有限,尤其每到夏季用電需求高時,即有可能遭到限電的困擾。所以,若要改善台灣用電吃緊的情況,必須研究有效的電力紓解途徑,才能解決電力不足的窘境。因此,我們針對一般家庭幾乎都具備的溫熱水兩用飲水機,作為此次科展的研究對象。 \r 家裡使用的溫熱水兩用飲水機,開機使用時間是全天候24 小時,其煮沸開水(約100℃)之後即開始保溫,但溫度太低(約94℃)時,又繼續加熱煮沸,反覆之間,無形中形成一種資源及金錢上的浪費。我們都知道隨手關燈的觀念,但對飲水機而言,卻未隨手關機,所以我們將溫熱水兩用飲水機,多加裝一個24 小時多段定時器,設定家裡有人使用期間的開機時間,以及沒人使用期間的關機時間,如此來減少開機使用時間,以便節省家庭電費支出,並達到紓解尖峰用電的情況。 \r