全國中小學科展

高職組

創新架構之家庭自動化研製

家庭自動化的定義:利用各項電子零件系統或是可以程式化,協助人類處理家中事物時可以毋須直接接觸或是做出反應的一種機制。 以往製作此一系統必須花費不少精神在做系統整合,一部分是要做單晶片及連結一個伺服器去達成所要的功能,或者是利用單晶片去實踐整個系統,前者較為容易但是必須要建置一個體積較大的伺服器,且維護費用較高。後者體積較小但是程式碼撰寫則相對困難。 本系統是用Raspberry PI試圖完成家庭自動化的功能:偵測輸入信號(防盜系統)、控制輸出信號(用以模擬燈泡),且可以用PC或是手機上網,便可以瞭解家庭中之各項資料。

運用聲音判別後車相對速度之行車警告器

根據102年國道事故分析A1類事故肇事原因第2位為「變換車道或方向不當」,市面上車道變換輔助系統有雷達、攝影及雷射等方式,但在大雨時雷達除電磁波能量的衰減及散射作用之外, 亦會引起電磁波互極化干擾等缺點,使用影像及雷射也會受影響。由文獻得知,高速行駛車輛輪胎噪音佔約91.1%,而且車輛高速行駛在雨天的較濕路面時,輪胎噪音是高於行駛在乾燥路面,研判不受雨天影響,因此我們決定運用聲音判別後車相對車速,設計去除風切頻率的收音放大,再檢波取出放大聲音之平均值作為判斷依據,當tn+1時的電壓高於tn時,表示後車快速接近送出警示訊號,反之則表示後車車速較慢送安全訊號,經實際測試效果良好,期盼本研究對降低高速公路A1類事故有貢獻。

微型沖床的製作研究

這篇研究,主要是在探討製作一部微型衝床的方法。我們利用學校實習工廠現有的機器,自行設計、自行配線、自行製作一部微型衝床,它的外型尺寸僅約15×19×29 cm,比市售桌上型衝床縮小了20倍,相當於一張A4紙的大小。另外,這篇論文也有針對衝床的類型、用途、安全防護裝置進行討論,並應用在微型衝床的設計上,內容包括微型化設計、曲軸設計、齒隙調整設計等等。這個作品,從構想到成品,我們皆在學校實習工廠完成,沒有委外代工,「動手做、做中學」,也是這個題目的特色之一。

日夜熱電共舞

「致冷晶片」是種將電能轉換成(高溫與低溫)的設備,如果反向操作,致冷晶片內半導體材料會拉大其電位差,變成具有提供電動勢的發電設備,進一步研究自製一台靠太陽熱能發電的系統。 研究內涵: (一)瞭解致冷晶片其結構與功能。 (二)「溫差→發電」實驗,進行發電量之研究。 (三)進行白天與夜間溫差實驗,溫差時間加長讓發電量增加。 (四)設計出構造簡單、體積小、又能長時間維持發電的機構。 我們的研究重點是將太陽能蓄熱之熱水加至於致冷晶片的受熱面,在背面進行散熱,形成穩定的溫差進行發電。白天使用致冷晶片系統供電,晚上仍應用熱水槽內剩餘的熱水繼續發電,同時也達到24小時的供電系統。

「綠癌」生「綠金」-生態危害植物再利用研究

本研究針對同為世界百大生態危害植物小花蔓澤蘭與香澤蘭進行水蒸氣蒸餾後,利用其蒸餾提取物及殘留物進行再利用研究。實驗發現,小花蔓澤蘭與香澤蘭的精油收率分別為2.32 mL/kg 及 1.48 mL/kg,每克精油還原力與總酚含量分別為13.56±0.90mg Vit.C、7.58±0.77mg G.A. 與17.65±1.28mg Vit.C 、21.48±0.67mg G.A. ;每克精油清除12.25%自由基相當於0.23克與0.52克維他命E;每克精油減少50%油脂中過氧化物能力相當於0.20克與0.19克維他命E,如此好的抗氧化活性可應用於天然抗氧化劑功能的使用。提取物可配製成驅避台灣鋏蠓的防蚊乳液可有將近4小時完全驅避時間;另蒸餾後殘留物也能成功應用於天然植物染及DIY手作紙。經本研究成功的讓原本摘除後只能焚燒的廢棄物有完全的利用價值,真正的讓『綠癌』生『綠金』。

創新型DSSC積木應用

科技的進步和生活品質提升,加上新鮮人的創新想法,品質上追求使用壽命和損壞的機率降到最低,本作品有DSSC積木創新應用、DSSC積木娛樂。為了節省能源又要讓廣告亮眼突出,我們研究製作一套搭配LED和太陽能板的結合作出的廣告看板。 利用自製的染料敏化太陽電池做為積木創新作品,搭配程式控制電路顯示英文字母【L、E、D】、娛樂玩法【一點、二點、三點、四點、五點、六點】和使用一個大區域電路可搭配不同染料顏色區別【紅藥水粉紅面、紫藥水深紫面】為作品創新與娛樂積木應用;希望透過程式控制外,加上染料敏化太陽能電池來增加壽命並提升使用的時間。

還以顏色-百年預彩工法

放眼看去台灣的建築結構外觀,大部分都是以磁磚、玻璃惟幕或者是油漆為主,因此外觀的色彩有限,為了擴大台灣建築色彩生活美學、想像空間與環境美化,創造在地建築人文景觀,運用不同色彩的搭配,使混凝土建築物外觀不再只是單調素材,令人覺得枯燥乏味,而是能與光線能量結合,使人耳目一新的色彩。對於無法使用水泥漆、磁磚或不易維護場所非常適合。本研究以建築傳統工法加以改良,水泥砂漿、混凝土中加入色料,使結構體色彩豐富,並探討後續抗壓、抗拉強度、耐久性、耐光、耐氣候潮濕變化……等問題,期許能節省人力、時間、降低成本,以提高工作效率,減短施工工期,如果建築物能夠多樣化、色彩更豐富,相信台灣的建築業會更加多彩多姿。

探討最佳條件培養單針藻產製生質能源併同吸附重金屬之研究

本研究以Monoraphidium sp.單針藻為試驗對象。首先利用畜牧廢水作為基質培養微藻,瞭解微藻移除廢水營養鹽之能力與生質潛勢,再利用不同光照週期培養,探討不同光照週期對微藻生長特性與生質潛勢之影響,最後利用微藻吸附重金屬,併找出微藻轉酯化後的再利用性。 試驗結果顯示,在不同濃度的畜牧廢水中,生質物濃度以100 %添加比例為最佳,併可有效利用畜牧廢水的氮磷營養鹽, TIN、TP移除率分別可達 97 %、 93 %以上。除了營養鹽,光照也是影響微藻生長之重點之一,微藻於不同光照週期中,以24 hr小時連續光照具有較高的生質物濃度與生質物產率(676 mg/L、87.14 mg/L.d)。綜合以上最佳條件進行Monoraphidium sp.單針藻的培養,再將藻粉用以吸附重金屬,達到去除水質重金屬汙染問題。

後照鏡自動收折裝置

本作品係利用紅外線距離感測開關,裝設於汽車前、後保險桿側邊,當車輛進入狹窄巷道或會車距離不足時,利用該紅外線距離感測開關,可自動啟動後照鏡收折,而無須人為操作,避免後照鏡因碰撞而刮傷或撞毀。本作品僅需裝設兩顆紅外線距離感測開關、數個繼電器及保險絲即可完成,成本低廉,施工容易,極具產品化的可行性,並具有以下特點: 一、本作品後照鏡可自動收折,避免後照鏡遭到撞擊而毀損。 二、本作品僅需紅外線距離感測開關與繼電繼,即可達到後照鏡自動收折。 三、本作品製作所需的料費用不到千元即可完成,且安裝容易。 四、本作品可適用於各種車廠之後照鏡,極具有產業利用性。

聚合物複合建材之研究

臺灣位於地震頻仍區域,建築材料與土木結構需要強化才能住的安心。此外臺灣為海洋季風型的氣候,經常出現颱風與豪雨,對土木工程與建築物,更是深具威脅性。本研究的主旨係運用界面活性劑,融合聚合物與其他無機物,製成複合材料,研發出防水、力學特性良好、耐用與價廉的建築材料。 此外目前的暖氣設備,體積龐大且笨重,能量轉換效率低落耗費能源,不符合環保要求。有鑑於此,我們運用聚合物複合材料,研發出造形輕巧便於鋪設,能迅速產生合宜溫度的建材,兼具安全性與節省能源,沒有高溫灼傷人體或燃燒的危險,能廣泛應用於各種環境,例如:室內保暖、失溫急救、老人居家照顧等範疇。