生活與應用科學科

本文首先討論如何將太陽光源空間位置轉換成對應的直流馬達驅動訊號的思考邏輯流程。接著進行太陽能板與光源距離的平方反比實驗及光照強度相對於不同入射角的光照強度變化實驗，藉由實驗證明太陽位置追蹤器的功能可以提高太陽能板的平均發電效率。再來依據前述的訊號轉換及控制邏輯流程，分段實驗及製作各部份模組，再組合成雙軸控制的太陽位置追蹤器，最後利用已結合機械旋轉控制系統的雙軸太陽位置追蹤器進行測試。

因為學校現有的兩種省水器都不好用，其中一種水柱強、耗水，洗起來較不舒服；另一種水量太小、耗時，大家不喜歡用。所以我們就想製作出省水且舒適的省水器。我們嘗試了不同材料組合，歷經了半年的研發，依序設計了四代的省水器，分別是：1.瓶蓋型省水器2.鐵網型省水器3.鋼絲棉型省水器4.絲瓜絡型省水器。效果最佳的第四代絲瓜絡型省水器不但省水率能達到81％，而且使用者滿意度(包含洗淨力及舒適度)也很高，因此有效的改進了學校現有省水器的缺點，也能為地球的水資源貢獻一份心力。

我們研究貼了不同隔熱紙的玻璃片放在玻璃箱上，觀察玻璃箱內溫度改變情形，並測量其穿透光譜，定量分析溫度變化與穿透光譜的關係。具有隔熱性能之隔熱紙能將紫外光與部分紅外光隔絕於車外（室外），並隔離部分可見光，有效降低熱能傳導至車內。由實驗結果可發現，較黑或較亮的隔熱紙，可見光的穿透率較低，而較透明的隔熱紙，可見光穿透率較高，另外，分析可知，玻璃箱內的溫度變化，主要是受到紅外光的穿透率影響，紅外光穿透率越高，其玻璃箱內溫度變化越大，且可見光穿透率亦會對箱內溫度有些許影響，但不如紅外光顯著；濕度的大小，亦會影響箱內溫度變化。因此，我們了解到，對於隔熱紙的挑選，最重要的是須確認此種隔熱紙對紅外光的隔絕阻效果。

本研究探討太陽電池在平面與載具之創新儲能應用，使太陽電池以簡單的方法得到最大的吸收能量。首先，利用Stellarium天文軟體，完成太陽電池最佳方位角與仰角的計算方式，使太陽電池能夠保持在最佳方位。然後，依據光學反射原理，提出全新的鏡面最佳轉角定理，使得鏡面反射之轉角得以迅速精確計算。並藉由引入GPS衛星定位功能，將此太陽電池能量追綜方法，由靜態的地面應用，推展到動態的載具應用。本研究成功將此技術應用於移動載具，達成載具最大能量儲存之目標。最後，經由平面與載具之太陽電池實驗結果顯示，利用本文提出的創新研究，與單純平放太陽電池之儲能作法比較，若能將反射鏡或者太陽電池隨時對準最佳方位角與仰角，可以獲得多出20%~50%的免費能量！

臺灣為世界排名第18位的缺水國家，面臨嚴重的缺水危機，有鑑於水資源的有限及寶貴，如何落實節約用水，是我們研究的初衷。我們利用Arduino為核心，配合水流計量器、OLED顯示幕及藍芽和WIFI模組，設計出能即時顯示用水量並具有物聯網功能的水流計量設備。每次用水時，都能讓使用者注意到用水狀況，且能記錄每次用水的時間及用量，並可透過藍芽或WIFI上傳至手機和雲端資料庫，具有簡易的物聯網功能；對於用水過多的行為，除螢幕反白及發聲警示外，更可控制電磁閥將水流截止，可避免忘記關水或是漏水的情形。此外累積一段時間後的雲端資料庫的大數據，可用來檢討用水習慣。此作品除了實用性，更有潛移默化的教育性，提醒改善不良用水習慣，從家庭落實節水教育。

本組旨在研究製作一「焊接輔助裝置」，係運用可水平伸縮、可垂直正反轉、可調整高低、可旋轉定置等機構所組成，以提供穩定平台方便置妥電路板為主要目的，讓焬焊及佈置實體零件時能便易，縮短施作製作電路時間，運用實務專題課程，採分組學習方式經歷文獻彙整、合作腦力激盪發想，經歷六個月時間發展專題製作，獲致成果如下。 一、本組以方便取材並簡易構想進行可水平、垂直、高低、360度定置之平台，提供一簡便穩定以輔助實施電路焊接的機構，實現了4D的構念使作品展示出新穎性。 二、本組作品經實際焊接作業重複試驗操作，均能達到簡便錫焊作業、提高實體電路錫焊成果，也增進電路實作能力，助益學習成果外更顯示本作品具有很高實用性。

本實驗主要目的為改變風扇扇葉形狀以達輸出風動能功率為原扇葉2倍以上。參考前人實驗方法並求得扇葉於某一特定轉速範圍可使電能消耗於電流熱效應之比例達最小，主題一成功驗證此最佳轉速範圍正確性。 主題二共設計28種不同形狀的扇葉，發現在最佳轉速範圍內可量得『不對稱扇葉』較『對稱扇葉』輸出風力佳，且等比例縮放月形扇葉後，得一特定面積使其『於最佳轉速範圍內微調即可達到最佳風力』，此法求得之扇葉即為兼顧最佳形狀及面積之扇葉，且實驗上量得輸出風動能功率約原扇葉2.1倍。 由於風扇輸出之風力為亂流狀態，故於主題三設計風罩使自行設計之最佳扇葉較裝置原風罩時風力更集中，因而增大風力吹拂範圍。

照相館沖洗出來的證件照尺寸大小固定，不同表格大小需要裁剪，本研究主要設計可無段調整證件照裁切機，初步的設計是將四支刀刃設計成可調方式，再利用較軟的塑膠塊去壓緊相片，產生切割作用，使相片可以依照表格長寬尺寸切割。第一代設計的刀片自行製作，組裝測試時發現刀刃精度影響切割效果，無法有效切斷相片。我們更改設計為美工刀片時，就可以順利切割證件照，使用類似擠壓切斷的方式，切割時需要較大的作用力。希望設計出以剪切方式產生切割作用，如同公母模的設計，能以較小力量產生切割相片的功能。在尺寸的調整上，我們希望能透過兩個轉圜，個別無段調整相片的長度及寬度，希望整個設計能達到使用方便，達成我們的設計目的。

為了達到節水之目的，我們開始進行資料收集與實際製作。首先，我們先收集出各種不同水龍頭種類的資料及研究出最佳水道開關方式，並列出其優缺點。之後，進行Arduino的基本零件認識及程式學習後，開始製作模型。過程中我們學習到各開關的特性、如何寫程式以及Arduino的線路擺設。並在製作過程中體會到團隊合作的樂趣及自行創造的成就感。最後做出可利用Arduino溫度感測器來控制伺服馬達轉動水閥開關的省水裝置。

為了能夠有效利用到各角度的風，我們自製了一台直立反轉式磁浮風車，本研究一開始探討著葉片寬高比對轉速的影響，並進一步了解扇葉方向、受風面及彎曲程度對轉速造成的影響。另外，我們，改良風車扇葉重疊程度，製造不同的風罩形狀，改良在固定風力下的有效轉速。我們最後改變磁鐵磁力，並探討找出轉速最佳的風車並發電，觀察其磁通量的變化，並找出發電效率最佳的風車。