全國中小學科展

電子電機及資訊科

節能式太陽能自然公園

目前日常生活中所使用的自動化產品皆需要使用電力,因此電對人類來說是非常重要的能源,然而目前台灣所有的電力大部是由水力、火力、核能發電產生,核能發電雖較為簡捷、快速、但卻對我們的環境有造成傷害之虞,核廢料也成了破壞地球自然生態的重要因素之一。全世界大部分國家都簽署廢除核能發電,因此必須加速開發再生能源的發電裝置。試想,若我們能以太陽能發電逐漸來取代其他污染性發電,則省去了使用污染性電廠的頻繁,對我們的環境、生態來說應是一大褔音。太陽能的優點為在地球的任何地方均可取得。現代的太陽能系統,在每天日照時間相當短的國家,也可以經濟有效地提供大量電能,太陽能的科技應用甚廣,例如太陽能的計算機、手錶,在市面上很普遍。 另外,利用太陽能來驅動的熱水器和太陽屋,在外國亦屢見到不鮮。而太陽能的交通工具,在一些科技較先進的國家亦有研究發展,例如美國、日本。這些交通工具包括飛機、汽車等。 現今人類最關注的能源問題,太陽能發電亦能貢獻一臂之力。本文即以此為出發點,規劃一節能式太陽能自然公園供電系統,並予以測試及安全保護,驗證其可行性並實現之。

節能帶客停車系統

本研究旨在製作一個停車場的帶客停車系統,以便車主到達大型停車場停車時,可節省繞場尋找空車位的時間及精神,經由車位上方之燈號顯示及車道之箭頭燈號指示,引導車主直接把車子開往空車位。本研究使用 89C51 單晶片為控制器,經由紅外線感測器感測車位狀況,若為空車位則車位燈號亮,並將資訊傳回單晶片,再由單晶片依該排車位狀況顯示空車位數量及控制車道顯示箭號。另外使用 VB 撰寫程式,將由車道控制單晶片傳來的資料分析運算後,透過螢幕將停車場實況顯示於停車場入口處,供車主參考。本研究得到以下之結論:一、自製完成一個節能帶客停車系統,可減少車主尋找空車位之時間。二、自製節能帶客停車系統,以每部車平均耗能(10 公里/公升)計算,每位車主在尋找車位時若少開 10 公尺之距離,可節省 0.001 公升之汽油。三、自製節能帶客停車系統,因可節省燃油故可減少汽車之排放污染。以國瑞汽車工業股份公司之CAMRY 2.0G 為例,若尋找車位時,每輛車每多開1 公尺約排放0.43mg 之CO、0. 036mg 之NMHC、 0.01mg NOx 以及0.046mg 之NMHC+NOx。

雲端科技安全掌控

有鑑於遠端的災難我們一直無法有效防範和掌握、如果能事前能夠建立雲端安全資料庫掌握安全資訊及時救援就會減少傷害及損害擴大,因此遠端安全資訊掌控逐漸被重視。本研究希望能夠讓受傷者在第一時間可獲得救援,即使在行動電話訊號覆蓋範圍外,也能透過精確的GPS定位,讓醫療單位確認事故位置,縮短救援時間。本研究以透過全球定位系統(GPS)去判別車輛需緊急救援呼叫的所在地,再經由GPS藍芽接收GPS訊號,透過學校的嵌入式PXA310開發平台去接收,接著利用網路與電子地圖並顯示在LCD螢幕上以利於操作,使的遠端的中控中心可以得知車輛需緊急救援的所在地,而在系統上的設計是以Microsoft Visual Studio程式的人性化介面下去撰寫,達到我們所需要的目的進而推展其他應用。

影像評估分析系統用於情境照明之研究

本作品為影像評估分析系統用於情境照明之研究,特別針對可選定不同時間地點模仿夕陽之情境照明系統,整合環狀與放射狀的電路圖設計,選擇接近夕陽頻譜的波長複數個發光裝置,利用影像評估分析系統輔助製作仿夕陽燈具,讓設計更富彈性。本作品提出新的控制法則,進行電路設計之改良,精確的掌握每條迴路的驅動電流量限制。利用影像評估分析系統建立夕陽資料庫,結合發光元件控制法則之建立,可讓使用者充分領略夕陽之美。本研究利用影像評估分析計算夕陽下山過程之每一時間點對應於色度圖之軌跡點,即時比對特定時空資料其對應於色度圖之軌跡線,並啟亮與該軌跡點相對應之該發光元件組合,如此達到最佳情境照明效果。

隱藏式觸碰門

以人體作為觸發訊號來源,利用觸發間隔時間作為輸入資料訊號,當輸入密碼與預設密碼吻合則門開啟。本系統主要功用如下:一、 隱藏式輸入訊號端,輸入訊號可設計在門上任一地方,同時設計為可更換之輸入點,利用開關選擇門上A點、B點或C點……作為輸入點,有心人士即使知道密碼亦無法得知應由何處輸入密碼。二、 利用人體為觸發訊號源,以長按、短按觸發輸入點輸入密碼,無需使用鍵盤作為輸入端,免去維護及保養。三、 密碼位元數可由使用者自行設定,密碼可設一位數至無限多位數,當使用者僅去路口倒垃圾可設一位數(如3,大門敲3下)方便進出;當使用者出國多日則可設為多位數(如275384659424,小偷猜對密碼機率一兆分之一)確保安全。四、 適合用於社區大樓、辦公大樓或大型飯店門禁管理,每扇門使用自訂密碼,每擴充一組電鎖門僅需一組輸入/輸出(I/O)點,便於擴充與管理。

智慧型電力醫生

人在日常生活中,無處不使用電,但卻忽略了像是電腦、電視…等電器待機時所消耗的微小電力,久而久之,浪費掉的就不只那一些微小電力了,也常因長期沒有拔除插頭導致電線過熱走火而傷亡。 根據統計,每年因電線走火而傷亡的人不在少數,因此想到可以做一個智能插座,幫助人類在用電上的便利及安全。

聲頻放大器的探索

科技時代下,人們生活與科技產品相伴,食衣住行、視覺、聽覺…似乎無法脫離,本次科展就以聽覺感受部份做研究目標。聽覺的科技產品優劣不外乎聲頻信號的還原程度,不論是各種能量、數位處理最後皆要轉換成聲能,其過程中有很重要的一環就是聲頻放大器,此科技產品小至助聽器;手機…大至視廳音響,室內外舞台皆應有盡有。

紅外線滑動式開關

假如您的手碰觸到眼睛看不到的細菌,您會知道嗎?而您又能記得常常去洗手嗎?現有的電燈開關,都是接觸式的,在許多公共場合,往往因為碰觸的人多,造成細菌附著,成為病菌的溫床,因此,本組想要改進現有的開關成為非接觸式,如此就可以避免感染到細菌。 本組所設計的作品,是利用紅外線感測,只要手勢向上或向下滑動,即可達到開關的目的,如此非接觸式開關,能降低細菌的接觸。此外,除了開啟與關閉外,也能依據不同的手勢,具有開啟多盞電燈及定時關閉等功能,而為了預防紅外線感測故障,本組也還是裝有一般的開關,仍可使用觸碰式開關。

智能教室

由於全球溫室效應的問題及能源耗竭的危機,促使環保節能意識的覺醒。在學校時常聽到老師百般叮嚀,離開教室時,要確實將門窗、電器設備關閉,但偶爾還是會有遺漏;也常在新聞報導中聽聞,有關地震災害問題,以及市面上尚未發現有PLC及HMI監控系統應用於學校教室,因此本文為了改善教室用電及防災的問題,對此設計出一套教室監控系統。 本文結合了PLC及HMI,並搭配工業配線及電子電路,製作出一套智慧型教室監控系統;並實現地震防災應變、規劃課表排程、負載使用之歷程記錄、自動換氣及燈光節約裝置、使用者權限管理等六大功能。經由實驗結果顯示,本文所設計之系統,可大幅改善教室安全及用電問題,達到節約能源及防災之功效。

XM-L2 LED LAMP手機控制照明研究

當前為照明交替的世代,已由傳統日光燈管、省電燈泡漸漸為LED照明所取代。LED具有壽命長、安全性高、發光效率高、色彩豐富、驅動與調控彈性高、體積小、環保等特點;手機為現代人隨身用品,並且複合多項資訊化功能,並且持續高度發展。 這次研究在於取手機之方便性,加上LED照明之優點;透過手機APP的控制可以輕易的操控LED及亮度,並且提供用電量及效率資訊,可以提醒我們適度的節能。如下圖所示: 並以智慧控制的方式,來探討各種控光技巧有效運用,以達到實用與節能並重。例如:使用人體檢知位置,再以重力場計算做整體性調光,使光線有效運用,有效節能。