生活中的科學EP7-無用盒
大家好我是浣熊老師，我們的生活上充斥著各式各樣的發明，如:電話、電燈、洗衣機..等。多數的發明都有實際的用途，同時能夠改善人類的生活，但今天浣熊老師要來教大家做一個完全沒有用的東西-無用盒。
無用盒也被稱為無用開關，顧名思義其造型為一個盒子，最上方設有一個兩段搖頭開關，當我們將開關打開時，會啟動盒子內部的擊錘將開關關閉，即開啟此開關的目的就是為了關閉它(影片一)。如此無言的設計(°д°)，怪不得會得到無用盒的美名，現在就讓浣熊老師一步步教大家如何製作無用盒吧!
◆組裝步驟
第一步我們要來製作無用盒右方以及後方的擋板，需要使用到8x12底盤、5x5正方框、底盤結合器、3孔超長條、3孔長條側有孔、IR循跡感應器(1247-W85-B3)以及長結合鍵(圖一)，將零件依照圖示組裝成三個部件(圖二)。
接著將他們相互結合(留意IR循跡感應器的方向，感應處應朝向左方)，完成右方與後方的擋板(圖三)。
第二步要來製作無用盒的底座、會使用到長結合鍵、5x5正方框、3孔超長條、3孔長條側有孔、5x15孔長方框以及180度角度伺服馬達(1247-W85-D1-1) (圖四)，將它們依照圖示組裝起來 (圖五)。
接著我們可以將底座與右方擋板結合，完成無用盒的大致結構(圖六)。
第三步要使用5孔長條、11孔長條、micro:bit主控盒(1269-W85-A)和長、短結合鍵(圖七)，將長條與結合鍵依照下圖組成兩種部件(圖八)。
接著將所有部件與micro:bit主控盒結合(需事先將micro:bit主板與電池放入主控盒)，完成無用盒的前方擋板(部件A)的設計(圖九)，我們可以先把它放在一旁。
第四步使用到5x5正方框、11孔長條、5孔長條、3孔超長條、長結合鍵、軸扣鍵以及栓扣鍵(1187-W10-E1K) (圖十)，將它們依照圖示組成部件B，完成擊錘的設計(圖十一)。
接著要組裝部件A與部件B，將部件A的5x5正方框與部件B的5孔長條相互結合 (圖十二)。
第五步要來開始加固擊錘與前方擋板，需要使用到3x13孔超長方框、3孔超孔長條以及長結合鍵(圖十三)將他們組成部件C(圖十四)，此部件除了加固外還能使無用盒整體設計的更加美觀。
接著要結合部件B與部件C，將部件C的四個長結合鍵組裝在部件B的5x5正方框上(圖十五)，最後將已完成的部件A、B、C安裝在右方擋板上(圖十六)。
第六步要來製作的是擊錘，主要使用到3孔長條、5孔長條、軸轉接器、二合一結合鍵與27mm馬達短軸(圖十七)，依照圖示完成後的擊錘會呈現L型(圖十八)。
因為無用盒的擊錘有固定的擺動角度，所以在將擊錘組裝在180度角度伺服馬達前，我們要先來進行程式的撰寫。首先將180度角度伺服馬達與IR循跡感應器的接頭依照圖示插在micro:bit主控盒的腳位上，180度角度伺服馬達使用的是P1；IR循跡感應器使用的是P16(圖十九)。
請勿手動轉動180度伺服馬達，以免造成馬達損壞。
接著要進入micro:bit程式編輯網頁編寫以下程式：
1. 當啟動時，將180度角度伺服馬達的角度固定在10度。
2.重複判斷當IR循跡感應器感測到物體時(引腳P16=0)，將180度角度伺服馬達的角度移動至120度。
3.重複判斷當IR循跡感應器未感測到物體時(引腳P16=1)，將180度角度伺服馬達的角度移動至10度。
第七步我們要安裝擊錘，首先打開micro:bit主控盒的電源，透過程式讓180度角度伺服馬達的角度維持在10度，接著依照下圖的角度將擊錘的27mm馬達短軸安裝在180度角度伺服馬達上(圖二十)。在完成擊錘的安裝後我們可以先撥動開關來檢測看看無用盒的功能是否正常(影片二)，確認運作順暢後便可以將主控盒的電源關閉。
第八步要來製作上蓋，需要使用到5x10長方框、11孔長條、3孔超長條、3孔長條側有孔、5孔超長條、長結合鍵以及軸扣鍵 (圖二一)，將他們依照圖示組合起來，完成上蓋的製作(圖二二、圖二三)。
接著同樣將完成的上蓋安裝在右方擋板上(圖二四)。
最後一步我們要製作左側擋板來封上無用盒，並增加開關字樣，會使用到8x12底盤、底盤結合器、短紙卡固定鍵以及列印或手繪的開關字樣(圖二五)，並依照圖示將它們組裝起來(圖二六)。
完成後便可以把它們安裝到無用盒上，如此一來我們就完成一個有趣又搞怪的無用盒啦٩(๑>∀<๑)۶(圖二七)!
現在我們可以試著打開電源、撥動開關，來跟無用盒一起互相較勁(影片三)，看是你先放棄開啟開關還是無用盒先沒電吧XD，你也可以把它當作愚人節禮物送給你最好的朋友唷~
◆結語
在製作無用盒的過程中，我們會發現積木作為硬體能夠提供非常多的微調空間與彈性，不一定要完全模仿浣熊老師的組裝方法才能製作出無用盒，你可以自己調整感測器或擊錘的位置，或是改造無用盒的形狀和造型，製作出有數個開關的無用盒，而當硬體調整過後，軟體(程式)也相對的也要進行調整，才能達到最好的作動效果，一起試著來做出屬於你自己的無用盒吧!
今天的分享就到這邊，喜歡這篇文章的話記得幫浣熊老師大力分享出去，我們下次見囉，拜拜！
◆科學原理：
無用盒主要使用到槓桿原理的科學原理以及程式中的重複判斷概念，槓桿可大致分為三類(圖二九)，在無用盒中使用到的是第一類槓桿(支點位於施力點與抗力點中間)，此類槓桿能夠改變物體的運作方向，當我們撥動開關時，支點上方的槓桿會向左移動；而支點下方的槓桿則會向右移動，一但遮住右側的IR循跡感應器時，便會透過重複判斷的程式讓擊錘往上轉動，將開關擊回原位，如此周而復始來呈現無用盒的運作方式(影片四)。
◆課綱參考：
生 k-V-1 能了解工程與設計的基本知識，如：工程設計流程、動力機構、 結構設計、工程材料、機電控制等。
運 r-V-3 能利用程式語言表達運算程序。
資 P-IV-1 程式語言基本概念、功能及應用。
設 k-IV-1 能了解日常科技的意涵與設計製作的基本概念。
#Gigo智高 #學習實驗室 #趣味實驗室 #Gigo Lab #1269
◆參考資料：
維基媒體專案貢獻者
Please sign in to vote.