亞太科學教育論壇,第五期,第三冊,專題版二 (二零零四年十二月)
主編︰蘇詠梅
小學科學專題研習 - 衣、食、住、行
環保智能背囊

學校:鳳溪廖潤琛紀念小學(下午校)
組員:張琬茹同學、林珮薇同學、蘇婉瑜同學、陳錦輝同學、馮展圖同學
教師:陳仁賢老師、李偉邦老師

 

 
意念
 

每天,我們都要背背囊上學,在夏天時,厚厚的背囊貼在背脊上,令我們的背部很難散熱,很不舒服,如果在背囊上有一把風扇,涼風不停地吹向背脊,那就涼快多了!於是我們便設計這個「環保智能背囊」了。

 
目的
 

我們利用太陽能電池板製成了一個供電器,為電風扇提供動力。在設計過程中,我們又想到喜愛戶外活動的人士,常常背著背囊到野外露營。為了方便他們,所以我們在背囊上增添了電筒裝置,方便照明。

為了照顧露營人士的需要,我們更為他們設計了一個輕便營帳,從此喜愛露營的人便可以輕輕鬆鬆,方方便便地享受野外活動的樂趣!

 
原理
 
我們在四年級時學過有關電路的知識,閉合電路能讓電流流過,於是我們便設計一個電風扇的閉合電路。因電的其中一種效應,是利用電動機,把電流轉變成運動。而這個電風扇的閉合電路還要能附在背囊上。所以這個背囊需要有一個架,才能承托起風扇的重量。

同樣原理,我們利用燈泡把電流轉變成光的原理,設計了一個閉合電路,來製作一個照明裝置。

除了可利用乾電池來推動電風扇外,我們還學過可以利用太陽能電池板,把太陽光轉變成電能。

於是我們便四出搜尋一些有關太陽能的裝置,在一次偶然的參觀活動中,我們發現了一個能把太陽能轉變成電能的裝置,最後得到一位中學老師的協助,提供有關資料,包括所需的電子零件、線路圖和製作技巧等,終於給我們成功製作了一個太陽能發電的裝置。

原來這個太陽能發電裝置,除了提供電源外,亦可以用作充電器,於是我們便選用了一些能重複充電的電池來充電,讓這個設計更合乎環保意念。

 
材料
 

有背架背囊、手提電風扇、超白光燈泡、電線、太陽能電池板、電子零件(製作太陽能充電器)、電池盒、膠板、彈性膠條、防水布。

 
設計
 

電風扇設計圖
用比較硬的電線來做導線和利用電源插頭把電風扇連接好

1. 電風扇的設計:
背囊有一個背架,可以承托起電風扇,把手提電風扇的電動機拆出來應用,並且選擇一些較硬的電線來做導線,這樣可以支持風扇的重量,還可以任意調較位置。當導線接駁上電插頭後,風扇便可以轉動了。

在背架上開兩個小孔,安裝電插座,同時連接到電池盒。利用魔術貼,把電池盒固定在背囊上。

這樣,電風扇便可以方便地安裝在背架上了。

2. 照明器的設計:
我們在鴨寮街購買了一些低電量的超白光燈泡,用同樣設計,利用硬電線和電插頭把超白燈泡連接好。同樣,照明器亦可以方便地插在電源插座上。這設計可以使我們在漆黑的地方走路時,不需要手持電筒,在晚上行山時便大派用場了。


照明器設計圖
利用電線和電源插頭把超白光燈泡連接好



太陽能充電器
太陽能充電器和電池盒固定在背囊的背面

3. 太陽能充電器:
我們在鴨寮街購買了一些太陽能電池板,利用一些電子零件設計了一個供電系統。

我們用一塊膠板,利用熱熔膠把太陽能電池板固定在膠板上,再加上一些海綿來保護電池板,最後把膠板固定在背架上,這樣,太陽能充電器便完成了。

4. 輕便營幕:
材料是選用一些硬膠條和膠筒,而膠筒是剛好能套住膠條的。把膠條做成一個支架。再用防水尼龍布製成一個帳幕,將帳幕套在膠條上,便成了一個輕便帳幕了。因膠條祇有 2呎長,而尼龍布又輕便,所以非常方便攜帶。

輕便營幕設計圖
利用膠條、膠筒和防水布做成的輕便營幕
 
用途
 
  1. 電風扇背囊適合學生上學時使用,特別在炎熱的夏天更為有用。
  2. 電風扇背囊適合行山人士使用。行山時,厚厚的背囊緊貼在背脊上,令背部很難散熱,風扇不停地把涼風吹到背脊上,那就涼快多了﹗
  3. 背架上的照明裝置適合在晚上行山的人士使用。
  4. 太陽能電池板所提供的電流足夠推動電風扇,所以非常環保。
  5. 太陽能電池板除了提供電源外,同時亦可以把電池充電,所以這個裝置非常乎合環保意念。
  6. 輕便帳幕適合喜歡露營的人士使用。
 
優點
 
  1. 非常方便:電風扇和照明器很容易的便可以插在背架上。還可以隨意調較位置,不需用手拿著它們。
  2. 十分環保:太陽能充電,非常環保。
  3. 製作簡單:並不需要很高深的特別技巧,一般人都可以自己製作。
 
困難
 

1. 選擇什麼類型的背囊?
當有這個電風扇背囊的意念後,我們便去思考那些背囊才可以支持風扇的重量,後來發現有一些有背架的背囊,它堅固的背架正好用來支持風扇的重量。

2. 怎樣把風扇固定在背架上?
我們想了很多方法,但後來發現有一些用於電腦的電風扇,利用USB插頭和金屬喉來固定風扇。這發現促使我們集中尋找一些電源插頭,後來發現「香蕉插頭」非常適合用來把電風扇接駁到背架上。

3. 用什麼導線來承托電風扇呢?
我們嘗試用了很多不同的電線來接駁電風扇,但它們都不夠堅硬,不能承托住電風扇。最後我們尋找到比較堅硬的電線,它足以承托起電風扇,因為尋找到這種電線,我們才可以製成這個環保背囊。

4. 怎樣才可以固定電池盒呢?
電池盒連上長長的電線,非常不方便,若讓電池盒的電線外露,很容易便把電線弄斷。我們發現背架後有一些穩閉的空間,可以用作收藏電池盒,但怎樣才可以把電池盒固定而又方便取出更換電池呢?最後,我們想到用魔術貼固定電池盒。

5. 哪堨i以找到太陽能電池的資料呢?
我們曾嘗試在網上尋找,但都找不到。但在一次偶然的機會,參觀一間中學時,發現有類似的裝置,後來得到該負責老師的協助,才可以完成這個作品。

6. 怎樣製作太陽能充電器?
這個充電器的電路非常複雜,而用到的工具亦有危險性。但最後得到負責老師的指導,並協助我們購買所需的零件和工具,同時亦教授我們怎樣製造這太陽能充電器。在這活動中,我們學會了很多有關電路的知識和應用有關工具的技巧。

7. 怎樣製作輕便帳幕?
那埵釵頃u性的材料來製作支架呢?

木、金屬都不適合,因太重和不能屈曲。

膠又太軟,不夠硬。後來發現有一些膠條,夠堅硬而又有彈性,適合用作營帳的支架。而製作帳幕則要請教我們的媽媽,教我們用衣車來縫製帳幕了。

 
改良
 
  1. 更好的導線來連接電風扇,令它能更美觀和更堅固;
  2. 電風扇會接觸到長頭髮的人士的頭髮,所以要設計一個有保護罩的電風扇,但這些電風扇會太重,要有更堅硬的導線;
  3. 太陽能電池板非常脆弱,容易損壞,需要設計一個更穩固的裝置來保護太陽能電池板;
  4. 尋找更美觀的有架背囊。
 
總結
 

這個環保智能背囊非常成功,因為它既實用又環保。我們運用創意去設計及製作,需要解決很多問題和搜尋合適材料,才得以完成這作品。所以我們覺得非常成功。我們準備把這作品申請專利註冊呢﹗

 
感想
 

張琬茹:經過這次活動,我可以接觸到我前從所未見的用品,又可以增加與同學間的默契。可能這年已是最後一年了,所以我們大家都很享受製作過程。

林珮薇:在製造這個背囊前,我們對焊槍、熱溶膠槍……等這些工具完全不熟識。最初動手時,我們也「雞手鴨腳」,但在負責老師的指導下,我們終於都完成整個製作過程了。

蘇婉瑜:今次的活動令我學會了很多有關科學的知識,我更接觸到很多新事物。令我學會與同學相處,真是獲益良多!如果再有機會,我仍會參加這個有意義的活動。

陳錦輝:在這次製作中,我們遇到很多困難,但在老師的指導下,我們終於順利完成作品。在這次活動中,我學會很多知識,令我對科學有進一步的了解。

馮展圖:今次的活動令我學到很多知識。包括用電鑽、焊槍、拿螺絲批的正確姿勢、跟組員合作要有合作精神和令我能夠接觸到很多以往從未見過的材料等等,真是獲益良多。

 
鳴謝
 

順德聯誼總會翁祐中學廖萬里先生

 
編者及評判的話
 
同學們花了很多心思在製成品上,儘管運用的科學原理簡單。製成品用途廣泛,可在上學、行山、露營時使用。若同學們能多作測試,對製成品的科學理念將有更多認識。

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