2017年1月31日 星期二

壓強,壓力真強

壓強_壓力真強
壹、 前言
人類,真要和許多生物比蠻力,還真是落後的可憐!跑不快、游不遠、跳不高、不會飛、沒力氣、沒防護….,若要比較起來,真的只能在動物世界中敬陪末座,但人類卻擁有一項獨步全球的超強絕技,使得我們足以稱霸世界,那就是_智慧。
因此,我們嘗試利用許多機械裝置;例如槓桿、滑輪、齒輪等,將小小的力量放大到足以完成許多看來不可思議的事。但這些機械裝置仍有極限,就是無法將能量也跟著放大(註1),因此我們又設計了許多可以產生或儲藏大量能量的裝置,再將這些能量在短時間裡釋放出來(產生極大功率),這就是18世紀工業革命的結果。
就國中所學的內容中,我們要能以簡單的方法來蓄積能量的方式不多,「壓力」應該可以算是最簡單的一種。在此,筆者分享幾種利用壓力所製作的「強力」教具,供大家教學參考。
貳、 強力馬德堡半球
參、 強力空氣槍
肆、 水火箭發射器
伍、 強力水槍
陸、 雲霧的形成

自製弓箭

FB的廣告很討厭
不過有時候也可以提供一些靈感
前天看到這個改良式弓箭發射器
又讓我手癢了...

不過我應該可以有自己的作法
之前作過水管氣壓槍

同樣的概念
應該改一下就可以變成弓箭發射器
我找不到那麼大的橡皮
用大橡皮筋數條並聯應該也行





弓比較麻煩
以前留下許多支童軍旗語的旗棍
大小剛好
前端的箭頭要金屬才有power
想了很久怎麼做
先將前端切開
再將燒到高溫的鐵釘壓進去
封上熱熔膠
外層在纏上漆包線加強,免得一次就折斷
最後加上熱縮膜
搞定!




試射看看
阿娘喂~~
威力不小啊
量了一下拉力約有12公斤重
再增加橡皮筋的數量
應該可以輕易達到20公斤重
和一般的弓幾乎一樣了...

但箭頭太軟
落地就彎掉了
水管和箭的縫隙過大
準頭也不夠

再嘗試另一種作法
先將木棍鑽孔
鎖入木紋螺絲
再將前端鋸掉
用砂輪機磨尖
一樣圈上漆包線






找了一個月曆的紙筒
恰恰好和箭的直徑一樣
塞入水管中
準頭增加了不少
原本想將弓加上尾翼
但大小不合就算了


輕易就射穿合板了
天啊~~
我作了什麼...



2017年1月30日 星期一

電人口香糖改裝為電子琴

前一篇畫線也能導電的實驗中發現改變前端輸入電壓可以就調整三極體的輸出頻率
那不就可以變成一台電子琴了嗎!!
是的
確實可以
但產生的聲音頻率不是標準的正弦波
所以無法用調音器校準
只能憑感覺調出相對音階
原則上輸入電源為4.5V
八個音階都在100歐姆的範圍內
用可變電阻就可以慢慢調音

沒想到電人口香糖也能變成一台電子琴
基本上本人沒啥音樂天分
音調得很不準
不過意思到了

2017年1月27日 星期五

畫線也能導電

大家第一個想到的應該就是Drawdio...
但這個需要用到IC
高手們可能覺得稀鬆平常
但我對IC電路實在永遠搞不懂...

或者有人會想到的是AgIC
也就是導電墨水筆(墨水中含有銀的奈米粒子)

http://www.makezine.com.tw/make2599131456/agic

不過我要說的都不是這個
之前利用電人口香糖改造了電死人不償命的電流急急棒
裡面的高壓產生器就可以拿來運用了
簡單說
就是利用三極體的快速開關來產生快速變動的磁場
再利用這個磁場來升壓
我只懂原理,但完全不會接
不過...至少我會拆...
拆下電人口香糖的升壓裝置
將升壓的輸出端再利用橋式整流器整成有脈衝的直流電
這個脈衝直流電就可以當作喇叭的音訊產生器了
用2B鉛筆畫上直線
再和喇叭串聯(喇叭輸出端要加擴大機)
當線越長,聲音就越小
基本上就是我們在課本提到金屬導線電阻和長度的關係
以前用鉛筆和燈泡來作
現在有新的選擇了
手持導線的部分特別再用滴管保護一層來絕緣
避免我的手接地





不過看到影片最後
發現了一件有趣的事
即使我將導線碰在紙上
一樣有聲音...
也就是說
連紙張的極大電阻都可以導電...
這真的是始料未及的事
也是實驗最有趣的地方
基本上紙張的電阻連我的電表(20M歐姆)都量不出來了
但這個簡單的裝置卻能感應出這麼大的電阻

試試看用吹風機將紙吹乾
果然就無法導電了


再將輸入端的電壓改變
發現產生的聲音頻率也會不一樣
應該是三極體在開關時會受到輸入電壓的影響
結果也莫名其妙作出了一個可以改變音頻的裝置
若將喇叭換成LED
就是一個燈光的閃頻器了
用手摸也可以喔

2017年1月26日 星期四

閃頻偵測器_實驗篇

你們家的燈到底會不會閃爍呢?
一般人的眼睛只要每秒超過16~24個畫面
看起來就會像是連續的一樣(當然每個人的感受還是有很大的不同)
因此通常我們都不會感覺到日光燈在閃爍
實際上是因為閃爍的頻率超過24Hz
我們無法分辨罷了
但到底日光燈(或檯燈)會閃爍對人體好不好呢?
這問題...很難...

但我們可以客觀的利用太陽能板來接收光訊號
再將光訊號透過擴大機轉變為聲音訊號
就可以聽到閃爍的頻率了
只要再利用手機的APP來偵測聲音頻率
就可以知道閃頻的大小

也可以直接將太陽能板接上耳機,不須經過擴大機
也能直接聽到閃頻聲音

以下是實驗的影片
1.白熾燈,電池
不閃頻

2.白熾燈,市電
不閃頻

3.LED燈,電池
不閃頻

4.LED燈,市電
旭光牌:120Hz閃頻

forever牌:355Hz閃頻

5.日光燈,電池
2200Hz閃頻

6.省電燈泡(日光燈),市電
120Hz閃頻

7.充電式可調光LED檯燈,電池
全亮不閃頻
半亮525Hz閃頻(有誤差)
以上是實驗結果
閃頻對眼睛到底好不好?
頻率的高低或許是關鍵
但可以肯定的是
不閃頻一定比較好
記得小時候就曾經聽過大人們說
檯燈要用燈泡(白熾燈)比較好
不要用日光燈,會傷眼睛
或許他們說不出個所以然
但似乎是有一些經驗或原因的
閃頻是個原因
演色性也可能是個原因
紫外線也可能是...
但檯燈用白熾燈真的很熱...這是無法避免的壞處

但...
白熾燈卻因為某些原因逐漸消失在市場
細細看來
或許白熾燈從能量轉換的角度說是耗能的
但從環保的角度來說卻是對環境衝擊更小的照明工具
環保?節能?這兩個是兩碼子事
環保有時候是要付出更高的代價的

2017年1月25日 星期三

無線光傳輸_閃頻偵測器

2009年的時候弄了一個光傳輸裝置
說穿了就是利用太陽能板將光訊號轉變為聲音訊號


前幾天參加2017動手作物理教學研討會
陸官的同學們也作了一個類似的裝置
當然很好奇的過去看看
同學們很熱情的操作
「你看!只要把手電筒的光照在太陽能板上,就會發出音樂聲了喔!
「這就是無線光傳輸!」
(我當下沒有攝影,不知道是否有人可以提供)
耶~~,怪怪的
單純用手電筒的光照射在太陽能板上就會產生音樂?
但這個音樂其實和光源無關啊~~
光源應該只是背後音樂IC的啟動裝置而已
嚴格說起來應該不屬於光傳輸才是

不過當下我也沒和陸官的學生說明白
我才問了一句為什麼?
他就緊張得支支吾吾
學生能有這樣的勇氣站台前為大家服務解說
已經是相當不容易的事了!!
就不要為難他們了

要將光訊號轉變為聲音訊號
首先要先知道其中的變換機制
反過來說
我們利用喇叭產生聲音主要是利用和聲音相對應的電流頻率和大小來產生電流磁效應
而此時的電流提供者就是太陽能板
太陽能板接受到光訊號時就會依照此時光照的頻率以及強度
對應產生和光訊號相同的電流
所以
如果光源是一個穩定不變的連續光
產生的電流就會是一個穩定的電流
一個穩定的電流產生的就是一個穩定的磁場
一個穩定的磁場是無法利用喇叭產生聲音的
所以...陸官的孩子們...抱歉...

因此
我們也可以利用這樣的裝置來偵測你家的光源是否有閃頻
閃頻是否對眼睛有害
我不是專家,就不再評論
單純就事論事

先說說為什麼會有閃頻
這當然和光源和電源的種類有絕對的關係
我們的電源有兩種
一種是交流電,另一種是直流電
光源也粗分為兩種
一種是熱效應光源(如鹵素燈、白熾燈...),另一種為直流驅動光源(如日光燈、省電燈泡、LED...)
如果是熱效應光源
不管電源種類為何,基本上產生的都是連續光
因此就不會有閃爍的問題,也就不會有所謂的閃頻(閃爍頻率)

如果是LED(直流驅動光源)
電源種類就很重要了
若直接使用電池(提供穩定的直流電)
產生的光理論上也會是連續光,所以LED手電筒的光也不會有閃頻
但如果用的是利用交流電整流產生的直流電
就很難做到像電池般的穩定電流了
因此像是一般直接用家用電的LED燈泡
就會有閃頻了
至於閃頻的頻率多少
和整流的方式就有關了

可是店家跟我說是3M的LED博視燈是不閃爍的護眼檯燈啊~~
最好是啦~~
只要是交流電整流過來的
要完全不閃爍難度太高了
通常是將交流頻率提高到數千到數萬赫茲
讓你完全無法感受到閃爍
但...120Hz的閃爍和25k Hz的閃爍(博視燈的DM寫的)
哪一個對眼睛好呢?
25k Hz產生的電磁波會不會更強呢?
我不是醫生,不知道...


但如果是日光燈管(省電燈泡其實也是日光燈)
需要的會是直流高壓電
因此不管電源是直流電(電池)或是交流電
都需要昇壓
閃爍是一定無法避免的了

莫名其妙又寫了這麼多
下一篇再用實驗來進一步說明吧

2017年1月21日 星期六

電磁攪拌器


這玩意兒大學理工系一定會有
尤其是化學系的絕對不陌生
但國高中幾乎就沒這東西了
但前一陣子做了大量的天氣瓶
忽然就覺得有一台攪拌器真的是很方便的一件事
好像多了一個助手一樣
理論上不難
攪拌子就是一個磁鐵
內部原則上是一個類似步進馬達的電磁鐵
可以依序產生磁場
就能帶動上方的攪拌子
換個角度想
我只要讓下方的磁場旋轉就好啦~~
想到就要作...

拆下光碟機的馬達
上方剛好有一個輪軸
方便黏貼上一個轉盤
轉盤就是瓶蓋
上方黏上兩個強磁
旋轉的磁場就有了




最後再找個盒子裝起來就對了


攪拌子用兩個強磁接起來
試一下合適的高度
太低會吸住
太高無法帶動
確定好高度後用熱熔膠固定



接上電池就能完美的旋轉了
切換電壓可以控制轉速


後記
攪拌子雖然表層有鍍膜
但長時間放在溶液中還是有可能會生鏽
還是找個吸管包裝一下
剛剛好耶~~
表面再塗上防水膠就完美了


想了想
還是讓它自帶電源比較方便
根據上面的測試
至少要3V以上才能驅動
所以用了兩個14500
接上開關和200歐姆電阻來調整電壓就可以無段變速了
搞定!!


2017年1月20日 星期五

針筒改裝酒精槍

酒精槍是經典了
通常用點火槍加養樂多瓶改裝
其實簡單用針筒就好

活塞就是子彈

針筒就是爆炸的地方
前端用熱溶膠封住

用打火機裏的壓電元件點火



方便多了
參考參考




2017年1月19日 星期四

焊接用夾具

電子零件焊接時常常就是少一隻手...
所以就用八爪章魚做了另一隻手
需要經常焊接的人可以參考看看
真的很實用
做法很簡單
看照片就知道了