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中華民國第50屆中小學科學展覽會

作品說明書

  

 科  別:機械科、電子科

 

 組  別:電子電機及資訊

 

 作品名稱:Espresso茶-全自動智慧泡茶機

 

 關 鍵 詞:自動化、泡茶、咖啡機

 

 

摘要

本研究計畫使用現成咖啡機中的鍋爐做為設計泡茶機的出發點,並且藉著機械材料、機械製圖及機件原理等知識,利用許多現成不需花錢購買的材料,製作出泡茶機的結構,最後再配合電子電路的設計,完成一個以電子控制的自動泡茶機。 

研究動機

沖泡咖啡的機器種類五花八門,並且隨處可見,愛喝咖啡的人可以隨時在家中或是辦公室使用咖啡機來沖泡咖啡享用;然而,喝茶文化歷史悠久的我們,卻沒有像咖啡機

一樣的產品,讓愛喝茶的人也能在家裡或辦公場所透過簡單的步驟就能沖泡出一杯好喝的茶品。因此,我們期待能設計出具有像咖啡機一樣訴求的泡茶機,使泡茶變成一

個簡單便利的事情。 

研究目的

()將泡咖啡的原理,適當運用在泡茶上,使泡茶呈現自動化的模樣

()了解泡茶的多種方法進而選用我們最合適的方法。

()為了使泡出來的茶能夠達到最佳的狀態,所以我們必須了解各種茶葉所適合的水溫,以達到最好的口感。

()什麼時間泡出來的茶葉可以鎖住茶葉的香味而濃度維持一致與依照不同茶葉的種類也有不同的沖泡次數。

()為了使此茶葉機能符合自動化的名稱,我們必定需要一個致動器來控制熱水浸泡茶葉的時間 

研究設備及器材

                        一、設備                                           二、器材

                         ()鑽床                                                                    ()報廢咖啡機鍋爐   ()溫度感測器

                         ()砂輪機                                           ()市售泡茶杯       ()繼電器

                          ()雷射切割機                                       ()抽水馬達         ()單晶片

                         ()單晶片燒錄器                                     ()推拉式電磁推桿   ()框架及電子零件

                                               

研究過程及方法

一、研究過程 

                 ()拆卸現成咖啡機                           (五)電子電路的搭配                

                 (二)討論泡茶所需條件                         ()實驗測試

                 ()設計泡茶所需機構                         (七)改善缺點

                 ()做出外體結構                             (八)完成作品、攥寫報告

二、研究流程圖

                                               

()鍋爐槽

  此零件原本為咖啡機的加熱器,利用通電來加熱;但也必須搭配溫度感測器來探測鍋爐槽內的水溫是否達到要求。

                                   

                       圖1、鍋爐槽                                                          圖2、溫度感測器

()漏水杯及控制漏水裝置

    漏水杯的挑選十分重要,為了搭配我們的設計,我們找到了一個利用壓力來彈起鋼珠來出水,但也必須要用一根制動桿來控制它的出水,並搭配電磁鐵的磁力已達到「自動」的要求。

                                                                       

                                     3、鋼珠漏水杯                                                         圖4、制動桿

操作流程

(一)首次電源啟動時,應先按下強制入水(IN),可排出加熱筒的餘水或避免無水空燒

(二)加熱筒會依據溫度感測電路之上、下限設定來決定是否加熱或關閉加熱

 

(三)本系統提供三種預設模式與一個使用者自定之模式,可按(M)鍵來循環選擇並顯示於七段顯示器上

 

                        

模式

1.秒數調整時,時間增加(+)與減少(-)的按鍵才可操作,秒數可由0~99秒循環設定

2.在任何一種模式中,可以隨時按下START(S)鍵開始動作行程

3.在最終出水至茶杯時,若茶杯不在定位,則不出水也不繼續下一個動作,直到茶杯放至定位時再繼續

4.每個流程結束後即會返回開機狀態

 

 

此表為副程式列表,以控制整體自動性的程式說明。

                            

 

 

 

下圖為整體的流程圖,可知整體運作的順序及流程;首先先灌水到除水桶,茶葉放到浸泡杯中,接著打開開關,抽水馬達就會抽水到加熱筒開始加熱,溫度

感測電路感測到我們所設定的溫度後,即馬上停止加熱,然後由於使用者所選的茶類,來決定出水後浸泡的時間,時間一到電磁鐵會失去磁力,而致動器會

隨即掉下來壓漏水機構使之漏水,即完成了我們泡茶的動作。

 

                                                                                                                   

結論

  我們將人力泡茶改為全自動化無非就是依照煮咖啡的思考去構想出來的,從前人們必須要自己泡茶,經過多道複雜的程序,才能泡出一杯好喝的茶。但我們設計的自動泡茶機,不需經過多到複雜的程序,可能只要一個簡單的動作、一個按鈕,在耐心等待即可喝到好喝的一杯茶了

 現今市場上,咖啡機的種類已經越來越多,功能也越來越複雜。但現在我們將報廢的咖啡機搖身一變成為了獨一無二的智慧型自動泡茶機;我們查詢了許多相關的網站、知識以及資料都沒有發現類似的例子,此時我們將開創泡茶機的風潮。

 但現在的成品並不代表我們設計的完成品,只是把自己的構想做出來而已,未來我們將把機器更精緻化、改良功能、並更多元化,使愛喝茶的朋友們能夠不必作繁雜的泡茶動作即可喝到一杯好喝的茶。

 

 

                             

                                                          製作成品完整圖

 

 

 

 

 

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