遙距實驗平台


alt我們設計了一個能使用電腦協助進行科學實驗的平台組件。使用者可利用電腦程式,監察各種科學實驗的進行,並能通過預設模式,控制或記錄實驗時的環境溫度、補充飼料及控制實驗環境的燈光及空調。我們更可以併合不同的組件,讓使用者使用顯微鏡作高倍數觀察實驗之進行。

我們設計此「遙距實驗平台」的另一目的,就是為了「分享資源,共同學習」的概念,我們可以在資源充沛的學校裝置一套組件,並透過互聯網與區外學生,甚至是任何人士,一同觀察及討論實驗。也就是說,無論學校資源充沛或者是貧困,只要學校有一部連接上互聯網的電腦,我們就可以一齊學習,及更有效地作科學探究活動。

完成年份:2007年【共獲四項比賽獎項】

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各公開比賽獎項

比賽名稱 組別 獎項
2008 電子科技創意獎勵計劃 創新應用組
亞軍
2008 電子科技創意獎勵計劃 創新應用組
全場最受歡迎獎
2008 香港青少年科技創新大賽 高中物理及工程學
三等獎
英特爾傑出電腦科學特別獎
The Intel Excellence in Computer Science Award
香港區
特別獎

參與同學

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陳志勇、卓億雄、江明仁先生、吳浩銘、楊迦登


作品片段介紹


作品運作流程圖

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電腦硬件要求參考

【Webcam:此作品需要兩部 Webcam】

由 於希望獲得較佳的觀察及操作畫面,因此Webcam 最好以 USB 2.0 作傳輸。如 Webcam 能以其 Driver 作 Zoom in / out 則更佳。由於程式同時支援兩部 Webcam,因此建議使用兩部不同型號的Webcam以作識別。也因 Webcam佔用了電腦較多的USB頻寬資源,因此我們對主機規格要求較高。(最好能有P4 2.4G Hz或以上,其實也不算太高)

【電腦:最好有兩部手提電腦;但最少要一部作主機】

手提電腦不需要最新型號,只要支援Webcam的傳輸要求,如:USB 2.0 傳輸及有印表機埠作接駁組件即可。

若有兩部手提電腦,則可以建立小型LAN;以VNC軟件(或同類型軟件,如:UltraVNC 或 Team viewer )型式,來展示使用者在LAN中遙距控制實驗平台中的各種硬件。因此,手提電腦中的網絡晶片傳輸速度越快越好(如:1G bits )。

【路由器:利用 VNC 來遙距 LAN 中的實驗平台】

路由器的傳輸速度越快越好,由於比賽中場地限制,因此路由器並不一定需要有無線功能。


遙距實驗平台組件

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風扇:能起空調作用,程式中能設定某一溫度起動或關閉風扇

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餵飼器:轉動時能投下食物,每次觸動時只會轉動一圈。

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燈光組及 Webcam :能提供燈光照明及觀察實驗的進行,
當接駁兩組 Webcam 時,可同時觀察實驗裝置外的環境。

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轉盤:旋轉的轉盤,可提供不同的實驗觀察項目,轉盤可承受一定重量,故即使觀察水生動物亦可。

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KMK SER-2 控制介面卡:硬件及程式的介面卡,用於電腦程式及印表機埠的控制,
卡上有DS1620,能提供準確至小數後一個位的溫度探測。

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簡易接駁槽:隨插即用,能簡易地接駁不同的硬件組。

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顯微鏡專用燈光組:顯微鏡或解剖顯微鏡專用燈光組。

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顯微鏡對焦用馬達


程式介面

本程式介面能同時支援兩隻 Webcam 作實驗觀察及外部環境觀察之用。

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觀察中心程式為谷祖德的「視像鏡頭觀察系統」程式,能讓電腦定時擷取實驗影像並儲存在電腦內。

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控制台程式能讓電腦操作實驗環境及作出自動恆溫等要求。

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Webcam #1 及 Webcam #2 程式能讓使用者觀察實驗環境。

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科學實驗:觀察蝸牛進食

「遙距實驗平台」程式中的「視像鏡頭觀察系統」程式,能進行以下的科學探究活動。我們也可以利用程式,對蝸牛進食,進行觀察活動。

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觀察蝸牛進食


化學實驗:結晶

除了生物的生長觀測外,此程式亦可進行非生物性的觀測實驗。我找來了結晶聖誕樹,我們可以觀察到聖誕樹結晶的整個過程。

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聖誕樹結晶的整個過程


實驗:城大斑馬魚魚卵孵化

為了進一步確實作品的實用性,我們參觀及訪問了香港城市大學的斑馬魚研究設備。

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斑馬魚魚卵照片

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魚卵發育的片段

我們參觀了香港城市大學的斑馬魚研究,他們給我們的作品一些建議外,更給了我們一些可進行實驗的斑馬魚魚卵給我們,雖然我們並不能拍攝到魚卵的孵出過程,但是我們還是可以拍攝到魚卵發育的片段。

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斑馬魚魚卵發育的片段