★ 國小五年級創客科學實驗課 ★
循線小車組裝大冒險！
親手打造你的第一台自動駕駛小車，解密紅外線感應的魔法
小小工程師養成班 ‧ 探索機械與電路的祕密
認識我們的小車：什麼是智慧循線小車？
從日常生活中的自動駕駛，走進機械與電路的世界
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🤖 什麼是循線小車？
• 它是無人駕駛車的「迷你縮小版」！
• 不需要遙控器，能自己看路，乖乖沿著地上的「黑色軌道」快速前進。
• 結合了機械組裝、電路連接與紅外線感測三大核心技術。
• 今天，你就是它的造物主，要一步步喚醒它的生命力！
🚗 生活中的自動駕駛技術
• 掃地機器人：自動在家裡繞開桌椅、沙發，默默把地板掃得乾乾淨淨。
• 無人搬運車 (AGV)：在先進大工廠裡，跟著地上的感應線把貨物載到對的位置。
• 自駕車 (Tesla)：使用雷達和高科技攝影機看清楚馬路上的紅白線、行人與紅綠燈，保護乘客安全。
出發前檢查裝備：小車零件大搜查
點兵點將！在動手之前，先認識桌上的裝備夥伴們
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🛠️ 結構與動力零件 (小車的身體與肌肉)
• 木片模組 x1套：小車的車身骨架，用來固定所有零件。
• 銲線馬達 x2個：動力發動機，負責轉動輪子前進。
• 車輪 x2個 & 萬向輪 x1組：前進的雙腳，萬向輪讓車身能靈活轉彎。
• 傳動大齒輪 x2個 & 蝸桿齒輪 x2個：將馬達轉速放慢、力量變大！
• 短軸(20mm) & 長軸(40mm) & 軸套：串聯輪子與結構的關鍵骨骼。
⚡ 電路與感測部件 (小車的大腦與五官)
• 電路板 x1片：小車運算大腦，負責接收指令、控制馬達。
• 紅外線傳感器 x2組：小車的靈魂雙眼，用來看清地上的黑線。
• 快速接線器 x1個：像插頭一樣，免用螺絲起子就能把線接好。
• 電池盒 x1個：裝入3顆3號電池，提供整台車的能量動力。
• 杜邦線(母杜邦、雙插杜邦)：像神經線一樣傳遞電流與信號。
任務一：裝上動力核心！馬達與車輪組裝
步驟 1 至 5：讓小車擁有前進的雙腳與強健的肌肉
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STEP 01
馬達與蝸桿齒輪
• 將【銲線馬達】安裝在木片上固定好。
• 將【蝸桿齒輪】安裝在馬達轉軸上。
• 🚨 關鍵注意：蝸桿齒輪「不可裝到底」，必須留下一點空隙，手轉轉看要很滑順！
STEP 02
大齒輪與車輪
• 將【大齒輪】和車輪的凹凸部位對準、套合。
• 用【1個短軸】穿入車輪中間，套上【軸套】來鎖緊、固定好。
• 完成左右兩邊對稱的車輪模組！
STEP 03
車輪與車體結合
• 將大齒輪車輪模組安裝到車架木板上。
• 在卡槽位置點上一點點膠水，讓它更堅固。
• 🚨 關鍵注意：左右兩側車輪的安裝方向要相反，且大齒輪與馬達的蝸桿要「齒齒互卡」！
任務二：搭起堅固車身！萬向輪與結構組裝
步驟 6 至 9：讓小車站立起來、靈活轉彎的秘密結構
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STEP 04
滑輪與短軸
• 把小小的【黑色皮套】套在中間的滑輪上，增加摩擦力。
• 用【20mm短軸】穿過滑輪，兩側卡進兩片【木側板】卡槽中。
• 在軸的兩側套上【軸套】固定。
STEP 05
萬向輪組裝
• 在中間放入【軸套】，用【10mm螺絲】鎖緊固定。
• 🚨 小測試：用手指轉動一下，滑輪一定要「滑動暢通」、不能卡住！
STEP 06
結合木車體
• 把【40mm長軸】插進車體的長孔中，要與背面兩邊的螺絲對齊平齊。
• 在軸上套上一個軸套，最後裝上剛組好的萬向輪，套上軸套鎖緊！
任務三：大腦與感官！電路板與感應器
步驟 10 至 15：裝上思考的大腦、看路的眼睛與充沛的能量
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STEP 07
大腦電路板
• 在電路板背面黏上【雙面膠】，貼在木板卡槽上。
• 用【4mm螺絲】將電路板鎖緊固定在木車身上。
• 🚨 關鍵注意：後面接線時，一定要看清楚正負極，紅線對紅線，黑線對黑線！
STEP 08
紅外線感應器
• 用【4mm螺絲】固定感應模組，共要做左右對稱的2組。
• 用【7mm螺絲】把感應器裝在車架最前端。
• 🚨 關鍵注意：兩組感應器的「發射接收管」必須「全部朝內、面朝下」！
STEP 09
電池盒與接線器
• 用【12mm尖頭螺絲】把【快速接線器】鎖在車架最前端中間。
• 車板貼上雙面膠，黏上【電池盒】。
• 🔑 接線小妙招：手按下接線器卡扣 ➡️ 塞入金屬線芯 ➡️ 放開卡扣，就自動卡緊囉！
任務四：接上神經通路！導線連接挑戰
步驟 16 至 19：對照「導線連接圖」，細心插好每一條神經線
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🔌 神經線路插法指南
• 🔴 紅色杜邦線 (VCC) 電源正極：�將3條紅線，分別插在電路板的【VCC】與 A、B紅外線感測器的【VCC】針腳上。
• ⚫ 黑色杜邦線 (GND) 電源負極：�將3條黑線，分別插在電路板的【GND】與 A、B紅外線感測器的【GND】針腳上。
• 🟢 訊號杜邦線 (OUT) 傳遞眼神：�一端接 A/B感應器的【OUT】，另一端交叉接到電路板的【A-1B】和【B-1A】針腳上。
⚠️ 呼叫工程師！接線安全三大紀律
★ 不要接錯線：紅線接紅線，黑線接黑線。如果接反了，小車可能會「發燒燒壞」或完全動不起來！
★ 插針要插緊：插上針腳時要輕輕用力壓到底，不能搖搖晃晃。如果鬆開了，信號就斷掉了。
★ 理線大挑戰：小車跑起來前，記得用【束帶】把散落的導線綁在一起，才不會被車輪卡住喔！
★ 快速接線器：電池盒的紅黑線，一定要對準接線器上的紅黑端，不能放錯喔！
一分鐘科學：紅外線傳感器是怎麼「看」路的？
解密小車自動跟隨黑線的魔法原理！
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📡 紅外線眼睛的生理構造
• 【發射管】(透明透明的)：�它就像一個隱形的手電筒，會發射出一種人眼看不到的光 —— 紅外線！
• 【接收管】(黑漆漆的)：�它是一個專門偵測紅外線的接收器，負責看看有沒有「發射出去又彈回來」的光。
• 【指示燈】：�當接收管感應到有彈回來的光時，燈就會亮起！
• 【藍色旋鈕】(電位器)：�它是靈敏度控制開關，可以用來微調能夠「看見反射」的距離 (約 1～30cm)。
💡 「白色反射、黑色吸收」原理
⚪ 遇見白色地板時 ➡️ 光的反彈魔法！�白色能反射絕大多數的光。紅外線照下去後，大口反彈！接收管收到光 ➡️ 電路指令 ➡️ 馬達轉動，小車前進！
⚫ 遇見黑色軌道時 ➡️ 黑色是吸光怪獸！�黑色會把紅外線光線全部「吃掉(吸收)」，幾乎沒有光反彈回來。接收管沒收到光 ➡️ 電路指令 ➡️ 電路斷開，車輪停止！
🤖 靠著兩隻眼睛一亮一滅的配合，小車就能夠完美地沿著黑色邊緣自己蛇行、前進囉！
任務五：出發測試與靈敏度微調！
步驟 20 至 22：調整感應距離、鋪設跑道，準備看小車跑跑跑
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STEP 10
開機與靈敏度測試
• 放入【3顆3號電池】並打開電池盒開關。
• 把手指放在紅外線感應頭正上方約【10mm】內。
• 用小起子轉動藍色旋鈕，調整靈敏度直到：�- 手指「在10mm內」➡️ 【車輪轉動】�- 手指「拿開」➡️ 【車輪停止】
STEP 11
檢查感應管
• 檢查前頭的紅外線發射管和接收管有沒有「長歪了」或歪掉？
• 如果歪掉，用手輕輕地把它們「捏直、調正」。
• 這樣才有利於傳感器穩穩地「尋找道路」喔！
STEP 12
設計黑色膠帶跑道
• 用【黑色電氣膠帶】在白紙或地板上貼出小車的軌道！
• 📐 跑道類型：�- 圓圈或八字形【常規跑道】�- 蜿蜒曲線【無規則跑道】
• 🚨 注意：不能有「太急的死角彎度」或「十字交叉重疊」，否則眼睛會花掉！
恭喜完成！小車工程師的「除錯祕笈」
當小車鬧脾氣不動、亂跑時，用這個清單來找出問題吧！
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❓ 小車輪子都不動？
✔ 開關打開了嗎？電池是不是裝反了，或者沒電了？
✔ 蝸桿齒輪是不是壓得太緊了？用手轉轉看車輪，確保輪子可以輕鬆轉動，沒有被卡死！
✔ 快速接線器裡的線芯有沒有鬆脫？導線的紅黑線有沒有和電池盒顛倒接反了？
❓ 在白色地板也亂跑？
✔ 紅外線感應距離太長了！所以看到空氣中的亮光就拼命動。
✔ 拿出小起子，將藍色旋鈕【逆時針】旋轉一小點，調小感應距離，直到手拿開車子就停！
✔ 檢查發射與接收管有沒有歪掉？把它們輕輕捏直對準地板。
❓ 看到黑線不會轉彎？
✔ 檢查傳感器的 OUT 訊號線是不是插錯針腳了？A-1B 訊號線和 B-1A 是否接反了？
✔ 感應器距離地板是不是太高了？請把高度微調到距離地板大約【10mm】的高度。
✔ 检查黑膠帶寬度。膠帶寬度要至少1.5公分，小車的眼睛才看得清喔！