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按摩棒和遙控老鼠--開發板的應用

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2015/09/07 ・2471字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本篇文章由 聯發科技創意實驗室 (MediaTek Labs) 贊助,泛科學策畫執行。

這是關於遙控按摩棒開發板推動科學進步的故事。

「我想知道使用按摩棒時,怎麼震動才會感到高潮?」;
「我想知道我家的狗半夜聽到了什麼?」;
「我想…」

上述的問題也許不如發射火箭探索太空的偉大,但對許多人來說,這是更貼近生活的科學研究。在過去,分析科學計畫需要許多大型的探測儀、電腦、金錢、文獻,無形的巨牆阻礙了科學的發展,如今,自由下載的文獻大眾的科學募資開放原始碼的自由軟體,讓民眾開始有資金和工具進行自己的科學研究。不限於軟體,許多大型機構開始釋出過去自身主導的專案與技術,例如美國電動車Tesla開放自身專利,歡迎「抄襲」;而國內知名企業聯發科技也積極投入拓展開發平台,設立創意實驗室 (MediaTek Labs) ,推出開發板Linkit One,邀請所有人共做;而這些開發板-像是Linkit OneArduino等,以親民的價格投入硬體市場,讓更多人願意嘗試。

LinkIt_ONE
Linkit、Arduino等開發板讓更多人投入自造者的行列。

Open Source, Open Science開源、開放

對於不曾讀過電路學的學生來說,要自行組裝電子用品幾乎是不可能的。但這面硬體的高牆,在十年前開始被打破了,2005年Arduino首次問世,這塊手掌般大的電路板,能讓沒有電機背景的人也能作出很有趣的產品,如:懶人必備-免下床即可用iPhone關燈

開發板能改變世界的原因就在於其背後的精神-「Open Source」。Arduino採用開放的授權條款。任何人都能生產、改寫和銷售開發板。只要求註明原始Arduino的貢獻,已及新的設計也必須使用創用CC許可。這種Open Source的精神,讓使用開發板的人都樂於創造,並不吝於分享彼此的作品,這也讓許多前所未有、充滿想像力的產品持續產生。

創意+開發板的無限可能-按摩棒和遙控老鼠

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以Arduino為元件的按摩棒--HUM,使用者可以自行上傳程式碼,微調按摩棒的振動模式。source:indiegogo

欲望帶來了需求,而有需求就會有產品相應而生。今年年初的募資平台上,出現了以Arduino為元件的按摩棒HUM,內藏的壓力感測器能配合使用者的動作,變換按摩棒的振動模式,以達到讓人最高「性」的效果,不僅如此,使用者還可以自行上傳程式碼,微調按摩棒的振動模式,更加貼近使用者的需求!

開發板的誕生也促進了設備縮小化,代表各式檢測儀器能夠輕量化,更便於攜帶使用。美國紐澤西州立羅格斯大學(Rutgers University)的Srinivas Devarakonda團隊,開發了手持式的一氧化碳檢測器 [1],不僅能檢測密閉空間裡看不見的有毒氣體分子,該團隊更帶著檢測器走遍了整條紐澤西高速公路,繪製了一張另類的紐澤西空氣汙染地圖。

在南半球的科學家們,也許是受到鋼鐵人能從掌心發射衝擊波的啟發,利用Arduino發明了一組能發射聲波的手套 [2],南澳大利亞大學(University of South Australia)的Thuong N. Hoang和Bruce H. Thomas製備了能發射超音波的手套,讓穿戴者像蝙蝠一樣,利用手套「看見」眼前的事物。

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超音波手套能讓盲人「看見」眼前的事物。source:WCL

而縮小化的控制設備也讓仿生科技和大腦研究有了嶄新的開始。紐約大學理工學院(Polytechnic Institute of New York University)的Vladislav Kopman仿生科技團隊,想研究魚類的游泳姿態,於是研究員們就利用Arduino開發了一隻會游泳的機械魚 [3],在模仿活魚游泳型態的過程中,科學家持續的修改運動模式,讓機械魚能像活魚般地在水中游泳。在2014年,位於比利時的天主教魯汶大學(KU Leuven),由Hemmings Wu等人主導了一項研究動物大腦的計畫 [4]。研究團隊利用Arduino製作了感測的電極,能夠同時刺激及紀錄大腦的活動,研究團隊甚至能夠控制動物的活動,讓動物聽從指令而動作。

能調查沿海環境的「海洋機械魚」和人人都可成為釀酒大師的「智慧釀酒瓶蓋」,都是台灣學生自行研發的產品 [5]。台大工科海洋系的學生製造出的「海洋機械魚」,其核心是Linkit One,能夠調查海洋的溫度、含氧量和養分濃度,更具備GPS定位功能,能調查全球的海洋系統,不僅是一隻能預報海洋氣候的機械魚,更是一座會游泳的海洋生態實驗室!而交通大學學生開發的「智慧釀酒瓶蓋」則是滿足了每個人釀造私房酒的夢想,瓶蓋內的Linkit One搭配檢測器,能即時地感測酒精濃度等資訊,再回報到釀酒師的手機上,讓使用者不會錯過葡萄酒最芳醇的一刻!

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交大團隊發明的「BREWER智慧釀造師」。source:國立交通大學

開發板的誕生不只讓龐大的科技縮小,而接上了探測器後所開發出的功能更是千變萬化,超級英雄世界裡的科技似乎真的在實驗室裡一步步地開發完成,也許在不久後,「鋼鐵人」的衝擊波盔甲或「蟻人」操控螞蟻晶片就不再只是想像了呢!

 

本文特別感謝中華民國開放文化基金會 趙柏強(Po-Chiang Chao)協助。

如果看完這篇文章之後你對於動手做也有些興趣,歡迎前往註冊以取得更多資訊,

參考文獻

  1. Srinivas Devarakonda, Parveen Sevusu, Hongzhang Liu, Ruilin Liu, Liviu Iftode, Badri Nath (2013) Real-time Air Quality Monitoring Through Mobile Sensing in Metropolitan Areas. The 2nd ACM SIGKDD International Workshop on Urban Computing. DOI: 10.1145/2505821.2505834
  2. Thuong N. Hoang and Bruce H. Thomas (2012) Distance-Based Modeling and Manipulation Techniques Using Ultrasonic Gloves. Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2012 IEEE International Symposium on. DOI: 10.1109/ISMAR.2012.6402577
  3. Vladislav Kopman, Jeffrey Laut, Giovanni Polverino and Maurizio Porfiri (2013) Closed-loop control of zebrafish response using a bioinspired robotic-fish in a preference test. Journal of The Royal Society Interface. 10(78), DOI: 10.1098/rsif.2012.054
  4. Hemmings Wu, Hartwin Ghekiere, Dorien Beeckmans, Tim Tambuyzer, Kris van Kuyck, Jean-Marie Aerts & Bart Nuttin (2014) Conceptualization and validation of an open-source closed-loop deep brain stimulation system in rat. Scientific Reports 4, article number: 9921 DOI:10.1038/srep09921
  5. 2015通訊大賽官方網頁 https://www.mobilehero.com/

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護國神山老本還能吃多久?孵化顛覆創新,臺灣缺什麼?——專訪經濟部技術處邱求慧處長
鄭國威 Portnoy_96
・2022/01/13 ・5854字 ・閱讀時間約 12 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

在特務電影中,通常有一位(或一組)科技專家與之搭配,用魔法般的發明,預料執行任務中可能遇到的各種問題,事先設計發明或炫目或低調的科技。得在垂直的高樓玻璃帷幕上攀爬?沒問題,這是一雙戴上就宛如壁虎的手套。需要變臉偽裝?沒問題,這是一臺可攜 3D 皮膚列印機。需要從飛機上跳下來?沒問題,這是一套可變身滑翔飛鼠裝的西裝……。

如果把臺灣比喻為特務,那麼經濟部技術處就是那位科技專家。或許這麼比喻讓你覺得牽強,但在貿易戰未休、半導體缺貨、疫情一波波、淨零碳中和各種趨勢與危機夾雜的此刻,臺灣的確愈顯重要,也更需要技術手段幫自己脫困突圍。

於 109 年 10 月接任經濟部技術處處長的邱求慧,肩負為臺灣孵化更多科技的關鍵任務。技術處「運用經濟部『科技研究發展專案計畫(簡稱科技專案)』,整合法人研究機構、產業界、學術界之研發能量與軟實力,促成國家創新系統成員間的科技創新連結,開發具前瞻性、關鍵性及跨領域之產業技術,並將研發成果多元移轉落實產業界應用,促進創新研發成果走向產業化與國際化,以厚實產業技術能量,提升產業創新效益。」

上頭這串介紹技術處的文字,引用自官網,也的確「官樣」。這正是邱求慧欲改變的其中一點。「我來之前就已經在變了,我來之後可能變本加厲!」身形高挑、身著合身西裝的他接受泛科學採訪,坦言希望政府的科技成果也能更科普,別老是艱澀又官樣感。「這樣政府做的很多事沒人知道,就很可惜啦。」他說。

邱求慧接受泛科學採訪 / 攝影:吳逸驊

我來,是為了發展 100 個故事

雖然網站上關於技術處的介紹不太親民,「技術新知快遞」、「產業技術知識+」等專欄的內容亦針對產業界撰寫,稱不上科普。但技術處早就整合了 20 多間研究機構(工研院、資策會、生技中心、金屬中心等),透過「解密科技寶藏」的網站、社群媒體跟實體展覽,積極地想讓這些成果「被看見」。

邱求慧說,雖然技術處與法人面對的廠商大多都很專業,但也不是專業性都那麼高。而且再怎麼專業,也得跨領域跟其他專業互動。同時作為政府一環,技術處也要對立法委員、一般民眾溝通,讓大家都能懂。因此他要求同仁未來產出的內容別再官樣,要更科普,讓技術處裡處外與民意代表都能懂。

在去(2021)年 10 月,行政院跨部會主辦之台灣創新技術博覽會(前身為台北國際發明暨技術交易展)期間,技術處展出約 80 件具前瞻性及產業效應的技術。身為領導人,邱求慧積極現身推廣,邀請吳淡如、路怡珍兩位各具影響力的 Podcaster/YouTuber 合作,用輕鬆、聊天的方式談展出的技術。

2021 創博會展出各種具前瞻性及產業效應的技術,如自動駕駛。圖/台灣創新技術博覽會

「例如路怡珍就問我,什麼是 WiFi 雷達?」說到 WiFi 大家都知道,但 WiFi 雷達其實是用來精準定位跟監測人體生理訊號,由工研院在技術處支持下開發成功。簡單來說,就是像蝙蝠的聲納。WiFi 雷達可以用在電廠鍋爐爐管檢測、提高人員作業安全;也可監測是否有粗心父母、飼主把小孩子或寵物遺忘在車上;由於能感應呼吸心跳、翻身次數,WiFi 雷達也可用來偵測睡眠品質。邱求慧表示,就是要透過不熟悉這些技術的網紅,來幫大家問出專業覺得稀鬆平常、但對非專業卻隔層山的問題。

除了帶來外部流量,邱求慧也強化內部賦能。例如在為研究機構(法人)辦的講座,邱求慧請來《TVBS 一步一腳印》的主持人詹怡宜與暢銷作家/故事教練許榮哲對教科技人「怎樣把科技的故事講好」,「技術如何服務社會」。

「以前的技術處長可能是來發展 100 個技術,我來這邊,是為了發展 100 個讓人記得的故事。」他以身作則,親自訪談技術處企業創新研發專案補助的案例,挖掘故事。他說得很直白:「我看官樣的影片、文章,馬上就略過了啦!所以我來了以後就跟同仁商量,能不能換個方式,把過程中的故事擷取出來。」

邱求慧接受泛科學採訪 / 攝影:吳逸驊

補助是沃土植花,非錦上添花

在受訪前一天,技術處剛發表一則微電影「那些足球教我的事」,講的是聯發科獲得技術處「A+企業創新研發淬鍊計畫」的故事。邱求慧記得剛到技術處述職,就被質疑:「聯發科已經是傑出的廠商,為何還要靠政府補助?」由於這是他來之前的決策,一開始他也無法回答。

後來與聯發科總經理黃合淇交流,他才了解其中來龍去脈。黃合淇對他說:「你不要看我們聯發科現在很風光,股價破千,但我在申請的時候股價才 200 多。」由於在 4G 階段,聯發科進度發展落後,與競爭對手高通的距離拉大,現金流短缺,研發經費只有高通的 ⅓ ,這時迎來 5G 競爭,明顯居於弱勢。

5G 以頻段區分,可分成 6 GHz 以下的 Sub-6 與 24GHz 以上的 mmWave 毫米波。高通選擇發展 Sub-6 GHz 與 mmWave 毫米波整合晶片,聯發科卻只發展 Sub-6 窄頻晶片,這在當時是個風險極高的大賭注。然而後來由於各國市場考量成本與產業生態鏈,率先採用 Sub-6,反而讓聯發科獲得先發優勢,恢復元氣,成為現在的破千股王。邱求慧表示,回到那個時間點,聯發科面臨的挑戰極為嚴峻,畢竟 5G 若再失敗,遑論 6G。

聯發科以 Sub-6 窄頻晶片,在 5G 市場上取得先發優勢。圖/Pexels

雖然經濟部破紀錄補助了 7 億,但聯發科自己投了 300 億。「我問他說:7 億跟兩三百億差那麼多,還要花時間寫報告給政府,何必呢?他說那是一個信心,代表政府願意跟他站在一起,去幫他背書。雖然聯發科在台灣很大,但在國際上的競爭對手更大。」

邱求慧笑著說,成功之後,人們才說現在股價那麼高,怎麼還拿政府補助?但誰想起 4 年前那場豪賭?於是他決定邀請導演,將這故事透過微電影演繹。

「作為處長,資源怎麼分配是很大的難題。」邱求慧語氣慎重地說,如今台灣大型科技企業每年研發經費至少 6000-7000 億,但技術處的 A+ 計畫補助一年才 20 億,補助對象還包括外國企業,如 A+計劃下的「全球研發創新夥伴計畫」邀請與我國企業有互補互利關係之外國企業在國內共同研發,補足研發升級之缺口。他另外補充表示,經濟部工業局的產業升級創新平台輔導計畫(TIIP)每年也才 10 億多,與 6000-7000 億的企業研發經費根本不同規模。

「40 年前,台積電可能可以靠政府全力支持站起來,但現在企業已經發展得很強了,不可能一體適用。我們只能挑有潛力、要起步的新創,幫助他們越過死亡之谷,或是挺現有企業挑戰極為困難的課題。」邱求慧說。

因此他認為政府的補助就算是雪中送炭,也只能送給有潛力的哪些。如何看懂、挑中潛力者,帶回千百倍的效益,就是他與技術處的挑戰。他強調:只要企業迎向挑戰,面臨巨大風險,政府會幫一把。「我是在他需要的時候支持他,不是在他好的時候。」

科技要有社會影響力

另外一部技術處近期上傳的影片「我的黑手阿爸」,則是傳統機械工廠的數位轉型故事。在技術處支持下,工研院開發了「智慧機械雲」,這是一套簡易的傳產數位轉型方案,透過數位機上盒收集機台資訊,讓資料透通,還可進一步客製化,基本的 ERP、進銷存、物流管理等服務都有,進階 App 如「射出機通訊模組」、「幾何公差標注模組」、「工具機剛攻性能評價」等熱門項目,皆可免費下載。

邱求慧說,要黑手老闆花 200 萬導入科技專案很難,要把 200 萬賺回來也很難,因此政府直接提供解決方案。為了推廣,技術處做了田野調查,找到一對父子,爸爸是黑手,兒子則在工研院服務,想用智慧機械雲幫忙,但卻被父親痛斥,覺得是在否定自己把孩子拉拔長大的技術。當然,父子後來互相諒解,攜手合作,按照數據反饋調整機台,提升良率。拍成微電影後,很多老闆看了,對機械雲興致大增,很快會員數就破千家。

結合新科技,傳統工廠也可以很先進。圖/Pexels

以身作則說故事之外,邱求慧更進一步改變法人的績效指標,加入一個評量重點:社會知曉程度。他表示以前的指標不外乎專利數量、技轉金金額、成立公司家數……「但以後還要看有多少外界的人知道、在乎我們在做什麼」。

顯然,單向說故事並不夠。邱求慧要求技術處與旗下法人要重視社會影響力,以實際行動改變偏鄉、弱勢處境,解決問題。「政府存在,本來就是要照顧弱勢,解決市場失靈的問題。」以南投縣仁愛鄉的科技食農驗證場域為例,由於近年來山區缺水,導致作物收成不理想,技術處透過科技專案,導入工研院的農工整合技術,例如環境感測精準滴灌,能節省工時與一半以上的用水。或是針對當地特色作物「大和當歸」做 DNA 鑑定,採取「多重壓差萃取技術」,分析其含有豐富植物多酚、黃酮素等高抗氧化物,再加工開發「大和當歸薰香」、「大和當歸複方多醣體養生飲品」、「護手護足精萃」等產品,做到全株利用零廢棄。

「我們用經濟部技術處的品牌來跟通路洽談,跟農委會與交通部一起合作,打造伴手禮跟智慧旅運。例如一個小農要載貨到鄉公所,但沒有車,就可以用在地專用的叫車服務來集客、隨選駕駛。」邱求慧表示,技術處整合這些科技,帶來觀光客、讓物暢其流,也為地方創生打下基礎。本身熱愛登山跟歷史的他更興奮地表示,離仁愛鄉公所不遠,就是當年莫那魯道逃亡的路線,富有傳奇色彩與歷史意義,很期待當地能逐步整合這些特色。

接地氣還要接未來

介紹專案,邱求慧興致勃勃,談臺灣科技的下一步,他則戰戰兢兢。

他表示,技術處「永遠都有選題的問題」。淨零碳排、美中貿易戰、後疫情時代都是重要趨勢,但與其見風轉舵,他更在乎法人的創新力。

「法人的角色,在台積電成立後,偏向幫現有廠商解決技轉問題。做前瞻技術,成為新創的,比例不到 1%。」他稱這些都是「累加性的改良」,而不是「顛覆性的技術」,是在既有的神山上堆石頭,而不是另一場恢宏的造山運動。

他坦言「新的技術進到既有公司,有董事會、營收壓力,反而會壓抑突破性的創新。」新創公司的時間感則不同,比養在內部的團隊更有機會點燃創新。即使這兩年台灣半導體備受全球關注,他亦不諱言這是臺灣吃了 40 年的老本。韓國有 Naver、Kakao,中國、美國更不用講,臺灣呢?

「我們過去太成功了,在金融風暴時也太成功了,卡在成功的路徑上,覺得這樣很好。但我覺得台灣若再吃老本,也吃不了十年。」因此邱求慧鼓勵技術處與法人從選題開始,就要設想 10 年後,跨大步創新。他的目標是提高法人研發技術衍伸新創公司的比例,從1%提高到 20%。他說,生技公司莫德納(Moderna)的 mRNA 技術,10 年前也被看成笑話,臺灣要有投資 10 年後甚至更長遠的想法,不然只會原地打轉。

他坦言,法人被 KPI 導向思維綁住,待在舒適圈太久。「有哪個專案 KPI 會達不成?久了法人都把 KPI 設定得容易達成,但有產生真正的大效益嗎?」

為了替法人注入衝刺、挑戰的文化,得先移除對失敗的恐懼。邱求慧表示之前法人計畫若沒達成會扣款,但他認為失敗是正常的,失敗不該直接連結懲罰,反要鼓勵失敗繼續衝。因此他甘冒風險,推出一個關鍵改革:法人的研發成果收入上繳,從原本只收現金,改成現金或股票皆可。

他表示法人機構長年下來,已能精算上繳金額跟成長率,但「每年都成長 0.5%」。「我覺得『幹嘛呢?』每年都成長 0.5 %,10 年後也只不過是打平,這樣台灣怎麼會進步?」

雖然股票可能會成為壁紙,但也可能上市,如台積電那樣,成為臺灣下一個 30 年的護國神山。開放法人上繳股票,就是鼓勵法人把技術變新創。「我們就讓他一年成長 10%、20%、30%!當然,也可能後年降 5% ,但平均年成長率可以是 5%-10%。」

他說有人可能罵:為什麼你當處長,法人上繳的金額下降?「但我讓你罵嘛!大家要看長。你會發現,法人過了下一個 10 年,成長率是高的,而不是停滯的。」他滿懷信心,但也認真強調要讓法人去衝。當然,創新也要有風險概念,但「你的風險我幫你承擔,我的風險我想辦法承擔。頂不住我就不會戀棧。」

邱求慧接受泛科學採訪 / 攝影:吳逸驊

法人每年拿很多國內外獎項,有如 KPI 達成之外的加分題,但他認為若要真正彰顯得獎價值,要盡量「把獎項當工具,去為新創募資」,而不是把得獎當成最終目的。

技術處支持工研院研發的「智慧倉庫解決方案」,在 2021 年 4 月得到美國愛迪生獎人工智慧類別金獎,讓工研院連續五年獲得愛迪生獎。邱求慧說,有人質疑工研院怎麼做得過亞馬遜,關鍵在於臺灣地小人稠,才會發展出立體倉儲方案。他期待像這樣的軟體創新能夠更多,成為一股造山力量,畢竟臺灣不能只靠硬體神山。

為臺灣打造科技新神山,是邱求慧的任務,但臺灣的山巒以及此間的古老故事,卻是邱求慧的精神棲地。

「我雖然是工程人,但在生活上都看人文、歷史的書。」他自陳從小就對人文有興趣,雖然由於社會、家庭的期許走上工程之路(還走得非常好),但他始終覺得自己是個「被耽誤的歷史學家」。在工作之餘,人文歷史的探究、山巒林間的縱走,幫他紓解了壓力,讓大腦切換再啟動。

「投入另一個領域,幫自己找到方向,可以 refresh 自己。最重要的是本身有興趣。」他時常在個人臉書上發表自己對古代文獻的研究心得,樂此不疲。

為了寫一篇文章,他要收集百篇文獻,釐清脈絡、時間。去年(2021)10 月,他登新竹五指山,還解開一宗清朝兇殺命案。為了寫這篇,他分析了林爽文事件前幾年,臺灣民眾對政府的不信任,為的是看出歷史事件代表的意義。

「有時候不是科學難懂,而是人們不相信政府。那要做什麼大家才會相信?」做為經濟部技術處處長,愛講故事的邱求慧一方面從歷史學教訓,也要培育科技與創新,讓台灣有值得傳誦到未來的新故事。

所有討論 1
鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 655 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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LinkIt ONE穿戴式裝置與物聯網應用卷七【雲端氣象站(上)︰上傳資料到Media Tek Sandbox】
馥林文化_96
・2016/03/18 ・2170字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 535 ・七年級
相關標籤: LinkIt ONE (7)

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

文/CAVEDU教育團隊

各位讀者好, 認識了如何用MCS來控制LinkIt ONE 的腳位狀態之後,接下來兩期會帶領您實作雲端氣象站專題。本期要介紹的是智慧居家或植物照護系統中常用的溫濕度感測模組,也會告訴您如何將感測器讀取到的溫度與濕度變化顯示於Arduino IDE 的Serial Monitor 中。到了下一期,就要把資料上傳到MCS 雲服務上囉。想像一下,走到哪裡都可以監控家裡的狀況,這樣也會心安一點吧。本專題可以在MCS 上檢視家中溫度、濕度與氣壓的變化。您可以根據這樣的架構加裝更多您想要的感測器與受控裝置。
MCS 也一併提供了Android 應用程式, 請由此連結(https://mcs.mediatek.com/v2console/supports/
mobile_application)或在Google Play搜尋「 MediaTek Cloud Sandbox」,接著安裝到您的Android 裝置上。開啟程式後只要登入您先前所註冊的MediaTek Labs 帳號, 就能在手機端即時檢視或控制開發板的狀態。
所需零件:
• LinkIt ONE開發板,1片
• Wi-Fi/藍牙天線,1組
• Grove溫濕度感測器模組(Grove – Temperature and Humidity Sensor Pro)
• DHT11/22溫濕度感測模組(根據上一零件選用)
• Base Shield擴充板
• 麵包板與線材(根據上一零件選用)

Grove 溫濕度感測器模組
本專題會在LinkIt ONE 上加裝一個Grove 溫濕度感測器( 圖1a) 來量測溫度與濕度的變化。其中的Grove溫濕度感測器, 實際上就是整合了DHT11 溫濕度感測器( 圖1b) 的模組。請注意, 如果您是自行購買DHT11 溫濕度感測器的話, 需要匯入DHT 函式庫(http://playground.arduino.cc/Main/DHTLib)。另一方面,由於Grove 溫濕度感測器模組有針對LinkIt ONE 進行最佳化, 也有自己的函式庫(https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Temperature_
And_Humidity_Sensor),您如果直接在LinkIt ONE 上使用DHT11 感測器時,有時候讀到的數值會不規則跳動。

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圖1a Grove 溫濕度感測器。

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圖1b D H T 1 1溫濕度感測器。

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表1 Grove 溫濕度模組規格

硬體接線

請將Grove 溫濕度感測器接到Base Shield 上標示A0 的Grove 接頭,如下圖:

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圖2 將溫濕度感測器裝在A0 的Grove 接頭。

如果您自行購買DHT11 感測器的話, 請將左側1 號腳位接5V ,2 號腳位串聯一個4.7KΩ 電阻之後接到LinkIt ONE 的數位腳位, 如圖2 的D6 腳位。請注意, 使用獨立的DHT模組時需連接到開發板的數位腳位,但使用Grove 溫濕度感測模組則是連到類比腳位,例如本範例的A0。這是兩者的主要差異所在。

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圖3 連接DHT11 與開發板。

擷取2

表1 溫濕度感測器範例

單機版程式

本範例首先要透過MCS 來切換一個連接到繼電器模組的家電裝置(例如檯燈或風扇)。在此需要一個Data Channel , 請依照表2 的說明新增Data Channel ,完成如圖3。

以下是重要程式解說:

• 宣告DHT類型

06 行的語法代表我們要使用的溫濕
度感測模組為DHT22 , 請根據您所
使用的模組來修改此處。

擷取3

• 宣告DHT物件

程式中必須先宣告一個DHT 物件才能進行後續的讀取感測器值操作,由以下指令可以看到我們宣告了一個名為DHT 的dht 物件,同時要指定連接腳位DHTPIN , 也就是03 行的A0 ,以及指定DHTTYPE。

擷取4

• 讀取溫度與濕度

宣告之後,就可以透過以下語法來分別讀取濕度與溫度,由以下指令可看到回傳值為浮點數。

擷取5

• 錯誤檢查

使用if 搭配 isnan 語法來檢查t 與h 是否有效,如果並非數字就表示有地方出錯, 會在Serial Monitor 顯示
錯誤訊息。

擷取6

• 顯示於Serial Monitor

如果一切OK 的話,就透過Serial.print(h); 與Serial.print(t); 在Serial Monitor 顯示濕度與溫度。請注意在39 行,我們使用delay(5000); 讓程式每5 秒鐘循環一次,畢竟溫度與濕度不會在短時間大幅度變化,因此不需要頻繁更新。

操作

執行時, 將可在Arduino IDE 的Serial Monitor 視窗中看到溫度與濕度的變化(圖4),在此為每5 秒鐘更新一次,因為這兩個物理量不會變化太快。您可以對它用嘴呵氣,或用手指輕輕捏住感測器本體,來看看濕度與溫度的變化。

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圖4 顯示溫度與濕度資訊於Serial Monitor 。

本期介紹了如何讓LinkIt ONE 開發板藉由Grove 溫濕度感測器模組來讀取環境中的溫濕度變化,下一期將會把這些資料上傳到MCS 雲服務, 期待您與我們一起動手製作有趣的物聯網專題。

參考資料:

Seeed Studio 溫濕度感測器函式庫與範例程式載點:
https://github.com/Seeed-Studio/

MediaTek Labs
http://labs.mediatek.com

Seeed Studio Wiki
http://www.seeedstudio.com/wiki/LinkIt_ONE

CAVEDU LinkIt ONE 教學
http://blog.cavedu.com 搜尋linkit

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2016/5月號

馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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用十分鐘瞭解 《單晶片、機器人與電子元件》(Arduino + Raspberry Pi)
PanSci_96
・2016/03/17 ・120字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!