學習目標 : 認識faya積木麵包板功能及使用方式
學習時間 : 70min
示範模組 : (1) faya雙軸伺服馬達模組
(2) faya 積木麵包板
(3) Arduino UNO
工具 : (1) 樂高底板(相容)
(2) 單心線
(3) 尖嘴鉗/撥線鉗等工具組
====================功能介紹====================
faya積木麵包板特別在模組的四個角落，加入了獨特的圓柱孔，此圓柱孔的孔徑和樂高Lego積木的短圓柱徑(4.8mm)是相同的，方便和樂高(相容)積木結合。
仔細看的話，麵包板的上方還有4個孔，是用來放置額外的積木柱子，作為立體結構的延伸
====================原理知識====================
以往的電子元件需透過焊接才能連接成電路，有了麵包板的出現，電路設計者就能夠在此板子上透過內建的金屬彈片，快速的建構電路，便且驗證電路的準確性。電路需改善時，也能快速地更換所需零件。
下圖中每一條線代表著所串起來的端點是短路的，每6個端點一組，當元件接腳插入同一組的短點時，都視為連接在同一點。 我們可以把麵包板分成兩區，第一區在上方和下方，規劃成電源和地端的連接，第二區在中間，用來建構主要的電路。
下圖是麵包板背面的樣子，上方還沒裝上金屬彈片，下方已裝上金屬彈片，看了以後比較清楚為何6個端點視為短路的。
那麼金屬彈片長什麼樣子? 為何能讓串起來的6端點呈短路狀態呢? 原因就在金屬彈片的下方，圖中可以看到金屬彈片含六個咬合結構，當元件接腳插入時，接腳就會卡在咬合結構中。下圖示意了連上金屬彈片的電容和二極體接腳是呈現短路狀態。
=====================範例實作====================
我們用以下範例來展示麵包板的功能:
目標:
(1) 利用麵包板製作一電路能控制faya雙軸伺服馬達模組其中的一軸
電路:
由於我們要控制的是faya雙軸伺服馬達模組，我們先前在文章中提到過控制伺服馬達的訊號，是藉由改變50Hz的脈衝寬度(PWM)訊號，進而改變伺服馬達最終的角度位置。
我們可以透過555計時晶片，配合周邊的固定電阻與電容的搭配，再利用可變電阻，就可製作一可改變脈衝寬度點電路，電路圖如下所示:
輸出公式如下:
方波頻率
因此週期
ON週期
調變比例
注意事項:
(1) 固定R值時，可透過改變C值改變控制頻率，注意到我們要設計頻率需控制在50Hz左右
(2) 把R C值帶入Duty Cycle時，發現 Duty Cycle = (R1+R2) / (R1+2R2)，R1和R2的改變只能讓調變比例介於50%~100%之間，無法符合伺服馬達的需求(10~20%)。
(3) 解決的方式就是在R2旁並聯二極體D1，此時電流會略過R2，只會跳對R1充電，提早觸發會縮短了ON時間。
(4) 詳細運作原理請參考datasheet。
材料:
建構電路:
有了電路圖和電子材料後，我們可以開始在麵包板上建構電路囉! 大體上筆者建構的順序如下，就不再附連接過程圖了:
(1) 決定IC555與可變組位置
(2) 決定電源bus位置，VCC位於左上V1，GND位於左下COM
(3) 和COM相關的線路與元件先拉
(4) 和VCC相關的線路與元件次拉
(5) 接著連接IC的腳位需互連的
(6) 此時差不多完成80%以上電路了，最後再拉線補齊電路
完成後的外觀如下所示:
連接faya伺服馬達:
完成麵包板上的電路後，我們就要用此電路產生的PWM訊號來控制雙軸伺服馬達了，首先我們從雙軸伺服馬達的電源座拉到麵包板的VCC和GND區域
接著將雙軸伺服馬達的另一個電源座拉到Arduino的5V和GND腳位，注意到我們這個範例無須寫Arduino程式，純粹是要用利用Arduino板子上的5V電源而已。
接著連接信號線，用一條單心線將IC555上的第三隻腳 (output) 和 雙軸伺服馬達的YM1埠相連，也就是用麵包板完成的電路控制上方的那顆伺服馬達。
範例結果:
最後將Arduino插上USB上電，如果電路無誤的話，會看到以下的結果。
討論:
在這個範例裡面，我們用麵包板建構出透過可變電阻改變脈衝寬度的電路，以控制伺服馬達的轉動角度，在[faya雙軸伺服馬達模組]介紹文中，我們學到脈衝寬度的頻率需維持在50Hz附近，且ON的時間需控制在1ms~2ms來決定伺服馬達最終位置。
直接透過電路控制的伺服馬達是不是很有趣呢?
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