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一个重度爱好DIY的工程师

时间:2018-12-07 作者:EEWeb 阅读:
从小学的时候开始自学电子(1970年代晚期或1980年代初期);我爸妈有买一套「Radio Shack 300-in-1」电子工具组给我,而我的玩具只要是有机械或电子零件的,大概全都被我拆开过…几十年来我一直在玩电子。

「只要是可以自己动手做的任何事情我从不逃避,也很爱尝试以前从没做过的、特别是可以取得新技能的机会。」

能告诉我们一些你的背景吗?

我在美国密执安州(Michigan)长大;我爸一直是个重度DIY爱好者,从家里的装修、木工、电视机与音响,还有制作模型、甚至是织地毯…他是个老派的maker,而我追随他的脚步,只要是可以自己动手做的任何事情我从不逃避,也很爱尝试以前从没做过的、特别是可以取得新技能的机会。

举例来说,我跟总部在凤凰城(Phoenix)的Local Motors (EDNT编按:成立于2007年,打造了无人驾驶小巴Olli以及推动开放源码车辆平台的一家公司)有联系,最近开始学焊接。我一直对于技术以及闪亮的机械类系统特别着迷,像是手表的齿轮、汽车引擎、老式蒸汽机等等,我对机械与结构工程也兴趣浓厚。

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「工匠长」、自学成材的电子Maker、DIY爱好者Andy Frey

你是何时开始对电子学有兴趣?

我从小学的时候开始自学电子,大概是1970年代晚期或1980年代初期那时候;我爸妈有买一套「Radio Shack 300-in-1」电子工具组给我,而我的玩具只要是有机械或电子零件的,大概全都被我拆开过…几十年来我一直在玩电子。

在大约六年前(EDNT编按:本文采访时间为2016年),我因为办公室的一个项目选择使用Make Controller开发板,我记得那是采用Arm处理器核心、Free RTOS的平台,而且还一直在我们办公室执行我第一个真正的微控制器项目iPotti,这个小工具可以透过Mac OS状态栏上的应用程序,在洗手间「有空」时通知内急的办公室同事可以去了。

你是一个自学成材的电子maker还有DIY爱好者,是什么激发你的灵感去开发那些电子装置?像是会自己打开的机器、Office Chairiot Mark II (EDNT编按:把办公椅改造成可以移动的交通工具)、手工制作电路板还有利用微控制器的那些小玩意儿?

我得说我的灵感有八成来自必要性(necessity),有两成来自娱乐性(entertainment),但当我回顾过去六年我做过的项目,看起来这两个好像大多是各占一半;而我的Office Chairiot项目应该是前者占两成、后者占八成。我也会从像是Make Magazine或Pinterest、Instructables.com等媒体或网站上得到一些灵感。

能跟我们介绍你发明的「Office Chairiot Mark II」吗?

我某天问我公司的老板之一,能不能把我的办公椅改造成更容易在办公室里移动,他不假思索地说:「当然可以!」所以我就找了一个500W的DC马达,还在弯折钢柱末端装了几个轮子,把它们装到标准办公椅的底座上,第一代的Office Chairiot Mark I就诞生了。它「开」起来真的是非常刺激过瘾。

然后我又问老板,我能不能改装办公室角落的IKEA Poang扶手椅,也是马上就得到一个「当然!」的回应;这次我在一个木制基座上装了两个电动滑板车的轮子还有两个500W DC马达,锯断IKEA椅子的脚之后把木制基座装上。接着我用Dimension Engineering的Sabertooth 2x60双马达控制器(有很多战斗机器人玩具之类的东西采用),还连结了一个游戏杆,设定控制器能采用差速转向(像是坦克车一样的双轮转向),还可以发射飞弹!效果非常好。

拥有1.5匹马力的IKEA椅子很酷,但绝对还可以更酷!接着我设计了一个功能齐全的控制面板,有32个按钮跟开关,LCD屏幕、游戏杆、立体声喇叭还有大量的LED指示灯;后来又添加了三个Arduino微控制器(其中一个在基座、一个在控制面板,另一个是支持音效)。最后同样重要的是,我跑去Local Motors的实验室,他们帮忙我打造了一个超酷的铝制外壳,盖住了木制底盘上的大多数零件。

Local Motors对这张能开到停车场的IKEA椅子印象深刻,还邀请我带着它到拉斯韦加斯参加了2014年的汽车零配件展(2014 SEMA convention);更多关于Office Chairiot的相关讯息可以参考这个网站。而Office Chairiot、iPotti还有很多其他我在办公室做过的东西,就是他们为什么在工作中叫我「工匠长」(Chief Tinkerer)的原因,我甚至还把这个头衔放在我订购送到办公室的包裹上。

你能告诉我们是如何自己制作电路板的吗?

当我对某个设计有信心时,我现在通常会请OSHPark.com帮我制作;当我比较没耐心或是那个设计只是自家用的小东西,我会用正型光阻剂(positive photo resist)方法。我以前比较习惯用碳粉转移法(toner-transfer method),但我发现这种方法很挑剔,特别是细节部分;清理电路板绝对是采用那种方法时都会出现的繁重工作,至少我的经验如此。正型光阻剂能在我的打印机上产生几乎无瑕疵的副本,我很满意。

在设计上,Eagle与Adobe Illustrator两种工具我都会用;如果是比较简单的电路板或者是我想要客制化线路设计的板子,我会用Adobe Illustrator。我在Illustrator设置了一个广泛的个人化组件占位面积(footprints)数据库,是藉由扫描零组件的背面以及简单追踪其接脚来建立的。我现在有一张Eagle 7的执照,而且最近越来越常用。

我很喜欢Illustrator,从1989年就用它来做绘图设计;而且因为我很了解它,所以能很快速地用它设计板子。不过显然这种软件没有鼠迹线(rat's nest)或自动绕线、也没有自动接地填充,也没有任何设计规则检查之类的功能。而我一开始使用Eagle有经历过一段辛苦的克服困难战时期,最后终于能成功驾驭;现在我觉得我偏爱Eagle。

我是用一台便宜的Samsung激光打印机把设计图印在透明纸上;用非常黑的碳粉。我有一架小小的省电灯泡台灯用来曝光;先把未曝光的板子放在一个相框里,然后锁紧,接着用我手机上的定时器来确定曝光时间是否足够。完成曝光、把板子倒扣确保干净之后,我用一个装了几吋高的氯化铁蚀刻剂(ferric chloride etchant)的高塑料容器,把电路板悬挂在容器顶部的一根在线,用手摇动几下直到蚀刻完成。

我从来没有在手工制作的电路板上涂层,大多数是因为我比较没耐心,还有先前的步骤已经让我暴露在足够的化学品中;我不一定都会替电路板镀锡,但我会试着去做。我有很多个项目的电路板是露出原始的铜,在走在线有一点光泽。

你参加过什么专业组织吗?

没有,最接近的是我带着Office Chairiot到一些maker活动或技术展会上亮相。

你最喜欢的硬件与软件工具是什么?

我是Atmel AVR微控制器的铁粉,我觉得该系列产品带我回到了软件开发生涯的最初期一段时间,那时候我程序代码的每一个位都很重要;而当我第一次回归电子领域,我从开始就学习AVR汇编语言(assembly language),所以我对该类程序代码了解比较多。我第一批开发的项目中有一些是用汇编语言写的;它或许不是最具智慧性的,却富有教育性与乐趣。

我接着也学了Arm汇编语言,但还没有真正开始用过。当我需要扩大规模时,我就会用Teesy,或者是直接在Raspberry Pi、Beagle等类似的配备OS开发板上编写Linux软件。当我为AVR写程序代码时,我会用Apple的Xcode IDE,还有为嵌入式设计打造的插件「embedXcode」。

我的上一份坐办公室的工作是Apple开发者(iOS与桌上型产品),所以我偏爱Xcode的耐用。这是专业等级的Mac平台原生集成开发环境,具备完整的语法突显(syntax highlighting)、程序代码自动补完(code completion)、灵活的用户接口、超强大扩展性等等功能(这也是为何embedXcode能编写8位AVR二进制程序并上传到电路板)。

我对Eagle则是又爱又恨。因为是来自一家专门打造美观用户界面与使用体验的公司,Eagle的用户界面真是很糟。我希望我能邀请一位Eagle的人到我办公室坐下来好好谈谈,怎么样才能让那个软件脱离1980年代风格。

你有其他电子或DIY之外的兴趣吗?

我是波本威士忌(bourbon)的超级爱好者,收集了超过一百种不同的波本酒而且收藏还在持续增加,这一切都要感谢波本酒市场最近爆红。我对波本酒的历史、香气非常着迷,也很爱教别人这方面的知识。我拜访过大部分肯塔基州(Kentucky)的酒厂,参加过三次波本嘉年华(Bourbon Festival),还当过酒商Maker's Mark的大使(这不难只要报名就可以了…你能让你的名字被刻在酒桶上,而如果酿出的那桶酒得到好评,还可以得到几瓶)。

我最近还开始学操作遥控飞机(RC plane),我也有几架四驱无人机,但我还是对遥控飞机比较着迷,特别是拥有三相马达、高功率锂聚合物(LiPo)电池的型号。我也想多了解RC无线电以及伺服马达,如此就能更快地把遥控的东西放在一起。

你认为电子产业未来几年将朝什么方向发展?

我看到IoT疯狂进展,但对于其安全性还是有点感冒。我对IT技术可支持的安全性很了解,知道装置只要连网,某人就能找到一个方法入侵;我不知道我是否想冒着外国黑客控制我家烤箱或是客厅LED情境灯的风险…你想想看,如果你坐在客厅调整好所有设备准备享受一个美好的夜晚,但不知哪来的黑客决定在你家放摇滚乐,真的会吓坏人。

而我真的对电池技术的进展十分兴奋,我正密切关注石墨烯(graphene)的报导;充电更快也更容易、容量更高的电池,会让无线装置表现更好。如果我的遥控监视系统能以电池供电很长一段时间就太棒了,而且我对于省电设计真的很不擅长!

对于鼓励年轻一代投入电子领域,你有什么想对他们说的话?

你有没有过在一张舒适IKEA椅子上以20英哩时速穿过邻居车道的经验?说真的,电子学真的非常有趣,可以用来做很多事情,可能性无限。还有三件事情:第一,买一支具备可靠温度控制功能的焊枪;第二,你完全可以自己在制作表面黏着组件(SMD),我实际上更爱它有通孔;第三,当你采购零组件时至少每种都准备三份,如此你就不必苦苦等待替换零件到货,还是能持续进行你的工作。

(ASPENCORE旗下EEWeb网站,参考原文:Interview with Andy Frey;编译:Judith Cheng)

 

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