技術筆記：DC馬達

型態	有刷	無刷
直流(常見)	原理  連結 占比  低階占多 高階占少 控制方式  電流決定轉速 缺點  碳粒堆積，雜音大	原理  磁鐵在外，線圈在內，整個線圈一直轉 占比  低階占少 高階占多 控制方式  複雜電路控制各線圈開關
空心杯	DC Coreless Brush Motor 原理  連結 線圈轉動, 屬於外轉子, 扭力大  轉動穩定   RPM：8000~60000轉 占比  多數 控制方式: 電壓決定轉速 應用  小四軸	占比  非常少
步進	X	原理  磁鐵在內，線圈在外，內部的磁鐵棒一直轉 (可說是無刷的進階版本) 應用  3D列印機

參考 連結

馬達是工業時代重大發明項，因為工作需要，稍稍將小DC馬達整理如下。

DC有刷

DC有刷內部長這樣。

手邊的DC有刷馬達非常多，如TT馬達。

最常見的TT馬達 連結

配合蠕動式需要，取得另外一批10mm 12mm項目。主要來源位置(連結)，類似還有14mm等等以上規格。(連結 連結 連結 連結 連結 連結)

10mm，搭配行星齒輪宣稱10mm，型號為CHR-10GP-M(10 , 20 , 30)

12mm，從型號上看，區分為G(M A  GM GA差別不明 )   12N(10 20 30)，(12應該是註明單邊為12mm/10mm)，每種都因為搭配不同齒輪箱，有更多不同選項。(這部分放在齒輪處介紹)。廠商有同美 NIDEC 鴻記 中國馳海 中國恆迅( 連結 )

N10

N10(連結) 1

3.0V 92型：1比150：4-4mm：(NF20)

N10(連結) 2

3.0V 07型：1比50：4-4mm：(NF21 NF22)

3.0V 07型：1比100：4-4mm：(NF23 NF24)

3.0V 07型：1比150：4-4mm：(N10通電不能動 NF25 NF26)

3.0V 07型：1比298：4-4mm：(N1 在機器 N2 在機器 N3通電不能動  NF27 NF28)

3.0V 07型：1比380：4-4mm：(N9)

6.0V 07型：1比298：4-4mm：(N4)

N20

N20(連結) 1

3.0V 26型：1比150：4-4mm：(N7)

3.0V 26型：1比210：10mm：(N12 螺絲掉了一個)

3.0V 26型：1比298：4-4mm：(N8)

3.0V 26型：1比380：10mm：(N11)

6.0V 26型：1比150：4-4mm：(N5)

6.0V 26型：1比298：4-4mm：(N6)

力夫馬達長度和N20類似，所以補充在此，分類(如下)，和馳海差別是後座為黑色，中間有金屬小孔。

S02 耗電約25mA X3

S03 耗電約50mA X4

S01 在mockup那 , S05 在YH那 , ERIC那好像有一個??不確定

目前使用馬達

快的

80PWM

NIDEC(五顆)每80扇葉25秒  1.25秒/圈

同美(五顆)類比NIDEC

慢的

80PWM

?? NF27每30扇葉18秒  2.4秒/圈 

?? N4每60扇葉41秒  2.7秒/圈

?? N9每60扇葉49秒  3.2秒/圈

?? 反正現在正在買外一組馬達來使用。

N30

因為太長，根本不考慮

特殊馬達

直径12mmGPM20行星齿轮箱(N13)

特殊GM1215R空心杯 DC 3V减速比：1比100出轴长度：4点4毫米(N14)

電子控制：

方式一，用目前的motor driver。

方式二，電壓不大可以直接使用MOSFET控制轉速連結，場效應管是用電壓控制電流，作用跟三級管類似(三極管放大器和MOSFET的差別，連結 連結 ，三極管是用電流控制電流），相比於三極管，場效應管體積更小功率更大。應用上，則是透過PWM控制MOSFET，進而調整電壓。範例  D10N05 ( 連結  這顆IC很難買，或許可以用D14N05替換 CACHE  )  IFR540N ( 連結 ) SI2302 ( 連結 )

使用D10N05範例電路 影片

四軸範例(簡易到難)  連結  連結  連結   直接賣產品 連結。其他：飛控連結

方式三，用L298N，連結，連結。連結

另外這個買了卻忘記型號

DC無刷 Brushless DC (BLDC BL motors)

下圖是無刷馬達內部構造。無刷馬達的優點很多，也開始大量應用在生活中。自己常接觸的是小四軸使用的無刷馬達。教學影片

網路截圖 連結

電機具體對應4位數字，例如名稱2212。其中前面 2位是電機轉子的直徑，後面 2位是電機轉子的高度。簡單來說，前面 2位越大，電機越肥，後面 2位越大，電機越高。例如XXD A2212 2450KV (新西達 A2212 2450KV 無刷馬達)。又高又大的電機，功率就更大，適合做大四軸。

每個無刷電機都會標準多少 KV值，這個 KV是外加1V電壓對應的每分鐘空轉轉速，例如：1000kv電機，外加 1v電壓，電機空轉時每分鐘轉 1000轉，外加 2v電壓，電機空轉就 2000轉了。

電子控制：BLDC並不是一個把正負極插上去就會動的東西，要透過程式去控制裡面的線圈在不同的時間產生不同的磁場，進而讓馬達轉動。電路如下圖。

電路控制概念 連結

同時，電機的電流是很大的，通常每個電機正常工作時，平均有 3a左右的電流，如果沒有電調(電子變速器Electronic Speed Control，ESC  電調 )的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流，電調的作用就是將飛控板的控制信號，轉變為電流的大小，以控制電機的轉速，常見品牌有好盈、中特威、新西達等，參考(連結)。例如XXD HW30A 30A (新西達30A 無刷電變 好盈程序)。

電調在四軸當中還充當了電壓變化器的作用，將 11.1v的電壓變為 5v為飛控板和遙控器供電。電調都會標上多少 A，如 20a，40a 這個數字就是電調能夠提供的電流。大電流的電調可以兼容用在小電流的地方。小電流電調不能超標使用。常見新西達 2212加 1045漿最大電機電流有可能達到了 5a，為了保險起見，建議這樣配置用 30a 或 40a電調。

Arduino的程式可參考 連結 連結 連結

其他：控制電調的，稱為飛行控制板，常見有KK、FF、玉兔。

無刷的生產方式連結

空心杯

自己對空心杯馬達的認識，都是從小四軸而來，控制方式同於直流有刷馬達，但旋轉方式和直流馬達差異很大，內部構造如下。網路有實際拆解過程影片(連結)。分類時會依照長度與直徑取名，例如720或820。

網路截圖 連結

帶減速齒輪的空心杯馬達。

實測電流在30~40mA，電壓在2V~4V間變動。較完整的SPEC資料如下。

• 6mm，較常見，分為四種級距(1~4，代表行星齒輪有1~4層)，價格約15RMB，應用包括了玩具或是門鎖等。供應商有科隆，兆威，馳海 同美。這些供應商廠辦距離很近，感覺都成了聚集經濟。從出力數距來看，並不只有四級，例如兆威提供資料(分的非常細)或是同美(3和4中間)。購買1 購買2
• 8mm，只有一種選項連結，價格都40RMB以上，規格。
• 10mm，規格(連結)，價格都50RMB以上。

若是以材質區分

• 塑膠材質，大多數都是塑膠材料。
• 第一節金屬，算是折衷方案，這是某加工廠自行製作(連結)RMB50，這應該是兆威在外面的販售1 販售2
• 全金屬材質，剛性更好。應該都超過一百以上(連結)

步進馬達

內部結構 連結

電機分類：以外型大小區分，常見有42步進和57步進，代表馬達本體寬度，3D列印機常用42步進馬達。

網路截圖 連結

其他還有各種微型步進馬達(連結)。

連結

M42SP-4NP(連結)

6mm帶行星齒輪的歩進馬達

電子控制：常見為兩相四線。可以參考連結，更明瞭磁激順序。市售有專屬控制板，可同時操縱各種馬達(連結)。

實做驅動，利用手邊步進馬達，四線資料，黑B- 白A- 藍B+ 紅A+。對應到 B/OUT  A/OUT  BOUT  AOUT ( 分別是靠近板邊位置 )

ServiceLayer->CommandExecutor->ITestStation

1. SetMotorPWMDuty(020 輸入80) 落實為 mg_MotorPWMDuty = nDuty;  設為1
2. MotorRunSteps(010 輸入10000) 落實為 stMotorCtrl.nTrainSize = nData; mg_TrainSize = nData; 還有啟動馬達IDSEngine_StartMotorControl()  磁激順序是call back，放在程式中
3. MotorStop 落實為 SetMotorRunStop(0);

手邊還有個步進馬達驅動模組 DC5~35V L298N晶片 步進馬達驅動模組 (連結)

伺服馬達

伺服馬達Servo，定義為馬達內加入感測器，能精確瞭解旋轉角度，常用在機器人手臂等一個圓周內的機器運動。最常見(也最便宜)的Servo為SG90，感測原理是齒輪組下方貫連著可變電阻(電位計)，可變電阻將信號傳給控制晶片，轉譯成角度資訊。(連結 連結 連結)。雖不是完全精確，但的確有回饋控制的功能。此影片清楚介紹內部結構，包括可變電阻的回饋機制(連結)。

SG90 連結

若要解除此角度限制，可利用此影片內容(連結)，短路此電阻，成為全速轉動模式。

量測馬達轉速

附掛馬達後，讀取數據，方式有二。霍爾編碼，理論(連結)，產品(連結 連結 連結)，應該可以整合在12mm上，體積較小。

光電編碼，如下(連結 連結)，體積似乎較大。

連結

量測馬達效能方式

馬達在不同工作條件下，各項效能指標。常用報表格式。

馬達特性曲線圖 連結

量測有兩種方式，一是電動機對手模式。二是用拉繩直接量測扭力。

馬達聯軸器

連結

無畏前行，棲蘭超馬50KM

2021年受疫情影響，心情浮動和焦慮與緊張深深影響著每個人，在這不穩定狀態下，訓練自己，回歸內在之旅，讓靈魂漸漸強大，是我對自己的期許，具體的落實方式，則是努力地，一步一個腳印，完成12月11日的棲蘭超馬50公里林道賽。( 網站 FB )

漫長的賽道，加上爬升1552公尺( 路線 )，絕不輕鬆，只是正逢自己將在明年跨越五十歲知天命門檻，50歲跑50K聽來就充滿期許，讓我覺得這活動不只是體力的磨練，更是讓我看清前路的機緣。

懷抱著忐忑不安的心，清晨八點，與二百多名參加者，於160林道口出發，往十二公里外的三姊妹台灣杉跑去。

歷經幾個彎道後，開始上坡道路，若在平時的馬拉松，此時必有人開始當步兵，但願意參加這活動者，各個都是胸有成竹的大步向前邁去。看大家都這麼精實，自己也不敢怠慢，即使路邊有美景也不敢停下拍照，看準一位步伐穩健的帥哥，就這麼緊緊跟著他步伐和呼吸節奏前進，此時大約位在全部參加者的前三分之一位置。

約9:35抵達三姊妹台灣杉，這三棵樹因為澳洲團隊於2017年來台時，稱為撞到月亮的樹-台灣杉姊妹而出名，附近樹木已經很巨大，但這三棵樹更是筆直的衝向天際，在現場雖然感動到不行，但眼看著緊跟的帥哥開始折返只能拔腿繼續前行。沒有久留快速通過換來的是，整體排位更往前移到四分之一，讓我對完賽更有信心。後續查詢這三棵樹高度約七十公尺(美國巨杉有紀錄約九十公尺)，我五十歲的生日禮物也是這三棵樹的框畫。

由台灣杉回至160林道出發點，同樣是十二公里，與來時相反為緩下坡，今日天氣清朗適合跑步。優閒跑在巨樹和林蔭間，心情美麗，疲憊感也少，最後三小時二十分回到起點。

後續的100林道，長度約27公里。前五公里，上坡多下坡少，但都還在能承受範圍內，先前帥哥不知為何消失無蹤，放眼望去前後無人只能獨推。好不容易追上兩位跑者開始後續結伴同行。

林道18公里處，林道轉開闊，左側是不知名高山，翻過高山和泰崗溪就能抵達司馬庫斯，右側地勢逐漸降低，滿是蔥鬱的樹林，像地毯般無限展開。霧氣在山間生成，凝結成雨滋潤而下，就會化為溪流貫注到目前就可見的蘭陽溪河階谷地。

山腰間的林道，放大還能見到跑者

林道轉入上面照片左側後隨即進入山坳，約12:50分抵達鴛鴦湖管制區。此處距離終點只剩15公里，計算距離與時間，即使步行都能完賽的輕鬆心情下，在補給站快樂吃喝，並與其他跑者們交換心得。

之後嘗試獨推，01:04抵達棲蘭工作站，恢復與張甯皓結伴跑。十多公里路程中，除了上坡，我們都踩著同樣頻率步子，分毫不差的穩定前行，這是種神奇體驗，覺得兩人合而為一，我想如果沒有他，這段十多公里路程，將會是非常痛苦的一段，人說同行致遠就是這個意思吧。

最後幾公里，疲憊加上興奮，幾度跑到想哭。但心中同時也有聲音不時告訴自己，現在每踏出的一步，都是在刷新自己紀錄，推向更遠的邊境。就這樣朦朦朧朧中，於02:46抵達100林道口，總計六小時四十多分完成50公里挑戰。

挑戰中的痛快

好夥伴 張甯皓，約著未來單攻雪主歐

一把年紀還能有這成績，頗感安慰

整理歷年慢跑活動：

1. 2016 新竹 城市馬拉松27 (連結)
2. 2017 新社 櫻花馬拉松42 (連結)
3. 2017 新埔 遠東紡織馬拉松42 (連結)
4. 2017 寶山 寶二水庫馬拉松42 (連結)
5. 2018 埔里 合歡山馬拉松44 (連結)
6. 2019 馬祖 馬組馬拉松42 (連結)
7. 2020 坪林 茶茶山徑越野19 (連結)
8. 2021 棲蘭 三姊妹50KM林道50 (連結)

這五年來，每年都固定一或二個賽事，且逐漸偏向山林漫遊和追求耐力。不過這情形在明年就會有些改變，因為今年起加入新竹視障陪跑團隊，未來的馬拉松活動，將不只是體力的拚搏，期盼能有更多人情味。

大鹿林道東線輕鬆跑

大鹿林道東線輕鬆跑

跑步不難，但要持之以恆也絕非易事，尤其最不能讓人寄望的就是倚靠個人習慣。一般人會採取進健身房請教練、不斷報名賽事代替練習、或是加入有團體驅動力的跑團。我則是盡量避免這些帶著強制力的方案，期望是探索未知境地滿足好奇心為出發點，如前些時間的羅山林道北線、南線，或是這次的大鹿林道東線。

大鹿林道起自清泉，至觀霧後分為東、西兩支線。東線全長約二十公里是攀登大霸尖山必經之路，自己曾數度背著重裝經過，也因工作假期長期停留。坡度平緩且少泥濘，非常適合以休閒為主的跑步活動。資料如(連結 類似活動 路徑)。

前一日晚上九點半出發，約十二點抵達觀霧山莊停車場。廣大的腹地，抬頭就能見著滿天星斗，甚至是銀河蹤跡。躺在車後座搭起的睡床，隔著車窗和杉樹縫隙遠望星空，迷迷濛濛陷入夢鄉。朦朧中，約五點和六點各有登山客來此駐車進往大霸尖山，自己則是睡到了大天光才出發。

0K：6:45AM出發。首次林道慢跑，前數百公尺覺得彆扭，過後就逐漸適應。

0.4K：設有入山管制哨及管制閘門，無人看管直接大搖大擺通過。

1K：遠眺榛山。

與其它林道相比，大鹿林道總給我清爽的感覺

9.9K：大鹿林道東支線的岔路口，該支線目前已無使用，取右。

14.5K：東線瀑布，堪稱為林道上最值得一看景點，但至此已無精神拍照。

17K：路徑明顯轉向下。

18K：左側有捷徑陡下至馬達拉溪，取右，是長達數百公尺下坡，沿途可見溪畔半山腰處劇烈崩塌。

20K：8:50AM抵達馬達拉溪，由吊橋下望河水，並不是文獻上說的紅色，(上游岩層富含鐵質 ，使河道中遍布紅色之氧化鐵)，河畔山屋在陽光下閃閃發亮，宛如風景畫。持續向西南方流去的溪水，與來時林道路維持平行方向，最後在榛山處轉往南，成為大安溪源頭。

馬達拉溪及登山口山屋

走過吊橋，就是通往九九山莊的原始山徑，爬升量約八百公尺，屬於非常艱難的路線(連結)。

荒廢吊橋

25~35K：循原路折返。跑在藍天白雲與楓、杉組成的密林間，眼前美景在我兩旁快速閃過，大腦完全放空。

秋天特有福利，滿樹楓紅

沿途不時遇見反向要上大霸的登山客，彼此紛紛給予鼓勵，只是自己實在是弱腳一枚，心虛的不得了。

秋天特有短尾葉石櫟(短尾柯)殼斗科，可做手工藝 5 35

36K：最近跑量少，至此身體逐漸感覺不行，最後四公里甚至當起了步兵。跑跑走走邊攝影邊休息，回到起點統計行程約四十公里，上升高度一千一百公尺，時間六小時。雖然對步兵有些芥蒂，但能因此親近山林也不覺得憂鬱。

共懷，祖靈之眼

林道口是公共藝術品，共懷。類似作品看過許多，但這件泰雅祖靈紀念碑特別有感應，核心為紅檜漂流木，四週環繞著兩排弧形，清爽簡單但又堅毅且崇高(連結)。

回顧歷史，大鹿林道本就是為暴力開採山林而衍生的產物，如同碑文中所述，林道猶如貪婪的巨蟒，吞食了豐富多元的原始林，排遺單調的人工林。伐採林木的機械聲取代了在地生靈的歌唱，泰雅爾族人世代生活的傳領山林，滿目瘡痍；那是一段泰雅爾族人與傳領山林淌著鮮血與尊嚴，譜出的一首首山林悲歌的壓抑年代。每次看到這種論點，自己不免會想，若泰雅爾族人擁有開路與砍伐與銷售的技術，是否同樣不會開路，不會伐木呢？

碑文最後，摘錄美麗的文字如下。

我們的山林，承載著許多故事。每一段故事，都讓人反思與山林的和諧關係。就如泰雅爾先祖智慧的語言：

人，沒有造就山；山，卻孕育餵養了人的存在。

期許，駐足於此片山林的旅人們，學習泰雅爾族人千年來與山林共存的智慧，一起守護屬於我們的山林淨土。

技術筆記：ISO和FDA 510K

因為自己個性十分懶散，長久以來都覺得與ISO13485這類有著明確規範的作業方式格格不入。但受限於工作需要，又得瞭解其內容。以下為筆記。

ISO13485是基於9001的進化版本，為醫療器材廠商最重要依據，其概念是，藉由標準化的文件系統架構來確保各項品質活動其一致性，就能有效提升公司作業效率，並進而確保產品品質。內容摘錄如下：

4品質管理系統

4.1總要求 4.2文件化要求

5管理職責

5.1管理承諾 5.2客戶導向 5.3品質政策 5.4規劃 5.5責任授權與溝通 5.6管理審查

6資源

6.1資源的提供 6.2人力資源 6.3基礎設施 6.4工作環境與污染控制

7 運行

7.1產品運行的規劃 7.2客戶相關程序 7.3設計與開發 7.4採購 7.5產品與服務相關規定 7.6監測與量測儀器的控制

8改善

8.1通則 8.2監測與量測 8.3不合格產品的控制 8.4資料分析 8.5改善

若單看目錄，會覺得洋洋灑灑，但試想各公司與產業歧異，怎麼可能透過本手冊就完全交代？這就要回到ISO的精神，即在於強調「說、寫、做一致」，就是要「說你所做、寫你所說、做你所寫」，13485內僅是指導原則，各公司掌握精神後，依公司現況，制定出各項程序書及細部指導書，往後辦事程序和產品採購生產等均依此規範進行，且過程必須可被紀錄和查核。就可通過申請。

落實實際運作上，首先要建立基本文件管制系統，古早時代還能用一堆紙本和表單來維護，時至今日，為求即時性又要與OFFICE系統整合，當然得透過資訊系統，功能包括檔案儲存、版本控制、簽核、流程管控、表單設計、搜尋等功能。簡單的話可使用JIRA或OpenKM，進階也能使用Oracle Product Lifecycle Management(PLM)。

接下來所謂第二階，各部門依照ISO 13485標準提到的文件，撰寫程序書。例如產品品質良率、管控、改善、矯正預防等作業和持續改善的方式。據此，各部門對產品各個環節進行更多細節說明，也就是工作指導書/工作規範(三階)。

方法和流程落實後，即是產品開發、驗證與生產，這部分當然會因為不同型態醫療產品和客戶需求而有所不同。主要是市場(業主)需求，以及該領域的ISO和FDA指導文件。需求彙整成條列形式的需求後，接著就進入V Model階段，分別進行設計和驗證功能。

產品設計驗證完成後，上市前還需將相關資料送審，所有FDA的資料庫(條件)。審核的第一標準是產品型態(Type-1,2,3 分別為47% 46% 7%)，自己接觸的多是2和3類，也就是要送FDA 510K的項目。第二標準是比對品。第三標準是臨床實驗和使用者使用報告。

產品型態和比對品這兩項，在產品開發前就應該確定，其中包括廠商經驗和對產品領域的認識，最直接和簡單方式是開發前階段就和FDA申請討論確認上述各項資料。510(K)文件是FDA的文件，因其相應 FD&C Act 第 510 章節，故通常稱 510（K）檔。申請方式可以請專業機構或人士(連結  塑膠中心  連結)或自行申請。

審核方式

每次審核都有整體及各章節建議，還有撰寫者是否接受，如下圖為某次評審的意見節錄。

這個過程會多次來回修正，結通過會取得，EMPLOYEE LIST(連結)、核可文件(連結)。審核文件可以公司為單位提出申請，也能透過代辦。心路歷程暗黑版(連結)。

申報內容

學習事物最簡單方式就是從範例入手，就以近來接觸的On Body Injection設備幾分申請內容分析：

• 查詢條件( 查詢條件，在device name欄位中輸入omnipod，結果如連結)。內容都只是審核通過通知，無參考價值。
• 查詢條件(條件)，可搜尋較多資料，只是集中在注射筆，缺少胰島素注射器範例。另外文件僅揭露部分項目，動輒被刪除數十頁，無法觀德全貌，非常可惜。

廠商遞送文件

以761122為例，會包括LABEL(連結)、化學(連結)、多學科(連結)、法律文件(連結)。以及最重要的設計測試(重點)。觀察幾份文件頁數約略為80~120頁。文件內容大致如下：

• 產品類別
• 設計方案
• 遵照規範(包括各項ISO與FDA指導)
• 測試，內容是上面規範中各項需求，執行條件和測試結果
• 風險評估，未實現的規範
• 使用者經驗
• 臨床實驗

761122

761118

遵照規範(特別限定在注射器領域)

• ISO 11608-1
• ISO 11608-3 PFS with Staked needles
• ISO 11608-5
• ISO 9626, Stainless Steel Needle Tubing for Manufacture of Medical Devices;
• ISO 11040-4 Prefilled Syringes – Glass Barrel for Injectables
• ISO 11040-5: Prefilled syringes - part 5: plunger stoppers for injectables.
• FDA Guidance for Deliving Drug and Biological Products
• Technical Considerations for Pen, Jet, and Related Injectors Intended for Use with Drugs and Biological Products (連結) 29pages
• FDA Guidance for Container Closure Systems for Packaging Human Drugs and Biologics

設計和測試項目(特別限定在注射器領域)

欄位包括描述、法規、實際條件、驗證條件、是否通過。

761122 Page47~52

761118 Page92~94

參考範例

210605的page 164。測試機制(連結)

761122(連結)

761118(連結)

210605(連結)

其他

連結 連結 連結 連結 連結

連結  連結   連結   連結 連結