夾爪控制機電架構

2.3.3.1 電源分配板

電源分配板是由實驗室學長游崴舜[39]所設計，其功用是將電供的輸入電壓 24V 轉成 5V 以及 12V 供給感測器與其他電路元件。此電源分配板設計的最初目 的是給馬達使用，為了抵擋馬達在高速運轉下產生之逆電動勢，電源分配板上有加 上光耦合器(Optocoupler)將 24V 與其他電源的地位準隔開。除此之外，為了保護感 測器不被突然開啟的電源衝擊，5V 以及 12V 的電源將透過控制端開啟 relay 後才 會將電源輸出至各電路板。

圖2-51 電源分配版實體圖

2.3.3.2 PXI 訊號分配板

一個PXI 訊號分配板的功能是將 PXI 7813R 四個 channel 的其中一個 channel 之40 個腳位分成實驗室標統一的分流方式(如圖 2-52 所示)，再與各式感測器或馬

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達電路板連接以進行訊號的傳輸。除此之外，PXI 訊號分配板還有將電源分配板的 5V 電分給各個感測器的功能，各式感測器的電源將不需額外再接線。

與PXI 7813R DIO

連接 將訊號分流至

其他電路板

5V input

圖2-52 PXI 訊號分配版實體圖

2.3.3.3 伺服馬達板

本研究設計的機械夾爪為了使體積縮小同時要求高扭力的情況下，選擇了伺 服馬達作為致動器。伺服馬達板為實驗室學長游崴舜[39]所設計，有 7 個數位訊號，

可最多提供 7 個伺服馬達使用。夾爪只需要 4 個數位訊號，因此還有剩下的數位 訊號可以提供給夾爪上兩指三指變換的霍爾感測器使用。

透過電源分配板的 5V 電源在需要供給伺服馬達如此大電流的強況下會有電 流不穩定的強行發生，因此伺服馬達板的5V 電源是單獨由電供供應，電路板上方 還有獨立的繼電器以決定是否要供電，確保在訊號正確輸入前，伺服馬達不會動作 而造成機構的損壞。

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46 與伺服馬達/

Hall sensor連接

5V input 數位訊號

隔離器

與PXI訊號分配板連接

圖2-53 伺服馬達版實體圖

2.3.3.4 數位類比轉換板(電位計電路板)

在機械夾爪上的電位計訊號是類比訊號，要使用 PXI 的數位 I/O 來讀取類比 訊號就必須要作類比和數位訊號的轉換，此數位類比轉換板最初是由實驗室的林 育辰學長設計[32]，為了能符合本研究中的驗為計規格，重新設計後最終使用的版 本如圖2-54 所示。若類比訊號的傳輸距離太長，電壓會因此衰退而失真，因此來 自夾爪的類比訊號應在夾爪附近轉成數位，如此長距離傳輸才不會有問題。

電位計

類比數位 轉換IC

與類比數位轉換分 配板連接

圖2-54 數位類比轉換版實體圖

2.3.3.5 數位類比轉換分配板

來自三指且經過類比數位轉換後的數位訊號最後會匯集至機械手臂上的 類比數位分流板，最後以16pin 排線回傳至數位訊號分配板。

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與電位計 電路板連接

數位訊號 隔離器 與PXI訊號分配板連接

圖2-55 數位類比轉換分配版實體圖

2.3.3.6 紅外線陣列訊號分配板

紅外線陣列分配板上有I2C 的拉升電阻和開關 SDA 訊號的 mosfet，如此一來，

紅外線陣列電路板指需要單獨將SDA、SCL、電源和地的線路接出來即可，這樣的 設計可以省下許多紅外線電路板的空間，方便紅外線電路板的配線。APDS-9130 的 I2C 和 LED 皆需要 3.3V 的電壓出入，因此，紅外線陣列訊號分配板上還有將從 PXI 訊號分配板輸入的 5V 轉成 3.3V 的 regulator。

圖2-56 紅外線陣列訊號分配版實體圖

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