特殊電機機械教材及教具研製

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

特殊電機機械教材及教具研製

計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC91-2516-S-151-004- 執行期間： 91 年 08 月 01 日至 92 年 07 月 31 日 執行單位： 國立高雄應用科技大學電機工程系 計畫主持人： 蘇琨祥 報告類型： 精簡報告 處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢

中 華 民 國 92 年 10 月 31 日

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫

■ 成 果 報 告

□期中進度報告

特殊電機機械教材及教具研製

The Development of Education Instruction for Special Electrical Machine

計畫類別：

■

個別型計畫 □ 整合型計畫

計畫編號：NSC 91－2516－S－151－004

執行期間： 91 年 08 月 01 日至 92 年 07 月 31 日

計畫主持人：

蘇琨祥 副教授

共同主持人：

計畫參與人員：

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：

■

精簡報告 □完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、列管

計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

■

涉及專利或其他智慧財產權，□一年

■

二年後可公開查詢

執行單位：國立高雄應用科技大學電機工程系

中 華 民 國 92 年 10 月 30 日

特殊電機機械教材及教具研製

The Development of Education Instruction for Special Electrical Machine

計畫編號NSC 91-2516-S-151-004

計畫主持人：蘇琨祥 副教授 國立高雄應用科技大學電機工程系

Department of Electrical Engineering National Kaohsiung University of Applied Sciences

摘要 本研究計畫報告主要針對特殊電機機械之可變磁阻型步進電動機在各種 不同相數和極數的實體結構下，應用 MATLAB/FEMLAB 分析軟體，求解步進 電動機之磁場分佈。配合變換每一步的角度及激磁通電方式所得之分析結果， 將每一狀態之磁場分佈儲存及調整脈衝頻率，製作出與實際運轉完全契合之電 腦動畫。建構一套網路教學平台，利用 LabVIEW 軟體進行遠端操作，內含正 反轉、速度及定位控制並結合磁場分佈之電腦動畫模擬與 CCD 影像即時回傳 畫面，讓初學者只需透過瀏覽器連接此教學平台就可非常容易進行遠端操作， 實際瞭解電機結構、運轉特性及動態磁場模擬。 關鍵詞：電腦動畫、可變磁阻型步進電動機、磁場分佈、瀏覽器、遠端操作、 定位控制。 Abstract

This research paper investigates the electromagnetic flux distribution and animation of a special electrical machine, a variable reluctance stepping motor, under different phases and poles with MATLAB/FEMLAB package. According to the angular displacement and the change of dc excitation of each step, each stage of magnetic field distribution is saved to make computer animation, which is matched with the practical stepping motor system in each pulse frequency. Also, by using LabVIEW package, this research report designs an internet instruction platform to teleoperate bidirectional rotation control, speed control, and position control of stepping motor as well as to display computer animation of magnetic field distribution and CCD images of stepping motor operation in real time. In this manner, the undergraduate students can easily operate the instruction platform using web browser and understand the structure, magnetic field simulation and rotate status of stepping motor.

Keyword: computer animation, variable reluctance stepping motor, flux distribution, web browser, teleoperate, position control.

I. 前言 近年來網路科技不斷的研究創新，遠端控制系統的技術已可替代由實驗室直接操作電機設 備的方式。本研究計畫報告旨在建立網際網路的步進電動機遠端控制與實驗室伺服器端影像監 控系統的主體架構，本系統除了可以利用網際網路達到遙控伺服器端實驗室的儀器設備，同時 亦可以遙控伺服器端實驗室的攝影鏡頭，以變換各種電機設備的實際場景。只要將個人電腦連 上伺服器之網址，就可以隨時進入這網路教學平台，從遠端實際操作各型步進電動機的正反轉、 速度及定位控制，透過 CCD 影像即時回傳之視訊畫面，觀察電動機實際運轉狀態及磁場分佈之 電腦動畫同步模擬，讓初學者只需透過瀏覽器連接此教學平台就可非常容易進行遠端操作，由 於過程中獲得身歷其境的臨場感覺藉以增加學習興趣。步進電動機依其電磁結構可分為可變磁

阻型步進電動機、永磁型步進電動機與混合式步進電動機。電動機基本上是電磁現象的應用， 傳統上電動機設計是由簡化的磁路觀念而來，對這些現象需要累積很多的修正經驗，才能得到 較好的結果。在高科技產業，步進電動機是一個小零件、關鍵性的零組件也是一個非常重要的 動力元件，已然成為電機機械工業發展中不可缺少，並已廣泛地應用於電腦自動化的領域中，以 其所製造之相關產品種類更是繁多[1]。步進電動機在產業中之所以佔有相當程度的優勢，經分 析後有以下幾個優點： 1、 可間歇性驅動、正反轉驅動、變速及微步驅動。 2、 電動機的旋轉角與輸入脈衝的幅值成比例。 3、 對轉動慣量相同轉子而言，步進電動機可以比普通的同步電動機提供較大的轉矩。 4、 與一般有刷直流電動機相較，步進電動機內轉子與定子間存在著氣隙，無機械性摩耗的顧 慮。 由於步進電動機與一般電動機比較具有多項優點，因此被廣泛的應用於辦公室自動化事 務。然而，步進電動機也有些缺點，茲列舉如下： 1、 在某一頻率容易發生振動，共振現象且對慣性負載較不易解決。 2、 步級角或運動的增量固定，對步級解析度而言缺少適應性。 3、 電流大小與轉矩無關故功率的輸出受到限制。 4、 步距反應時間之限制高速運轉時易發生失步。 本研究計畫報告以可變磁阻型步進電動機來探討，即是 VR 型如圖 1 所示。轉子磁極為齒 數很多的齒輪，而定子每一凸齒數也很多的子齒。在結構中 VR 型優點具有高精確度、高轉矩、 及小步進角等特性[2]。雖然有關步進電動機特性的研究很多，但大多偏向於電氣特性方面的探 討，有關磁路特性方面的分析卻較少。倘若透過磁路模擬(Magnetic-Circuit Simulation)與分析的 過程，便可充分地掌握馬達機構中的磁場分佈，本文以二相、五相可變磁阻型步進電動機來作 為模擬的對象，在計算電動機機構內的磁場分佈方面，有限元素法(Finite Elements Method，簡 稱 FEM)實為一套非常有用的分析工具。有限元素法模擬步進電動機之磁場分佈的流程圖如圖 2 所示。

II. 軟體介紹與磁場分析

本文使用 MATLAB/FEMLAB 分析軟體來進行有限元素法的分析。FEMLAB 是一套建立在 MATLAB 平台下的有限元素分析軟體，它是由其中的 PDE tool box 發展出來的。利用 MATLAB 強大的矩陣運算能力，來執行有限元素的計算，FEMLAB 大多以圖形化介面的設計方式來進行 分析，因為其建構在 MATLAB 下，因此所有的 MATLAB 函數在 FEMLAB 圖形化介面下都適 用，並且可以輸出成為 MATLAB 函數，進一步利用 MATLAB 程式設計來達成我們想要的物理 參數和變化。以多重物理量解題能力來講，FEMLAB 可在既有模型中隨時加入其它的統御方程 式（Governing Equation）聯立求解。它可以解複雜的聯立非線性 PDE，因此具有獨特的不限數 量、種類的多重物理量解題能力[3-4]。

另一套軟體 LabVIEW 是實驗室虛擬儀器工程工作平台（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的縮寫，它是一種應用發展程式，如同 C 語言或是 BASIC 語言程式系 統，不過和一般的程式語言的最大差別在於 LabVIEW 是以圖形介面來代替傳統的文字介面。 對於儀器控制方面有相當強的功能，它可藉由 GPIB（General Purpose Interface Bus）通道介面 匯流排去控制儀器，利用電腦與儀器之間的連結去讀取、分析、儲存資料，不必使用人工去監 視儀器、紀錄資料[5]。

磁場分析的數值方法有有限差分（Finite Difference）、邊界元素（Boundary Element）、有限 元素（Finite Element）法等。由於有限元素法可以處理複雜的形狀及非線性問題，本文就以有

限元素法為主來分析模擬步進電動機之二維磁場磁力線的分佈情形。有限元素法從土木、機械 之應用開始，一直發展到流力、熱傳、電磁等領域。其所以有如此廣泛的應用，主要是真實世 界中，對複雜的幾何外形且連續性「場」（Field）的問題，難以求得解答。而有限元素法式乃利 用離散化（Discrete）的過程，將複雜的結構分割成許多小的「元素」（Element），如圖3中密密 麻麻的小三角形就是元素，元素上的頂點稱作「節點」（Node）本文所分割的節點和元素個數， 二相、五相分別為Node：2723點、4609點；Element：5396個、9168個。針對個別不同的「場」 問題，運用數學理論在元素上處理，這個過程可以將場連續分佈的效應，集中在元素的節點上。 每個節點都代表未知數，最後利用電腦解答龐大的聯立方程組，就可得到每個節點上「場」的 值 [3-4]。將場的值畫出圖來，如圖4的結果所示而本文以Pentium(R)4 CPU2.4GHz來做運算處理 所需花費約3分鐘，但若以Pentium(R)4 CPU2.8GHz來做運算處理則所需花費不到1分鐘而記憶體 容量皆為512MB；上述提過，有限元素法可以處理不同的場問題，這些場問題可以由不同的統 御方程式（Governing Equation）來描述。由於電動機的主體結構，通常在軸向上沒有變化，如 果忽略其端部效應，則可以用二維磁場的統御方程式來模擬。 二維靜磁場統御方程式，可表示為 0 1 1 J y A y x A x _=−     ∂ ∂ ∂ ∂ +       ∂ ∂ ∂ ∂

µ

µ

（1） 其中 A 是向量磁位（Vector Potential），只有 z 方向（即軸向）的成分。µ 是導磁係數， 是在 z 方向的電流密度。給定電流 後，由上式可解出向量磁位 A。磁通密度在 0 J 0 J x，y的分量 _x， 則可表示為 B y B y A B_x ∂ ∂ = ， x A B_y ∂ ∂ − = （2） III. 步進電動機通電方式與轉矩 以三相六極步進電動機A、B、C三相輪流通電的通電方式是三相單三拍，每改變一次通 電方式稱為一拍，「三拍」指的是通電循環為三拍，「單」 是指每拍只有一相繞組通電。三相單 三拍通電順序為A−B−C−A或A−C−B−A − 。除了單三拍外，還有雙三拍，「雙」是指每拍是 兩相繞組通電，即AB−BC−CA AB或AC−CB−BA−AC還有單、雙六拍通電方式，即 或 A CA C− − BC B AB A− − − − AC−C−CB−B−BA−A。 步進電動機中一個通電循環的拍數 （通電拍數N N =m或 ，其中 為相數）和步距角 乘積為一個齒距角。實際應用中，步進電動機步距角往往採用機械角表示，轉子齒數為 ，如 此步距角（機械角）可表示為 m 2 m δ_b r Z N Zr b ° =360 δ （3） 欲瞭解步進電動機的轉矩產生，須從定子和轉子間所動作的磁力關係式著手。在此用模型 圖來說明轉子齒和定子齒間之磁力如圖 5 所示。當定子線圈激磁時，產生位移量 x 及作用力F。 作用力F使的轉子齒向x=0方向移動，兩者間由位移 2 a x= 移動至x=0處，此稱為一維 x 軸方 向運動。其磁力F如下式 dx dW_m = F ，W 為定子齒和轉子齒間氣隙所儲存的磁場能量；一般而 言鐵心的磁阻比氣隙還低，如圖 6 所示 m r g R P > 1 _且 s g R P > 1 _{，其中 為氣隙磁導[2]。氣隙中} 儲存著大部分的能量可表示為 g p

BHV W_m 2 1 = （4） V B Wm 2 0 2 1 µ = （5） H：磁場的強度【A/m】； µ0：空氣的導磁率【H/m】； B：磁通密度【T】； V ：氣 隙的體積【m3】；因此，固定子齒和旋轉子齒間的磁力關係式如下 V dx dH H F=µ₀ （6） V dx dB B F 0 1 µ = （7） 由上式可知磁力F並不是僅考慮磁場強度H或磁通密度B兩者的大小，尚須將dH dx（或 dx dB ）關係納入計算。因而當磁能面積對位移量 x 為定值時，可得到 = =0 dx dW F m ，故得知 不會產生移動方向的磁力，如圖 7 所示。 一般步進電動機所產生的轉矩T 和負載間之關係，運動方程式表示： s

(

J J

)

d dt T T T_s = _m + _L = _m + _L • ω （8） 其中 ：步進電動機的發生轉矩； T ：負載轉矩； ：電動機的轉動慣 ：負載的轉動慣 量； m T L Jm JL dt dω ：角加速度。上式中負載轉矩T 的符號為負時，表示在步進電動機內之負載轉矩處 於反抗狀態。由於步進電動機在加速或減速間作頻繁的反覆操作，因而它所需要的轉矩必須不 斷的變化。T 是電動機的發生轉矩，其與輸入電流有無關。因此，當減速時，即使是負載轉矩 減少電流也不會減小。總之，發生轉矩T 可說是定值。相對而言，由於步進電動機為定電流驅 動，故其轉矩之變化不及直流馬達的靈活變動性[6-8]。 L m m IV. 電腦動畫製作 應用POTORIMPACT繪圖軟體，針對可變磁阻型步進電動機在各種不同相數和極數的實體 結構下，求解步進電動機之磁場分佈。配合變換每一步的角度及激磁通電方式所得之分析結果， 將每一狀態之磁場分佈圖形儲存成 JPEG 檔並利用動畫軟體調整脈衝頻率製做出與實際運轉完 全契合之動畫以GIF檔呈現。本研究計畫報告每一個動畫是由40~50個JPEG圖形檔所組成的，

再結合PHP（Personal Home Page）的程式搭配MySQL的資料庫來製作互動網頁；磁場模擬動 畫資料庫是配合使用者實際操作、設定數據，從資料庫中收尋最契合的磁場模擬動畫，讓初學 者更能瞭解步進電動機之實體結構和運轉狀態。

V. 硬體介面卡與教學平台基本架構介紹

本 PCI 8255 卡 不 支 援 隨 插 即 用（PNP：Plug AND Pla y）功 能 如 圖 8，因 此 PC I

8255 卡 的 位 址 都 必 須 經 由 卡 上 的 指 撥 開 關 設 定，PCI 8255 卡 共 有 兩 顆 8255，並 且

都 可 以 經 由 指 撥 開 關 1~3、4~6 Bit 指 定 起 始 位 址 ， 位 址 所 代 表 的 意 義 依 序 為

PortA、PortB、PortC 及 控 制 暫 存 器 ， 控 制 暫 存 器 是 用 來 設 定 PortA、PortB、PortC

為 輸 出 埠 、 輸 入 埠 或 雙 向 傳 輸 埠 。 我 們 將 指 撥 開 關 設 定 為 300H， 依 照 上 面 的 規 則

就 可 以 知 PortA 是 在 300H 的 位 址、PortB 是 在 301H 的 位 址、PortC 是 在 302H 的

位 址 ， 而 控 制 暫 存 器 是 位 在 303H 的 位 址 ， 接 著 我 們 利 用 LabV IEW 程 式 語 言 去 寫

入 或 讀 取 這 些 I/O Port 就 可 進 行 控 制[ 9]。 圖 9 為 本 研 究 專 題 步 進 電 動 機 控 制 介

面，是 透 過 PCI8255 介 面 卡 及 LabV IEW 程 式 語 言 所 撰 寫 出 來，使 用 者 只 需 透 過 速

度 、 定 位 、 正 反 轉 及 CCD 影 像 切 換 的 設 定 再 按 啟 動 鈕 ； 步 進 電 動 機 就 立 即 動 作 ， 影 像 畫 面 也 會 透 過 網 路 立 即 回 傳 。 磁 場 動 畫 是 透 過 使 用 者 所 設 定 的 數 據 ， 再 經 由 啟 動 收 尋 磁 場 動 畫 資 料 庫 即 可 顯 示 出 最 契 合 使 用 者 所 設 定 數 據 的 磁 場 動 畫 ； 由 於 無 法 立 即 修 改 製 作 動 畫 軟 體 的 內 部 程 式 ， 所 以 本 研 究 專 題 磁 場 動 畫 資 料 庫 必 須 製 作 非 常 多 筆 的 動 畫 資 料 ， 讓 所 呈 現 出 來 的 動 畫 與 實 際 運 轉 兩 者 誤 差 值 降 到 合 理 範 圍 內 。 VI. 教學平台基本架構 步進電動機網路教學平台系統的基本架構分為四個部分：影像系統、控制系統、磁場模擬 動畫資料庫、網路化四個部分如圖 10。 1. 影像系統：為了快速並且有系統的完成我們初步成果，我們採取NI（National Instruments） 所研發的 LabVIEW 作為發展工具。利用影像擷取卡（IMAQ-1411）擷取 CCD 影像後，再 經由後端圖形式語言（LabVIEW6.1），藉由影像即時回傳與磁場模擬動畫呈現給使用者更 加了解。 2. 控制系統：在控制系統方面，透過 PCI8255 介面卡寫出硬體的 I/O 再確定電腦所輸出的空 缺位址，再經由後端圖形式語言（LabVIEW6.1）撰寫步進電動機的角度定位功能、轉速、 正反轉控制。 3. 磁場模擬動畫資料庫：利用 MATLAB/FEMLAB 分析軟體，求解步進電動機之磁場分佈。 配合變換每一步的角度及激磁通電方式所得之分析結果，將每一狀態之磁場分佈儲存及調 整脈衝頻率，製作出與實際運轉完全契合之電腦動畫，讓初學者更能瞭解步進電動機之實 體結構和運轉狀態；再結合 PHP（Personal Home Page）的程式搭配 MySQL 的資料庫製作 互動網頁。 4. 網路化：除了本機端系統實現外，我們特別也將此系統結合網路的功能，並製作一個學習 平台網站供初學者能夠更容易瞭解步進電動機實際運轉狀態與內部磁場分佈。 利用 NI 所推廣的通訊協定 DataSocket 可以快速地幫我們實現將資料網際網路上在不同的 應用程式中傳遞。當接收端與發送端的 DataSocket Server 分別啟動後，此時兩方的通訊協定已 經架構完成，所以當利用影像擷取卡(IMAQ card)擷取到影像料後，立即將影像資料封並傳給本 機的 DataSocket Server 經由 DataSocket Server，將已封裝影像資料傳到以連接的接收端的 DataSocket Server，接收端程式再從 DataSocket Server 去取得封包資料，並且再還原成原來的 影像格式，並且接收端將影像顯現出來，以達到影像資料傳遞的目的。

為了增加程式的可攜帶性與發揮跨平台的功能，在接收端的程式，我們將原本 LabVIEW 的 檔案格式（.vi），可利用 Visual Basic（Microsoft 公司出版）改寫，並利用 Active X 元件，來和 DataSocket Server 作資料通訊的溝通，最後利用 Package and Deployment Wizard（Visual Basic 中的公用程式），將我們的程式包裝成 Html file 和 Cab file，使用者只要利用瀏覽器（如 Internet Explorer）向發送端的 Web Server 要求讀 Html file，此時 Web Server 會自動下載 Cab file（內含 有與 DataSocket server 溝通的 Active X 元件）到接收端瀏覽器（Internet Explorer），並且安裝 Cab file，此時瀏覽器就具有與 DataSocket Server 交換資料的能力了。接收端軟體的網頁化如圖 11，將大大減少不同平台間資料交換的困難，而接收端不需要額外先取得軟體即可利用大家電 腦中的瀏覽器即可取得發送端的資料，這將會簡化並且方便使用者使用，並且不限在何時何地， 只要將你的手邊上有電腦然後連上網際網路，就可以隨時進入這網路教學平台如圖 12；透過使 用者的操作隨時取得發送端的影像資料達到遠距操作教學的目的[10-14]。

ActiveX 它是建立在組件物件模式（Component Object Model；COM）的技術與服務。透過 ActiveX，一個程式能再另一個程式中執行並呈現結果，因此網頁上增加互動性與多媒體的效 果，並且能夠跨平台相容使網頁更加活潑；ActiveX 包含了客戶端（client）與伺服器（server）

兩方面的技術，控制項就是網路上的互動式物件（interactive objects），它提供使用者可操作的 功能充滿驚奇令人印象加深。 數據匣（DataSocket）是 NI 最新發展的數據傳播技術，以往數據傳播是一件相當不容易的 事情，因為在傳遞之先要告訴對方數據的格式及數量不同的應用程式及作業系統就有不同的數 據格式，光是轉換格式可能就要費一番功夫；依據 NI 公司之定義，DataSocket 是一種終端使用 者的應用程式套件，其基本的目的是『藉由 URL 網址通訊的方式，來進行量測與自動化連結之 應用。可在進端擷取資料，透過簡單的網路設定傳遞至遠端的電腦上，且不被通訊協定、程式 語言、以及操作系統等之功能與技術而受限。』DataSocket 是一種可以簡單地執行傳送與接收 之技術，透過 DataSocket 的輔助，不需擔心低階的通訊協定[15]。 VII. 結論 近年來網路科技不斷的研究創新，遠端控制系統的技術已可替代由實驗室直接操作電機設 備的方式，本研究計畫報告旨在建立網際網路實驗室的步進電動機遠端控制與伺服端影像監控 系統的主體架構，本系統除了可以利用網際網路達到遙控伺服端實驗室的儀器設備，同時亦可 以遙控伺服端實驗室的攝影鏡頭。只需透過網路，便可即時遙控並得知伺服端實驗室步進電動 機動作時最新數據及監控電動機的即時影像，重點將朝向網際網路遠端控制與影像監控功能的 網際網路教學平台之建立，並且瀏覽過程中會指導使用者如何遠端操作伺服端的的步進電動 機，可選擇不同的步進電動機操作控制正反轉、角度定位控制、速度控制，同時將監控影像即 時回傳並配合使用者實際操作、設定數據從資料庫中讀取該條件下電動機運轉時內部磁場分佈 的動畫，讓初學者更能瞭解步進電動機之實體結構和運轉狀態。 VIII. 參考資料 [1] 鐘戊己，「磁場分析在馬達設計上之應用」馬達與控制專輯，中華民國八十二年十一月 [2] 葉明財編譯，「步進馬達活用技術」全華科技圖書，中華民國八十四年九月

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[15] National Instruments, “LabVIEW, user and function and VI reference manual,” Austin, TX, 1996.

附圖 轉子 定子磁心 S極磁心 N極磁心 磁心線圈 定子磁心 圖 1 步進電動機基本構造 圖 3 元素的分割 圖 4 無載磁力線分佈圖 否 選擇適當的求解模組並繪出需要 求解的幾何圖形 定義並分析各區域的邊界條件 規劃每一區域的屬性及性質 將實體模型加以網格化 設定或修正相關係數 用求解模式計算問題之解答 是否符合收斂 條件 利用繪圖模式繪製磁位向量或 磁場等位線 是 將每一步產生磁場圖形利用動畫軟體繪製 動畫檔並調整脈衝頻率符合實體運轉 圖 2 FEMLAB 操作流程圖 固 定 子 磁 激 磁 線 圈 磁 力 線 旋 轉 子 磁 磁 氣 力 [ F ] a 2 a x= 圖 5 氣隙與齒的磁阻等校圖

定子 氣隙 轉子

R

S

R

r g P 1 圖 6 轉矩產生原理 圖 9 步進電動機控制介面 固 定 子 磁 激 磁 線 圈 磁 力 線 旋 轉 子 磁 X = 0 磁 氣 力 [ F ] F = 0 圖 7 移動方向磁力圖 影像系統 控制系統 TCP/IP 網路化 磁場模擬動畫 資料庫

前端(server end) _{後端(client end)}

圖 10 系統架構圖 5. 8255-1 I/O 埠 CPP1 4. 8255-2 I/O 埠 CPP2 3. 測試LED 2. 指撥開關 1. 8255 晶片 圖 8 PCI8255 介面卡元件配置說明 DataSocekt

Server Visual Basic

(Active X Control) Cab Html Interner EXplorer Data 圖 11 LabVIEW 程式網頁化之示意圖 8

LABVIEW人機介面 三台步進電動機控制 製作磁場動畫資料庫 CCD影像傳輸 2相步進馬達 3相步進馬達 5相步進馬達 轉速控制 正反轉控制 HOLD 定位控制 同步顯示 圖 12 LabVIEW 人機介面