【3Q給台灣的提案8:國防產業】
今天我們要講的是「國防產業」,但你或許會覺得很奇怪,今天的圖不是飛機戰艦,而是一台iPhone。
🔷 iPhone是軍事工業結晶?
如果問:誰發明iPhone? 大家一定都知道是Steve Jobs,但是iPhone用到的各項核心技術,又是誰發明的呢?
根據經濟學家瑪莉雅娜.馬祖卡托(Mariana Mazzucato)所列,智慧型手機得以運作,需要以下技術:
1. 微處理器
2. 記憶晶片
3. 固態硬碟
4. 液晶顯示器
5. 鋰電池
6. 快速傅立葉轉換演算法
7. WWW 網際網路
8. HTTP/HTML
9. 蜂巢式(Cellular)網路
10. GPS
11. 觸控螢幕
12. Siri語音助理。
根據她的研究,這表中每一項技術得以發展,都是透過政府大力支持,且大部分和美國政府,特別是美國軍方有關。
舉例而言,全球資訊網的重要發明者Tim Berners-Lee,本身是日內瓦歐洲核子研究組織的工程師;而網際網路的前身ARPANET,是1960年代美國國防部研發的電腦網路。GPS則從美軍1958年起研發的子午儀衛星定位系統衍生而來,並在1973年由國防部把陸軍與海軍系統整合成GPS。至於把類比轉換為數位訊號的快速傅立葉轉換演算法,主要貢獻者John Tukey,在發想出此方法時,當時在開發軍方的應用程式,負責偵測蘇聯的核爆測試。至於Siri的前身,則是2000年美國國防高等研究計畫署(DARPA)委託使丹佛研究院和二十間大學做出來的軍用語音助理,2007年研究成果才商業化成新創公司。
在硬體方面,觸控螢幕最早來自英國皇家雷達機構的研究,而多點觸控,則曾獲得中情局贊助。至於和處理器、記憶體相關的半導體本身,早期也獲得大量美國政府研究機關資助,積體電路創新來源的矽谷,最早就是美國海軍工作站與航空研究基地,之後被NASA接手成為航太企業聚集區,在匯集大學與官方研究能量後,轉換成民間的創新動能。在早期,快捷半導體這些廠商能存活,則是依賴軍方的採購。
沒有賈伯斯,不會有現在的iPhone,但沒有美國在軍事科技的密集投資,現在的iPhone大概也不會長這樣。
🔷 從國防科技帶動產業轉型
你或許覺得我扯遠了,但自主國防科技的重要,就在於政府願意不顧慮單純的投資報酬率,去從事許多困難基礎研發,從而提升國內各類工業水準被培養人才。當然,一樣大量投資軍事科技,美國成為經濟創新大國,而蘇聯和北韓卻沒有。我們需要有健全、對創業友善的資本市場,蓬勃發展的民生產業,讓這些技術轉移到民間後能夠轉為民用。
也許你不知道,台灣的航太產業產值已經飆破千億,但台灣的航太產業,就來自過去的國機國造計畫,並衍生出以台中為主要生產研發基地的漢翔公司,成為創造3000個以上工作機會的台灣航太龍頭。也是因為國機國造,台灣能打入民用航空器機體、發動機結構和飛機維修產業,也帶動上游零組件供應商的技術升級,得以外銷,相關技術更可轉移到鐵路、汽車電子、能源科技等領域。以色列和台灣同樣在1980年代投資重金自主生產幼獅戰鬥機,雖然未能量產,但培養出的人才與技術,卻成為以色列能獨立發射衛星,發展太空產業的關鍵。
若我進入立法院,一定要求政府繼續投資國防產業,特別在基礎研發部分,雖不見得立即回收,影響卻可能巨大!另外,在職業軍人與替代役部分,和國防科技有關的軍職,在薪資福利,服役期滿後的進修創業管道上,都應從優加強,讓一流人才願意貢獻所長,又能兼顧職涯發展,才是建軍建國的基礎之道!
快速 傅立葉轉換 應用 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的最佳貼文
#微控制器MCU #馬達 #變頻器 #向量控制演算法 #功率因數修正FPC #可編程增益放大器PGA #開源軟體
【走入千家萬戶的馬達應用,MCU 是首腦】
搭載無刷馬達、可自動收合的智慧嬰兒車,具便利性且推動更流暢順手,但前提是:需有精確的轉矩控制,且馬達得有極高的負重承載能力。一般嬰兒車會使用 1kW 或 3kW 的變頻器;若想準確控制轉矩和速度,浮點運算單元 (FPU) 則是執行快速 PI 控制器 (比例+積分) 的最佳選擇。
可一舉驅動 LCD、LED、感測器及任何三相永磁馬達、執行向量控制演算法的微控制器 (MCU),從靜止狀態開始發揮最高轉矩完全不需感測器輔助,5V 電源設計可縮短變頻器與馬達的安裝距離,盡可能降低雜訊干擾。高速處理亦是重點,利於快速傅立葉轉換的濾波操作;而使用浮點運算單元 (FPU) 能縮減程式碼,避免源於格式轉換所導致的量化誤差,確實執行複雜的數學運算。例如,需快速計算磁通估測器的無感測器演算法、整數運算及轉換 FPU 皆能輕易完成。
「向量控制」的無感測器演算法不僅快速,且可保留大量 CPU 資源供應用程式使用。另一個例子是用一個 MCU 同時驅動至少兩個高速馬達的美容磨甲機,向量控制可限制轉矩漣波並避免馬達受到撞擊,開發套件內建自動調試演算法,只要連接馬達便能在幾分鐘內驅動兩個馬達、高速運轉,省卻以往動輒 1~2 週的微調、測試參數時間。另可編程增益放大器 (PGA) 可動態增益、靈活管理高/低轉速的馬達,主動式功率因數修正 (FPC) 可確保快速執行。
整合運算放大器——內建可調整 PGA 和比較器,更合乎成本考量;即使要同時執行兩個高壓馬達,也只需單一印刷電路板 (PCB) 便能實現。管理低速馬達也適用,由 MCU 驅動三相變頻器和超小型無刷馬達的調節胃束帶裝置是其中一項應用;晶片本身搭戴多個安全模組,可做 CRC、RAM、時脈等一致性檢查,I/O 連接埠本身也會執行許多可信度檢查。內建獨立監督功能,擁有高度引腳保護,且隨附軟體是免授權金的開源軟體,已開放給認證機構,可加速產品驗證。
最後一個例子是高速運轉三相無刷馬達、要求超快反應時間的呼吸器。向量控制演算法可確保超低雜訊、保持穩定,給予安穩的睡眠品質;一旦使用者停止呼吸,軟體能管理高速加、減速斜率,迅速做出反應。必要時,可插上霍爾感測器和編碼器,搭配特定 MOSFET 最高可驅動 40V 的外部馬達,也可外接功率級的高電壓或高電流。此應用新增數位訊號處理器 (DSP) 指令,可執行多次快速傅立葉轉換,使用多個感測器也不會產生轉矩漣波。更多資訊:https://www.renesas.com/zh-tw/support/buy/distributors.html。
演示視頻:
《瑞薩 RX23T 微控制器變頻器解決方案》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2017/0827/36503.html
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#量測 #示波器 #波形產生器 #電源供應器 #頻率響應測試 #嵌入式系統 #汽車串列匯流排 #新創Startup #自造者Maker
【示波器+波形產生器+電源供應器,500 美元一次獲得!】
示波器、波形產生器與電源供應器,可謂電子工程的「量測三寶」,整套採購下來費用並不低;對新創或教學單位來說,可能是不小的負擔。量測廠商看到此一需求缺口,祭出「高規低價」的經濟型示波器以拓展新客群,可針對廣泛的嵌入式和汽車串列匯流排應用進行解碼和分析,包括 I2C、SPI、UART / RS232、CAN 和 LIN,讓人眼睛一亮的是:售價從 500 美元起跳、甚至比一支智慧型手機更親民!
量測功能涵蓋示波器、數位電壓表 (經註冊免費獲得) 和頻率計等 24 個典型示波器量測功能,可快速分析訊號並確定相關參數;閘控快速傅立葉轉換 (FFT) 函數可提供額外的訊號分析,用戶可在單一螢幕上將時域和頻域做關聯性比對,波罩限制測試還可協助檢測訊號錯誤。同系列較高階的機型,還內建可換算頻率的 WaveGen 函數產生器和頻率響應分析儀,方便理解「波特圖」基本原理。
FFT 功能可發現串擾或因放大器非線性所引發的類比訊號失真問題,讓工程師得以細察隨機/偶發突波及異常訊號。除了波特圖和波形更新率優勢外,頻寬、採樣率和儲存深度是選擇數位示波器常用的評估指標,因為將關係到可觀測的最高頻率、繪圖精細度,以及連續採集和儲存能力。以「簡單」為訴求,該系列內建 11 種演示訊號供參酌,且允許關閉「自動量測模式」,讓使用者有更多操作選擇和嘗試型態,適用於教育訓練、生產測試或自造者。
基於成本與技術考量,「頻率響應測試」通常不在經濟型示波器的標配之列,但此款新問市的「六合一整合儀器」卻罕見大手筆將其納入。透過 20Hz~20 MHz 大範圍增益與相位曲線自動掃瞄,可從波特圖看出在不同頻率條件下的系統增益大小、相位及變化趨勢;之所以能實現這個超級任務,是拜高效能元件和專業軟體分析能力所賜,可在類比通道上執行加、減、乘、除等濾波器運算功能。此外,它還免費標配兩支可切換衰減比的探棒,再為用戶省下一筆採購費用。
延伸閱讀:
《向下滲透!Keysight 進軍「經濟型示波器」市場》
http://compotechasia.com/a/celue___/2017/0425/35227.html
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