能告訴我們一些你的背景嗎?

我在美國密西根州(Michigan)長大;我爸一直是個重度DIY愛好者,從家裡的裝修、木工、電視機與音響,還有製作模型、甚至是織地毯…他是個老派的maker,而我追隨他的腳步,只要是可以自己動手做的任何事情我從不逃避,也很愛嘗試以前從沒做過的、特別是可以取得新技能的機會。

舉例來說,我跟總部在鳳凰城(Phoenix)的Local Motors (EDNT編按:成立於2007年,打造了無人駕駛小巴Olli以及推動開放源碼車輛平台的一家公司)有聯繫,最近開始學焊接。我一直對於技術以及閃亮的機械類系統特別著迷,像是手錶的齒輪、汽車引擎、老式蒸汽機等等,我對機械與結構工程也興趣濃厚。

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「工匠長」、自學成材的電子Maker、DIY愛好者Andy Frey

你是何時開始對電子學有興趣?

我從小學的時候開始自學電子,大概是1970年代晚期或1980年代初期那時候;我爸媽有買一套「Radio Shack 300-in-1」電子工具組給我,而我的玩具只要是有機械或電子零件的,大概全都被我拆開過…幾十年來我一直在玩電子。

在大約六年前(EDNT編按:本文採訪時間為2016年),我因為辦公室的一個專案選擇使用Make Controller開發板,我記得那是採用Arm處理器核心、Free RTOS的平台,而且還一直在我們辦公室執行我第一個真正的微控制器專案iPotti,這個小工具可以透過Mac OS狀態列上的應用程式,在洗手間「有空」時通知內急的辦公室同事可以去了。

你是一個自學成材的電子maker還有DIY愛好者,是什麼激發你的靈感去開發那些電子裝置?像是會自己打開的機器、Office Chairiot Mark II (EDNT編按:把辦公椅改造成可以移動的交通工具)、手工製作電路板還有利用微控制器的那些小玩意兒?

我得說我的靈感有八成來自必要性(necessity),有兩成來自娛樂性(entertainment),但當我回顧過去六年我做過的專案,看起來這兩個好像大多是各佔一半;而我的Office Chairiot專案應該是前者佔兩成、後者佔八成。我也會從像是Make Magazine或Pinterest、Instructables.com等媒體或網站上得到一些靈感。

能跟我們介紹你發明的「Office Chairiot Mark II」嗎?

我某天問我公司的老闆之一,能不能把我的辦公椅改造成更容易在辦公室裡移動,他不假思索地說:「當然可以!」所以我就找了一個500W的DC馬達,還在彎折鋼柱末端裝了幾個輪子,把它們裝到標準辦公椅的底座上,第一代的Office Chairiot Mark I就誕生了。它「開」起來真的是非常刺激過癮。

然後我又問老闆,我能不能改裝辦公室角落的IKEA Poang扶手椅,也是馬上就得到一個「當然!」的回應;這次我在一個木製基座上裝了兩個電動滑板車的輪子還有兩個500W DC馬達,鋸斷IKEA椅子的腳之後把木製基座裝上。接著我用Dimension Engineering的Sabertooth 2x60雙馬達控制器(有很多戰鬥機器人玩具之類的東西採用),還連結了一個搖桿,設定控制器能採用差速轉向(像是坦克車一樣的雙輪轉向),還可以發射飛彈!效果非常好。

擁有1.5匹馬力的IKEA椅子很酷,但絕對還可以更酷!接著我設計了一個功能齊全的控制面板,有32個按鈕跟開關,LCD螢幕、搖桿、立體聲喇叭還有大量的LED指示燈;後來又添加了三個Arduino微控制器(其中一個在基座、一個在控制面板,另一個是支援音效)。最後同樣重要的是,我跑去Local Motors的實驗室,他們幫忙我打造了一個超酷的鋁製外殼,蓋住了木製底盤上的大多數零件。

Local Motors對這張能開到停車場的IKEA椅子印象深刻,還邀請我帶著它到拉斯維加斯參加了2014年的汽車零配件展(2014 SEMA convention);更多關於Office Chairiot的相關訊息可以參考這個網站。而Office Chairiot、iPotti還有很多其他我在辦公室做過的東西,就是他們為什麼在工作中叫我「工匠長」(Chief Tinkerer)的原因,我甚至還把這個頭銜放在我訂購送到辦公室的包裹上。

你能告訴我們是如何自己製作電路板的嗎?

當我對某個設計有信心時,我現在通常會請OSHPark.com幫我製作;當我比較沒耐心或是那個設計只是自家用的小東西,我會用正型光阻劑(positive photo resist)方法。我以前比較習慣用碳粉轉移法(toner-transfer method),但我發現這種方法很挑剔,特別是細節部分;清理電路板絕對是採用那種方法時都會出現的繁重工作,至少我的經驗如此。正型光阻劑能在我的印表機上產生幾乎無瑕疵的副本,我很滿意。

在設計上,Eagle與Adobe Illustrator兩種工具我都會用;如果是比較簡單的電路板或者是我想要客製化線路設計的板子,我會用Adobe Illustrator。我在Illustrator設置了一個廣泛的個人化元件佔位面積(footprints)資料庫,是藉由掃描零組件的背面以及簡單追蹤其接腳來建立的。我現在有一張Eagle 7的執照,而且最近越來越常用。

我很喜歡Illustrator,從1989年就用它來做繪圖設計;而且因為我很了解它,所以能很快速地用它設計板子。不過顯然這種軟體沒有鼠跡線(rat's nest)或自動繞線、也沒有自動接地填充,也沒有任何設計規則檢查之類的功能。而我一開始使用Eagle有經歷過一段辛苦的克服困難戰時期,最後終於能成功駕馭;現在我覺得我偏愛Eagle。

我是用一台便宜的Samsung雷射印表機把設計圖印在透明紙上;用非常黑的碳粉。我有一架小小的省電燈泡檯燈用來曝光;先把未曝光的板子放在一個相框裡,然後鎖緊,接著用我手機上的計時器來確定曝光時間是否足夠。完成曝光、把板子倒扣確保乾淨之後,我用一個裝了幾吋高的氯化鐵蝕刻劑(ferric chloride etchant)的高塑膠容器,把電路板懸掛在容器頂部的一根線上,用手搖動幾下直到蝕刻完成。

我從來沒有在手工製作的電路板上塗層,大多數是因為我比較沒耐心,還有先前的步驟已經讓我暴露在足夠的化學品中;我不一定都會替電路板鍍錫,但我會試著去做。我有很多個專案的電路板是露出原始的銅,在走線上有一點光澤。

你參加過什麼專業組織嗎?

沒有,最接近的是我帶著Office Chairiot到一些maker活動或技術展會上亮相。

你最喜歡的硬體與軟體工具是什麼?

我是Atmel AVR微控制器的鐵粉,我覺得該系列產品帶我回到了軟體開發生涯的最初期一段時間,那時候我程式碼的每一個位元都很重要;而當我第一次回歸電子領域,我從開始就學習AVR組合語言(assembly language),所以我對該類程式碼瞭解比較多。我第一批開發的專案中有一些是用組合語言寫的;它或許不是最具智慧性的,卻富有教育性與樂趣。

我接著也學了Arm組合語言,但還沒有真正開始用過。當我需要擴大規模時,我就會用Teesy,或者是直接在Raspberry Pi、Beagle等類似的配備OS開發板上編寫Linux軟體。當我為AVR寫程式碼時,我會用Apple的Xcode IDE,還有為嵌入式設計打造的插件「embedXcode」。

我的上一份坐辦公室的工作是Apple開發者(iOS與桌上型產品),所以我偏愛Xcode的耐用。這是專業等級的Mac平台原生整合式開發環境,具備完整的語法突顯(syntax highlighting)、程式碼自動補完(code completion)、靈活的使用者介面、超強大擴展性等等功能(這也是為何embedXcode能編寫8位元AVR二進位程式並上傳到電路板)。

我對Eagle則是又愛又恨。因為是來自一家專門打造美觀使用者介面與使用體驗的公司,Eagle的使用者介面真是很糟。我希望我能邀請一位Eagle的人到我辦公室坐下來好好談談,怎麼樣才能讓那個軟體脫離1980年代風格。

你有其他電子或DIY之外的興趣嗎?

我是波本威士忌(bourbon)的超級愛好者,收集了超過一百種不同的波本酒而且收藏還在持續增加,這一切都要感謝波本酒市場最近爆紅。我對波本酒的歷史、香氣非常著迷,也很愛教別人這方面的知識。我拜訪過大部分肯塔基州(Kentucky)的酒廠,參加過三次波本嘉年華(Bourbon Festival),還當過酒商Maker's Mark的大使(這不難只要報名就可以了…你能讓你的名字被刻在酒桶上,而如果釀出的那桶酒得到好評,還可以得到幾瓶)。

我最近還開始學操作遙控飛機(RC plane),我也有幾架四驅無人機,但我還是對遙控飛機比較著迷,特別是擁有三相馬達、高功率鋰聚合物(LiPo)電池的型號。我也想多了解RC無線電以及伺服馬達,如此就能更快地把遙控的東西放在一起。

你認為電子產業未來幾年將朝什麼方向發展?

我看到IoT瘋狂進展,但對於其安全性還是有點感冒。我對IT技術可支援的安全性很了解,知道裝置只要連網,某人就能找到一個方法入侵;我不知道我是否想冒著外國駭客控制我家烤箱或是客廳LED情境燈的風險…你想想看,如果你坐在客廳調整好所有設備準備享受一個美好的夜晚,但不知哪來的駭客決定在你家放搖滾樂,真的會嚇壞人。

而我真的對電池技術的進展十分興奮,我正密切關注石墨烯(graphene)的報導;充電更快也更容易、容量更高的電池,會讓無線裝置表現更好。如果我的遙控監視系統能以電池供電很長一段時間就太棒了,而且我對於省電設計真的很不擅長!

對於鼓勵年輕一代投入電子領域,你有什麼想對他們說的話?

你有沒有過在一張舒適IKEA椅子上以20英哩時速穿過鄰居車道的經驗?說真的,電子學真的非常有趣,可以用來做很多事情,可能性無限。還有三件事情:第一,買一支具備可靠溫度控制功能的焊槍;第二,你完全可以自己在製作表面黏著元件(SMD),我實際上更愛它有通孔;第三,當你採購零組件時至少每種都準備三份,如此你就不必苦苦等待替換零件到貨,還是能持續進行你的工作。

編譯:Judith Cheng

(參考原文:Interview with Andy Frey;本文原刊於EDN姊妹刊,ASPENCORE旗下EEWeb網站)