百日計畫：081-研究/研發分享-3-睡眠品質與溫度/二氧化碳相關性

做過一個小型的專案，與室內環境品質相關，由於有一年的秋天常常在凌晨三四點醒來，通常是熱醒，但睡前是涼爽的。於是查了幾個關鍵資訊，除了常見的二氧化碳外，溫度是有的，還有一個就是濕度。

利用二氧化碳檢測儀、還有手邊有的溫濕度感測器，寫了程式來抓取晚上睡眠的紀錄，然後搭配萬一醒來後，就打開冷氣並設定一至二小時。

從數據結果可以發現，當開始入睡後，二氧化碳與溫度逐漸上升，到約750~800 ppm的時候就是我悶醒開冷氣的時間，然後開了冷氣後約十分鐘後開始溫度與二氧化碳下降，但當冷氣停止後，二氧化碳與溫度又開始上升，相同的循環約三次，睡的真累。

每個人對於二氧化碳的敏感性不同，通常建築標準是室內低於1000ppm，也有其他的標準是800ppm以下，但也因人而異。這時才知道自己對於二氧化碳/溫度的反應如此敏感。

智慧家電有個是偵測室內的空氣品質，搭配可控制的室內氣體循環功能，也是希望改善並達到更舒適的生活品質。

百日計畫：079-研究/研發分享-1-奈米合成與光學(光纖)感測器

從大二進實驗室開始，到碩班畢業的這四年多，在特別的指導教授與他的開放風氣/教導，玩了很多東西。 

我是化學背景、分析化學為主要領域，尤其與氣相層析儀、紫外光可見光光譜儀的應用等，我們也自行設計開發感測器、電路、焊接等，當然軟體撰寫與應用也是在這樣的路途中不可或缺的。所以常常別的實驗室都覺得我們不是『化學家』。

學術研究的專題之一是合成奈米金屬粒子，在奈米維度下的物理性質會有所不同，如黃金->酒紅色的奈米金粒子溶液。而因為物理性質的改變，對於環境中的不同化學分子也會有著不同巨觀下的反應，因此奈米粒子拿來做感測器的材料也是越來越普及，甚至利用奈米維度的合成，應用在藥物開發也是有的。

我之前研究使用奈米金/銀/金殼等粒子應用在有機揮發性氣體的感測，而使用的感測器主體是光學，將合成出來的奈米材料經由表面修飾“長”在感測器表面。不同的氣體分子引起不同的折射率改變，而具有新穎物理性質的奈米粒子，對於微小的折射率改變則非常靈敏。我也用自製的玻璃光纖，對於所量測的氣體濃度可以達到更好的偵測下限。 

相關的成果也陸續發表在以下的期刊：

1. Organic vapour sensing using localized surface plasmon resonance spectrum of metallic nanoparticles self assemble monolayer, 2007, Talanta

2. Surface modification on silver nanoparticles for enhancing vapor selectivity of localized surface plasmon resonance sensors, 2009, Sensors and Actuators B: Chemical

這些已經是2008年以前的研究了，由最近的科技報導得知，奈米材料愈發更多的應用（如前述的檢測技術、藥物開發、新穎材料等等），期待在安全的評估下，更多的奈米材料可以被二次創新，變成讓更多的人可以使用的『商品』。

個人資料：

Yu-Quan Chen_ Google Scholar

三維電腦斷層掃描-新的系統整合-1

前言:
最近到了新的研究單位進行軟硬體的整合，工作主要是整合-三維電腦斷層掃描的系統。由於不管是影像接收裝置還是X-Ray的控制，或者是多軸平台的控制，都用了不同的控制介面。其中影像裝置(Flat Panel)用的是Camera Link(.net or .dll)而CMOS是(Active)，X-ray(.net)，多軸控制平台(GPIB/ RS232)，X-Ray 頃角調整器為Modbus。這邊會稍微紀錄一些個別與整合上所遇到的問題以及解決方式(若有的話)。

原因與目的:
原本實驗室已有舊的整合系統(射線源、載物平台、影像系統)，但是射線源的部份一直出現問題而無法完整的整合進去，且整個系統的使用流暢度上還有待加強(包含操作介面)。

挑戰點:
    硬體面:
除了之前在南港與人合作藍芽無線射頻測試系統外，這個幾乎是全新的專案，相對於在NTU(包含以前)，這次的介面用的更廣(RS232/Camera Link/Modbus...etc)。
用到的儀器有:
X-ray 射線源
Flat Panel/ CMOS
...
(硬體清單待補充)

    軟體面:
撰寫所需的基礎更多(C/C++, Image...etc)，因為廠商提供的source code並不是完整的低階support，而是已經封裝程中高階的指令(C++)，雖然給了很多範例，但是對於C/C++沒有接觸的我，是個大挑戰。

整合部分:
前期主要的花了時間在學習C/C++語言以及理解廠商給的"範例"，可惜的是原廠其實並沒有非常的"支援"底層程式的封裝，而有些原廠軟體內的指令也"沒有"在廠商提供的source code內(封裝成DLL file)。所以從中間稍微修改了一些部分已達成可以直接從Camera Link取回"最原始的緩衝資料"，為什麼說是最原始的緩衝資料呢?因為根據廠商提供的範例裡面得知，從Camera Link取回的buffer必須在經過程序"UnscrambleALL"的處理，才能得到經過完整順序排列的一維陣列檔案。

經過初期的辛苦後，可以順利的A.設定Flat Panel的大部分參數(是的，只能夠設定大部分的參數!)，還有B.取回沒有unscramble的初始檔案後，我就先開始進行整合的部份了。整合的部分我則是以Event-Queue-State Machine的架構為主，已經先整合進去的有Flat Panel以及載物平台的旋轉軸，而預留了載物平台的其他軸 & CMOS & X-Ray射線源的部份。

載物平台的設定比較簡單，因為經過RS232使用的是VISA即可以進行通訊，不過舊有的整合系統將VISA包裝成Stage專用的SubVI(包含儀器設定全包，載物平台全包)，我個人覺得太過累贅，於是將其拆開寫成較小的控制元件(只針對最低階即可)，這樣可以將載物平台(Stage)拆分為三個部份，在後續的整合上會更加靈活。

後記:
目前已經可以進行三維影像的拍攝(3D-CT)，但是取得的仍然是原始的檔案，會藉由測試的時候，順便拍攝暗場與亮場的影像來研究如何進行Dark/ Flood校正，而影像儀器本身的缺陷點問題在之前已經解決，只是可以更進一步討論如何達到更佳的結果。

下一步:
試拍360度的影像圖、研究亮暗場校正、測試X-Ray的系統(64bit)、整合載物平台其他軸、整合系統架構的再優化。

關鍵字:
Three-Dimention Computed Tomography (3DCT)
LabVIEW
Image Acquisition

未來的小趨勢

(待補充)
前言:
之前一直都有再追蹤微機電(電子電機)/自動化/軟體開發的相關資訊，也有收錄幾篇有關感測器(傳感器)相關的文章，未來這些一定是個良性發展的趨勢。

正文:
這一陣子都有在注意相關的新聞，從去年(2011-2013)以前鴻海就開始進入自動化機械人，到今年出傳出鴻海跟Tesla(特斯拉汽車)有合作意願(我還沒查詢到確實的資訊)。然後亦傳出APPLE與Tesla也有合作計畫，這些當然都顯示雲端、智能化、自動化、機械人的時代正式邁入新的局勢。

倒也不是因為這幾個消息表示如此，像機械人大國-日本，也一直耗費鉅資投入研發與量產。但是我個人認為機械人(包含自動化)，非得與軟體同時合作，還有整個生產線的支援，才會有爆發式的成長。而早期微機電、自動化系統、軟體開發的發展都是累積其能量。

而其中最重要的就是系統整合，例如近幾年吵很大的智能家庭，但是都還是片斷的整合，沒有統一規格。應該各家廠商同時訂定標準硬體輸出規格，搭載軟/韌體的相同標準。在這樣的條件下，家庭買了不同廠牌的家電器材，才能用相同的使用者介面去監控。而不是各家做各家爽而已。

暫時還沒有瞭解更多資訊，先快速的寫下以上的文字做為紀錄。以待後續的補充!

關鍵字:
車用電子
系統整合
綠色能源
機械人
鴻海
感測器
智能家庭

Arduino- RH/ Temp sensor with LCD display

前言：
最近一直很想測室內的二氧化碳，自從上次使用Lab的二氧化碳儀器測過一次後就沒機會了。有在詢問二氧化碳感測器的價錢，沒想到還頗貴的，像一氧化碳或硫化物相關的還比較便宜!!我想這跟二氧化碳分子結構有關(所以才需要使用紅外光譜才能偵測)
偏離主題了，之前就有打算將RH/Temp sensor組裝在Arduino上面，趁這次颱風天沒機會出去溜搭，來拼裝一夏。

硬體：
RH/ Temp sensor (HMZ-435CHS1)
LiquidCrystal (16*2 matrix), 
potentiometer
電容(10 uf)
電阻(220 & 50k ohm)

程式：
這個部分結合了Arduino project 3 & 11的部分，修改一些參數以及顯示的模式。
然後再將之前在使用LabVIEW project所使用的RH/ Temp 電壓校正曲線即可。
溫度校正曲線:
  y = 1.709x2 + 11.428x - 14.54
  R2 = 0.9986
濕度校正曲線:
  y = 2.164x2 + 26.166x - 13.068
  R2 = 0.997

Code:
因為在LCD內要顯示兩個數據，又遇上了數字小數點的顯示問題花了一點時間解決。
目前小數點還沒有更加的解決方式，就暫時以"int"以整數顯示。而LCD顯示部分如下:

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("RH % / Temp deg.");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(RH);
  lcd.setCursor(8, 1);

  lcd.print(Temp);

其中lcd.setCursor(m, n)，m是每列(row)的位置，n是指哪一行(column)。

圖片：

後記：
參考Cookbook有提到字串問題，也許可以將數字定義成字串，然後限制字串的長度。而Arduino網頁以及手邊的書籍好像都沒提到顯示數字位數的資訊，可能我還沒找到!!
再來真正期待的是CO2感測器的加入!!而程式部分則希望加入可以存檔功能(log到電腦內或其他)。

20130714補充
實際的在主臥房測試如下:

修正一些Code計算上的Bug，實際測試，主臥房的溼度果然較工作室低。不過也是預料中，因為開了冷氣!

參考：
Arduino_Project03_Love-o-meter
Arduino_Project11_Crystal Ball
溫濕度感測器_RH & Temperature Sensor
Arduino Cookbook
Arduino Projects Book
Arduino.cc

Sensors & Actuators-Tilt sensor

前言：
在Arduino project 8裡面有用到tilt switch （也稱為tilt sensor，早期的tilt sensor是使用水銀，所以又被稱為Mercury tilt switch）。可以使用在位置的判斷，這意思是它可以有“方向性”，簡單的方向性。

我在Adafruit裡面的介紹有看到以下的圖很有趣：

這應該是蠻基本款的tilt sensor了，從透明的管壁可以看到裡面的結構，真是簡潔明瞭。當金屬球體（or mercury）接觸到底部時可以導通線路，而離開時則是斷路，依照tilt sensor的外體形狀就可以製作出特別的設計，例如在平衡的平面上放置tilt sensor且先設置成不導通，若傾斜到某個角度的時候則會導通，這可以從tilt sensor的手冊看出。

後記：

Tilt sensor就是個簡單的 on/off 開關，只是在設計上的巧思使得tilt sensor可以變成判斷物體是否傾斜的簡易方式。一定有更多的應用等待去發掘，真是有趣呀！

參考：

Adafruit.com

Tilt sensor Wiki

Tilt sensor manual