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2014年6月15日星期日

2014年6月8日星期日

木工作品(3)：翹夜燈 NLight No.2

NLight-Swing

製作過程：
1. 備料、鋸出兩端斜塊

2014年6月2日星期一

木工作品(2)：月夜燈 NLight No.1

今年預計的Project就是把所學到的木工，結合本身機械、電子的專業，去設計一些木製產品。經過一些考量 (方便來回林口攜帶、由簡入繁、可不斷變化) 我決定今年以一系列的夜燈開發當作Project。先從臨摩別人的作品開始，然後逐漸加入自己的點子。希望接下來每個月至少可以設計&製作一個夜燈，變成一系列 NLight (Night Light)。

The project in this year is expected to combine carpentry learned recently and own machinery & electronics expertise to design some wood products. To think some considerations (easy to carried and develop) I decided to develop a series of nightlights as Project in this year. Start from imitating others' work, and then gradually add my ideas. I hope I can design & produce one nightlights per month at least, to be a series of NLight (Night Light).

Concept

這個月首先登場的是NLight-Moon。以月圓當作概念。
利用淺白色的楓木，配合黃色的LED條燈，做出中秋月圓的意象。
First product in this month is NLight-Moon. Using full moon as a concept,
basing white maple, with yellow LED lights, displaying the Mid-Autumn moon imagery.

BOM

Item	Part Name	Qty
1	楓木maple 160X130X25 mm	1
2	楓木maple 160X130X15 mm	1
3	楓木maple 160X130X08 mm	1
4	Yellow LED light strip 300 mm	1
5	線上開關 Switch	1
6	電源供應 AC110V to DC 12V (1A)	1
7	木工膠 Glue	1

作法

1. 首先在CAD裡先設計與確認設計的尺寸。

2. 備料，把所需的楓木尺寸裁切出來，總共三塊。

3. 其中有兩塊要切出圓來，先用壓克力線鋸鋸出圓來，再用鑿刀修整圓。

4. 膠合三片，並利用虎前與C型夾固定住。

5. 等待木工膠乾著之後，用鉋刀削平外觀，並用砂紙打磨，最後上保護木蠟油。

6. 先鑽要給電線跑的孔，使電線穿過到內側，並焊接LED燈條 (30cm 12V 5W)

7. 安裝線上開關，以控制燈啟動與否。記得LED電極有方向性，小心不要接錯。

8. 完成接線，試點燈。

Step

Designed and checked the dimensions in CAD.
Prepared materiel, cut the required size of maple, including three prats.
Two parts have to be cut out circles hole, using acrylic wire sawing to cut firstly, then trimmed around the circle by chisel.
Glued three pieces together, and used C-clamps to fix.
After glue dried, flattening appearance by plane iron and sand paper, and finally applied wood wax as protection.
Drilled holes for installing wires and welded to LED strip (30cm 12V 5W)
Installed a line switch to control ON/OFF. Remember LED's electrode has direction.

檢討：
1. 備料是一個學問，通常由最小的尺寸開始裁切起，並考量餘料是否能安全裁切等等。
2. LED燈不夠深入，從外觀很容易看得出來，光線也因此不夠均勻。
3. 線上開關離燈超過30cm，不利使用者操作。
4. 因為LED還是會發熱，以至中間那一片，某些薄肉處會因熱變形，使表面鼓起不平。
5. 組合三片木頭，但花紋沒有對齊，十分可惜。

2014年5月15日星期四

木工作品(1)：拚木盒子

在寫了那麼多基本手工木工的筆記 & 木料介紹之後，總要做個東西，交待一下基本的成果。所以第一個作業就是拚木盒子，利用許多不同顏色的木料膠合之後做成蓋子，並利用基本的鉋削鑿刀做整修。其最大的特色就在於蓋子會呈現繽紛又溫和的色彩。

首先，利用圓鋸機 (做此作業時，老師也順道教學木工機械的使用)，把所需的 5 個面板切出來。而圓鋸機可以調整高度來挖溝槽，調整斜度來切45度的側面，如同下右圖所示的兩個特徵。

完成裁切比對之後 & 蓋子要嵌入的梯崁，就可以用木工專用的白膠黏起來，並且用橡皮筋束起來加壓，待過一、兩天完全乾之後就可以拿下橡皮筋了。

等待盒子本體乾的同時，接下來要做拚木的蓋子。先切好兩種厚度的碎料，長度不一，其中包括紫心木、紅酸枝、山毛櫸、硬楓木、雞翅木、柳桉、烏心石、烏木、Sono紫壇…等等。然後先排列好之後，再用木工白膠黏起來，並用F夾加壓固定。不過很不幸地，這時候的我手指被圓鋸機削到了，所以沒能拍拚木時的照片。

等待膠合完全乾了之後，就可以用鉋刀把高低不一的拚木蓋鉋平。同時也把側邊的厚度鉋齊。目前細鉋可以鉋到大概 2條的程度，比我自己操作金屬加工的銑床還細……(初學者無聊的驕傲)

在鉋完之後，會用砂紙從 240號開始磨，再到 320號。這時的平面摸起來就已經讓我心滿意足了。不過待我摸過老師的之後，才知道老師細微到連木紋表面紋理的缺陷都用木屑粉補起來了，那是一種摸起來難以言喻的光滑的表面。(灑花！)

木料介紹(7) -- 常見進口木料

這裡要整理的「其它常見的進口木料」，是我在市面上曾經看過的木材，但既非「柏杉松」之類，也非「楓樺梣」之類，所以就留在這個表格之中。其中有些還不太懂的地方，如現在行流行的烏心木、SONO等等。這些都會在表格之中先保留位置，等以後確定之後，再行補上。

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相關文章：
木料介紹(1) -- 台灣五木 & 台灣針葉一級木
木料介紹(2) -- 台灣針葉二級木
木料介紹(3) -- 柏、杉、松的整理 (松柏目Pinales)
木料介紹(4) -- 誰是檜木？？
木料介紹(5) -- 楓、樺、梣、栓、橡、毛、櫸、柳桉
木料介紹(6) -- 台灣在地木料

木料介紹(6) -- 台灣在地木料

介紹完進口楓、樺、栓、橡木之類的木料之後，就來看看台灣本土常見的闊葉木材。因為樹種真的太多了，所以只挑其中比較好的木料，與常應用的木料。
1. 比較好的木頭有：
(1)烏心石、(2)台灣櫸木、(3)牛樟、(4)台灣擦樹、(5)黃蓮木、(6)台灣毛柿

2. 比較常用的包括：
(1)樟樹、(2)相思、(3)苦棟、(4)光蠟樹、(5)青剛櫟、(6)茄苳、(7)赤楊

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相關文章：

木料介紹(5) -- 楓、樺、梣、栓、橡、毛、櫸、柳桉

這些木頭都是進口、量大的闊葉林木材，價格也不貴，是十分適用應用在各式木製品上。不過這些木料大多不是單一物種，通常是許多類似的木材的泛稱。像是柳桉木，就是梅蘭蒂木材家族的統稱。其中也會因為顏色、軟硬而各別冠上的稱呼，例如白樺、黑樺；硬楓木、軟楓木等等。

下面表格內的資料是從網路上整理出來的，如果內容上有什麼錯誤，再請各位提醒。

木料介紹(4) -- 誰是檜木？？

上一篇整理松柏科(Pinales)的植物，這才了解原來叫「檜」字的木料之間到底有什麼關係，也才了解原來這個木材市場，對木料的名稱並不是那麼明確界定。一來樹砍下來之後，沒有葉子果實，就已經很難分辨了，有些還長得特別像；二來市場的生意人也刻意保留名稱的混沌性…

事實上，我認為木料的「價格」不等於該木料的「價值」，只要木料不易翹曲、耐腐，而木紋顏色又搭配得好、軟硬符合要做的產品，那就是好木料。所以這一篇這是把市場出現「檜」字的木料 re-search一下，以搞清楚木料真正的好壞。

首先，全世界狹義的檜木 (也就是扁柏屬Chamaecyparis)，只有六種，分佈在台、日、美、加等四國。扁柏屬植物由於它具有的濃鬱香氣、不受蟲蛀、千年不腐等極佳的木材特性，因此具有極高的經濟價值，被用做木材、建材、傢具等用途，也因為過度砍伐使得部分扁柏被列為保護物種。

此外，除了扁柏屬之外，市場上還有許多帶有「檜」字的木料，包括以下幾種。其中阿拉斯加黃檜最常被誤認為扁柏屬的，但事實上他比福建柏(越南檜木)離扁柏更遠。此外，我也不知道為什麼有人會稱貝殼杉、寮國杉木、非洲杜松為「檜」木，可能是條紋與香氣接近吧。

結論是真正的檜木(扁柏)太珍貴了，為了保育珍貴物種，我們還是少用為妙。而帶有檜字的木頭，因為多了個「檜」字，價錢又貴了不少，也是少用為妙。下一篇就要來整理那些生長比較快速的造林木，既經濟又實惠。

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相關文章：
木料介紹(1) -- 台灣五木 & 台灣針葉一級木
木料介紹(2) -- 台灣針葉二級木
木料介紹(3) -- 柏、杉、松的整理 (松柏目Pinales)

木料介紹(3) -- 柏、杉、松的整理 (松柏目Pinales)

連續兩篇都在介紹台灣的針葉木，這一篇就整理一下松柏目(Pinales)裡相關的樹種，如此可以用比較綜觀的角度來看我們常說的「柏、杉、松」，這也方便之後認木頭的時，比較知道也許木頭較為近親，也給各位做參考。

松柏目裡包括7個科(family)，其中商用木料集中在松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)，依維基百科的說法，最近杉科被併進柏科裡了，但我還是有把原本舊杉科保留在同一區域裡，方便對照。表中藍底的部分是值得一記的樹種，包括：
(1) 台灣一、二級針葉木：
扁柏、紅檜、肖楠、巒大杉、亞杉、冷杉、雲杉、鐵杉、五葉松、二葉松
(2) 市面上常見的松木：
歐洲赤松、放射松
(3) 市面上常見的杉木：
福州杉、日本柳杉
(4) 市面上常見的非扁柏屬的「檜木」：
阿拉斯加黃檜、南洋檜(貝殼杉)、越南檜(福建柏)

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木料介紹(1) -- 台灣五木 & 台灣針葉一級木

木料介紹(2) -- 台灣針葉二級木

2014年5月14日星期三

木料介紹(2) -- 台灣針葉二級木

上一篇介紹台灣針葉一級木，現在要來說明台灣針葉二級木：
(1)台灣杉、(2)台灣冷杉、(3)台灣鐵杉、(4)台灣雲杉、(5)台灣二葉松、(6)台灣五葉松

1. 台灣杉
學名為Taiwania cryptomerioides，一般稱為亞杉，為針葉二級木(CNS 442 O1001 附表一)。邊心材區別明顯，邊材淡紅黃色，心材帶鮮黃色或帶紫褐色之暈條，倘若時間久即便為暗黑色；年輪雖狹小但可判明，春秋材區別明顯，木理通直，木肌組織細緻，缺乏光澤，材質輕軟，易割製，耐蟻性極強。

2. 台灣冷杉
學名Abies kawakamii，又稱為白松柏、白冷杉，為針葉二級木。邊心材區別不明顯，材色淡黃白，輕軟富彈性，結構性中庸，年輪清晰明顯，春秋材區別明顯。木質線極細，無樹脂溝及樹脂細胞。

2014年5月13日星期二

木料介紹(1) -- 台灣五木 & 台灣針葉一級木

這篇首先來談談台灣的針葉林木，一般入門常聽到的就是「台灣五木」：
(1)台灣扁柏、(2)紅檜、(3)台灣肖楠、(4)巒大杉、(5)台灣杉

此一詞源於日據時期，1912年英國學士院 H.J.Elwis來台考察林業，建議可倣「日本五木」來訂定「台灣五木」。所以就以分布廣及全島，蓄積又豐富，植物學上有特殊意義的五個樹種稱之。

另還有一種常見的說法，叫做針葉樹一級木、二級木：
1. 台灣針葉林一級林木：(1)台灣扁柏、(2)紅檜、(3)台灣肖楠、(4)巒大杉
2. 台灣針葉林二級林木：(1)台灣杉、(2)台灣冷杉、(3)台灣鐵杉、(4)台灣雲杉、(5)台灣二葉松、(6)台灣五葉松

什麼叫一級木、什麼叫二級木，網路上資料眾說紛云，連木料行的老闆也搞不太清楚。後來我到中華民國國家標準去查，終於找到「CNS 442 O1001 木材之分類」，該標準為了計算材積與重量換算，而在附表中有提到「針葉樹一級木」、「針葉樹二級木」、「針葉樹造林木」、「闊葉樹一級木」、「闊葉樹二級木」、「闊葉樹三級木」、「闊葉樹造林木」。

所以這份由林務局木材檢尺及分等資料衍生出來的標準報告，應該可以視為官方對一級木、二級木分類的看法。大家可以到標準局看該文件第14頁，就有該表格了。

以下我們就來介紹台灣針葉樹一級木的四個樹種：

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1. 台灣扁柏
學名為Chamaecyparis obtusa var. formosana，一般又稱黃檜、厚殼仔、Hinoki，為針葉一級木。
心材淡黃褐色，邊材淡黃紅白色。木理通直，木肌細緻，氣味芳香。材質輕軟中庸、富彈性耐腐，可防白蟻蛀，少翹變形，加上易釘著及塗裝性佳，為製造高級傢具、雕刻、裝飾品之優良木材。

2. 紅檜
學名為Chamaecyparis formosensis，一般又稱薄皮仔、松梧、meniki，為針葉一級木。心材紅黃略帶褐色，邊材黃灰色。木理通直，木肌精細，芳香之氣味濃厚且帶一點辛辣味。木材輕軟中等，且具韌性，木理緻密滑澤，加工易，少翹曲，可製壁板，門窗、箱類。現已禁採，產量減少，價格極貴。

3. 肖楠
學名為Calocedrus formosana，一般又稱為黃肉仔，為針葉一級木。邊心材區別不明顯，邊材淡黃褐色，心材黃褐色，春秋材移行漸進而不明，年輪不明顯，木理通直均勻，密度中庸，香氣濃厚，紋理美麗，富光澤，木材堅硬，但鉋削及加工易，鉋面光澤佳，耐蟻性強，未充分乾燥則易翹裂是其缺點。常用於雕刻佛像及高級傢具。

2014年5月11日星期日

Arduino範例21：利用MPU6050取得空間姿態的row data

這次要練習的是GY-521的Sensor，其核心的晶片是MPU-6050。
MPU-6050是一個內包含三軸陀螺儀以及三軸加速計結合在一起的數位運動處理器(簡稱DMP)，以 I²C 輸出6軸的旋轉矩陣的數位資料。若再包含三軸的電子羅盤可以處理複雜的9軸MotionFusion運算。

1、GY-521規格
核心晶片：MPU-6050模塊(三軸陀螺儀 + 三軸加速度)
供電電源：3-5v（內部低壓差穩壓）
通信方式：標準 I²C通信協議
晶片內置16bit AD轉換器,16位數據輸出
陀螺儀範圍：±250 500 1000 2000 °/s
加速度範圍：±2±4±8±16g

2、I²C函式庫

而MPU-6050的因為是靠 I²C溝通的，所以需要到I2Cdevlib去找相關的函式庫 library.

I2Cdevlib 是一個開放原始碼的專案，裡頭提供許多微處理裝置的函式庫供使用。要安裝該函式庫只需要到其 Github 頁面將原始碼下載下來，並將其中Arduino 資料夾內的內容通通放到 Arduino 工作目錄中的 libraries 資料夾中。做法如下：

1. 到 I2Cdevlib 找到MPU6050的 library相關資料，點選Source的連結
2. 連結到GitHub，點選右上角的Code的小方塊

3. 進到下一個頁面之後，右下角有一個Download ZIP，就按下下載。

4. 下載後的檔案，解壓縮，找到其中MPU-6050，丟到Arduino的library資料夾中。

Arduino範例20：利用BMP085擷取大氣壓力 (換算成海拔高度)

今天要練習使用的東西是BMP085的大氣壓力量測晶片。

1. 首先介紹Sensor

BMP085是一種超低能耗的壓力感測器，採用的8-pin 陶瓷無引線晶片承載（LCC）超薄封裝，可以通過I2C匯流排直接與各種微處理器相連，因此我們接線時，除了供應電源&GND，再接上SDA和SCL兩個Pin腳，就可以把其數位的訊號帶進Arduino的板子裡了。其規格如下：

壓力範圍：30 ~ 110 kPa (海拔 9000 至-500公尺
電源電壓：1.8V ~ 3.6V
解析度為：6 Pa (0.5米)
含溫度輸出，同時也已做溫度補償
I²C介面

2. 特別說明一下I²C

I²C （Inter-Integrated Circuit）是一種串列通訊匯流排，使用多主從架構，由飛利浦公司在1980年代為了讓主機板、嵌入式系統用以連接低速週邊裝置而發展。I²C使用兩條雙向開放集極 (Open Drain)，一條為資料線(SDA)，另一條為時脈線(SCL)。I²C允許多主多僕系統，所以電氣上，SCL 和 SDA二線要透過高接電阻接於正電源。

I²C具有以下優點：
(1) 不需額外的解碼電路。
(2) 資料傳送的協定可以用軟體規劃，具有高度的彈性。
(3) 具有 I²C 匯流排無論從系統中移去或加入，都不會影響其他裝置的功能。

(4) 匯流排是兩線式的匯流排，除錯、維修變得很容易。

但是它速度不快，只適合當 IC 間溝通的橋樑。通常用在一些簡單的系統或者晶片組 IC 間溝通（命令傳遞，不是資料傳遞）的場合看到她的影子。

3. 實際接線

所以說明一下SDA與SCL之後，我們就是把這兩條線接到BMP085對應的SDA與SCL上，記得不同種類的Arduino板子，其SDA與SCL的Pin腳位置是不一樣的。接法如下圖：

4. Code

這個Code有點複雜，我後來還是直接找別人寫好的過來看 Base from bildr.blog (下面有參考資料的來源)，我把我看懂之後的註解寫上去，也增加自己的理解。

2014年5月10日星期六

Arduino範例19：利用DHT11抓取溫度和濕度

前一陣子買了許多Sensor，趁最近有個空檔，把其中幾個Sensor接起來玩玩。
這一篇要練習的就是溫濕度計DHT 11。

先介紹Sensor

DHT-11 是一個結合濕度計和測溫元件量測週遭空氣環境，並與一個高性能8位元單晶片相連接，將所量測到的溫、濕度資料拆解成為數位訊號，再由 data pin腳將資料送出。使用上很簡單，但是抓取資料時必須要特別注意時間的掌控，而且每筆資料的抓取時間間隔要1~2秒鐘，不能太快。與 DHT-22 比較，DHT-11 較不精密與準確且溫濕度量測範圍不大，雖然如此，但對於學習與熟悉溫、濕度感測卻是綽綽有餘，傳輸的距離又可長達20m以上，而且比 DHT-22 較小且便宜許多，是十分方便的簡易測試元件。

其規格如下：

1、濕度測量範圍：20~90%RH;

2、濕度測量精度：±5%RH;

3、溫度測量範圍：0~50℃
4、溫度測量精度：±2℃
5、電源供應範圍： 3~5V
6、頻率不可超過：0.5Hz (每2秒一次)

接線的方法十分簡單，"+"接5V，"-"接GND，data pin接上要輸入的Pin腳。有人說因為數位訊號要接高data電位，所以把data pin外接4.7歐姆電阻至Vcc。不過我曾嘗試不接那4.7k 歐姆，試出來的效果看起來沒有太大的差別。

Code方面，先下載 library ，丟到Arduino的libraries裡面，然後再開Arduino IDE，去叫<dht.h>

通訊鮑率一般都使用9600 baud，然後把(DHT.humidity)和(DHT.temperature)用Serial.print出來。

#include <dht.h>
#define dht_dpin 2 //定義訊號要從Pin A0 進來
dht DHT;
void setup(){
Serial.begin(9600);
delay(300); //Let system settle
Serial.println("Humidity and temperature\n\n");
delay(700); //Wait rest of 1000ms recommended delay before
//accessing sensor
}
void loop(){
DHT.read11(dht_dpin); //去library裡面找DHT.read11
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(DHT.humidity);
Serial.print("% ");
Serial.print("temperature = ");
Serial.print(DHT.temperature);
Serial.println("C ");
delay(1000); //每1000ms更新一次
}

最後可以看到的樣子就像下面這個樣子了，對照氣象局的 (溼度70%，溫度28度)
看來溼度差了一些些，不知是不是房間裡比較乾…

2014年5月8日星期四

木工(09)：燕尾榫

鳩尾榫(Dovetail)別名燕尾榫、魚尾榫、三角榫等，由於榫成楔形，可承受其中一方向的拉力，是製作抽屜最好的接合方式，主要用於箱盒或實木板類家具等。目前雖可用機械製作，但身為新手的話還是需要記錄其尺寸設計的方法與製作上的技巧。

燕尾榫包括兩個單元，一個為榫梢(榫頭)，另一個為配合的榫尾(榫孔)。因為組裝時是將榫梢奸入榫尾的孔中，故又稱榫梢為榫頭、榫尾為榫孔。

1. 燕尾榫的尺寸設計
如下圖，板厚若為T時，(1)榫肩 P建議為板厚T的2/3，(2)榫根 B建議為1T~1.2T之間。當然如等缺榫一般，可以靈活調配適當整數尺寸，以便達成奇數倍的「榫頭+榫孔」數目。

舉例來說，板厚12mm，板寬100mm，則榫肩P約為8mm，榫根約為12~14mm，所以建議的尺寸為：9(肩) + 14(根) + 9(肩) + 14(根) + 8(肩) + 14(根) + 9(肩) +14(根) + 9(肩) = 100 mm

燕尾榫的楔形角度與接合強度有相對關係；楔形越斜，形位限制越大；但也因為越斜，根部集中應力也較大，以致過於脆弱。折衷之下，其楔形斜度的 tan 比值建議為1: 6 ~ 1: 8，即80~83度之間。為了方便記憶，就記得1 : 7 的斜邊比。

燕尾榫劃線時，其斜度可用活動角規調整角度來劃線，先在紙上畫出斜邊 1 : 7 的直角三角形，用活動角規比對好之後固定，再用鉛筆將角度畫在木料上，並做除料與否的記號。

2. 燕尾榫的製作

(1) 劃線

當確定好燕尾榫的尺寸與楔形斜度之後，就把相關尺寸畫到木料上。

利用活動角規與直角規，各別畫出榫頭與榫孔的尺寸。

這裡最容易搞錯的就是斜角的方向，如下圖，我們要的是楔形勾住，而非直接可以拉出。

(2) 切鋸

先將木料夾在虎鉗上，榫孔因為楔形斜面的關係，所以需要使用曲線鋸 (製作時來不及拍，所以下圖為示意圖)。而榫頭則可以使用斷鋸或夾背鋸，切鋸欲除料的部分。

(3) 鑿修

選用適當的鑿子從材料一面，切去榫孔與榫頭內部多餘的木料，再反轉板材切去廢木，直至脫落。值得一提的是，因為榫孔有「燕尾」形狀的榫底，一般平鑿刀難以伸入，此時三角鑿刀剛好就可以伸入榫底狹小空間裡進行鑿修。

2014年5月7日星期三

木工(08)：等缺榫

等缺榫通常應用於簡單板類家具的角隅處，將榫接部份之材料厚度劃分成數等份，縱板製作榫孔，橫板則製作榫頭。

1. 等缺榫的設計
一般來說「榫頭+榫孔」的數目為單數，如此才能左右對稱，使最外兩側同屬一塊料。

以下圖來說，而如果橫向板厚為D時，則縱向板的榫孔深度應為D，而寬度則建議約為2D/3。
舉例來說，橫板厚為18mm，縱板總寬為84mm，則縱板榫孔的寬度為18x2/3=12mm，榫頭+榫孔數=84/12=7個，可分配橫板榫頭3個，縱板榫孔4個。