DEV Community: 張旭豐

Why does your Arduino project feel 'wrong' even when the code works?

張旭豐 — Sat, 11 Apr 2026 07:48:35 +0000

Why does your Arduino project feel 'wrong' even when the code works?

You've been working on your interactive project for two weeks. The code compiles. The wiring looks correct. The serial monitor shows everything is running as expected.

But something is off.

When you demo it to someone, they don't react the way you imagined. You built something technically correct — but it doesn't feel right.

The problem isn't your Arduino code

Here's what usually happens: you start with a feeling you want to create. A sense of surprise, or tension, or delight. But somewhere between the idea and the finished project, that feeling got lost.

The most common mistake makers make is confusing "does it work technically" with "does it work emotionally."

A real example

Last year I built a buzzer game. The version that most tutorials teach you to build is simple: button press → buzzer sounds → score goes up.

Technically, that's a working interactive project. But it's boring. You press a button, a sound plays, nothing memorable happens.

The version that actually generated reactions was different. I watched people play it and noticed: the moment they missed, they flinched. So I added a visual "near miss" feedback — a light that almost lit up when you almost got it. That one change transformed a technical demo into an interactive experience.

The key insight: I wasn't designing a buzzer game. I was designing the feeling of "almost."

How to diagnose this in your own project

Before you wire anything, ask yourself:

What feeling do I want the person to have?
What is the smallest interaction that produces that feeling?
When the interaction happens, is there a moment of feedback that matches the feeling?

If you can answer all three clearly, your direction is solid. If you're vague on any of them, that's a signal — not a failure.

What to do next

The first step is always the same: get your feeling goal out of your head and into something testable. A one-sentence description of the desired feeling works. Something like:

"I want the person to feel like they're discovering something hidden."

"I want the moment they touch it to feel like a small surprise."

Once you can write that sentence, you have a way to test whether your project is moving toward the right direction.

If you're stuck on clarifying your feeling goal for your current project, there's a worksheet that walks you through the process of translating "I have an idea" into "here's what I want the person to experience."

震動馬達知多少？偏心馬達 vs 線性馬達 vs 伺服馬達

張旭豐 — Sun, 22 Mar 2026 11:14:01 +0000

震動馬達知多少？偏心馬達 vs 線性馬達 vs 伺服馬達

圖1：遊戲手把的觸覺回饋，讓沉浸體驗大幅提升

1️⃣ 場景：觸手可及的震動體驗

你拿起身機滑動機台，手機輕輕震了一下；
你拿起遊戲手把開槍，槍托傳來一陣後座力回饋；
智慧手錶的鬧鐘響起，輕敲手腕提醒你起床。

這些日常場景的背後，都有同一個關鍵元件在默默運作——震動馬達。

從手機、遊戲手把、穿戴裝置，到工業設備的警示系統，震動馬達無所不在。它讓冰冷的電子產品有了「觸覺」，成為人機介面中不可或缺的一環。

2️⃣ 需求：為什麼需要震動回饋？

震動回饋不是花俏功能，而是實用剛需。

通知與警示：在吵雜環境或會議中，視覺與聽覺通知可能失效，但震動觸感幾乎必定被察覺。這是手機「靜音模式」依然能靠震動提醒你的原因。

沉浸式體驗：遊戲手把的震動回饋，讓槍戰、賽車、格鬥遊戲的衝擊感大幅提升。少了震動，遊戲體驗就像看無聲電影。

操作確認：ATM 按鍵、遙控器、醫療器材的按鈕，透過震動讓使用者確認「按下去了」，提升操作信心。

無障礙輔助：對聽覺或視覺有障礙的使用者而言，震動是重要的訊息傳遞管道。

簡單說：震動是電子設備「說話」的方式之一，而且是那種你很難忽略的語言。

3️⃣ 感知：馬達如何產生震動？

震動的本質是物理運動的慣性。

馬達通電後，內部轉子開始旋轉（或直線來回運動）。當轉子質量分布不對稱時，旋轉會產生離心力；這個離心力傳遞到外殼，再傳遞到整個裝置——你就感受到震動了。

影響「震動感」的變數主要有三個：

變數	說明
頻率	震動的快慢，決定了感知的「粗細」——低頻粗獷有力，高頻細膩輕柔
振幅	震動的幅度，直接影響感受的強度
響應時間	從訊號輸入到馬達啟動的延遲，決定了回饋是否「跟手」

這三個變數的組合，就構成了三種主流震動馬達各自的性格。

4️⃣ 原理：三種馬達怎麼動？

🔵 偏心馬達（Eccentric Rotating Mass, ERM）

圖2：ERM 偏心馬達，透過偏心質量塊旋轉產生震動（Source: iNeedMotors）

最傳統、也最常見的震動馬達。

內部有一個偏心轉子——轉子軸心不在幾何中心上，因此旋轉時重心始終偏離旋轉軸，持續產生單一方向的離心力。

這股離心力推動外殼，外殼帶動整個裝置，就形成了震動。

特點：通電就轉、斷電靠摩擦慢慢停、無法精準控制起點與力道

🟢 線性馬達（Linear Resonant Actuator, LRA）

圖3：LRA 線性馬達，質量塊在直線方向來回移動產生震動（Source: TradeW）

一種利用電磁彈簧系統實現直線運動的馬達。

內部有一塊質量塊（mass）懸掛在彈簧上，線圈通電後產生磁場，推動質量塊沿直線來回移動。當驅動頻率與彈簧固有頻率吻合時，產生共振，震動效率最大化。

特點：響應速度快，可透過調整頻率與振幅控制震動細節，但行程固定，輸出力道有上限

🟠 伺服馬達（Servo Motor）

圖4：Arduino 伺服馬達，可精準控制角度與速度（Source: Wikimedia Commons）

結合了馬達、減速機與回饋感測器的整合系統。

透過回饋控制，精準控制轉速與角度，甚至可以回傳位置資訊。這讓震動模式可以非常複雜——不只是「轉快 / 轉慢」，而是能做到波形控制、漸強漸弱、特定節奏。

特點：精度最高，可回饋、可編程，缺點是體積大、功耗高，成本貴

5️⃣ 比較：三種馬達比一比

項目	偏心馬達 (ERM)	線性馬達 (LRA)	伺服馬達 (Servo)
響應速度	慢	快	中等
控制精度	低（僅開/關）	中（頻率+振幅）	高（位置+速度+力矩）
體積	小	薄型	大
功耗	低	中	高
成本	便宜	中等	昂貴
常見應用	手機、遙控器	旗艦手機，遊戲手把	機械設備、機器人、特殊遊戲周邊

6️⃣ 實作：常用 IC 與控制方式

如果你想動手做專案，以下是幾個常見方案：

驅動 IC 推薦

IC 型號	適用馬達	特點
DRV2605	LRA / ERM	I2C 控制，內建音圈馬達驅動電路，支援 haptic 波形
AD7298	ERM	簡單 PWM 控制，便宜好取得
L293D / TB6612	伺服馬達	雙H橋驅動，可控制方向與速度
ESP32 / Arduino	通用	搭配上述 IC 即可用程式控制震動模式

圖5：驅動電路圖
左側為 ESP32/Arduino MCU，中間為 DRV2605 驅動晶片，右側連接線性馬達（LRA）或偏心馬達（ERM）。電路包含：3.3V/5V 電源、RST 腳位上拉電阻、SDA/SCL I2C 訊號線，以及馬達兩端並聯的二極體（防反向電動勢）

控制邏輯簡述

偏心馬達的控制最簡單：PWM 訊號控制轉速，佔空比越高，震動越強。

線性馬達需要特定頻率驅動（通常 150～300Hz），偏離諧振頻率效果會大打折扣，建議使用 DRV2605 這類專用 IC 處理。

伺服馬達則需要角度指令：發送 PWM 或 UART 訊號指定目標位置，馬達內建回饋會自動修正。

7️⃣ 結尾：一句話總結

偏心馬達便宜實用，線性馬達是目前旗艦設備的主流選擇，伺服馬達則在需要精準控制的專業場景無可取代。 選對馬達，讓你的產品「震」到點上！

標籤：#震動馬達 #ERM #LRA #Arduino #觸覺回饋 #人機互動

HC-SR04 超聲波感測器完整教學：從接線到程式

張旭豐 — Sun, 22 Mar 2026 11:06:44 +0000

HC-SR04 超聲波感測器：原理與接線圖

圖1：倒車雷達是超聲波感測器最為人熟知的應用場景

🚗 場景

倒車雷達「嗶嗶嗶」響起時，你知道車子離牆面還有多近嗎？

答案就藏在今天的主角裡——HC-SR04 超聲波感測器。

🎯 需求

這篇要解決一個問題：

HC-SR04 是什麼？它怎麼測量距離？ Arduino 又怎麼接線與讀取數據？

不管你是 Maker 新手還是想搞懂原理的玩家，看完這篇就能動手做距離感測專案囉！

👀 感知

HC-SR04 使用的感知方式是超聲波測距。

就像蝙蝠在黑暗中飛行，靠的不是眼睛，而是發射超聲波 + 接收回聲來判斷障礙物的位置。

人類耳朵能聽到的聲音頻率約 20Hz～20kHz，而 HC-SR04 發射的超聲波頻率是 40kHz——超出人類聽覺範圍，所以我們完全聽不到。

圖2：HC-SR04 超聲波感測器模組，發射器（T）與接收器（R）分列兩端（Source: SparkFun, via Wikimedia Commons）

⚙️ 原理

🔊 怎麼測距離？

原理很簡單，分成三步：

發射：控制板發送一個 10μs 的觸發脈衝給感測器
飛行：感測器的超聲波發射器（Trig）發出超聲波，聲波向前跑，遇到障礙物反彈回來
接收：感測器的超聲波接收器（Echo）收到反射回來的超聲波

關鍵來了——聲波來回花了多少時間，我們是知道的！只要知道時間，就能算出距離。

簡單比喻：就像你在山谷裡喊「喂～」，2 秒後聽到回音，聲音來回花了 2 秒，聲速約 340m/s，所以山谷深度就是 340 × 2 / 2 = 340 公尺。

公式如下：

距離（cm）= (飛行時間 μs ÷ 2) × 0.0343

為什麼要除以 2？因為時間是來回的距離，我們只需要單程。

圖3：各式超聲波感測器，HC-SR04 是其中最常見的型號之一（Source: Wikimedia Commons）

🛠️ 實作

接線圖

HC-SR04 共有 4 支針腳，與 Arduino 的連接非常直覺：

HC-SR04 針腳	Arduino 接腳	說明
VCC	5V	電源正極
GND	GND	接地
Trig	Pin 9	觸發訊號（發射控制）
Echo	Pin 10	回聲訊號（接收讀取）

程式碼

// HC-SR04 超聲波測距範例
// VCC → 5V, GND → GND, Trig → Pin 9, Echo → Pin 10

const int trigPin = 9;   // 發射超聲波的針腳
const int echoPin = 10;  // 接收回聲的針腳

float duration;  // 飛行時間（微秒）
float distance;  // 距離（公分）

void setup() {
  Serial.begin(9600);           // 啟動序列埠，速率 9600
  pinMode(trigPin, OUTPUT);    // 設定 Trig 為輸出模式
  pinMode(echoPin, INPUT);     // 設定 Echo 為輸入模式
}

void loop() {
  // Step 1：發射超聲波
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);        // 發送 10μs 的觸發脈衝
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Step 2：讀取回聲時間
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // Step 3：計算距離
  distance = (duration * 0.0343) / 2;

  // Step 4：輸出到序列埠
  Serial.print("距離：");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  delay(500);  // 每 0.5 秒測量一次
}

上傳燒錄程式碼後，打開 工具 → 序列埠監控視窗，就能看到距離數值持續更新。

圖4：Arduino 電路接線示意圖（Source: Wikimedia Commons）

⚖️ 比較

HC-SR04 vs 紅外線感測器（IR）

維度	HC-SR04 超聲波	紅外線 IR
測量距離	2cm～400cm	通常 < 80cm
精準度	±3cm	易受顏色/光線影響
測量介質	不受顏色影響	深色表面表現差
成本	便宜（≈ $1-2）	也便宜
適用場景	戶外、液位、robot	室內，近距離

結論：測距範圍大、精度高，而且不受障礙物顏色影響——這就是 HC-SR04 能廣泛用於倒車雷達、液位檢測、機器人避障的原因。

✅ 結尾

HC-SR04 是 CP 值最高的測距感測器之一，理解原理後你就能用它做出倒車雷達、液位計，甚至避障小車。

下一步，建議你試試看結合 Servo 馬達做一個超聲波雷達掃描器，用 Processing 畫出即時地形圖——保證驚豔！

圖5：停車場的車位感測器，就是超聲波測距技術的實際應用（Source: Wikimedia Commons）

🛒 所需零件

如果你還沒準備零件，以下是這篇教學需要的清單：

零件	用途
HC-SR04 超聲波感測器	本文主角
Arduino Uno R3	控制板
母對母杜邦線	接線必備
迷你麵包板	方便接線

閱讀時間約 4 分鐘｜字數：約 1,100 字

標籤：#HC-SR04 #超聲波感測器 #Arduino #測距 #倒車雷達 #Maker

觸覺回饋是什麼？讓科技觸摸你的感受

張旭豐 — Sun, 22 Mar 2026 10:21:59 +0000

觸覺回饋是什麼？讓科技觸摸你的感受

圖1：握持遊戲手把，體驗觸覺回饋帶來的沉浸感

一、場景：你已經用過觸覺回饋，只是沒發現

玩手機遊戲時，每次按下虛擬按鈕，手機就輕輕震一下——那不是手機壞了，是觸覺回饋在作用。

拿 iPhone 打字時，鍵盤短暫的輕震讓你確認「有按到」；PS5 手把的回饋震動，讓格鬥遊戲的每一拳都像真的打在敵人身上；Apple Watch 收到通知時那一陣輕敲，像極了手指碰了碰你的手腕。這些，全都是觸覺回饋（Haptic Feedback）。

你幾乎每天都在和它互動，卻很少停下來想：這個「震一下」背後，到底藏著什麼科技？

圖2：VR 遊戲中的觸覺回饋，大幅提升沉浸體驗

二、需求：為什麼觸覺回饋這麼重要？

視覺和聽覺是人機介面的老大哥，但觸覺安靜地補上了最後一塊拼圖。

確認操作有被接收——當你按下觸控螢幕，視覺可能來不及反饋，但震動告訴你「系統收到了」。這在駕駛或工廠操作時特別關鍵，眼睛不能離開前方，但觸覺即時告訴你指令是否執行。

增加沉浸感——在 VR 遊戲裡，被怪物攻擊時頭盔或手把的震動，讓你真的感覺到被碰撞。少了這個，虛擬世界就只是銀幕上的畫面；多了這個，遊戲體驗立刻分出高下。

觸發情緒反應——研究顯示，適當的觸覺回饋能提升記憶度、加速學習，甚至增加使用者的信任感。蘋果願意在 Taptic Engine 投入大量研發資源，就是看見了觸覺回饋背後的這層價值。

圖3：皮膚觸覺受器結構圖，顯示不同類型的機械受器分布（Source: Blausen, via Wikimedia Commons）

三、感知：觸覺回饋是怎麼運作的？

觸覺感知來自於皮膚下的機械受器，主要分為三種：

梅斯納小體（Meissner's corpuscles）：感測輕觸和低頻振動，集中在指尖，是觸控螢幕「輕觸感」的主要來源。
帕西尼安小體（Pacinian corpuscles）：感測高頻振動和壓力變化，深層震動靠它。
魯菲尼終末器官（Ruffini endings）：感測皮膚拉伸，與手部姿勢感知有關。

觸覺回饋系統的核心邏輯是：用人造刺激欺騙這些受器，讓大腦以為發生了真實的觸摸事件。

當你玩格鬥遊戲出拳，手把在 50 毫秒內快速來回震動兩次，大腦的帕西尼安小體被激活，於是你「感覺」到了那一記重拳。

四、原理：馬達震動、線性馬達、壓電效應

觸覺回饋的硬體原理主要有三種層次：

4.1 離心馬達（ERM）——最傳統的震動

圖4：ERM 離心馬達模組，透過偏心質量塊旋轉產生震動，是最傳統的觸覺回饋元件

手機早期時代的老大哥。用一個偏心輪（偏離中心的重塊）連接馬達軸心，轉動時因為重心偏移產生全向振動。便宜、耐用、專利成熟，但響應慢、無法精準控制頻率，震起來是「嗡嗡嗡」一片。

4.2 線性馬達（LRA）——旗艦手機的最愛

圖5：LRA 線性震動馬達模組，質量塊在直線方向來回移動產生震動，廣泛用於旗艦手機

蘋果的 Taptic Engine、三星的 X軸線性馬達，都屬於這類。原理很優雅：線圈帶動質量塊在直線上來回快速移動，因為慣性產生震動。

響應速度比 ERM 快上 10 倍以上，能做到 10ms 以下的觸發延遲。可以輸出精確的波形——輕敲、長震、節奏脈動統統可以編程控制。這就是為什麼 iPhone 的 Home 鍵「按下去」其實是固態的（全靠 LRA 模擬出按鍵感）。

4.3 壓電效應（Piezoelectric）——最精細的新勢力

圖6：壓電雙晶片示意圖，通電後上下層交替收縮與膨脹，帶動中央區域來回彎曲——這就是壓電效應的核心原理（Source: Wikimedia Commons）

利用某些晶體通電後會物理形變的特性，施加電壓讓壓電材料彎曲。響應最精細（1ms 以內）、功耗低，可做極小幅度的微觸覺輸出，常用於汽車中控台、醫療設備的細膩觸控回饋。缺點是行程短、驅動電壓高，硬體設計複雜度較高。

五、比較：不同觸覺技術對比

特性	離心馬達（ERM）	線性馬達（LRA）	壓電（Piezo）
響應速度	慢（50-100ms）	快（5-20ms）	極快（<1ms）
控制精度	低	高	極高
功耗	中	低	極低
成本	$	$$	$$$
觸覺體驗	基本震動提示	多樣化波形，高級感	細膩微觸覺，極度精準
適用手感	入門級、價格敏感產品	旗艦手遊、高階手把	汽車、醫療、精密儀器
產品定位聯想	基本功能	精緻、旗艦、高端	專業、精密、科技前沿

選哪種，取決於產品想要傳遞什麼觸感。 想做高檔旗艦體驗，選 LRA；成本敏感的消費電子，ERM 依然佔有一席之地；需要極高精細度的工業場景，壓電是未來方向。

六、實作：Arduino / ESP32 控制震動馬達

圖7：Arduino UNO，是觸覺回饋專案最常用的開發板之一（Source: Wikimedia Commons）

想自己動手玩觸覺回饋？門檻比你想的低。

硬體準備（💰含聯盟行銷掛點）

元件	用途	推薦型號
開發板	系統核心	Arduino Uno / ESP32 DevKit
震動馬達	提供震動輸出	ERM 5V / LRA 3V
驅動晶片	精準控制波形	DRV2605（支援 ERM+LRA）
週邊	電路搭建	麵包板、跳線

📦 推薦購買：SparkFun DRV2605L 觸覺馬達驅動模組（待補聯盟連結）

基礎程式（Arduino）

// 讓馬達震動 200ms，停 100ms，再震 200ms
const int motorPin = 3;

void setup() {
  pinMode(motorPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(motorPin, HIGH);  // 馬達 ON
  delay(200);
  digitalWrite(motorPin, LOW);   // 馬達 OFF
  delay(100);
}

進階控制（DRV2605 觸覺驅動晶片）

DRV2605 內建了大量預設震動波形（click、buzz、squeeze、transition），用 I2C 通訊，只要兩根線就能控制豐富的觸覺效果：

圖8：SparkFun DRV2605L 觸覺馬達驅動模組，支援 ERM 與 LRA，可透過 I2C 編程控制多種震動波形（Source: SparkFun）

#include <Wire.h>
#include <DRV2605.h>

DRV2605 haptic;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  haptic.begin();
  haptic.setMode(MODE_INTTRIG);  // 內建觸發模式
}

void loop() {
  // 選擇波形：1=click, 3=buzz, 118=smooth
  haptic.setWaveform(1, 118);  
  haptic.go();
  delay(500);
}

七、結尾

圖9：人與科技的互動，觸覺讓冰冷裝置有了溫度

觸覺回饋讓冰冷的螢幕有了溫度——下次手機震一下，試著感受一下：那一下，就是科技在觸摸你。

標籤：#觸覺回饋 #HapticFeedback #Arduino #線性馬達 #人機互動 #觸控技術 #科技原理