今天是機派X系列文章的第十二天。
今天會接續昨天的部件介紹，將剩下幾個重要的部件介紹給大家。
本篇大綱：
昨天結尾的部份提到了無刷馬達，然而無刷馬達的故事還沒有結束。
從昨天提到的內容，我們可以將各部件的關係圖畫出如下。
飛行控制器本身功耗不大，只是提供訊號的接收（例如：從其他感測器拿資料）與發送（例如：傳送控制信號給無刷馬達），因此飛行控制器本身能夠承受的電壓與電流都不大，從昨天提供的官方使用手冊可以觀察到工作電壓大約是在 5V 左右。反觀，無刷馬達是高耗電的產品，輸入電壓可達 12V 、工作時的電流也可達到幾十安培，所以如果按照圖中這樣連接，飛行控制器會無法供給無刷馬達足夠的能源，甚至還可能導致飛行控制器內部電路燒毀。
因此我們必須改變接線方式，由飛行控制器負責供應無刷馬達訊號，用於控制無刷馬達的轉動，但是無刷馬達的供電不可由飛行控制器負責，而須改由電源分配板那邊接過去。
不過，飛行控制器與無刷馬達之間的糾葛還沒結束！
飛行控制器輸出的訊號是單一 PWM 訊號，然而無刷馬達卻是要接受三相 PWM 訊號，因此兩者之間需要轉換。
首先需要解釋什麼是 PWM 訊號（Pulse Width Modulation , PWM），PWM 其實是數位訊號為了實現跟類比一樣的特性而打造的。以我們的無刷馬達舉例來說，馬達會依照供給電壓的不同改變轉速，假設供給 0V 時馬達不旋轉，供給 12V 時馬達可以達到最快轉速。由於我們的電池是 3S 的電池，所以電池在充飽的狀況下是 4.2V * 3 = 12.6V，如果直接從電源分配板拉一條電源線給馬達，就可以取得 12V 沒問題，另外，要供給 0V 給馬達也沒問題，因為直接接地就好。此時會出現一個問題：我希望馬達轉速居中，想供給 6V 時該怎麼辦？我們的電源分配板上可沒有 6V 可以用，也許聰明的讀者會說：那就用降壓器把 12V 降壓成 6V 就好啦！那如果今天我要再略微調降馬達轉速，因此需要供給 3V 的電壓呢？理論上當然可以再加一顆降壓器專責 12V 降壓成 3V！但是我想你大概也開始想：這樣不是辦法，因為飛行控制器可能會要求供給無刷馬達 0V 至 12V 中任一個數值的電壓，總不可能針對每個電壓值都裝對應的降壓器吧？這個問題的解法就是 PWM。
可以先從下圖來看，這是一個電壓對時間的關係圖，在 0~5 秒的時段中，輸出電壓 12V，在 6~10 秒的時段中，輸出電壓 0V。
如果我將上圖的頻率增加呢？
如果我將上圖的頻率再次增加呢？
因為電本身的特性，所以當頻率增加到很大時（其實下圖中的頻率還不夠），實際產生的電壓可以視為 12V 與 0V 的平均，也就是下圖中的藍線 6V ，這部份因為與電學的細節有關，所以就不細講了！簡單來說，PWM 就是透過調整電壓頻率的變化（或直接說快速開關，開就是 12V，關就是 0V）來產生持續的某電壓值，這個某電壓值可以是介於 0V 到 12V 間的任意數值。
飛行控制器會傳送 PWM 控制訊號，藉由電壓的改變來變更馬達的轉速。然而，從上一篇文章中可以觀察到馬達的輸入為三條線，這三條線並非紅的對應 12V、黑的對應 0V、黃的對應控制訊號，這三條線是三相控制線，需要輪流為這三條線提供 PWM 訊號才能讓馬達轉動。如果覺得文字說明很混亂，可以參考下圖的圖解。
如上圖所示，我們須要一個轉換器來實現圖中展示的功能，因此電子變速器就正式登場了！
電子變速器（Electric Speed Control , ESC）又稱電變，能夠輸入一個直流電源（DC）與一個 PWM 控制訊號，再將其轉換成交流電源輪流輸出至三條連接至馬達的線中。
我使用的電變如下圖所示，因為無從得知電變的型號，所以只能依照常理來判讀各接腳的用途。
這是電變的另一面。
圖中的電流流向是由右至左。右邊較粗的紅線、黑線是用來連接電源分配板、取得 12V 的電源輸入，白線則是連接飛行控制器，用於取得 PWM 控制訊號。左邊的部份則是電子變速器的輸出，會產生交替的大電壓 PWM 訊號，直接連接到馬達的三相線、用於驅動馬達轉動。
以上就是電子變速器的介紹，電子變速器是個必要的部件，他的必要性牽涉到電學以及馬達相關的知識，如果有做過 Arduino 與馬達搭配相關專案的讀者，可能會比較熟悉以上內容。
看完無刷馬達與電子變速器後，緊接著登場的當然就是螺旋槳啦！
我使用的是 ATG 8038 螺旋槳，槳葉片上較光滑、有刻型號的是正面，反之則是背面。
可以觀察到螺旋槳有正槳與反槳之分，槳背逆時針轉時會產生推力的是正槳、槳背順時針轉會產生推力的是反槳。
接下來要介紹的是遙控器（Remote Controller , RC），遙控器用於發送訊號給無人機，告訴無人機要怎麼飛（例如：上升、下降、前進、後退、旋轉、切換飛行模式等）。遙控器細分的話可以拆為遙控器與訊號接收模組，遙控器通常由人拿在手上，由使用者操作遙控器，再由遙控器發送控制訊號，而訊號接收模組則會安裝於無人機上，用於接收遙控器的控制訊號，訊號接收模組會將收到的訊號傳送至飛行控制器，由飛行控制器再下相關的控制訊號給其他部件（例如：馬達）。
之後使用樹莓派連接飛行控制器並直接操作無人機的飛行時，建議保留遙控器的角色，以防樹莓派突然中斷控制訊號（例如：樹莓派因某些原因重新開機）而導致無人機失控。無人機失控時還能拿起遙控器手動操作，讓無人機安全的降落或返航！
以下是我使用的遙控器，RadioLink AT9S 日本手。
這是遙控器電源打開後的畫面，這是已經設定後的結果。
遙控器前方長長的部份是天線（Antenna），用於傳送無線控制訊號，遙控器上有許多搖桿、開關與旋鈕，之後實際操作時會再詳細介紹。值得注意的是，遙控器分為日本手與美國手，差異只在於油門與方向控制的位置互換而已。圖中是日本手的遙控器，因此油門（又稱 Throttle，控制無人機上升或下降）搖桿在遙控器的右半邊，而控制方向的搖桿則在遙控器的左半邊。如果是美國手的遙控器，則油門搖桿與控制方向的搖桿位置會互換。
以下是搭配遙控器使用的控制訊號接收模組 RadioLink R12DSM，右邊兩根長長的是無線訊號接收天線，左邊則是用於連接飛行控制器的杜邦針腳。
數據傳輸模組通（Telemetry Radio Module , Telemetry / Telem）常簡稱數傳，用於讓使用者即時與無人機上的飛行控制器溝通，取得無人機當前的相關資訊，甚至也可以發送控制訊號給飛行控制器用以控制無人機的飛行。數傳模組並不是一定要有，只是如果有了會很方便，畢竟無人機一飛起來，能與之連線的東西不多，就剩遙控器與數傳，遙控器上的開關按鈕很制式，數傳相對較有彈性。
以下是我所用的數傳模組 Holybro Telemetry Radio V3 。
數傳模組通常是兩個一對（上圖僅是一個數傳模組），一個安裝於無人機上，並與飛行控制器直接連接，另一個則是留在使用者手上，直接與電腦連接，使用者可以透過電腦上的專用軟體與飛行控制器連線，用以取得相關資訊以及發送新指令。
兩個數傳模組原則上只要訊號發射頻率相同（甚至型號相同，如上圖是 915MHz 的發射頻率），基本上就可以互相通訊，數傳模組沒有主從之分，因此任選一個數傳模組連接到飛行控制器上，另一個連接到使用者手中的電腦就可以通訊。
最後提到的是機架（Frame），以上提到了這麼多部件，需要找個東西把他們湊在一起，畢竟總不可能把無人機上所有的部件都黏到飛行控制器上吧！這就好像一台電腦要有機殼一樣，總不會期待硬碟、光碟機、讀卡機等設備都黏在主機板上，就可以省下了一個機殼了！
機架的材質我使用的碳纖維（Carbon Fiber），碳纖維相對來說較為堅硬、有一定軔性，能夠抵抗外力衝擊，重量也沒有很重。相較於金屬而言，金屬有些過於重，還會有吸收太陽熱能，進而導致機架上的各部件被加熱的危機。塑膠雖然相對輕，但是用久了容易變形，長時間被太陽曬也容易變質脆化。
關於碳纖維的詳盡介紹，可以參閱 這個影片 。用來製作無人機骨架的碳纖維，通常會被編織成網狀，並且將多層網狀的碳纖維壓合以增加堅固程度。不過碳纖維也有一個缺點，就是當你摔機之後，碳纖維斷掉會產生很多小碎屑，這些碎屑很尖，而且有時候清理不易，有些粉狀的碳纖維碎屑還會沾到手上，將你的手「染黑」。
我聽起來很了解碳纖維斷裂後有多悲劇？當然，我可是摔機常客！
機架的形狀也是各式各樣，通常可分為兩種：X 型與 H 型。
X 型骨架的機架上下、左右均對稱，因此呈現漂亮的 X 形，有利於無人機做靈活的飛行表演或是在障礙物多的地方穿梭飛行，不過 X 型骨架中間的部份通常是方形的而且也比較小，所以放置部件的空間有限。H 型骨架通常是較扁的 X 形狀，中間的部份通常是長方形的而且也比較寬，所以放置部件的空間較多。
我使用的是 H380 機架，材質是碳纖維，下圖僅展示部份組件，重複的組件只放一個。
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