2014/07/28
Raspberry Pi + USB TouchPen XN800 (MK-WTP1) その②
タッチパネル操作対応デジタルペンgeanee MK-WTP1/ pegasus XN800 分解メモ②
分解した挙句、ダラダラしてきた飽きてきたと、言い訳して逃げるのもダサいのでもう少し検証。
動作原理について、当初は本体側に2個並んだ超音波部品と｢反射｣という言葉に囚われ過ぎ、出す方と受ける方の区別（本体・ペン）や測距のタイミング、超音波が送信される時間帯（常時なのか、タッチペン機能アクティブ時のみなのか）など、思いつく組み合わせも多く混乱しましたが、素直に寝付けるまでは理解できたつもりです。
ペン先に付いていたフイルムが何なのか、検索で判明。
超音波振動子 フィルム で検索すると日本の素材メーカーのHPに辿り着き、そこにはアプリケーション例としてコレと同じ機構の物がイラスト付きで掲載されていました。
ピエゾフィルムじゃん。平板物なら秋月でも売ってるし。
ペン先のそれは繋ぎ目こそあるものの、円筒形ですから360°の方向に音波を出せます。用途に対し理想です。
赤外線LEDはスイッチの種別など、シリアルデーターを持って光るのでしょうが、以下、簡素に考えて。
・ペン先のタッチあるいはサイドスイッチONで赤外線LEDが光り、ピエゾフィルムが超音波を出す。
・本体は赤外線の入力を切っ掛けに2個の超音波センサーで測距、ARMプロセッサが得意の計算で座標を算出、USBに垂れ流す。
赤外線と超音波の【タイミング】がコンビネーションとなっており、どちらかだけでは機能しない。また、超音波・赤外線ともにタッチペン自体がインアクティブな時には送信されない。よって誤動作する条件が揃いにくい。
赤外線と超音波の位置関係はどうでも良く、超音波の発信源がセンサーの有効範囲内であれば、その測距開始指示となる赤外線は本体のフォトダイオードに届きさえすれば、座標外はるか彼方からでも可。
円筒形のピエゾフィルムのZ軸位置（タッチペン用途では液晶平面からの距離・ペンの傾きなど）はセンサーの感度に対しクリチカル。この関係が保たれてさえいれば、例えば人差し指の脇にピエゾフィルムを装着し（Z軸上の位置堅守）、ピエゾフィルムではなくその脇の人差し指の先端をポイントとする事も可（PC側で座標のオフセットを取るだけ）。
前回の備忘録にはカッコつけてペン側基板の写真をアップしましたが、その基板を取り出す為に行った行為の結果がコレ。
電池キャップ用のネジ部分根元などに小さなノッチがあり、もっと丁寧に分解すればペン外郭（スリーブ）と中身（フレームに固定されている）が分離できるのかもしれません、が、ニッパーでバキバキにしてしまいました。
おまけに無理に引っ張ってフレキの折り返し部分を切ってしまったらしく、検証前に補修して延長。
基板のエッジがペン先スイッチのコンタクト（相方GND）になっています（基板中ほど、もっと楽にハンダ付けできるテストポイント有り）。
NC接点のあるスイッチが必要なのでカセットデッキのジャンクから剥がしたマイクロスイッチを活用。
こんな姿になってしまったタッチペン、、、。この状態を基に、先に書いた動きを検証しました。
消費電力は電圧3Vとして待機時5μA以下、アクティブ時は最大で2mA程度がタッチを離しても数秒続きます。おそらくLEDがシリアルで何かを送っているのでしょう。
開き直ってレーザーポインターや懐中電灯の中に仕込む、マネキンの指とかチョコベビーの空箱、水鉄砲もいいけど、電池をリチウムコインにすれば第一案の指先装着型も作れない事は無い、と。
例のピエゾフィルムがハンダ付けできないので導電接着剤が必要になるかも知れません。
小中学生の皆さん、この夏の自由研究と工作の宿題にどうですか？。高校生は座標算出のアルゴリズムまで添えないとダメかも。大学生以上はこんなコトしてないで彼女と海にでも行ってください。
