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2010.04.11

Wiimote 電子白板•紅外線筆 No.8

我的紅外線筆 No.6 和 No.7 被學生使用過以後,發現一個滿嚴重的問題,它其實還滿脆弱的,孩子們不會控制力道,用力過當會讓正極的導線彎掉,或是電池端的焊點脫落,而且用久了很容易有接觸不良的問題。於是就想找更便宜、容易施工、穩定的材料和做法。

為了配合孩子們手的大小,去十元商店找了一包十二支的彩色筆,總共才花了十五元,一支不到二元。最重要的開關呢?自己很天才的,又想利用寫完的原子筆芯製作開關,做是做了,但是不夠靈敏,而且費工。後來也試過將微動開關放在彩色筆筆身內,再利用槓桿原理來推動開關,但是實在不穩定,最後放棄了。

今年一月的時候去日月潭教師會館參加「第一屆教育噗浪客年會」後看到了蔡忠霖老師所製作的壓感式紅外線筆,他的筆有幾部份令我眼睛為之一亮。

  • IR LED 是反折向上,所以 IR 會直接往 Wiimote 發光,而不像大部份的人是將 LED 朝向投射幕,Wiimote 接收的是由投影幕反射後的 IR。
  • IR LED 頂端的「環氧樹脂透鏡」被處理掉。
  • 微動開關是以白鐵鐵絲固定在筆身。

看到這些,讓我又有想把擱在一旁的彩色筆桿拿起來改造的動力。試做了一支(紅色No.8)以後,果然好用,而且做一支筆不會超過一個小時。

IR Pen No.8

特性、材料及工具

特性:

  • 用一顆四號電池(AAA)。
  • 用長柄微動開關的長柄和螢幕直接接觸來控制,靈敏度和穩定性極佳。
  • 施作容易。

材料:

  • 彩色筆 x 1
  • 長柄微動開關 x 1
  • 白鐵鐵絲(約 10 cm) x 1
  • 4號電池的電池盒 x 1
  • 紅外線(IR) LED (發射) x 1
  • 電火布(電工膠帶)
  • 鐵氟龍膠帶少許(也可以用不織布代替)

工具:

  • 老虎鉗
  • 尖嘴鉗
  • 斜口鉗
  • 剉刀
  • 水砂紙(2000 Cw)
  • 電烙鐵

製作方法

紅外線筆 No8•固定微動開關 紅外線筆 No8•固定微動開關
紅外線筆 No.8•LED特寫 紅外線筆 No.8•LED

製作 No.8 最關鍵也最費時的是如何利用工具彎白鐵絲,把微動開關和彩色筆筆身固定在一起;接著是如何處理 IR LED 的 「環氧樹脂透鏡」。這兩部份完成了,剩下的工作就簡單了。

固定微動開關

先將白鐵鐵絲穿過微動開關靠長柄外側的那個「洞」

利用老虎鉗夾住鐵絲前端約 0.5 cm 後折成 U 字形,再慢慢調整成可以將鐵絲套入微動開關的另一個洞裡。

1-0 1-1

1-3 1-3

 

鐵絲 U 字形部份穿入微動開關以後,用老虎鉗夾住 U 形的部份以後,慢慢將另一邊的鐵絲彎成 L 形,好了以後,微動開關就固定在鐵絲上了。

switch-1-4 switch-1-5

拿出一支彩色筆,將前後蓋和筆芯通通拿掉,只留下筆身即可。

pen pen-1

利用剩餘的白鐵鐵絲將開關固定在彩色筆筆身上。先以老虎鉗夾住約 2cm (由 L 型轉折處算起),然後再彎一個 L 型。然後順著筆桿前端慢慢繞一圈,鐵絲愈貼近筆桿愈好,剛剛好繞一圈,如果多出來的部份可以剪掉。

pen-2 pen-3

最後再以老虎鉗將鐵絲慢慢夾緊,直到開關不會搖動為止。

pen-4

 

磨平 LED 「環氧樹脂透鏡」

一般的 LED 前端會加厚,讓它可以聚光,這個特性應用在 LED 是朝向投影幕的設計很好,如果 LED 是朝向 Wiimote 的,可能會因為角度而讓 Wiimote 看到的光點大小不穩定,這部份可以看看我的這段實驗影片。

有磨平的 IR LED 在利用 Smoothboard 的 IR dot 觀察區裡,光點的大小較穩定,而且筆可以改變的角度範圍較大,也就是較不會有死角,讓 Wiimote 追蹤不到。因此,如果是 LED 直接朝向 Wiimote 的結構,比較建議將 LED 前面的 「環氧樹脂透鏡」磨掉。

LED led-2

磨掉透鏡的方法我試用用斜口鉗直接剪,但是因為太貪心,想一步登天,剪得太多,下場是一顆顆價值八元的 LED 相繼「陣亡」。所以,建議的方式是:先以斜口鉗剪掉 LED 最前端約 0.25∼0.3 cm ,剩下的再用剉刀慢慢磨,最後再以水砂紙沾一點點水,慢慢刨光。

註:由右邊那張照片來看 IR LED 的側面圖,其實可以將它磨得更短一些。

剪掉微動開關不必要的接腳

長柄微動開關上有三個接腳,我們要用的是靠近彩色筆這一端的兩支,所以把第三支腳以斜口鉗剪掉。

switch-2-1 switch-2-2

另外兩支腳則剪掉少許後向外折,讓它平貼在開關上。

焊接 IR LED和電池盒

我們預備把四號電池的電池盒接在在筆身的尾端開口處。將彩色筆的尾端用剪刀剪一個約 1.3cm x 1.5 cm 的缺口,可以讓電池盒的前端可以剛好塞入彩色筆的尾端。

電池盒-1 電池盒-2

將電池盒的正負極導線由後面向筆頭的洞穿出。

將 LED 的正極腳(較長)和微動開關中間的腳以電烙鐵焊在一起,把電池盒正極(紅色)的電線和開關的另一個接腳焊在一起。最後再把電池盒負極(黑色)的電線和 LED 的負極(較短)焊在一起。

head-1 head

筆頭的正負極接點都焊好以後,將電池盒套入筆身後面挖好的缺口,再以電工膠帶來固定。

IR Pen No.8

 

微動開關的長柄降低「硬度」增加「滑度」

由於微動開關的長柄是金屬的,如果直接在螢幕上接觸、書寫,有何能會將螢幕刮壞,或是書寫時不夠滑順,如果有鐵氟龍膠帶或是不織布,可以剪一小塊,貼在微動開關的金屬柄末端,讓它書寫起來效果更好,照片中黃黃的膠帶是鐵氟龍膠帶。

完工測試

由於紅外線(IR) LED 所發出的是紅外光,肉眼無法直接看到,所以我們可以利用數位相機、有照功能的手機或是 Webcam ...... 等來觀察 LED 是否可以在微動開關的長柄被壓下或是和書寫面接觸時發光。

底下是 IR Pen No.8 在教室投影幕上書寫的影片。

更新記錄

2010.04.18 發布。

Wiimote 電子白板】【自製紅外線筆


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