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2009.01.24

Wiimote 電子白板•按壓式紅外線筆

使用按鍵式紅外線筆時,我們必須用一根手指去按開關,如果能夠像我們平常在紙上書寫一樣,只要筆接觸到書寫面即發光,離開書寫面就不發光,相信會更有親和力。要達到按壓的功能,其實就是讓紅外線筆的筆尖可以伸縮,接觸到書寫面時,受力的筆尖縮到筆身中,並讓電路形成通路,點亮 LED;離開書寫面時,筆尖又自動彈回原來的位置,並讓電路成為斷路。要達到前述的功能,筆身中有彈簧的按壓式原子筆是很適合的材料。

下面這一型的原子筆除了可以按壓符合我們的需求,按壓的那頭剛好可以很平順的置入預備當筆頭的 LED;另外,它的筆身為兩截式的,方便我們改裝和日後抽換 LED。整支筆除了它原來筆尾按壓開關的卡榫和筆芯的鋼珠頭用不到,可以說是一點都沒有浪費。

紅外線筆No.6-按壓式

紅外線筆 No.6 - 材料

特性、材料及工具

特性:

  • 使用一顆 CR2032 鈕扣電池,重量較輕。
  • 以筆頭的按壓伸縮當 LED 的開關,使用起來較自然。
  • LED 可以方便的抽換。

材料:

  • PILOT HI-TEC Knock 原子筆 x 1
  • 小迴紋針 x 1
  • 單芯電線
  • 2.54 mm 母頭 2 PIN x 1
  • 2.54 mm 端子 PIN 腳 x 2
  • 紅外線(IR) LED (發射) x 1
  • 10 歐姆電阻 x 1
  • 鈕扣電池電池盒 x 1 (半圓形,接腳在側邊的)
  • 泡棉雙面膠

工具:

  • 尖嘴鉗
  • 斜口鉗
  • 電烙鐵
  • 美工刀

製作方法

紅外線筆 No.6 負極特寫紅外線筆 No.6 - 開關正極
紅外線筆 No.6 - 開關-筆芯

這一支紅外線筆的關鍵是按壓開關,而開關的基本原理是讓一個接點固定不動,另一個接點可以動,這個任務由原子筆的筆芯來達成。

原子筆筆芯的前端(有鋼珠那端)套著彈簧,不論伸或縮,它都會和筆身的前端(筆頭)有接觸,因此這部份為固定不動的接點。為了讓它可以和電池的負極接在一起,筆芯的前端靠近彈簧的地方要再鑽一個小孔,以便穿一條電線接到 LED 的負極端(短的腳);而筆身的筆頭靠近彈簧端點的地方也要鑽個小孔,以便置入的銅線圈可以和電池盒負極端接在一起。

原子筆插入鋼珠的那裡,如果改插入銅線,按壓筆芯時就可以和筆頭外的另一個接點接觸,成為開關可以動的接點。

紅外線筆-負極-筆頭銅線接點 以銅線捲線圈

按壓式原子筆的筆頭有孔,既要讓筆芯可以來去自如,又不能讓彈簧跑出去,因此裡面有小的突起當作彈簧的擋板,這個地方也是彈簧一定要接觸到的地方。我們利用細的電線去皮以後,套在筆芯頭上捲個三圈,捲的時候不要捲太緊,大小要剛好可以置入筆頭,又不會因為按壓就擠出筆頭。銅線的一端要預留長度可以和電池盒的負極端焊在一起。

紅外線筆負極-筆頭打洞 筆頭鑽孔

在筆身筆頭的部位,靠近彈簧「擋板」的地方,以美工刀或其它工具鑽一個小孔,以便前一步驟製作的線圈可以穿出來和電池盒的負極接在一起。

紅外線筆-關關負極特寫
組合完的樣子

 

紅外線筆-筆芯-負極鑽孔 筆芯鑽孔並穿電線

先將筆芯前端的鋼珠筆頭和後面的藍色小蓋子拿掉,以衛生紙將筆芯內部殘餘的墨水和溶劑清理乾淨。前端藍色的部位是套彈簧的地方,在稍粗的部份(前面算起第三節的地方),以美工刀或是其它工具鑽一個小孔,以便讓電線可以穿出一小段和彈簧接觸套在一起。

鑽好孔先將藍色的部份和透明管分開,將一段電線的前端去皮約0.5公分後,讓去皮的部份可以穿出前面鑽的孔。取第二條電線,前端去皮約三公分後,穿出藍色的部位,電線要推到讓有皮的部份超過前面自己鑽的孔,以免日後短路。穿好後剪一小段(約 0.5 公分)剝下的電線皮,套回銅線以免和接負極的彈簧接觸而短路。

第二條電線是預備接電池正極和 LED 正極,由於 CR2032 的電壓是 3V ,而 LED 的耐壓大約是 1.5V,所以我們要在這一條電線上焊一顆 10 歐姆的電阻。

紅外線筆 No.6 - 開關正極支架 製作正極接點支架

筆芯原來筆尖鋼珠的地方我們穿出的那條細單芯線會隨著按壓的動作而伸縮,伸出筆身外面時,要和電池的正極接觸而導通整個電路。我們可以利用小迴紋針展開後,如上圖以尖嘴鉗將中間折成一個小圓圈(可以用筆芯當模板)。剩餘的部份再折成雙 L 形的支架,長度則要它能和原子筆筆頭留一點點距離,以便組合後,讓當按壓開關正極的筆芯電線可以接觸到。

支架折好了以後,由於焊鍚加熱成液態以後有表面張力,剛好可以用來填補迴紋針折成的空心小圓圈,讓它成為一個小平面,變成我們按壓開關電池正極端的接點。

完成了,我們就可以將筆身中的銅圈、迴紋針支架和電池盒組合起來。

  • 先將電池盒固定在原子筆的筆身上。
  • 將電池盒負極接腳和穿出筆身的銅圈焊在一起。
  • 最後把電池盒正極接腳和迴紋針支架的兩支腳焊在一起。

完成圖一】【完成圖二】【完成圖三

紅外線筆 No.6 - LED 擋板 截切筆尾

在按壓原子筆的筆尾是一端開口,一端封閉的。開口端周圍有突起,比較大,可以讓它卡在筆身的尾端,以免跑出筆身;如果推到底,封閉端會突出筆身,讓我們可以按壓。為了可以讓 LED 穿過筆尾,插入 2.54 mm 母頭的端子,先將筆尾置入筆身中,並推到底,再用美工刀將突出筆身外面的部份切除。

紅外線筆 No.6 - IR 座 修整 2.54 mm 母頭

由於我們的 LED 是這支筆的筆頭,書寫時它和書寫面直接磨擦,很容易損耗,因此一定要設計成可抽換 LED 的方式。2.54 mm 母頭是方形的,會增加筆芯按壓時卡住的機率,而且太大,無法直接塞入原子筆的筆身,所以我們要以美工刀加以修整成圓柱形。要修整到可以輕鬆地自由進出原子筆筆身的尾端。

組合筆芯

  • 將筆芯透明塑膠桿以美工刀截切一小段(比 2.54 mm 母頭稍長一點點)。
  • 把藍色筆頭上的兩條電線穿入塑膠桿,並將筆頭套入固定。
  • 將 2.54 mm 端子以尖嘴鉗固定在兩條電線的端點。
  • 將 2.54 mm 端子套入 2.54 mm 母頭。
  • 將 LED 穿入筆尾,長腳插入 2.54 mm 母頭正極端,短腳插入負極端。
  • 將彈簧套入藍色塑膠頭,並讓它和之前鑽孔穿線的負極端接觸卡好。

完成圖請參考這裡

測試與調整

筆芯組合好就可以將它插入筆身測試。彈簧的張力會影響按壓的靈敏度,原子筆內建的彈簧太硬,書寫時會很費力,可以剪掉一小段後,將它稍微拉長一下。或是找鋼絲較細較軟的彈簧,雙(多)色原子筆的彈簧就滿好用的。總之按壓的觸感及效果,關鍵就在彈簧的張力及正極導線的長短,要調整到只要輕壓(微動)即可點亮 LED。

後記

利用鈕扣電池的最大好處是可以大太的減輕紅外線筆的重量,缺點是單價相對於四號電池較高。我在光華商場買到的 CR2032 一顆是 20 元,不知道可以點亮 LED 多久 ?

也試著用同樣的方法做了另一隻 No.7 ,它在筆身上是用單顆四號電池的電池盒,由於只提供 1.5v 的電源,所以筆芯不用加電阻。最大的缺點是筆身很輕,電池就顯得很重,如果握的地方不對,會有重心不穩的問題。

 

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