Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Was ist in diesen Wacoms und wie können Sie sie in Projekten verwenden?

Kapazitive Touchscreens und Berührungssensoren sind allgegenwärtig auf den Computern um uns herum, und sie werden auch bei DIY-Projekten immer häufiger. Wenn Sie Ihren Finger auf den Touchscreen eines Telefons legen, bewirkt die Leitfähigkeit Ihrer fleischigen Bits eine geringfügige Änderung der kapazitiven Kopplung zwischen dünnen transparenten Elektroden, die unter dem Glas gedruckt werden. Dies ist ideal für schnelle, grobe Interaktionen mit unseren Taschencomputern, es ist jedoch nicht auf Genauigkeit ausgelegt und der Bereich ist normalerweise auf direkten Kontakt beschränkt.

Für die kreative Arbeit ist es hilfreich, ein präzises Eingabegerät zu haben, das Sie wie einen Bleistift halten können. Dies ist nicht nur ein Plastikstab, wie Sie es auf den resistiven Touchscreens aus der Palm-Pilot-Ära sehen würden, es ist ein dickerer Stift, der einige aktive Schaltkreise enthält, die eine bestimmte Positionsreferenz bilden, die das Tablet-Gerät aus der Ferne "sehen" kann . Der Stift stellt normalerweise auch Knöpfe und Drucksensoren bereit.

Diese Grafiktabletts oder Stifttabletts sind seit den 70er Jahren bei Digitalkünstlern beliebt, aber in den letzten zehn Jahren sind die Preise so stark gesunken, dass sie endlich für Hardware-Experimente interessant sind.

Wacom ist der bekannteste Name für Tablet-Geräte. Sie verfügen über eine einzigartige (patentierte) Methode, um die Stiftschaltung über das Tablet mit Strom zu versorgen, sodass Sie die Stiftbatterien niemals aufladen oder austauschen müssen. Das neueste von Wacom wird Ihnen Hunderte von Dollar einsparen, aber der Preis eines gebrauchten CTE-450 Bamboo Fun Tablets mit einer aktiven Fläche von 5,82 × 3,64 Zoll liegt bei nur 15 USD.

Wir werden auch eine Alternative von Huion betrachten, die bei Künstlern mit kleinem Budget beliebt ist. Das H610 ist fast ausreichend für eine vollständige Seite mit einem aktiven Bereich von 10 "× 6,25". Dieses Gerät ist mit einem batteriebetriebenen Stift, der ein Dauerstrichsignal an das Tablet sendet, einfacher zu bedienen. Sie sind zwischen 50 und 80 US-Dollar neu.

WIE STIFT TABLETS ARBEITET

Stifttabletten arbeiten durch gegenseitige Induktivität, als wären Stift und Tablett jeweils die Hälfte eines Transformators. Dies kann Ihnen bekannt vorkommen, wenn Sie über RFID-Karten gelesen haben. Wenn jedoch ein Schlüsselkartenleser nur eine Spule benötigt, benötigt ein Tablet eine ganze Reihe von Spulen, um die Position des Stifts zu erfassen.

Direkt hinter der Stiftspitze befindet sich eine Drahtspule, die aus etwa 30 Windungen aus dünnem Kupfer besteht. Das Pendant des Tablets ist viel einfacher: nur ein paar Spuren auf einer Seite einer Leiterplatte.

Dies ist die Schlüsseltechnologie, die beide Tablets so einfach gemacht hat, dass sie zu einem vernünftigen Preis gebaut werden können. Die Spulen sind tatsächlich als zwei rechtwinklige Arrays niedriger Auflösung implementiert, wobei horizontale Spulen auf einer Seite der Platine und vertikal auf der anderen Seite angeordnet sind. Die Firmware des Tablets kann jede Achse separat scannen, um die stärkste Signalquelle zu lokalisieren, und das Signalstärkemuster zwischen benachbarten Spulen verwenden, um die tatsächliche zweidimensionale Position des Stiftes abzuschätzen.

Aufgrund der beschränkten Größe jeder Spule sieht das Tablet nur eine schwache Kopplung mit dem Stiftsignal. Das Tablet verwendet eine einzige Verstärkerkette, um dieses Signal zu filtern und zu verstärken, das alle Spulen mit einer Bank von analogen Multiplexer-Chips gemeinsam nutzen. Es wäre nicht genug Zeit, um jede Spule zu scannen und eine interaktive Bildrate zu erhalten. Stattdessen muss die Firmware zwischen einem langsameren Suchmuster und einem gezielteren Feinverfolgungsmuster wechseln, wenn der Stift lokalisiert wird.

An diesem Punkt gehen die Entwürfe von Wacom und Huion auseinander. Der Huion-Stift ist ein Einzeltransistor-Oszillator. Der Druck auf die Spitze ändert die Frequenz von 255 auf 266 kHz, indem der Induktor eingestellt wird, und die beiden Tasten schalten sich mit zusätzlichen Kondensatoren auf 235 oder 245 kHz um.

Der einfachste Wacom-Stift wäre eine auf 750 kHz abgestimmte resonante LC-Schaltung. Um den Druckknopf- und Druckstatus zu übertragen, moduliert eine zusätzliche digitale Schaltung die Resonanzdämpfung, um auf jedem Trägerburst einzelne Bits von Sensordaten auszusenden.

Weitere Einzelheiten finden Sie in den Episoden 12 und 13 meines Videoblogs.

In der Zeitschrift PoC || GTFO, Band 13: 4 finden Sie einige extreme Reverse Engineering- und Umwidmungsmaßnahmen für das CTE-450-Tablet ... zum Lesen von RFID-Tags!

WAS SIE MIT IHNEN TUN KÖNNEN

Mit einem Grafiktablett können Sie viel anfangen, ohne es zu ändern. Sie können einen Huion-Stift mit einem Raspberry Pi oder Arduino mit PWM emulieren. Emulieren Sie einen Wacom-Stift, indem Sie einen Kondensator und einen Induktor auswählen, die bei 750 kHz schwingen.

Alle modernen Tablets sind USB-Eingabegeräte. Aufgrund der Komplexität des Protokolls, das über unseren Umfang hinausgeht, ist es hilfreich, Treiber zu haben, die die Kompatibilitätsmodi der einzelnen Tablettmodelle verstehen. Die einfachste Möglichkeit, ein Tablet in Ihrem Projekt zu verwenden, besteht darin, es an einen Raspberry Pi anzuschließen, wo diese Wacom und Huion sowie viele andere Tablets von der evdev-Schnittstelle in Linux unterstützt werden.

Man kann sich ein Tablet als absoluten Positionssensor vorstellen, wie ein zweidimensionales Bremssattel. Wenn Sie eine Stiftemulation in die Bauplatte Ihres 3D-Druckers einbauen, können Sie die X- und Y-Achse mit Gleichstrommotoren ansteuern und das Tablet für Servo-Feedback verwenden. Oder nehmen Sie einen Stift in die Hand eines ungenauen Roboterarms und verwenden Sie das Tablet als Feedback zur Feinposition, um das Zeichnen zu erleichtern. Sogar ein vibrierender Borstenbot kann mit etwas Positionsrückmeldung von einem Stifttablett ziehen!

MICAH ELIZABETH SCOTT (scanlime) ist eine Produzentin, Reverse Engineer, Videoproduzentin und Live-Streamerin, die es liebt, Dinge vor der Kamera auseinander zu nehmen und komplizierte Roboter für ihre Katze zu bauen.

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