製作指揮 Wii Remote 專用光筆

本文在 2009/10/05 14:44 發表於 Yahoo!奇摩部落格
因Yahoo!奇摩部落格將於2013年12月26日終止服務故遷移至此

我們有了架設 Wii 手把的架子
接著就可以用紅外線 LED 來指揮手把了

這裡有一篇別人寫的, 詳細的文章：
實作Wiimote互動電子白板

各種 LED 實驗：
Wii Remote IR sensitivity

這裡有一堆軟體：
Johnny Chung Lee > Projects > Wii

設計重點：
利用 Wii Remote 前端的紅外線攝影機 (IR Camera 或稱 Infrared Camera)
用紅外線 LED 對該攝影機發射紅外線
Wii Remote 硬體可以追蹤攝影機看到的光點並傳回所有光點的座標
然後我們就接收 Wii Remote 傳回的座標訊息來做些花樣
這東西可以用電腦 + 攝影機來實現
但是效率會很差, 畢竟軟體玩不贏硬體加速
除此之外 Wii Remote 內建攝影機有 1024x768 這超高的解析度
一般 USB 攝影機就算能做到, 精確度也不會比它好

OK!
別人都寫齊了, 那我寫啥?
當然要有些不一樣
重複的工作就別做了
我做的東西主要是用在一般 LCD 螢幕上
不要投影機, 短距離用的
這有何不同?
如同上面別人寫的, 反光幕材質和效果有關聯
可是液晶螢幕可不能裝反光幕
裝了畫面就看不到了
所以光筆的設計就不相同了
我就列出實驗過失敗的, 以及最後的成品



一開始, 最直覺的設計就是 → 你不反光, 我幫你反光
所以第一版

把 LED 塞進一小段吸管固定
吸管另一端填入熱溶膠, 後面貼上鋁箔
輸入電壓為 5V, 串有 100 歐姆電阻
測試結果:

有效距離約 30 cm
遠一點就看不到了



紅外線 LED 散出的是不可見光
這類 LED 有分兩種波長, 分別為 850 nm 和 940 nm
850 nm 會有一點點紅光
940 nm 則完全不可見
上面各種 LED 測試一文中的結果似乎是 940 nm 效果最好
850 nm 似乎是拿來做夜視攝影機打光用
所以我選 940 nm 的
這波長的不可見光可以用手機的相機來確認是否有發光




接著我就想, 塗銀漆


用手電筒照, 希望能反光

輸入電壓為 5V, 串有 100 歐姆電阻
測試結果:

完全不行!



反光不行...那就散光吧!
用環氧樹脂灌注筆型頭
灌注工法可參考前篇 用水晶膠 (環氧樹脂) 製作模型

用白色 LED 打光
實驗

相當均勻
測試結果:

完全不行!



改, 中間高透明, 只在尖端散光

測試結果:

完全不行!



把整顆 LED 直接塞進環氧樹脂一起灌注

測試結果:

完全不行!



此時就大概知道...散光應該是不行的了
反光不行, 散光也不行
我開始尋找我的方法和投影機方法有何不同
我拿了這些東西

白色略光滑桌面, 綠色墊板, 上面放張白紙, 在上面放張霧面反光塑膠片
發現當 LED 打光在白色桌面上時有效距離約 30-50 cm
打在不反光綠色墊板則是完全不行
接著打在綠色墊板鋪霧面反光塑膠片處也是完全不行
倒是白紙鋪霧面反光塑膠片處有效距離又提升回 30-50 cm
於是我開始懷疑...會不會和顏色有關
於是, 找來了一票塗料

測試後發現, 上圖顏料由右向左效果遞減
白色效果最好, 如果加打亮光漆可以突破 60 cm
黃色可以有 30 cm
紅色以後就越來越少, 最後黑色則是完全不行
我想可能和顏料中的螢光劑有關吧
就像白色日光燈管, 塗螢光劑後打上紫外線就可以發出強光
用激發放光才有效, 而不能用反射或散射的

確認方向後就可以開始動手做筆頭了

上圖右為原型
用 ABS 管塗亮光漆產生高透明外殼
用油土捏出筆頭
然後灌注成環氧樹脂成品
上圖左為成品
塗料為白色壓克力顏料, 塗上乾燥後加一層亮光漆
構造如下圖


成品

用一顆電池加上升壓電路即可工作
升壓電路可參考前篇 使用 TB88-50 DC-to-DC 升壓 IC 製作 LED 手電筒升壓電路

廠商表示他們有多種版本電壓
可參考留言版和回應處的廠商留言XD
紅外線 LED 不需要用到 5V 升壓
例如我的 LED 是用的是這家的產品：LIR053
注意 VF (Forward voltage)
那是讓兩極體導通發光的條件
多為 1.1-1.3V
只要超過這電壓一點點就可以動了
意思是一節乾電池即可
可是乾電池隨著使用時間增長電壓會下降
這讓我們很難去用電阻限流 → 電阻和電流電壓都有關係
所以我採用升壓 IC, 用一顆電池下去升壓
然後由升壓 IC 幫我固定電壓
固定後就可以計算合適的電阻值
這裡有 LED 電壓電流計算機
LED calculator

根據 LED 的 datasheet 輸入資料後就可以得到最佳值
結果

用手機拍的, 品質不好
不過可以看出前端發光
在日光燈打開的室內有效距離 80 cm
不用像投影機的解決方案那樣一定要暗

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