Препарируем электрическое перо Wacom

    Недавно впервые в истории автором была осуществлена разборка и слесарная доработка пера графического планшета Wacom Volito2 с целью корректировки порога чувствительности к нажиму. После обратной сборки изделие чувствует себя хорошо. Подробности письмом под катом.

    внутренности пера Wacom

    На всякий случай предупреждаю, что описываемый девайс давно снят с производства и тем, кто испытывает отвращение к старью, лучше дальше не читать (может, минусовать лишний раз не станете). У меня таких предрассудков нет, старые вещи хороши тем, что с ними можно проделывать такое, на что с новыми рука ни в жизнь не поднимется.

    Несколько лет назад я купил себе планшет Wacom Volito2 в рассуждении, что рисовать (чертить, ретушировать) карандашом много удобнее, чем мышью. Надо сказать, я был изрядно разочарован результатами испытаний. Позиционирование курсора было выше всяких похвал, но все портила необходимость нажимать на перо со страшной силой, чтобы что-нибудь нарисовать. Думаю, приходилось прилагать силу не менее 10 граммов, чтобы поставить точку (эх, надо было померить с помощью электронных весов, а теперь уже не выйдет). Регулировка кривой чувствительности с помощью прилагаемого софта не привела ни к чему хорошему: в рабочем диапазоне давлений что-то меняется, но чтобы хоть то-то нарисовать, необходимо приличное статическое давление. Может, софт кривой, подумал я и начал искать, где эта собака хранит настройки, чтобы отредактировать их вручную. Настройки нашлись в файле %APPDATA%\WTablet\Pen_Tablet.dat

    За кривую чувствительности отвечают строчки
    PressureResolution 511
    PressureCurve 9
    UpperPressureThreshold 30
    LowerPressureThreshold 8
    PressureCurveControlPoint 0 0 255 255 511 511
    PressureSafteyMargin 1


    Игры с этими настройками дали не сильно больше, чем регулировка штатной софтиной: характеристика по-всякому изгибается, но порог остается на месте.
    кривые чувствительности пера к нажиму
    Это наводило на мысль, что проблема в железе. На тот момент разобрать девайс я не решился, и попробовал его юзать «as is». Без большого успеха: из-за напряжения кисти вся точность терялась. Идея обратиться по гарантии пришла мне поздновато, и то было непонятно, является ли наблюдаемое поведение багом или фичей, сравнить мне было не с чем, характеристик чувствительности я нигде не нашел.
    Планшет валялся в столе, иногда доставаемый для очередной попытки использования, и вновь отправлялся назад, посрамленный суровой логитековской мышью. Пару раз попробовал развинтить перо, не получилось. Авторучки вот имеют такую же форму и развинчиваются. А этот нет. Ну что же, его право иметь другую конструкцию. Прилагать более серьезные физические усилия было стремно, не иначе, меня еще сдерживал негативный опыт разборки одного электронного термометра, который назад не собрался.

    Как-то с утра подумалось: а пропади оно все. Толку с такого девайса все равно с гулькин нос, а так хоть узнаю, что у него внутри.
    Разобрать корпус получилось с помощью ножа.

    перо на планшете

    Из трех кольцевых стыков на корпусе пера два (отмечены на рисунке маркерами) оказались настоящими, и после аккуратного раздвигания лезвием разошлись.

    разобранное перо

    После этого осторожно вытащил из средней части в направлении хвоста плату с катушкой, стараясь не оторвать последнюю (подталкивая ее пальцем с носовой стороны, пришлось приложить небольшое усилие). Катушка оказалась добротной, намотанной литцендратом и припаянной прямыми руками, поэтому не отвалилась. Конструктив боеголовки пера окзазался такой:

    боеголовка пера крупным планом

    Катушка намотана на трубчатом ферритовом сердечнике. Она обеспечивает взаимодействие пера с планшетом, в том числе позиционирование курсора, и, очевидно, питание схемы. Белый пластиковый стержень, кончик которого торчит из пера и обеспечивает чувствительность к давлению, проходит сквозь сердечник и хвостовиком уходит в основание резиновой фиговины, нацепленной на торец платы. Легким движением руки я отцепил всю переднюю часть внутренностей от платы, и увидел, что оттуда вывалилась прозрачная прокладка диаметром миллиметра 4. На торце платы оказалась площадочка с двумя спиральными контактами, выполненными печатным способом.

    датчик крупным планом

    Принцип действия датчика оказался прост: давление наконечника передается на проводящую шайбу, которая прижимается к контактам и модулирует сопротивление этого бутерброда. Работает, стало быть, наподобие угольного микрофона. Тут я понял, что проводящей шайбы в комплекте не вижу и, скорее всего, я ее проср потерял в пылу разборки. Перспектива искать 4-миллиметровый пятачок по всему столу и, возможно, полу, ни на секунду не обрадовала, но тут удача улыбнулась, и я нашел черный кружок ожидаемого размера прямо на рабочей поверхности планшета. Кружок оказался той самой прокладкой из проводящей резины.
    В разобранном виде перо продолжало работать, курсор весело бегал следом за катушкой. При замыкании контактов датчика давления кончиком простого карандаша перо начинало рисовать (я открыл Paint на весь экран и возил болтающимися кишками пера по планшету). Итак, я по крайней мере ничего не сломал.

    Далее был реализован комплекс мероприятий для устранения мертвого хода датчика.
    • Подложил бумажную шайбу под пластиковую, добавив ее в бутерброд из резинового основания наконечника, пластиковой прокладки и проводящей резиновой шайбы.
    • Натер контактую площадку и проводящую шайбу простым карандашом. Из попавшихся под руку наилучшую проводимость продемонстрировал карандаш из Икеи.

    Эксперимент получился не чистым, я так и не понял, какое из этих действий дало желаемый результат, а может, оба вместе. Тем не менее, все сложилось удачно. После натирания контактной площадки грифелем перо постоянно думало, что нажим есть, и оттереть его дочиста не удалось. Это смещение я компенсировал настройкой
    PressureCurveControlPoint 20 0 255 255 511 511
    После корректировки файла я перезапускаю сервис Pen_Tablet, чтобы новые настройки вступили в силу. Paint после этого продолжает работать, а вот Gimp (в котором я проверял градации нажима) перестает видеть перо и его (Gimp) приходится передергивать.

    Сборка пера прошла без существенных проблем. Пришлось только приложить небольшое усилие, чтобы пропихнуть в корпус резиновое основание наконечника.

    Результат превзошел все ожидания. Теперь легчайшее прикосновение пера к планшету оставляет пятышко, сила нажатия модулирует толщину линии или прозрачность, что скажешь. В общем, как положено. Похоже на мягкий карандаш. Никакого статического усилия прилагать не нужно, кисть не напрягается. На радостях слегка подретушировал прилагаемые фотографии, работать оказалось сплошное удовольствие. Все, мышкой больше рисовать не буду.

    Наверно все-таки мой экземпляр пера был дефектный, потому что жалоб на Volito я в инете не обнаружил (на гениус да, а на ваком — нет).

    P.S. После ручной корректировки файла настроек не стоит запускать родную утилиту настройки пера, она затрет наши изменения дефолтами, особенно жалко порог. Я на такой случай держу рядом с файлом его бэкапную копию.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 31
      +2
      Однако! Смотрю на свой Volito2, валяющийся в коробке третий год…
        +6
        Приятно когда у людей руки ростут из положенного для етого места
          +2
          Нам ещё грамотность подтянуть и тогда на славу зажили бы.
          +22
          Краткий экскурс в теорию для поправки.

          В любых перьях Wacom (за других производителей ручаться не могу, т.к. не изучал плотно) датчик давления (да и вообще любой другой орган управления) — элемент, изменяющий параметры резонансной цепи. Т.е. в любом случае это будет либо изменение каких-то параметров индуктивности (катушки или катушек), либо изменение ёмкости (конденсатора или конденсаторов). За всё время существования компании вакомовцы напридумывали много разных реализаций такого механизма, однако на практике, в коммерческих продуктах, использовали всего несколько из них (по крайней мере, в моделях не старше 15-17 лет).

          Т.е. то, что Вы увидели — переменный конденсатор, ёмкость которого зависит от площади контакта, обеспечиваемой проводящей резинкой. Именно поэтому контакты имеют спиральную форму. Расположенные между проводниками зазоры создают необходимую ёмкость. Резинка, помимо того, что осуществляет контакт, при разной степени нажатия «устраняет» часть зазоров, отчего ёмкость меняется. Очевидно, что для должного «проникновения» резины в зазоры требуется достаточно сильное давление, откуда и берётся топорность реакции.

          Некоторый вандализм :-) в натирании контактной площадки поэтому налицо. Самой логичной мерой было бы либо увеличение скорости образования максимальной площади контакта (для этого, по идее, нужна более эластичная резинка или нужно уменьшить высоту печатных проводников), либо уменьшение величины хода, необходимой для образования достаточно крупного контакта, что Вы и сделали бумажкой. Но главное, конечно, что результат оправдал содеянное. Поздравляю!

          Для справки отмечу, что устройство датчиков современных моделей (и некоторых профессиональных из старых) отличается от рассмотренного. Хотя принцип тот же. Просто используется конденсатор с диэлектриком.

          Да, кстати, фотографий внутренностей днём с огнём не сыщешь… Так понимаю, всё уже собрано и фотографий не сделать. Можно хотя бы наброском изобразить вид площадки и основные компоненты датчика?
            +3
            www.flickr.com/photos/enykeev/4391762836/sizes/o/ — контактная площадка. Я честно сказать электротехнику прогуливал безбожно, посему раскройте, какие еще компоненты датчика вам интересны, а я так и быть не буду пока его скручивать =)
              +1
              Большое спасибо. Полученных от Вас и msyu фото достаточно. Кстати, благодаря внимательности автора обнаружились поправки к механизму работы, так что датчик в данном случае, всё-таки должен быть резистивный.
              +4
              Ради эксклюзивного контента :) вчера вечером разобрал и отснял еще раз макрообъективом. Правда, торопился, и свет только от настольной лампы, не взыщите. А тут смотрю, меня xazel опередил.

              Выложил несколько фоток в полном разрешении:
              1 2 3 4

                +7
                Возвращаюсь к напечатанному. Остаюсь при своем мнении, что датчик давления — резистивный, а не емкостной. См. фото.
                Во-первых, радиотехнический глазомер подсказывает, что емкость между дорожками не превышает 10 пикофарад, и непонятно, что ей можно модулировать и на какой частоте. Если предположить, что она образует контур с катушкой, то паразитная (и неконтролируемая) емкость катушки в разы больше, так что разброс частоты резонанса от экземпляра к экземпляру будет процентов так 200, и что дальше с этим делать, неясно. Устройство не из тех, что настраиваются вручную после сборки (а потом частота будет уходить от каждого дуновения ветра). Кроме того, соотношение емкости и индуктивности таково, что добротность контура будет никакая и генератор никогда не возбудится, либо загудит на частоте, не имеющей отношения к контуру. Далее, шунтирование переменной емкости проводимостью графита (либо проводящей резины, которая таки замыкает контакты) при любом раскладе погасило бы генерацию, а девайс между тем продолжает работать. В то время как резистивная версия хорошо объясняет все наблюдаемые факты.

                Я, конечно, могу ошибаться. В качестве аргумента в пользу емкостной версии принял бы схему или ссылку на техническое (не маркетинговое) описание устройства.

                Спасибо за коммент. С удовольствием поспорю дальше, если есть желание :)

                  +4
                  Есть желание, отчего нет :-) Только спорить особо не о чем – я поэкпериментировал, покопался ещё в источниках и лишь нашёл подтверждение резистивной гипотезе в этом случае ( с остальными всё в силе, конечно). Так что здесь Ваша правда.

                  Век живи – век учись. Действительно, параметры контура можно регулировать не только ёмкостями и индуктивностями. Сказать честно, когда писал, упомянутый эффект от замыкания карандашом (нормальная работа) покоя не давал немного, но по глупости что-то не счёл нужным обдумать его (ну или хотя бы проверить на гарантированно емкостном датчике, который под рукой лежал). Я исходил из того, что всё конструкции перьев, которые я знал до этого (Graphire2, Intuos'ы (3,4) и Bamboo’ки), все были с ёмкостными датчиками; с остальными возможными реализациями знаком по патентам (их несложно найти на www.freepatentsonline.com или ещё на каких патентосборниках). Собственно, последние и есть источник технической информации. Везде, даже в самых старых из них, механизм для регулировки, который рассматривался по умолчанию – дополнительные переменные кондёры. Исключения составляли некоторые предложенные реализации именно датчика давления, среди которых были варианты с подстраиваемой индуктивностью (через длину катушки, сердечника и пр.). Второе, понятно, исключается. Так что я сосредоточился на ёмкости и предложил казавшийся мне правдоподобным механизм, отбросив резистивный вариант. А отбросил его зря. Доводы Ваши логичные, площадка малюсенькая, опять же замыкание. Так вот, сейчас минимум в двух патентах нашёл оговорку, что регулирующим избирательность (ну или добротность Q=R/(wL); в конечном счёте сдвиг фазы сигнала) контура элементом м.б. сопротивление; в частности, в одном месте упоминается, что в такой роли м. выступать конкретно «variable resistor by the use of pressure sensitive rubber or the like» (патент 4786765, 14 столбец, 5 параграф). Что подтверждает возможность резистивного варианта. Прошу прощения, был не прав. Спасибо за наставление на путь истинный :-) Отдельное огромное – за фотографии.

                  Касательно ссылок – как уже упоминал – почти любой (соответствующий) вакомовский патент. Если есть интерес, можно вот эти почитать: Coordinates input system; Position detecting device and position pointing device therefor; Coordinate input system.

                  И, раз уж все делятся фотографиями, вот бамбуковский (второго поколения) датчик, который ёмкостный. Пусть будет здесь заодно. Мало ли кого заинтересует, кто потом будет статью читать. За качество не обессудьте, набросал на скорую руку:
                  Bamboo Sensor
                +1
                Кстати говоря, беда данного планшета еще и в том, что драйверов к Макоси нет и не предвидится. Этакая недомышка получается. Пофиксить и подарить.

                А автору наверно стоило бы перенести в пост в какой-нить коллективный блог. Наверняка на главной найдется еще немало «счастливых» обладателей данного устройства.
                  0
                  И рад бы в блог, да карма не пускает
                    0
                    опубликовать новый хабратопик в коллективный блог — карма ≥5


                    Простите, это я что-то пропустил или вы? =)
                      0
                      пойду почитаю мануал по хабру
                  0
                  Не, это однозначно не один ваш экземпляр обладает такой требовательностью к нажатию.

                  У меня дома такой же точно. Используя весы установили что нажиматься начинает где-то со 130-150 грамм.
                  Взяли другой такой же планшет — было почти тоже самое.
                  У моего — слишком резко осуществлялся переход от слабо до сильно. У другого — с этим было нормально.

                  Но когда взял планшет Intous 3 — вот это была разница! Чуть-чуть прикоснешься — и всё, пошло рисовать. Но покупать себе Intous пока жаба душит.

                  Сегодня пойду повторять ваш опыт. Хотя с бумажкой я пробовал, только не помню куда я её клал. Точно что не между контактов
                    +2
                    Ради опыта собрал без бумажной шайбы. Лучше, чем в оригинале, но хуже, чем с шайбой. Снова добавил шайбу. Опять хорошо.

                    Еще народ хвалил Бамбук формата A5. Бюджетный, а работает, говорят, по-взрослому. Я посмотрел на Яндекс Маркете — A6 можно найти тысячи за 3 рублей, A5 — за 4500 без доставки.
                      +2
                      На вс. случай, может невнятно сформулировал. Порядок такой: резиновое основание наконечника — бумажная шайба — прозрачная пластиковая шайба — черная резиновая проводящая шайба — контактная площадка.
                      Ну и как, помогло? И как делали, с графитом или только с бумагой?
                        0
                        Жена забыла его на работе :)
                        Будем пробовать в понедельник (если опять не забудет)
                        0
                        а теперь представьте себе, что чувствительность Intuos4 приблизительно в десять раз выше чем чувствительность Intuos3 :)
                        0
                        По совету xazel решил перенести топик в DIY
                          +1
                          Вы спасли мой Воитио от отдавания коробке со старым ненужным железом. У него точно такая же проблема, и он точно так же без дела воляется.
                            0
                            Всем приношу извинения, картинки лежат на google sites, а те ругаются на превышение трафика… Выходит, не лучший хостинг для картинок.
                              +2
                              вернусь почитать когда вернутся картинки :)
                                0
                                дак переложи на дропбокс
                                  0
                                  то, что было с собой — переложил на flickr, остальное придется завтра перекладывать, они в другом городе остались :) (а гугл сайтс мой не респондит)
                                0
                                хм… у меня был волито2 несколько лет…
                                и я такой проблемы совсем не почувствовал… или может я привык просто…
                                никогда не хотел его разбирать, а сейчас есть желание после фоток — посмотреть чего там внутри самого планшета...=))
                                  0
                                  Буквально недавно решил попробовать свой Валито, провалявшийся почти 2 года без дела и столкнулся точно с такой же проблемой описанной у автора.

                                  Порог чувствительности был за пределами обычного прикосновения к планшету, через пару дней мучений стало понятно, что так дело не пойдет.

                                  Вместо перечисленных автором манипуляций я поступил несколько проще

                                  Укоротил длину (примерно на полтора миллиметра) амортизирующей резинки «грифеля» А под контакт грифеля проложил бумажную прокладку такой же толщины.



                                  И вуаля. Чувствительность проснулась в этом звере.

                                  Спасибо большое автору за указание на конфигурационный файл который отвечает за чувствительность пера. Это еще больше помогло. У меня теперь полноценный планшетик :)
                                    0
                                    по поводу графика и порога, странно что эффект был не заметен. поидее если уменьшить предпоследнее число на треть примерно, то разница будет заметна
                                    я на интуосе своём так меняю порог чувствительности
                                      0
                                      А как передается энергия? Возможно ли как то доработать перо от trust что бы он тоже работал без батарейки? разбирал смотрел вроде медная катушка на пере тоже есть, в самом планшете такая же зеленая пленка как в вакоме, на мой взгляд конечно.
                                        0
                                        Энергия, на мой взгляд, передается за счет наведенного в катушке тока. Других путей не видно. В трасте, наверное, схемотехника больше кушает, поэтому разработчики решили обойтись батарейкой. А что, надолго не хватает?

                                        Как вообще впечатления от траста?

                                        Насчет зеленой пленки: цвет вряд ли имеет значение :) В Volito под рабочей поверхностью планшета находится печатная плата со множеством параллельных дорожек, на одной стороне платы они идут вдоль, на другой поперек. К сожалению, фотографии под рукой нет.
                                          0
                                          Видимо совсем другая схема, эх. Там просто у вакума патент на безбатарейное перо, щас всем пофиг на патент фигачат без батареек и траст и жениус.

                                          Хватает на очень долго, я просто решил перо под руку эргономичное сделать или переложить начинку в обычную ручку. Думаю что можно аккумулятор разместить на напульснике, либо на CR батарейки перейти с AAA, будет меньше и легче.

                                          Лично мне траст нравится, у меня модель А4, взял бушный за полторы тыщи всего, мне что б учиться самое то. Пленка не изтирается и не теряет привлекательный вид, работал до этого и на бамбуке и на интус4, последний выигрывает только из за более удобного пера. Плюс поддержка восхитительная, стержни высылают, перья высылают, ты только свистни, платить ничего не надо. Драйвера так же в порядке, на вин8 уже давно есть, все отлично работает, вакомо-владельцы я слышал страдают, недавно выпустили фикс, да только под интуса, бамбучников за людей по прежнему не считают, поэтому они должны мучиться с глючным курсором, чуйкой и отвалами.

                                          Можно как то простым тестером измерить излучаемое поле? Интересно это перо не приспособлено от него питаться либо сам планшет не выдает энергию, а только принимает с пера.

                                          В будущем есть идея сделать подобие синтика, на рабочую область планшета положить монитор, все естественно разобранное, накрыть стеклом(может быть даже с емкостным сенсором) и выйдет ультра бюджетный синтик.
                                            0
                                            А смысл мерить поле? Я бы мерил мощность, которую можно снять с катушки. Лучше всего намотать катушку, нагрузить резистором, имитирующим сопротивление питающей цепи, и смотреть осциллографом. Вряд ли удастся померить простым тестером: высокочастотный переменный сигнал довольно низкого уровня. Чтобы оценить сопротивление, достаточно померить ток, потреблямый схемой — тут подойдет обычный тестер, ток постоянный. Напряжение батарейки известно.

                                            Как ваком передает энергию? Вижу два варианта, либо через наводку от рабочего сигнала, либо на отдельной частоте. Первый вариант изящнее. К сожалению, у меня давно нет под рукой осциллографа, а то бы я посмотрел. Подход, не требующий осциллографа: почитать патент :)

                                            Чтобы запитаться от наводки, нужно намотать достаточно большую катушку, чтобы раскачать нужное напряжение. Потом выпрямить ток, сгладить конденсатором. Емкость зависит от частоты. Если с раскачкой достаточного напряжения будут проблемы и потеря 0.2-0.6 В на диоде окажется неприемлемой, может потребоваться хитрая выпрямительная схема (есть такие, теряют милливольты).
                                            В конце концов, можно организовать отдельную схему перекачки питания, большая катушка вокруг планшета, генератор, приемная катушка с выпрямителем в пере. Вопрос еще, на какой частоте это делать, чтобы не мешать окружающим приборам.

                                            Дело хозяйское, но я не стал бы прятать батарейку в браслет, все удобство теряется. Проще найти подходящую батарейку, ассортимент позволяет.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое