SmartKnob – Haptischer Eingabeknopf mit softwaredefinierten Endanschlägen und virtuellen Rastpunkten

 (github.com/scottbez1)
2 Punkte von GN⁺ 2023-09-11 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • SmartKnob ist ein Open-Source-Eingabegerät mit per Software konfigurierbaren Endanschlägen und virtuellen Rastpunkten
  • Durch die Kombination eines bürstenlosen Gimbal-Motors mit einem magnetischen Encoder bietet es eine geschlossene Drehmomentregelung, wodurch sich das Gefühl von Rastpunkten und Endanschlägen dynamisch erzeugen und anpassen lässt
  • SmartKnob View ist ein Entwurf mit integriertem Display und befindet sich derzeit in aktiver Entwicklung
  • Die wichtigsten Hardware-Komponenten von SmartKnob View sind ein rundes 240x240-LCD, ein BLDC-Gimbal-Motor mit Hohlwelle, ein auf dem ESP32-PICO-V3-02 basierendes Lilygo TMicro32 Plus-Modul, eine PCB-Flexur und SMD-Widerstands-Dehnungsmessstreifen zur Druckerkennung, 8 seitlich abstrahlende RGB-LEDs, USB-C-2.0 für Stromversorgung, serielle Daten und Programmierung sowie ein VEML7700-Umgebungslichtsensor
  • Beispiele für Audio- und Videobearbeitung sind ein Jog-Wheel, das beim Scrollen durch die Timeline Clip-Grenzen fühlbar macht, ein federbelastetes Wheel für die Wiedergabegeschwindigkeit, das in die Pause-Position zurückkehrt, sowie die Nutzung von Snap-Punkten wie 1x, 2x und 4x
  • Es ist zwar ein DIY-Open-Source-Projekt, aber noch kein ausgereiftes Plug-and-Play-Projekt; erforderlich sind fortgeschrittene Löterfahrung, SMD-Löten mit sehr kleinem Pitch, zeitaufwendige Montage sowie die Fähigkeit, Hardware- und Firmware-Probleme zu beheben
  • Der aktuelle Stand wird nicht für den allgemeinen Einsatz empfohlen, könnte für fortgeschrittene Elektronik-Hobbyisten aber ein interessantes Projekt sein
  • Wenn der Standard-Firmware-Upload und die Kalibrierung abgeschlossen sind, lässt sich eine webbasierte interaktive Demo ausführen, die einen per USB angeschlossenen SmartKnob über Web Serial verwendet
  • Das NanoFOC DevKit++ ist ein Open-Source-Design, das von einem Mitglied der SmartKnob-Community erstellt wurde, verwendet den ESP32-S3, und die SmartKnob-Firmware läuft in PlatformIO mit der Auswahl der nanofoc-Umgebung
  • Laut FAQ gibt es bislang noch keine Integration für echten produktiven Einsatz; implementiert ist nur Firmware in dem Umfang, der für die Video-Demos nötig ist, und es existiert zwar eine grundlegende API für Rastpunkt-Einstellungen, aber an der Firmware ist noch viel Arbeit nötig
  • Für Software, Elektronik und Dokumentation gilt die Apache v2-Lizenz, für Hardware- und mechanische Entwürfe gilt Creative Commons Attribution 4.0

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2023-09-11
Hacker-News-Kommentare

  • Es ist wirklich schön, ein so gut dokumentiertes Open-Source-Hardware-Projekt zu sehen.
    Gleichzeitig wird aber auch deutlich, dass es deutlich schwieriger ist als Softwareprojekte. Es gibt viele Hürden: 3D-Design und Druck, Probleme bei der Hardwarebeschaffung, sorgfältige Bauteilauswahl, mangelnde Unterstützung für Toolchain-Automatisierung usw. Aus Sicht eines lockeren Hardware-Hobbys ist das beeindruckend, aber auch einschüchternd.

    • Nicht zu vergessen die Kosten von Fehlschlägen und iterativen Experimenten.

  • Mir gefällt wirklich, dass das Open-Source-Hardware ist. Für solche Peripherie-Schaltungen gab es im Web schon mehrere Beispiele, aber kaum etwas, das so ausgereift war.
    Falls der Entwickler hier ist, hätte ich eine Frage zur Schaltung. Ich frage mich, ob es einen Schutz gegen Spannungen gibt, die entstehen, wenn der Nutzer den Knopf dreht. Im Schaltplan ist der TMC6300-IC ohne Zwischenschaltung direkt mit dem BDCM verbunden; die im Datenblatt genannten Schutzfunktionen scheinen sich nur auf Fehler zu beziehen, wenn er als Motor genutzt wird, nicht wenn er wie ein Generator genutzt wird.

    • Ich bin der Entwickler. Ehrlich gesagt ist das für mich ein Hobby, und ich bin kein Elektroingenieur, daher habe ich keine brillante Antwort. Aber es handelt sich im Allgemeinen um einen Motor mit hohem Widerstand/niedrigem KV, und auch die Geschwindigkeit, mit der ein Mensch ihn realistisch per Hand drehen kann, ist begrenzt. Daher gehe ich davon aus, dass die so erzeugte Spannung in den meisten Fällen nicht hoch genug ist, um Schäden zu verursachen.
      Das TMC6300-Datenblatt zeigt ebenfalls eine direkte Verbindung zu einem BLDC-Motor, darauf habe ich mein Design aufgebaut. Trotzdem kann es Best Practices geben, die ich übersehen habe — zum Beispiel eine Diode auf der Hauptversorgungsseite oder Ähnliches. Wenn sich jemand auskennt, ist ein Einwurf willkommen. Pull Requests sind ebenfalls willkommen.

  • Ich baue gerade eine digitale Jukebox mit physischen Bedienelementen und habe nach verschiedenen Arten von Drehreglern gesucht, um Tracks durchzuschalten und zu mischen.
    Ich werde dieses Projekt auf jeden Fall ausprobieren. Schön, dass es gut dokumentierte Open-Source-Hardware ist.

  • Es gab eine frühere Einreichung aus dem Jahr 2022 mit etwa 12 Kommentaren.
    https://news.ycombinator.com/item?id=30646371

    • Ich hatte vor dem Einreichen per Link danach gesucht, aber keine Ergebnisse bekommen.

  • Hervorragende Umsetzung. Bei Knopf-Eingaben an Haushaltsgeräten sieht man allzu oft, dass es zwar physische Rastpunkte gibt, der Eingabe-Encoder aber nicht zu diesen Rastpunkten passt.
    Angenommen, ein Gerät startet beim Einschalten auf Einstellung 1, und man muss den Drehregler auf Einstellung 3 drehen. Die normale Erwartung wäre: ein physischer Klick bringt einen zu Einstellung 2, ein weiterer Klick zu Einstellung 3. Aber ich sehe häufig Geräte, bei denen die Rastpunkte völlig willkürlich sind und man nicht weiß, wie viele Klicks bis zur gewünschten Einstellung nötig sind. Dann führen die Rastpunkte aktiv in die Irre.

  • SimpleFOC war das Beste, was ich nach dem Studium gelernt habe. Es gibt wirklich viele Projekte, bei denen man sowohl Hardware- als auch Softwarefunktionen nutzen kann.

  • Dieses Projekt und andere coole Projekte scheinen auf Open Sauce in SF vorgeführt worden zu sein: https://opensauce.live/

  • Ich brauche unbedingt einen Anwendungsfall dafür.

    • Heute etwas altmodisch, aber möglich wäre ein Radiotuner, bei dem die Raststärke proportional zur Signalstärke variiert.
    • Das könnte man für Bedienpanels für verschiedene Hardware nutzen. Bei einem Musiksynthesizer zum Beispiel kann es in Live-Auftritten einen großen Unterschied machen, ob man schnell auf viele Parameter zugreifen und sie ändern kann; dafür scheint es viele Einsatzmöglichkeiten zu geben.
    • Auch ein DIY-Smart-Thermostat oder ein Stereo-Interface mit einem Button und einem Drehregler wirkt machbar.

  • Es gab den Microsoft Surface Dial, aber ich weiß nicht genau, ob der sich tatsächlich durchgesetzt hat. Ich glaube, es gab auch andere Produkte in ähnlicher Form.

    • Der Surface Dial war ziemlich cool, aber danach habe ich nicht mehr viel davon gehört. Es würde mich nicht überraschen, wenn es bei diesem Projekt zu Patentkonflikten kommen könnte. Hardware ist meist stark durch Patente abgesichert, und diese werden auch eher durchgesetzt — ein komplettes Minenfeld.
      Eines der Probleme mit „cooler User Experience“ ist, dass sie zu sehr auffällt. Ich habe über den Großteil meiner Karriere hinweg „coole“ UX-Elemente entworfen, daher weiß ich, wovon ich rede. Es ist ein Fehler, den ich immer wieder mache; vermutlich, weil mir die Herausforderung gefällt. Eine meiner neueren Arbeiten ist ein „Prize Wheel“-Spinner für Swift (iOS/iPadOS, UIKit)[0]. Eine SwiftUI-Version habe ich ebenfalls in Betracht gezogen und tatsächlich auch begonnen, aber sie war schwer zu rechtfertigen. Er ist sehr leichtgewichtig, hochwertig und einfach zu benutzen, aber er zieht zu viel Aufmerksamkeit auf sich, sodass ich ihn in meinen Projekten immer wieder nicht einsetze. Es gibt einen Grund, warum Bühnenpersonal normalerweise Schwarz trägt.
      [0] https://github.com/RiftValleySoftware/RVS_Spinner
    • Ein Produkt, das ein bisschen ähnlich aussieht, aber anders funktioniert, ist der 3Dconnexion SpaceNavigator.
      https://www.amazon.com/3Dconnexion-3DX-700028-SpaceNavigator...
      Es gibt auch größere Geschwistermodelle, im Grunde Varianten mit vielen zusätzlichen Tasten rund um den SpaceNavigator: 3Dconnexion SpaceMouse Pro https://www.amazon.com/3Dconnexion-3DX-700040-SpaceMouse-Pro... und 3Dconnexion SpaceMouse Enterprise https://www.amazon.com/3Dconnexion-SpaceMouse-Enterprise-31-...

  • Großartig. Ich habe darüber nachgedacht, etwas Ähnliches für das Schlaftraining von Kleinkindern zu bauen.
    Ich brauchte ein Gerät, das in einem dunklen Raum rein haptisch bedienbar ist und bei dem sich Intervalle variabel einstellen lassen — das gefällt mir genau dafür.