Project Patchouli: Open-Source-Hardware für elektromagnetisch induktive Zeichentabletts
(patchouli.readthedocs.io)- Project Patchouli ist ein Projekt, das auf elektromagnetischer Induktion (EMR) basierende Zeichentablett-Hardware als Open Source umsetzt und dabei ein Spulenarray, ein RF-Frontend und digitale Signalverarbeitungsalgorithmen umfasst
- Durch ein Design aus Standardbauteilen ist es mit Stiften verschiedener Hersteller kompatibel und bietet Eingaben mit extrem niedriger Latenz
- Die Dokumentation behandelt umfassend die mechanischen Prinzipien, die Schaltungsumsetzung, die Signalverarbeitung und die Stiftprotokolle der EMR-Technologie
- Das Projekt wird vom NLnet Foundation NGI Zero Core Fund gefördert, und Code sowie Hardware sind auf GitLab öffentlich verfügbar
- Die Hardware wird unter CERN-OHL-S, die Software unter GPLv3 und die Dokumentation unter CC BY 4.0 veröffentlicht und trägt so zur Verbreitung des Open-Source-Hardware-Ökosystems bei
Projektüberblick
- Project Patchouli ist eine Implementierung von EMR-Stifttablett-Hardware und wird als Open Source veröffentlicht
- Zu den Bestandteilen gehören ein Spulenarray, ein RF-Frontend auf Basis von Standardbauteilen und digitale Signalverarbeitungsalgorithmen
- Es ist mit kommerziellen Stiften verschiedener Hersteller kompatibel und kann in kundenspezifischen Hardwareprojekten eingesetzt werden
- Ziel des Projekts ist es, die Funktionsweise, Schaltungsentwicklung, Signalverarbeitung und Stiftprotokolle der EMR-Technologie systematisch zu dokumentieren
- Das Code- und Hardware-Repository des Projekts wird auf GitLab bereitgestellt
Entwicklungsgeschichte
- Januar 2024: Projektstart
- März 2024: Ein kleiner Hardwareprototyp wurde erfolgreich getestet
- Januar 2025: Die Dokumentationsseiten wurden auf Read the Docs gehostet
Community und Beteiligung
- Der Projektmaintainer ist über prj.patchouli@gmail.com erreichbar
- Eine Beteiligung an der Community ist über einen öffentlichen Discord-Server möglich
- Projektleiter ist Yukidama
Förderung
- Dieses Projekt wird vom NLnet Foundation NGI Zero Core Fund gefördert
- Informationen zur Förderung sind auf der Project Patchouli-Seite von NLnet verfügbar
Lizenz
- Die Dokumentation und Ressourcendateien stehen unter der Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)-Lizenz
- Das Hardwaredesign steht unter der CERN Open Source Hardware License (CERN-OHL-S)
- Eine Kopie der Lizenz ist im Quell-Repository enthalten, und auf ohwr.org wird ein Benutzerleitfaden bereitgestellt
- Der Programmcode wird unter der GPLv3-Lizenz veröffentlicht
- Das Projekt befindet sich derzeit in aktiver Entwicklung
Struktur der technischen Dokumentation
- Implementation: Enthält technische Details wie Einstiegshilfe, Positionsschätzung, Peak-Interpolation, physikalische Simulation und Optimierung der Scanrate
- RE - Integrated Circuits: Enthält Pinbelegungen, Modelle und Referenzmaterialien zu wichtigen Tablet-Controller-Chips wie WACOM und Hanvon
- RE - Systems: Analysiert Funktionsprinzipien und Datenverbindungen verschiedener kommerzieller Systeme wie WACOM Graphire, Intuos, Bamboo, XP-Pen und Huion
- Enthält Hardware-Implementierungsdetails wie Back-side Shielding, Envelope Detection Receiver und Scan Rate Optimization
- Die Abschnitte Terminologies und PCB Scans bieten Begriffsdefinitionen und Scanmaterial von Leiterplatten
Technische Merkmale
- Das Design zielt auf Stifteingaben mit extrem niedriger Latenz ab
- Ein RF-Frontend auf Basis von Standardbauteilen sorgt für Zugänglichkeit und Reproduzierbarkeit
- Digitale Signalverarbeitungsalgorithmen unterstützen präzise Positionserkennung und Druckerfassung
- Die Kompatibilität mit Stiften verschiedener Hersteller zeigt das Potenzial für eine universelle EMR-Plattform
Dokumentationsumgebung
- Die Dokumentation wurde mit MkDocs erstellt und unter Verwendung von sphinx_rtd_theme auf Read the Docs veröffentlicht
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Als Softwareingenieur bringt mich der Anblick solcher Hardware-Projekte dazu, wieder zur Schule gehen und Elektrotechnik lernen zu wollen
Mit Arduino oder Raspberry Pi habe ich zwar einfache Elektronikexperimente gemacht, aber das ist ein völlig anderes Niveau
Die LCD-Modding-Szene am Ende des Videos war wirklich beeindruckend (YouTube-Link)
Falls jemand so einen Weg gegangen ist, würde mich interessieren, welche Lernpfade oder Projekte ihr empfehlen würdet
Wenn man drei Monate lang jeden Tag nur eine Stunde investiert, wird man die elektronischen Schaltungen besser verstehen als die meisten EE-Studierenden
Man muss sich nur ein Breadboard und Bauteile kaufen und die Schaltungen selbst aufbauen
Tatsächlich ist es nicht schwer, funktionierende Schaltungen zu bauen, wenn man die Grundlagen kennt
Wenn man chinesische Haushaltsgeräte öffnet, bestehen die meisten nur aus einem Mikrocontroller und ein paar Bauteilen
Die Vorstellung, Elektrotechnik sei „etwas Schwieriges, das nur an der Universität gemacht wird“, ist eher ein westliches kulturelles Vorurteil
Der eigentliche Kern der Elektrotechnik ist es, Designs mit 100% Zuverlässigkeit in jeder Umgebung zu erstellen
Auf Seiten wie CrowdSupply kann man interessante und nützliche Produkte finden
Es ist zwar gut, eigene PCBs zu entwerfen und fertigen zu lassen, aber noch hilfreicher ist es, zuerst zu erkunden, welche Ideen es bereits auf dem Markt gibt
Man sucht Service-Manuals heraus, vergleicht die PCB-Layouts von Konkurrenzprodukten und lernt so die Schaltungsentwurfsmethode, A durch B zu ersetzen
Wenn man das ein paar Jahre lang wiederholt, kann man sich irgendwann den inneren Aufbau vorstellen, ohne das Gerät überhaupt zu öffnen
Hardware-Design ist wie Software ein iterativer Prozess, der Unterschied ist nur, dass jede Iteration Geld kostet
Die Grenze zwischen Hardware und Software ist künstlich
Ist zum Beispiel der Mikrocode einer CPU Hardware oder Software?
Dank dieses Verständnisses habe ich heute einen viel breiteren Blick, wenn ich mit Ingenieuren aus beiden Bereichen spreche
Ich habe mich gefreut, die Erwähnung der Figur Patchouli Knowledge aus dem Touhou-Wiki zu sehen
Es war auch interessant, dass im Introvideo ein Remix eines ZUN-Originaltracks läuft
Ich unterstütze diese weebigen Entwickler, die nützliche Open-Source-Elektronik für die Welt bauen
Für einen Teil der Hacker-Generation, die in den 2000ern aufgewachsen ist, ist das eine ziemlich vertraute Kultur
Das YouTube-Vorstellungsvideo erklärt die Technik sehr gut
Die Modding-Szene am Ende mit dem Panasonic CF RZ ist wirklich erstaunlich
Großes Lob an Yukidama
In letzter Zeit habe ich begonnen, Dokumentation nicht mehr als „Manual“, sondern als Interface zu betrachten
Schwierige Dokumentation zu benutzen ist wie ein Produkt mit schlechter UI zu verwenden
Deshalb stelle ich beim Schreiben von Dokumentation zuerst Beispiele und die Erklärung danach, und ich erlaube Wiederholungen, um die kognitive Last zu senken
Ich versuche, pro Seite nur eine Idee stehen zu lassen
Ich schreibe mit dem am stärksten verwirrten Nutzer im Kopf, nicht mit einem Experten
Ich frage mich, ob man Dokumentation wie UX testen kann
Man braucht ein Modell für die Struktur von Dokumentation, das nach Nutzertypen getrennt ist
Das Diátaxis-Framework ist dafür eine gute Referenz
Eine Seite ist letztlich nur die digitale Version eines gedruckten Manuals
Einige Wacom-Tablets unterstützen sowohl Stift als auch Fingerbedienung wie ein Touchpad
Ich frage mich, ob sich diese Touchpad-Funktion als Open Source umsetzen lässt
Zur Referenz gibt es das kanadische Ploopy Trackpad, ein Open-Source-Trackpad (Produktseite)
Ich frage mich, ob diese Technik Patentprobleme haben könnte
Ich interessiere mich auch für die Umsetzung einer 3D-Maus
Trotzdem ist es seltsam, dass Apple immer noch einen aktiven Stift verwendet
Vielleicht liegt es an Rent-Seeking wie MFi-Zertifizierungsgebühren
Ich frage mich, ob hier jemand beruflich ein Zeichentablett nutzt
Ich habe ein günstiges Wacom-Tablet gekauft, und es war sehr nützlich, um Ideen zu skizzieren oder Konzepte vor dem Entwurf von Code zu ordnen
Ich stelle es auf „Relativmodus“ und benutze es wie eine Maus, wobei ich Klicks auf die Stifttasten mappe
Es belastet das Handgelenk weniger und bietet deutlich höhere Präzision und Geschwindigkeit
Der Wechsel zur Tastatur geht schnell, und es nimmt fast keinen Platz weg
Unter Linux funktioniert es perfekt
Wegen UI-Einschränkungen in Spielen oder manchen Apps gibt es aber auch Unbequemlichkeiten
Außerdem ist es lästig, beim Andocken des Laptops den Treiber neu starten zu müssen
Die Zeit, in der ich PenPoint OS und NeXTstep zusammen nutzte, fühlt sich für mich wie das goldene Zeitalter des Computing an
Auch heute zeichne und schreibe ich mit verschiedenen Geräten wie Wacom One und Galaxy Book 3
Tools wie Wick Editor kann ich ebenfalls empfehlen
Im Stiftmodus ist es ergonomisch viel angenehmer, und die Handgelenkschmerzen sind fast verschwunden
Allerdings hält der Akku bei Bluetooth-Nutzung nicht lange, und unter Wayland sind die Anpassungsmöglichkeiten eingeschränkt
Wenn es irgendwann gar nicht mehr funktioniert, werde ich wohl auf ein iPad umsteigen
Dieses Projekt scheint dem Pompyboard ähnlich zu sein, einem Open-Source-Tablet auf Basis von Hall-Effekt-Sensoren
Es wurde einmal in einem osu!-Rhythmusspiel-Streamer-Stream vorgeführt (YouTube-Link)
200 Sensoren mit 8000 Hz auszulesen und die genaue Position zu berechnen, ist nicht einfach
Ich frage mich auch, ob Stiftkontakt-Erkennung oder Tasteneingaben möglich sind
Für osu! mag es ausreichen, aber für Zeichenanwendungen könnte es unzureichend sein
Das ist ein cooles Projekt, also habe ich es meiner Liste von Side Projects hinzugefügt
Ich denke darüber nach, einen alten 27-Zoll-iMac (2009) mit einem Raspberry Pi zu betreiben und ein Display-Modding zu versuchen
Ich mag das niedliche Diagramm im Abschnitt
Scan Rate Optimizationwirklich sehr