Препарируем электрическое перо Wacom / Хабр

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.

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.

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.

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

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:

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.

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.

Как работает перо S Pen на Galaxy Note и распознавание рукописного ввода на смартфонах

Оценка этой статьи по мнению читателей:

4. 8

(65)

В прошлой статье мы разобрались с тем, что такое искусственный интеллект, как устроены нейросети и чем они похожи на человеческий мозг. Я обещал продемонстрировать работу нейронных сетей на каком-то простом примере. И распознавание рукописного текста, как мне кажется, прекрасно подходит для этой задачи.

Но тут вот какое дело. Deep-Review — это, прежде всего, про мобильные технологии. А на рынке сегодня есть лишь один мобильный телефон с поддержкой пера и рукописного ввода. Конечно, я имею ввиду линейку Galaxy Note с пером S-Pen от компании Samsung.

Логично предположить, что для распознавания текста нужен, как минимум, сам текст. Но знаете ли вы, как он появляется на экране смартфона? Почему перо S-Pen не работает с другими телефонами? Каким образом Galaxy Note реагирует на приближение S-Pen к экрану, если пользователь даже не прикасается к нему? Как на S-Pen работает кнопка, если там нет никаких батареек?

Уверен, если вы пользовались или пользуетесь смартфоном Galaxy Note (или планшетом с поддержкой пера), вас интересовали похожие вопросы. Поэтому вначале я бы вкратце хотел объяснить эту технологию, а затем приступить к теме распознавания текста с помощью искусственного интеллекта (точнее, машинного обучения и нейросетей).

Как работает перо S-Pen на Galaxy Note?

Начнем с фокусов! Для этого попрошу пользователей Galaxy Note подойти поближе. Итак, включаем экран смартфона, достаем перо S-Pen и создаем новую заметку.

А теперь делаем то, чего раньше вы, скорее всего, никогда не делали. На экран смартфона кладем журнал/книгу и обводим пером S-Pen любую картинку, едва касаясь ее (можно между бумагой и экраном положить любой слой изоляции, вроде пластика или резинового коврика):

Убираем книгу и… как это возможно!? На экране смартфона появилось все то, что мы обводили пером:

Теперь повторяем фокус, но уже без книги. На расстоянии в пару сантиметров от экрана прикасаемся пальцем к кончику пера и дальше продолжаем рисовать по воздуху. Чем сильнее палец прижимает наконечник пера, тем толще линия на экране. То есть, дисплей чувствует несуществующую силу нажатия!

Этот простой эксперимент доказывает, что ни наконечник пера, ни сам экран не имеют никакого отношения к работе S-Pen. Соответственно, внутри Galaxy Note есть что-то еще, что принимает по воздуху сигнал от S-Pen.

Стоп! Получается, перо не рисует по экрану (как мы делаем это пальцем), а отправляет какой-то радиосигнал в смартфон? Именно!

Перо S-Pen — это не просто кусок пластика в виде ручки, а специальное радиоэлектронное устройство, для работы которого нужно питание.

Внутри S-Pen есть антенна, чип и передатчик. Сила нажатия «на экран» — это в реальности сила нажатия на наконечник пера. Перо вообще никак не взаимодействует с экраном, поэтому S-Pen и не работает с другими смартфонами. Этой ручке нужен не сенсорный экран, а другая деталь, спрятанная глубоко внутри Galaxy Note. Но обо всем по порядку.

Для начала посмотрите, как выглядит S-Pen в сломанном разобранном виде:

Мы видим антенну и плату, но где батарейка? Начиная с Galaxy Note 9, внутри S-Pen есть крохотный элемент питания для поддержки Bluetooth-функций (подробнее об этом читайте в обзоре S-Pen), но он не имеет никакого отношения к основной задаче — работе S-Pen в качестве пера.

Откуда же ручка берет энергию? Она передается по воздуху от смартфона!

Под экраном Galaxy Note (за стеклом, сенсорным слоем и матрицей) спрятана антенна. Верне, целая сетка из антенн. Когда электричество проходит по ней, возникает магнитное поле. То есть, антенна начинает излучать электромагнитные волны в точности, как «ядовитые» вышки 5G, правда, на совершенно другой частоте. Но так как мощность этого радио-излучения очень мала, поймать такой «радиосигнал» можно только в непосредственной близости к экрану (~2 см).

Наш мир устроен так, что электрическое поле порождает магнитное, а магнитное поле — электрическое. Грубо говоря, если вы будете водить магнитом туда-сюда над простой проволокой, внутри нее возникнет ток. Правда, вы его не почувствуете, так как ток, создаваемый таким движением магнита, будет слишком мал. И наоборот, если пустить ток по проволоке, вокруг нее образуется магнитное поле.

Чтобы увеличить силу тока, проволоку наматывают в виде катушки (чтобы было как можно больше проволоки сконцентрированной в одном месте) и когда такая катушка внутри S-Pen попадает в область магнитного поля экрана (антенны под экраном), она начинает индуцировать ток:

Принцип работы S-Pen следующий:

• Антенна внутри смартфона излучает радиоволны сквозь экран. Это очень слабое излучение, поэтому поймать его на большом расстоянии не получится.
• Как только вы подносите S-Pen близко к экрану, его антенна оказывается под действием магнитного поля и по проводу антенны начинает проходить ток.
• Электричество питает микросхему пера. Теперь и само перо начинает передавать сигнал. Когда вы нажимаете кнопку или прижимаете наконечник пера (к экрану смартфона или любому другому предмету), частота сигнала слегка изменяется (то есть, сигнал модулируется).
• S-Pen отправляет ответный измененный сигнал и антенна смартфона принимает его. Затем контроллер (специальный чип) внутри смартфона определяет координаты пера, основываясь на том, возле каких антенн был самый сильный уровень приема.

Вот и весь секрет!

Но теперь мы подходим к другому вопросу, ответ на который будет не настолько простым, ведь дальше мы будем говорить о машинном обучении.

Как смартфон распознает рукописный ввод?

Вступление к своему обзору Galaxy Note 10+ я написал от руки на том же аппарате при помощи S-Pen. Для тех, кто не читал обзор, напомню, как это выглядело:

И, что интересно, смартфон распознал весь этот текст практически безошибочно, хотя некоторые буквы я уже и сам разобрать не могу. Как же он это сделал?

Рукописный текст — это обыкновенная картинка, черные пиксели на белом фоне. И задача смартфона сводится к распознаванию картинок. Согласен, такое объяснение ясности не добавило, поэтому подойдем с другой стороны.

Для распознавания картинок используются нейросети. Если мы говорим о распознавании объектов на снимке (людей, животных, предметов), используются сверточные нейронные сети. Но текст можно распознавать и при помощи самых простых нейросетей под названием перцептрон (правда, точность такого распознавания будет на порядок ниже, чем если бы этим занялась сверточная нейросеть).

Давайте для удобства сведем всю задачу к распознаванию одной цифры. То есть, вначале смартфон разбивает весь текст на отдельные маленькие картинки, каждая из которых содержит один единственный символ. К примеру, в квадратике 28×28 пикселей оказалась цифра 9 (почерк максимально неразборчивый):

Ну это мы понимаем, что перед нами цифра 9, а для смартфона — это набор пикселей различной яркости. Так как размеры рисунка составляют 28 на 28 пикселей, такая картинка содержит всего 784 пикселя (28×28). Если мы разложим ее на отдельные пиксели, получим примерно следующее:

Пиксели здесь показаны в виде кружочков. Мы видим, что большая их часть не закрашена совсем, некоторые пиксели — полностью черные, другие — слегка серые. Яркость каждого пикселя записана числом от 0 до 255, где 0 — отсутствие света (полностью черный пиксель), а 255 — максимальная яркость (пиксель белый). Но давайте для нашего примера будем считать наоборот, 0 — ничего нет (пиксель белый), а 255 — черная точка, то есть, в таком пикселе больше всего черного цвета. Так будет удобнее понимать, а на суть это никак не влияет.

Теперь возьмем все эти пиксели и выстроим их в один длинный ряд (вначале идут первые 28 пикселей, затем берем 28 пикселей со второй строки, затем 28 — с третьей и так далее). У нас получится строка длинной в 784 пикселя.

Но если вы помните, в нейросеть нельзя подавать ничего, кроме чисел, так как это просто математическая модель, а не какой-то мифический искусственный разум. То есть, нам нужно перевести все пиксели в цифры.

Как я уже сказал чуть выше, цвет пикселя задается определенным числом. В нашем случае, 0 — это отсутствие цвета, то есть, в этой точке нет никакого текста, а 255 — это максимально черная точка, там явно есть рукописный текст. Соответственно, чем ближе число к нулю, тем светлее точка. Вот мы и перевели длинный набор пикселей (графическую информацию) в длинный ряд чисел:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 50 60 90 130 250 255 200 30 20 0 0 0 0 0 100 130 0 0 …

Именно так и видит нашу цифру «9» смартфон. Это просто последовательность из 784 чисел (для картинки 28 на 28 пикселей). Но как в этом наборе чисел распознать девятку, написанную от руки?

Для этого нужно передать все полученные числа в нейросеть. То есть, у нас будет 784 нейрона в первом слое и в каждый нейрон мы записываем число, соответствующее одному из пикселей. Если вы не понимаете, что такое нейроны, откуда они взялись и как туда что-то записать, повторюсь, почитайте первую часть статьи.

Вот схема нашей нейросети, которая будет распознавать цифры, записанные от руки:

Если вы немножко запутались — это нормально. Сейчас всё станет понятнее. На входе в нейросеть мы подаем 784 числа — в каждый нейрон по одному числу, соответствующему яркости конкретной точки. Каждый нейрон первого слоя связан со всеми нейронами второго слоя и так далее. Это же сеть, в конце концов.

Все нейроны первого слоя передают свои числа во второй слой, но проходя по каждой конкретной связи, эти числа умножаются на определенный вес. Например, если первый нейрон первого слоя отправляет свои данные в первый нейрон второго слоя, его число умножается на 0, то есть, обнуляется. А если, к примеру, данные отправляются в десятый нейрон второго слоя, его число умножается на 2, то есть, «сигнал» усиливается вдвое. Откуда мы взяли эти веса — пока не важно. Просто нужно понимать, что так работает нейросеть (я подробно рассказывал об этом в первой части).

Далее нейроны второго слоя передают свои числа в третий слой и эти числа снова умножаются на веса. В итоге, в третьем слое активируются всего несколько нейронов, так как значения остальных нейронов близки к нулю.

Теперь оставшиеся нейроны третьего слоя передают свои числа в последний слой и мы видим, что здесь уже активируется лишь один нейрон, соответствующий цифре, которую наша нейросеть распознала:

Как же такое могло произойти? Почему именно эти нейроны активировались при прохождении по ним простых чисел?

Давайте пойдем с конца и подумаем, почему активировался нейрон, соответствующий цифре 9 на выходе? По сути, рукописная девятка из нашего примера — это цифра, состоящая из кружочка сверху и палочки справа:

Можно предположить, что первый нейрон в предпоследнем слое ассоциируется с кружочком. То есть, если на картинке будет что-либо похожее на кружочек, рано или поздно активируется этот нейрон. Помните, в каждом нейроне суммируются все сигналы, пришедшие с предыдущих. Соответственно, если активировался этот нейрон, значит, сюда поступило много пикселей (чисел), относящихся к форме круга. То же касается и палочки, то есть, третьего нейрона предпоследнего слоя.

Если бы мы взяли только этот слой и посмотрели, кому он отправил свой сигнал (определенное число), то получили бы следующую картину:

Как видим, первый нейрон (ассоциирующийся с кружочком) может соответствовать таким числам: 0, 6, 8 и 9. В каждом из них мы видим очертания круга.

Наш первый нейрон как раз и передал определенное число этим нейронам (синие связи на картинке). Если бы больше никакие нейроны ничего не передавали, смартфон определил бы цифру 0, так как связь этого нейрона с нейроном, соответствующим нулю — самая сильная. То есть, число умножается на самый большой вес.

Но затем мы видим, что активировался еще третий нейрон (отвечающий за вертикальную палочку) и он может соответствовать числам: 1, 4, 7 и 9 (оранжевые связи на картинке). Получается, в 9-й нейрон поступили сигналы с двух других нейронов, а их числа суммировались. Поэтому число в этом нейроне самое большое (больше, чем в первом, соответствующем нулю). Теперь смартфон с высокой вероятность распознает в нашем символе именно число 9.

Но почему в третьем слое активировались два нейрона, соответствующих кружочку и палочке?

На самом деле, кружок ведь тоже состоит из определенных фигур/частей:

Значит, в предыдущем слое нейроны, соответствующие этим примитивным формам (короткая горизонтальная палочка, полукруглая палочка, расположенная по диагонали и т.д.), так передавали свой вес, что самые большие числа оказались именно в этих двух нейронах, отвечающих за кружочек и вертикальную палочку.

Но остается вопрос — каким образом получились эти примитивные формы во втором слое, если на первом слое каждый нейрон соответствует лишь определенному пикселю. Почему эти отдельные пиксели сложились в такие примитивные формы?

Давайте предположим, что мы вручную решили настроить веса всех связей так, чтобы первый нейрон второго слоя активировался только, если в центральной части распознаваемой картинки есть горизонтальная палочка (как в цифре семь). Сделать это очень легко, мы ведь знаем, где находится центр картинки по пикселям (скажем, от 370-го до 400-го пикселя). Эти пиксели будут иметь самые сильные связи с первым нейроном второго слоя.

Получается, если пиксели 370-400 будут закрашены, соответствующие нейроны первого слоя активируют первый нейрон второго слоя, а дальше по цепочке активируются следующие слои вплоть до нейрона, соответствующего цифре 9 в последнем слое.

Остается последний вопрос — кто же настраивает все связи между нейронами, проставляя нужные веса всем связям? Другими словами, кто этот учитель, обучающий нейронную сеть распознавать цифры?

На самом деле, учителя нет. Нейронная сеть обучается самостоятельно. Все, что требуется от «учителя» — это дать нейросети огромное количество всевозможных вариантов написания цифр от руки и правильные ответы. Для этого существуют специальные базы данных. Например, в базе MNIST содержится 60 тысяч рукописных цифр в виде маленьких картинок 28 на 28 пикселей. Эта база и загружается в нейросеть для обучения.

Сам процесс обучения — это тема для отдельного разговора. Но важно понимать следующее — все происходит автоматически. Изначально нейросеть выдает случайный результат, так как все веса связей не настроены. Затем нейросеть определяет ошибку (мы же предоставили ей верный ответ). Используя определенные математические формулы, все связи с предыдущим слоем корректируются. То есть, из веса каждой связи вычитается погрешность. Затем распространение этой корректировки идет к следующим слоям, пока не дойдет до первого слоя. Этот процесс называется обратным распространением ошибки.

После нескольких тысяч таких проходов все веса настраиваются более-менее корректно. Затем обученную нейросеть загружают в смартфон, чтобы она распознавала рукописный ввод.

Вот так немножко запутанно, но интересно работает искусственный интеллект.

Алексей, главный редактор Deep-Review ([email protected])

При подготовке некоторых иллюстраций к этой статье были использованы материалы 3blue1brown

P. S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!

Если вам понравилась эта статья, присоединяйтесь к нам на Patreon — там еще интересней!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии…

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Механизм шариковой ручки: как работает шариковая ручка?

Поиск

Авторизоваться

0

Корзина

1. Дом
2. Механизм шариковой ручки: как работает шариковая ручка?

Бесспорно, шариковая ручка, одно из самых ценных изобретений в мире, используется бесчисленным количеством людей по всему миру каждый день. Мы используем его так часто, что почти не задумываемся об этом дважды; это неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. Тем не менее, очень немногие могут сказать, что они действительно понимают все тонкости шариковой ручки. Из чего сделаны чернила? Как именно это работает? И почему это так бесценно для нашей жизни? Давайте разберем шариковую ручку в прямом и переносном смысле и погрузимся в то, что именно делает ее нажмите .

Что делает шариковую ручку уникальной?

Для большей части современного промышленно развитого мира шариковая ручка является основным продуктом повседневной жизни. Но , почему именно в этом дело? Что такого важного в этом конкретном предмете?

Понимание истории и «науки о ручке», стоящей за шариковой ручкой, безусловно, помогает объяснить это. С самого начала шариковая ручка была специально разработана с целью практичности и удобства. Шариковая ручка, какой мы ее знаем, родилась в 19В 30-х годах Ласло Биро заметил, что чернила, используемые в газетах, высыхают намного быстрее, чем чернила, используемые в перьевых ручках. Впоследствии он решил разработать ручку, которая могла бы поддерживать этот тип чернил, создав шариковую ручку. Несколько десятилетий спустя The Parker Pen Company выпустила всемирно известную Parker Jotter — шариковую ручку с революционным замковым механизмом. Простота и удобство этого механизма быстро распространились по миру, и вскоре другие производители стали производить и продавать свои версии ручек этого типа.

Шариковая ручка существует уже много десятилетий по двум основным причинам: быстросохнущие чернила, предотвращающие смазывание, и выдвижной механизм, обеспечивающий портативность и предотвращающий потерю колпачка. Тип чернил, используемых в шариковых ручках, также сохраняется намного дольше, чем другие типы жидких чернил на основе красителей, и относительно дешев в производстве. Хотя эти детали могут показаться второстепенными и даже незначительными, учитывая, как часто мы пишем, подобные детали складываются. Вот почему вы подписываете чеки в продуктовом магазине, пишете списки дел и подписываете поздравительные открытки шариковой ручкой. Они могут не отставать от шума и суеты нашей жизни, и они служат достаточно долго, чтобы быть полезными в течение длительного периода времени.

Устройство шариковой ручки

Шариковая ручка в основном состоит из трех основных частей: корпуса, картриджа с чернилами и, если она убирающаяся, пружины и упорного устройства. Корпус закрывает все движущиеся части пера и служит стильной внешней оболочкой для всего пера. Чернильный картридж удерживает чернила и точно выпускает их через наконечник для письма на бумаге. Сам картридж состоит из резервуара для чернил и специального наконечника (о котором мы поговорим позже), через который чернила выбрасываются.

Хотя механизм втягивания присутствует не во всех шариковых ручках, он все же невероятно распространен. Он более известен как механизм «щелчка», и он значительно повышает простоту и удобство использования шариковой ручки, устраняя необходимость в этих общеизвестно отсутствующих колпачках. Этот механизм гениально прост, но все же имеет довольно много движущихся частей, о которых мы поговорим ниже.

Наконец, шариковые ручки также часто включают верхний колпачок , который либо прикрепляется к передней части ручки в качестве покрытия для пера, либо к задней части ручки в качестве поворотного устройства для механизма втягивания.

Как чернила выходят из шариковой ручки?

Важным ключом к тому, что делает шариковую ручку тикающей, является ее несущий шарик , который находится на самом кончике пера. Этот шарик подшипника представляет собой крошечную металлическую сферу, обычно изготавливаемую из латуни, стали или карбида вольфрама. Под действием силы тяжести чернила в заправочном картридже притягиваются к кончику ручки, покрывая одну половину шарика подшипника. Когда писатель проводит кончиком пера по бумаге, шарик подшипника вращается в своем гнезде, перенося чернила из внутренней части резервуара для чернил на бумагу. Одновременно с этим на внутренней стороне ручки другая половина сферы повторно покрывается чернилами, создавая цикл покрытия, вращения и переноса. Это приводит к плавному и равномерному высвобождению чернил, что позволяет писателю без пауз выводить страницы подряд.

Вверху: специальные тиксотропные чернила, используемые в сменном блоке Fisher Space Pen под давлением.

Что особенного в шариковых чернилах?

Хотя обычные пользователи часто упускают это из виду, тип чернил в ручке имеет решающее значение для ее функциональности и эффективности. На самом деле, принципиальное различие между шариковыми, перьевыми и роллерными ручками заключается не в их структуре, а в типе чернил, которые они используют. Несущий шариковый механизм шариковой ручки на самом деле был изобретен специально для чернил на масляной основе, потому что перьевая ручка не работала с чернилами этого типа. Уникально то, что в картриджах шариковых ручек используются густые, вязкие чернила. Из-за шарикового подшипника шариковые ручки лучше всего подходят для этих чернил на масляной основе, поскольку они выходят из наконечника намного медленнее, чем чернила на водной или даже гелевой основе. Это также намного практичнее и удобнее, так как срок службы каждого картриджа больше, чем у роллеров или перьевых ручек, а чернила очень быстро высыхают, что предотвращает смазывание.

Механизм втягивания

Любой, кому когда-либо приходилось скучать на совещании, имея только ручку для развлечения, должен быть знаком с основными компонентами классического механизма втягивания шариковой ручки. Но что именно делает каждая из этих частей, и как они работают вместе, чтобы создать тот удовлетворяющий клик , который мы все знаем и любим? Два основных компонента механизма втягивания включают пружины и толкающее устройство. Само толкающее устройство состоит из нескольких частей, которые сцепляются друг с другом и вращаются, переключаясь между двумя формациями: более длинное, выдвинутое положение и более короткое, сжатое положение. В самом простом смысле, когда колпачок щелкает, толкающее устройство толкает чернильный картридж вниз и вращается, блокируя себя в выдвинутом положении. Это позволяет кончику пера полностью выдвигаться за пределы корпуса пера, чтобы к нему можно было получить доступ для письма. И наоборот, при повторном щелчке колпачка толкающее устройство поворачивается и фиксируется в сжатом положении, втягивая чернильный картридж обратно в цилиндр, изолируя его для будущего использования. Точная механика того, как это работает, немного сложнее, но видео Билла Хэммака о механизме втягивания шариковой ручки прекрасно объясняет это:

Заключение

Действительно, конструкция и механизм шариковой ручки — это блестящий дизайн. По своей сути он очень прост, но на него повлияло гораздо более детальное и сложное изобретение. Как нечто само собой разумеющееся в нашей повседневной жизни, шариковая ручка, безусловно, заслуживает безоговорочной признательности. Будем надеяться, что, помогая писателям лучше понять, как работает шариковая ручка, мы сможем развить это понимание по одному клику за раз.

Будьте в курсе всех последних и лучших новинок писательского мастерства.

О нас

• О нас
• Наша история
• Встретиться с командой
• Свяжитесь с нами
• 800-963-РУЧКИ (7367)

Отдел обслуживания клиентов

• Возврат и обмен
• Политика доставки
• Международный доставка
• Информация о гарантии
• Часто задаваемые вопросы
• Политика конфиденциальности
• Условия эксплуатации

Инструменты для покупок

• Подарки для корпоративных ручек
• Персонализация и гравировка
• Купоны и специальные предложения
• Зарабатывать награды
• Марки перьевых ручек по странам
• Поиск пополнения
• Отзывы

Follow Goldspot Pens

Оставайтесь на связи по электронной почте или в социальных сетях.

© 2022, Ручки Goldspot

Способы оплаты

American ExpressDiners ClubDiscoverMastercardPayPalShop PayVenmoVisa

{{ tier_title }}

«,»reward_you_get_popup»:»Вы получаете»,»reward_they_get_popup»:»Они получают»,»reward_free_shipping_popup»:»Вы получаете скидку на бесплатную доставку\r\n Они получают скидку на бесплатную доставку»,»reward_you_get_free_popup «:»Бесплатная доставка»,»popup_item_tier_benefits_title»:»Преимущества»,»popup_item_tier_benefits_next_tier»:»Следующий уровень»,»popup_item_tier_benefits_list_of_tiers»:»Список уровней»,»reward_tier_achieved_on»:»Достигнуто {{ month }} {{ day } }, {{ year }}»,»reward_tier_multiply»:»Множитель»,»reward_tier_multiply_points»:»{{multiply_points }}x»,»earn_tier_more_points»:»Заработано {{ more_points }}/{{ next_tier_points }} {{ points_name }}»,»reward_as_discount»:»{{ сумма }} скидка»,»reward_as_points»:»{{ сумма }} {{ points_name }}»,»reward_as_gift_card»:»{{ сумма }} подарочная карта»,»flexible_discount «:»Скидка»,»flexible_discount_price»:»Цена со скидкой»,» available_discount_title»:»В данный момент у вас нет доступных наград»,»reward_your_tier»:»Ваш уровень:»,»reward_next_tier»:»Следующий t tier:»,»reward_page_confirm»:»Подтвердить обмен»,»reward_redeem_cancel»:»Отменить»,»reward_redeem_confirm»:»Подтвердить»,»reward_page_earn_points»:»Заработать баллы»,»reward_not_enough_points»:»Недостаточно баллов»,» select_rewards»:»Выберите награду»,»reward_birthday»:»День рождения»,»reward_enter_birthday»:»Введите день рождения»,»reward_please_enter_birthday»:»Пожалуйста, укажите день рождения»,»reward_enter_valid_birthday»:»Введите правильную дату дня рождения»,» warning_title_for_reward»:»К сожалению, похоже, что программа лояльности и вознаграждений недоступна для этой учетной записи. «,»warning_title_for_reward_requirelogin»:»Чтобы принять участие в нашей программе лояльности и вознаграждений, вы должны сначала подтвердить свою учетную запись. Пожалуйста, войдите в систему, чтобы проверить свое право на участие.»,»reward_notifications_earned_points»:»Вы заработали {{ points_name }}!»,»reward_notifications_spend_your_points»:»Потратьте свои баллы! У вас есть {{ point_balance }} {{ points_name }}»,»reward_activity_reset_points»:»Сбросить баллы»,»reward_activity_reset_tiers»:»Сбросить уровни»,»reward_activity_reset_tiers_description»:»»,»reward_notifications_you_have»:»У вас есть
{{ points_name }}»,»reward_notifications_discount_check»:»Используйте скидку на странице оформления заказа»,»reward_notifications_add_discount_to_your_cart»:»У вас есть доступная скидка. Добавьте скидку в корзину!»,»reward_discount_unavailable»:»Скидка недоступна»,»reward_program_emails»:»Письма по бонусной программе»,»reward_title_earn_for_place_order»:»Купите этот товар и заработайте {{ points_count }} {{ points_name }}»,» награда_title_earn_for_place_order_on_cart_or_checkout»:»Вы зарабатываете {{points_count}} {{points_name}} за эту покупку»,»reward_save_btn»:»Сохранить»,»reward_delay_points_pending_status_rule»:»В ожидании»,»referral_page_inviting_text»:»Пригласив друга»,» referral_page_your_benefit»:»Ваша выгода»,»referral_page_your_friends_benefit»:»Привилегия вашего друга»,»referral_page_get»:»Получите»,»referral_page_no_reward_text»:»похвалите, пригласив своих друзей!»,»referral_link»:»Реферальная ссылка»,»copy_link «:»Копировать ссылку»,»referral_page_share_title»:»Поделиться в социальных сетях»,»referral_page_active_discounts»:»Активные скидки»,»claim_referral»:»Claim»,»referral_notification_label»:»Пожалуйста, введите адрес электронной почты, чтобы получить подарок», «email_sent_successfully»:»Ваше письмо успешно отправлено полностью!»,»referral_page_share_link_not_log_in»:»Войдите, чтобы начать делиться ссылкой»,»reward_activities_order_refund»:»Возврат заказа»,»reward_activities_order_updated»:»{{rule_title}} (Заказ обновлен)»,»activity_refund_earn_point»:»-{ { points_count }} {{ points_name }}»,»activity_refund_earn_points»:»-{{ points_count }} {{ points_name }}»,»activity_order_tier_lowered»:»Уровень понижен ({{ tier_title }})»,»order_refunded_activity_spend»:» +{{ points_count }} {{ points_name }}»,»reward_activity_discount_refund»:»Возврат скидки»,»reward_activity_gift_card_refund»:»Возврат подарочной карты»,»refund_tier_activity_discount_refund»:»Возврат скидки ({{ Discount_code }})»,»referrer_guest_notify_message «:»Зарегистрируйтесь, чтобы получить скидку»,»reward_sender_block_list_in_referral_program»:»К сожалению, эта реферальная ссылка больше не активна»,»referral_title_history»:»История»,»referral_not_allowed_to_use_referral_program»:»Вам не разрешено использовать реферальную программу», «referral_no_activity»:»Нет активности»,»referral_history_c ustomer_name»:»Имя»,»referral_history_customer_email»:»Электронная почта»,»referral_history_status»:»Статус»,»referral_history_date»:»Дата»,»order_redeem_discount_name»:»Скидка на заказ ({{ name_order }})», «discount_expire_in_day»:»Скидка действует через {{ days_count }} день»,»discount_expire_in_days»:»Скидка действует через {{ days_count }} дней»,»activity_discount_expired_code»:»Скидка истекает {{ code }}»,»activity_discount_expired»: «Срок действия скидки истек»,»current_balance»:»Текущий баланс»,»birthday_gift_multiply_message»:»Баллы за каждый заказ, сделанный в день вашего рождения, будут умножены на {{multiply_points }}!»,»your_discount_code»:»Ваш код скидки:», «verify_account_message»:»Чтобы получить вознаграждение за создание учетной записи, подтвердите свой адрес электронной почты. «,»verify_account_email_is_send_massage»:»Письмо с подтверждением отправлено,
, пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик.»,»verify_account_button»:»Подтвердите аккаунт»,»spending_card»:»Карта правила расходов»,»minimum_purchase»:»Требуется минимальная покупка {{ Discount_amount }}»,»tier_info»:»Информация об уровне» ,»completed_rule»:»Выполненное правило»,»earning_rule»:»Правило заработка»,»reward_popup»:»Всплывающее окно вознаграждения»,»birthday_field»:»Поле дня рождения»,»shop_it»:»КУПИТЬ»,»назад»: «Назад»,»click_for_sound_on»:»Нажмите, чтобы включить звук»,»click_for_sound_off»:»Нажмите, чтобы отключить звук»,»view_on_instagram»:»Посмотреть в Instagram»,»view_on_tiktok»:»Посмотреть в Tiktok»,»instagram_gallery»: «Галерея Инстаграм»}

How Do Ballpoint Pens Work (2022) — Dayspring Pens

Шариковая ручка — самый распространенный инструмент для письма в мире, но как она на самом деле работает?

В этой статье я подробно расскажу, как работают шариковые ручки, какие чернила делают их особенными, и отвечу на вопросы об уходе за шариковыми ручками и их хранении.

Что такое шариковая ручка?

Шариковая ручка — это ручка, в которой чернила на масляной основе распределяются по металлическому шарику на кончике ручки, который вращается и распределяет чернила по поверхности для письма.

Шариковую ручку также называют шариковой ручкой, ручкой-биркой и точечной ручкой.

Устройство шариковой ручки

Стержни для шариковых ручек состоят из резервуара для чернил, шарика из латуни, стали или карбида вольфрама и корпуса, который удерживает шарик.

Шариковая ручка состоит из стержня и корпуса.

Запасной элемент для шариковой ручки представляет собой цилиндр, содержащий чернила, небольшой вращающийся шарик и корпус для шарика.

Цилиндр — это корпус, который удерживает стержень и позволяет пользователю удерживать перо. Стволы могут включать зажимы, которыми можно прикрепить шариковую ручку к манишке рубашки или блокноту.

Если ручка является защелкивающейся или вращающейся, она будет включать пружину и толкающее устройство, которое зацепляет и втягивает шариковую ручку.

Как шарик остается в ручке?

Шарик остается в шариковой ручке, потому что он находится в гнезде, металлическом углублении, внутри которого находится крошечный шарик.

Гнездо плотно прилегает к маленькому вращающемуся шарику с двумя отверстиями, одно из которых выходит в чернильный картридж, а другое обращено к пишущему кончику ручки.

Гнездо удерживает шарик достаточно плотно, чтобы он не выпал из ручки и не попал обратно в резервуар, но достаточно свободно, чтобы он мог свободно вращаться.

По сути, это механизм с одним шарикоподшипником, как показано в этом видео.

Как выходят чернила из шариковой ручки?

Чернила вытекают из шариковой ручки на поверхность шарика.

Когда шарик поворачивается к бумаге, чернила растекаются по поверхности шарика, соприкасаясь с резервуаром для чернил, и катятся вместе с шариком к открытому пишущему кончику.

Затем он прикрепляется к бумаге, которая представляет собой более пористую поверхность, и впитывается бумагой.

По сути, шарик действует как держатель, когда ручка движется и выталкивает чернила из наконечника шариковой ручки.

Из чего состоят чернила для шариковых ручек

Чернила для шариковых ручек состоят из смеси 25-40% красителя или пигмента, взвешенного в смеси масла и жирных кислот.

Обычные масла, используемые в шариковых ручках, включают бензиловый спирт или феноксиэтанол, которые вызывают почти мгновенное высыхание чернил при контакте с воздухом.

Жирные кислоты, такие как олеиновая кислота, действуют как смазочные материалы, которые предохраняют ручки от засорения и позволяют шарику непрерывно вращаться без напряжения.

Дополнительные добавки часто смешивают, чтобы сделать цвета более яркими, помочь чернилам быстрее впитаться в бумагу, сделать чернила водостойкими, архивными, более жидкими и т. д.

Эти добавки делают чернила для шариковых ручек собственностью бренда и химика, разработавшего их.

Что удерживает чернила в ручке?

Роликовый механизм шариковой ручки действует как сплошной колпачок, предотвращающий вытекание чернил из ручки.

Поскольку между шариком и гнездом на наконечнике нет воздушного зазора, чернила остаются в картридже до тех пор, пока шарик не начнет вращаться, чтобы распылить чернила на бумаге.

Что особенного в шариковых чернилах

Чернила для шариковых ручек особенные, потому что это более густые, быстросохнущие чернила, изготовленные из масла, а не из воды.

Традиционно чернила, такие как Dark India Ink, всегда изготавливались путем смешивания красителя или пигмента с водой, а затем либо погружения пера в чернила, чтобы писать, как тростниковой ручкой, либо заполнения камеры внутри пера чернилами, которые должны быть вылетает из пера, как перьевая ручка.

Чернила для шариковой ручки являются вязкими чернилами, что означает, что они находятся где-то между твердым и жидким. Это более густая краска и очень липкая.

Это позволяет чернилам прилипать к шарику из латуни, стали или карбида вольфрама, а также к бумаге.

Поскольку это чернила на масляной основе, а не на водной основе, они менее подвержены высыханию на воздухе, что приводит к тому, что чернила на водной основе перестают писать.

Чем более вязкие чернила, тем быстрее они высыхают, но компромисс заключается в том, что для письма требуется большее давление. Это связано с тем, что толщина чернил замедляет вращение шарика и требует дополнительной физической силы для перемещения наконечника шариковой ручки.

Краткая история чернил для шариковых ручек

Именно чернила шариковой ручки сделали ее новаторским достижением.

Концепция вращающегося механизма шариковой ручки была изобретена в течение десятилетий, но жидкие чернила всегда слишком свободно текли вокруг механизма и вытекали или высыхали и засоряли перо.

Журналист по имени Ласло Биро вместе со своим братом Дьердь превратил газетные чернила (масляная паста для печати) в работающие чернила, которые сделали возможной шариковую ручку.

В чем разница между шариковой ручкой и ручкой-роллером?

Разница между шариковой ручкой и ручкой-роллером заключается в типе чернил внутри ручки — шариковые ручки содержат пастообразные чернила на масляной основе; Ручки-роллеры содержат гелевые чернила на водной основе.

Это означает, что шариковые ручки быстро сохнут, могут писать на разных поверхностях и требуют хорошего давления, чтобы чернила шариковой ручки заработали. Иногда шариковые ручки текут неравномерно из-за пастообразных чернил.

Ручки-роллеры, с другой стороны, имеют более яркие цветные стержни с жидкими чернилами, которые требуют гораздо меньшего давления для письма и имеют плавный поток чернил.

Гель означает, что после письма необходимо время, чтобы чернила высохли на бумаге. Чернила могут размазываться или создавать расплывчатость на недорогой бумаге.

Роллеры имеют механизм шариковой ручки, но пишут больше как перьевая ручка.

Все гелевые ручки являются роликовыми.

Из чего сделаны гелевые чернила?

Гелевые чернила представляют собой густые непрозрачные чернила, полученные путем суспендирования пигмента в геле на водной основе.

Гель состоит из воды и биополимеров, таких как ксантановая камедь, которая имеет более высокую вязкость, что позволяет суспендировать большее количество пигмента в геле.

По сути, чем больше пигмента, тем ярче цвет. Это также позволяет использовать такие добавки, как металлический блеск, флуоресцентные вещества и блестки, которые невозможны в чернилах шариковой ручки.

Устранение неисправностей шариковой ручки

У всех ручек есть свои сильные и слабые стороны, даже у надежной шариковой.

Поговорим немного о проблемах, которые могут возникнуть с шариковыми ручками, и о том, что можно исправить.

Проблемы с шариковыми ручками

К недостаткам шариковых ручек относятся:

• сильное давление, необходимое для создания линии письма
• Поток чернил может быть непостоянным или прерываться, особенно в быстросохнущих шариковых ручках
• Чернила могут забиться вокруг металлического шарика

Почему шариковые ручки перестают работать?

Первый вопрос, который следует задать себе, если вы не можете заставить свою шариковую ручку работать, – закончились ли в ней чернила.

После того, как вы установили, что в картридже есть чернила, вы можете попытаться заставить чернила двигаться через металлический шарик.

Несмотря на то, что механизм вращающегося шарика действует как колпачок, создавая преграду между чернилами и воздухом, если ручка остается открытой и не используется в течение длительного времени (скажем, много часов или дней), чернила вокруг шарика все равно могут высохнуть .

Как заставить шариковую ручку начать работать

Метод каракулей

Возьмите клочок бумаги и нарисуйте на нем ручкой. Продолжайте рисовать, пока чернила не начнут течь.

Метод с использованием медицинского спирта

В качестве альтернативы можно попробовать окунуть кончик ручки в медицинский спирт на несколько секунд и нацарапать на бумаге.

Спирт должен растворять масло в чернилах и удалять любой засор, мешающий ручке писать.

Метод зажигалки

Ограничив точку контакта только металлическим наконечником, поднесите пламя зажигалки к кончику ручки на несколько секунд и попробуйте написать.

Продолжайте нагревать, время от времени проверяя, чтобы кончик не был слишком горячим, и проверяя на поверхности для письма.

Тепло в конечном итоге расплавит сгусток.

Почему протекают шариковые ручки?

Шариковые ручки подтекают, если в резервуаре для чернил имеется отверстие, например, прокол, если металлический шарик слишком ослаблен в гнезде, или из-за изменения давления, например, при полете на большой высоте.

Поскольку чернила жидкие, они будут постоянно искать равновесие. Если чернила каким-то образом могут вытечь из резервуара пера, они попытаются вытечь.

Поскольку чернила для шариковой ручки более густые, они менее подвержены протечкам, чем более жидкие чернила на водной основе, но тем не менее могут протекать.

Могут ли шариковые ручки высыхать?

Шариковые ручки могут высохнуть, если они слишком долго находятся на воздухе.

Они сохнут гораздо дольше, чем перьевые ручки или шарики-роллеры, чернила на водной основе которых быстро высыхают в наконечнике и наконечнике на воздухе.

На это уйдут часы, а иногда и дни, но шариковые ручки без колпачка или в неубранном состоянии высохнут.

Как хранить шариковую ручку

Шариковые ручки следует хранить острием вниз.

Вязкие густые чернила требуют гравитации для письма, поэтому хранение их острием вниз гарантирует, что ваша шариковая ручка будет готова к письму с минимальными усилиями.

Если перо имеет колпачок или втягивается, всегда втягивайте перо или заменяйте колпачок, чтобы перо не высыхало.

Как чистить шариковые ручки

Чтобы почистить шариковую ручку, возьмите бумажное полотенце и чашку с горячей водой. Для начала смочите бумажное полотенце и протрите им пишущий кончик и любые области, где чернила запеклись.

Удерживая цилиндр, опустите наконечник в горячую воду для удаления стойких сгустков и тщательно протрите бумажным полотенцем.

Не замачивайте наконечник в воде.

Для очистки пера также можно использовать медицинский спирт.

Просто нанесите медицинский спирт на ватный тампон или бумажное полотенце и протрите шприц-ручку.

Как долго работают шариковые ручки?

Шариковой ручкой можно написать в среднем 50 000 слов или примерно 100 страниц. Сколько дней или использований работает шариковая ручка, будет зависеть от пользователя и от того, как часто он использует ручку.

Можно ли стереть шариковую ручку?

Технически да, шариковые ручки можно стирать.

В состав некоторых шариковых ручек входят специальные чернила, которые можно стирать специальным ластиком, например шариковой ручкой Paper Mate Eraser Mate.

Чтобы стереть стандартную шариковую ручку:

1. Нанесите небольшое количество ацетона (средство для снятия лака) на ватный тампон.
2. Аккуратно втирайте чернила, пока они не удалятся с поверхности письма.

Оставляют ли пятна чернила для шариковой ручки?

Да, шариковые чернила оставляют пятна на ткани.

Как удалить пятно от шариковой ручки

Любой растворитель удалит пятно от чернил.

Прежде чем наносить растворитель, проверьте цветостойкость ткани, чтобы убедиться, что вы не повредите краску ткани.

Затем нанесите на пятно растворитель, например медицинский спирт, дезинфицирующее средство для рук или лак для волос. Для этого подложите бумажное полотенце или тряпку под пятно и промойте его растворителем.

Нанесите на пятно жидкое моющее средство и постирайте в самой горячей воде, которую позволяет ткань.

Перед сушкой проверьте, не удалилось ли пятно. Если нет, продолжайте процесс, пока пятно не исчезнет.

Может ли шариковая ручка замерзнуть?

Да, стандартная шариковая ручка замерзнет.

Некоторые производители использовали специальные технологии для изготовления шариковых ручек, которые будут работать в экстремальных условиях, таких как Fisher Space Pen. Эти ручки могут работать в открытом космосе, под водой, в условиях сильной жары и холода и т.