web/irpen/index.html

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   5   <title>Pong Hero</title>
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   8  <body>
   9 <center>
  10   <object type="image/svg+xml" data="../logo.svg" NAME="pong-hero-logo.svg" width="646" height="162"><img src="../logo.png" title="Nintendo Wiimote PLUS Linux bluetooth PLUS Infra-red Torches EQUALS Pong Hero!">
  11   </object>
  12 </center>
  13 <hr>
  14   <h1>Pong Hero: Making IR Pens</h1>
  15
  16   <table>
  17     <tr>
  18       <td>  <p>
  19     After some experimentation, I settled on a nice form factor for
  20     Pong Hero, using lip balm (Chap Stick) containers.  These have
  21     three 5mm IR LEDs and a rechargable AAA battery contained neatly
  22     inside them.
  23         </p>
  24         </td>
  25       <td>
  26   <img src="complete.jpg" align=right>
  27   </td>
  28       </tr>
  29   </table>
  30
  31   <h2>Background</h2>
  32   <p>
  33     The Wiimote contains an Infra Red camera, so it can track IR
  34     lights.  IR LEDs are around 75c each but they're very directional,
  35     so in practice the Wiimote is seeing the <em>IR light shining on
  36     the wall</em> rather than the LEDs themselves.
  37   </p>
  38
  39   <p>
  40     This discovery allows us to get away without a switch on the IR
  41     pen: just take it more than about 5 cm from the wall and it's too
  42     dim to be seen.  For a more general whiteboard, a momentary push
  43     switch near the end would be great though (fitting it on the
  44     container is hard, tips welcome!).
  45   </p>
  46
  47   <p>
  48     The other simplification is to use <em>rechargable</em> AAA
  49     batteries.  These are 1.2 volts, rather than 1.5 volts, so we
  50     don't need a resistor.  Unfortunately, they drop voltage faster
  51     than decent batteries, so this could also explain why I found the
  52     need to have three LEDs: sneaking a resistor into the circuit and
  53     using 1.5V AAAs might let you get away with a single LED.
  54   </p>
  55
  56   <h2>Ingredients</h2>
  57   <ol>
  58     <li> 3 Infrared LEDs (get spares, I killed some),
  59     <li> Lip balm container (my study smells of strawberries now)
  60     <li> A rechargable AAA battery (and a charger, of course!)
  61     <li> A pen with a spring in it (free promotional click pens are good)
  62     <li> 20cm of hookup wire
  63     <li> A digital camera (for easier debugging, as it can see IR)
  64     <li> Long-nose pliers (to twist the LED legs together)
  65     <li> Snips (to cut the LED legs, shaft of container, wire, spring)
  66     <li> Soldering iron and solder
  67     <li> Glue (to secure spring to bottom of container, maybe LEDs into top)
  68   </ol>
  69
  70   <p> You should be able to make two devices for under $20, assuming
  71   you have tools. </p>
  72
  73   <h2>Steps</h2>
  74
  75   <h3> Preparing the tube </h3>
  76   <p>
  77     Wind the lip balm all the way out, applying to your lips if
  78     they're dry (this is really your last chance to do this, and it
  79     helps you feel you got your $3 worth!).  Remove it, and then pop
  80     off the base cap of the lip balm.
  81   </p>
  82
  83   <hr>
  84   <table>
  85     <tr>
  86       <td>
  87   <h3> The bottom part: the spring </h3>
  88   <p>
  89     Use the snips to clip off all but the bottom few millimeters of
  90     the central shaft which went through the balm.  Remove the spring
  91     from the pen and cut it in half.  Strip one end of the hookup wire
  92     and wrap it around the bottom of the spring: solder it in place.
  93   </p>
  94
  95   <p>
  96     Glue the spring into the truncated chap, and you should get
  97     something like this:
  98   </p>
  99     </td>
 100     <td>
 101     <img src="bottom.jpg">
 102     </td>
 103   </tr>
 104     </table>
 105
 106   <table>
 107     <tr>
 108       <td>
 109   <h3>The top part: the holes</h3>
 110   <p>
 111     Bore three holes through the top of the lip balm container; use
 112     one of the LEDs to check the sizing.
 113   </p>
 114     </td>
 115     <td>
 116     <img src="top-holes.jpg">
 117     </td>
 118   </tr>
 119     </table>
 120
 121   <hr>
 122
 123   <h3>The LEDs</h3>
 124   <table>
 125     <tr>
 126       <td>
 127   <p>
 128     This is probably the trickiest part.  I put the three LEDs into
 129     the top with the flat side of each one facing out: this puts the
 130     long legs near each other on the inside.
 131   </p>
 132     </td>
 133     <td>
 134       <img src="top-with-leds.jpg">
 135     </td>
 136   </tr>
 137     </table>
 138
 139   <table>
 140     <tr>
 141       <td>
 142   <p>
 143     Twist the inner legs into one big leg.  Be careful that as you're
 144     twisting them they don't pull out of the holes.  Trim the
 145     twisted-together legs and solder them together.  This will touch
 146     the positive contact of the battery: you can place the other half
 147     of the pen-spring around this if it makes it easier to get decent
 148     contact (and doesn't short it out!).
 149   </p>
 150     </td>
 151     <td>
 152  <img src="LED-diag.png" title="LED diagram: long leg is positive, flat side is negative">
 153      </td>
 154   </tr>
 155     </table>
 156
 157   <table>
 158     <tr>
 159       <td>
 160   <p>
 161     For the outer legs, I connected them together with two pieces of
 162     hookup wire, then snipped the legs right down to stay out of the
 163     way.
 164   </p>
 165     </td>
 166     <td>
 167     <img src="leds.jpg">
 168      </td>
 169   </tr>
 170     </table>
 171
 172   <table>
 173     <tr>
 174       <td>
 175   <p>
 176     Finally, feed the wire from the bottom spring <em>through the
 177     tube</em> and solder it onto the outer LEDs.
 178   </p>
 179     </td>
 180       </tr>
 181       <tr>
 182     <td>
 183   <img src="full-pen.jpg">
 184      </td>
 185   </tr>
 186     </table>
 187
 188   <hr>
 189
 190   <h3>Finishing and Debugging</h3>
 191
 192   <table>
 193     <tr>
 194       <td>
 195   <p>
 196     Push (or glue) the bottom back onto the main tube, then push a
 197     battery into the tube.  The flat (negative) end goes in first, and
 198     the knobby (positive) end goes at the top.  You should then be
 199     able to ease the cap on, making sure that the top of the battery
 200     presses against the central twisted-together legs of the LEDs.
 201   </p>
 202     </td>
 203     <td>
 204   <img src="with-battery.jpg">
 205      </td>
 206   </tr>
 207     </table>
 208
 209   <table>
 210     <tr>
 211       <td>
 212   <p>
 213     The easiest way to test is to look through a CCD camera: cell
 214     phones tend to work well since they have cheap cameras which don't
 215     filter out IR very well.  Note that you'll only see a light from
 216     straight ahead, as the LEDs are very directional.  Also, the
 217     battery should be fully charged: it gets quite dim quickly.
 218   </p>
 219     </td>
 220     <td>
 221   <img src="top-lit.jpg">
 222      </td>
 223   </tr>
 224     </table>
 225
 226   <p>
 227     That's it: you have a pen!  I found that taking the lid off
 228     between games to try to save battery power had the opposite
 229     effect: I suspect that momentary short-circuits as the top was
 230     pulled off drained the battery quite quickly.  Some glue and
 231     insulation might help here, but I was just happy that it worked at
 232     all!
 233   </p>
 234   <hr>
 235   Rusty Russell: rusty@rustcorp.com.au.
 236 </body>
 237 </html>