Open Source Science Tricorder คืออะไร?

ในโลกของ Star Trek Tricorder คืออุปกรณ์พกพาที่รวม Sensor หลายแบบ เพื่อช่วยสำรวจสิ่งแวดล้อมและสิ่งที่ไม่รู้จัก

Open Source Science Tricorder Cyberdeck นำแนวคิดนั้นมาทำในแบบที่จับต้องได้ โดยใช้ Sensor ที่มีอยู่จริง และออกแบบเครื่องให้เป็น Platform สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มากกว่าการเลียนแบบหน้าตาจากซีรีส์

กว่าจะมาถึง Cyberdeck: Prototype กว่าสิบปี

Repository ของ Project ไม่ได้โชว์แค่เครื่องที่เสร็จแล้ว แต่เล่าการลอง Form Factor หลายแบบ ก่อนจะมาลงตัวกับ uConsole

Arducorder Mini

รุ่นก่อนหน้าเน้น Custom Hardware มาก และเป็นหนึ่งใน Major Release ของ Open Source Science Tricorder Project

Smartphone Attachment

มีการทดลองทำ Sensor Pack ที่ต่อกับ iPhone โดยใช้ Raspberry Pi Zero W และ Arduino เป็นส่วนหนึ่งของ Architecture แต่ผู้สร้างมองว่า Design ยังซับซ้อนและเทอะทะเกินไป

Teensycorder และ T-Deck

มีการลองใช้ Form Factor คล้าย BlackBerry เพื่อรวม Keyboard กับ Display ในอุปกรณ์พกพา แต่ข้อจำกัดด้านพื้นที่และจำนวน Sensor ทำให้ยังไม่ลงตัว

PicoCalc Prototype

PicoCalc ให้ Form Factor ที่เล็กและ Hackable แต่ผู้สร้างพบว่าทั้ง Compute Power และ Screen Resolution ยังไม่ตอบโจทย์สำหรับ Camera, Thermal Imaging และ Desktop-style Software

uConsole

สุดท้าย ClockworkPi uConsole ให้ทั้ง Keyboard, IPS Display, Linux และ Compute Module พร้อมพื้นที่ให้ทำ Sensor Backpack ที่ด้านหลังได้เป็นระบบมากขึ้น

Architecture ของ Tricorder ตัวนี้

ระบบแบ่งงานออกเป็นสองฝั่งหลัก:

USB Sensor บางตัวสามารถคุยกับ Linux ได้โดยตรง ขณะที่ Sensor ผ่าน I2C, Analog หรือ Interface อื่น ถูกจัดการผ่าน ESP32

CM4 หรือ CM5? Source ยังมีข้อมูลไม่ตรงกัน

Hackaday วันที่ 30 กันยายน 2026 ระบุว่า Cyberdeck ใช้ Compute Module 5

แต่ Official GitHub README ปัจจุบันยังมีหลายส่วนที่พูดถึง Compute Module 4 เช่น Cost Section และคำอธิบาย Iteration 13

ขณะเดียวกัน Hardware List ของ uConsole Extension ก็ระบุว่ามี CM5 Adapter

Thermal Camera มองอะไรได้?

Official Hardware List ระบุ Thermal Camera เป็น Waveshare Long-wave IR Camera 80×62 ผ่าน USB-C

ระบบยังมี Visible-light USB Camera คือ Waveshare IMX378 12MP ทำให้ผู้ใช้มีทั้งภาพปกติ และภาพ Thermal ในเครื่องเดียว

Visible Spectrometer 340–780 nm ทำงานยังไง?

Sensor ฝั่ง Visible Spectroscopy ใช้:

Hamamatsu C12666MA Microspectrometer

Official Repository ระบุ:

• 256 Spectral Channels
• ช่วงประมาณ 340–780 nm
• Practical Spectral Resolution ประมาณ 15 nm

Spectrometer ต่างจาก Sensor แสงธรรมดา เพราะไม่ได้บอกแค่ว่า “สว่างแค่ไหน” แต่แยกข้อมูลตาม Wavelength เพื่อดูว่าแสงในแต่ละช่วงมีความเข้มอย่างไร

Magnetic Field Camera ต่างจาก Magnetometer ยังไง?

Project มี Sensor สนามแม่เหล็กสองแนว ที่ทำหน้าที่ต่างกัน

MLX90393 Magnetometer

ใช้วัดสนามแม่เหล็ก ในแกน X, Y และ Z เพื่อดู Strength / Direction ณ จุดที่ Sensor อยู่

Magnetic Imaging Tile

เป็น Sensor Array:

8 × 8 = 64 Pixels

จึงสามารถแสดง Spatial Pattern ของสนามแม่เหล็กเป็นภาพ แทนการวัดเพียงค่าจุดเดียว

20 kHz ที่ Source พูดถึง ไม่ใช่ Current UI 20,000 FPS

Official README ระบุว่า Magnetic Imaging Tile ถูกออกแบบให้ไปได้ถึงประมาณ:

20 kHz

แต่ใน Errata ผู้สร้างระบุว่า Refresh Rate ปัจจุบันใน User Interface อยู่เพียงประมาณ:

1 frame per second

เพราะ ESP32 กำลัง Poll Sensor หลายตัว แบบ Round-robin และ Software Mode สำหรับ Focus ที่ Magnetic Tile เพื่อเก็บ High-speed Capture ยังไม่ได้ Implement

Radiation Spectroscopy ใช้วัดอะไร?

Cyberdeck ใช้ Pomelo Spectroscopic Radiation Detector เป็น Sensor ฝั่ง Radiation

Repository ระบุว่า Detector ใช้ Scintillation-based Measurement และสามารถแยก Energy Levels เพื่อทำ Radiation Spectroscopy ได้

Hackaday อธิบายว่า ระบบนี้สามารถใช้วิเคราะห์ Energy Spectrum ของแหล่ง Beta / Gamma ในบริบทของเครื่องมือวัด

Environmental Sensors มีอะไร?

ข้อมูล Sensor เดินทางเข้า uConsole ยังไง?

ESP32 ทำหน้าที่เป็น Sensor Aggregator มากกว่าจะเป็น Main Computer

Sensor ที่ต่อ USB โดยตรง เช่น Camera บางตัว สามารถคุยกับ Linux โดยไม่ต้องผ่าน ESP32

JSONL ทำให้ ESP32 กับ Python คุยกันง่ายยังไง?

Official README ระบุว่า ESP32 ส่งข้อมูลออกเป็น JSONL หรือ JSON Lines

แต่ละบรรทัดคือ Packet หนึ่งชุด ประกอบด้วย:

• ชื่อ Sensor
• Payload
• Timestamp
• Error State

{"sensor":"scd4x","payload":{"atmospheric":{"co2_ppm":612,"temp_c":23.4,"humidity_rh_pct":41.2},"timestamp":184532,"error_state":0}}
{"sensor":"mlx90393","payload":{"magnetic":{"x_ut":12.85,"y_ut":-31.42,"z_ut":45.10},"timestamp":184611,"error_state":0}}
{"sensor":"sps30","payload":{"mass":{"PM1_0":2.113,"PM2_5":2.472,"PM4_0":2.601,"PM10":2.665},"timestamp":184702,"error_state":0}}

ข้อดีของรูปแบบนี้คือ ฝั่ง Python ไม่ต้อง Decode Binary Protocol ที่ซับซ้อนเพื่อเริ่ม Prototype แต่สามารถอ่านทีละบรรทัด แล้ว Parse เป็น Object ได้โดยตรง

User Interface ใช้ Python + Pygame

Official File UserInterfacePygame.py ยืนยันว่า UI หลักเขียนด้วย Python และใช้ Pygame สำหรับ Rendering

Current UI มี Page เช่น:

• Overview
• Environmental
• Magnetic
• Cameras
• Visible Spectrometer
• Audio Spectrum
• Gamma Spectrum
• Errors / Logs

README ระบุว่า ผู้ใช้เลือกหน้าจอด้วย Number Keys และบางหน้า เช่น Magnetic Imaging มี Function เพิ่มเติมอย่าง Baseline Measurement

Custom PCB 3 ชุดทำหน้าที่อะไร?

แม้แนวคิดหนึ่งของ Project คือพยายามใช้ Off-the-shelf Hardware ให้มากขึ้น แต่สุดท้ายก็ยังมี Custom PCB ที่ช่วยลดพื้นที่และจัด Wiring ให้เป็นระบบ

1. Hamamatsu Microspectrometer Breakout

Breakout Board สำหรับ C12666MA มี Low-profile Connector, Op-amp Buffer และ Filtering Passives เพื่อช่วยจัด Interface ของ Spectrometer

Repository เปิด:

• Schematic PDF
• EAGLE .sch
• EAGLE .brd
• Parts List

2. ESP32 Breakout

เชื่อม uConsole ผ่าน USB ไปยัง Sensor หลายตัว เช่น:

• Spectrometer
• Magnetic Imaging Tile
• QWIIC I2C
• SPS30
• Header สำรองสำหรับ Light Source

3. USB Hub Breakout

ใช้ Adafruit CH334F Mini 4-Port USB Hub แล้ว Breakout ออกเป็น Connector ขนาดเล็ก เพื่อลดพื้นที่ภายในเครื่อง

Warning: USB 5V กับ QWIIC ใช้ Connector หน้าตาคล้ายกัน

นี่เป็น Errata ที่ผู้สร้างเตือนเองอย่างตรงไปตรงมา

USB Hub Breakout ใช้ Connector แบบเดียวกับ Connector ที่พบใน QWIIC System

Silkscreen ของ PCB รุ่นเก่าก็มี Error

ผู้สร้างระบุว่า ESP32 Board รุ่นก่อนหน้า มี Silkscreen สลับ Label ระหว่าง Connector ของ:

• Spectrometer
• Magnetic Imaging Tile

Repository ระบุว่า Latest Board File ควรถูกแก้แล้ว แต่ภาพ Build เก่า อาจยังแสดง Label ที่ผิด

Case และ Sensor Mounts พิมพ์ 3D

Enclosure และ Sensor Mount หลายชิ้นของ Project ถูกออกแบบใน OpenSCAD และมี STL Export ให้ใน Repository

ชิ้นส่วนหลักที่เปิดไฟล์ไว้ เช่น:

• Main Body
• Back Plate
• Magnetic Imaging Tile Enclosure
• Power Switch Part

Main Body ทำหน้าที่แทนฝาหลังของ uConsole และเป็นโครงหลักที่ใช้ติด Sensor ส่วน Back Plate ใช้ติด Environmental Sensors และ QWIIC Hub

สิ่งที่ Prototype ยังแก้ไม่จบ

Cooling

ผู้สร้างระบุว่า Raspberry Pi Compute Module มีความร้อนจริง และ Prototype ปัจจุบัน สามารถรันโดยไม่มี Cooler ได้ช่วงหนึ่ง แต่ท้ายที่สุดอาจ Thermal Throttle

Future Revision ยังต้องมี Cooling Solution ที่ลงตัวกว่าเดิม

Battery

ผู้สร้างประเมินแบบคร่าว ๆ ว่า Battery Runtime ปัจจุบันอยู่ประมาณ:

“maybe an hour or two”

Magnetic Imaging Speed

Hardware ถูกออกแบบให้เร็ว แต่ Software ปัจจุบัน ยังไม่ได้ใช้ High-speed Capability เต็มที่

Transmission Spectroscopy Light Source

มี Header เตรียมไว้ แต่ Light-source System สำหรับ Transmission Mode ยังไม่เป็น Design ที่ผู้สร้างพอใจ

Wi-Fi Antenna

ผู้สร้างระบุว่ายังไม่มีตำแหน่ง Wi-Fi Antenna ที่ลงตัว และ Placement ปัจจุบัน ยังเป็นลักษณะ Prototype

Project นี้สร้างตามง่ายไหม?

Official README ตอบเรื่องนี้ตรง ๆ ว่า:

“maybe”

ผู้สร้างย้ำว่า Cyberdeck นี้เป็น:

• Prototype
• ไม่ใช่ Product สำเร็จรูป
• มี Rough Edges
• ซับซ้อน
• มีต้นทุนค่อนข้างสูง

คุณค่าของ Project จึงไม่ได้มีแค่การ Clone ทั้งเครื่อง แต่รวมถึงการหยิบ Architecture, Sensor Interface, Magnetic Imaging, Spectrometer Breakout หรือ 3D Enclosure ไปต่อยอดเป็น Project ของตัวเอง

ต้นทุนที่ผู้สร้างประเมิน

Official README ให้ Estimate คร่าว ๆ ว่า:

ผู้สร้างระบุว่า Visible Microspectrometer และ Radiation Spectrometer เป็น Component ที่มีต้นทุนสูง ใน Build นี้

ดู Tricorder ทำงานจริง

Video นี้ช่วยให้เห็นว่า Project ไม่ได้เป็นแค่ Concept Render แต่มีหน้าจอและ Sensor Mode ที่ใช้งานจริงบน Cyberdeck

FAQ: คำถามที่พบบ่อย

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• Hackaday — Open Source Tricorder Is In It For The Science
• Open Source Science Tricorder Cyberdeck — Official GitHub Repository
• Official ESP32 Firmware — uconsole_sensor_backpack_1b.ino
• Official Python/Pygame UI — UserInterfacePygame.py
• Open Source Science Tricorder Cyberdeck — Demo Video