ลืมเครื่องคิดเลขเงียบๆ ดิจิทัลจืดๆ ไปได้เลย! วันนี้เราจะพาชาว Maker และทีม R&D ทุกท่านมาพบกับ Flapulator สุดยอดเครื่องคิดเลขที่เกิดจากแนวคิด "Form over function" (เน้นความคราฟต์ มากกว่าความเร็ว)

โปรเจกต์นี้เป็นการผสานความฟิน (Tactile pleasure) ของเสียงคลิกจาก Mechanical Keyboard เข้ากับหน้าจอแบบป้ายพลิก Split-Flap สไตล์ป้ายสนามบินยุคคลาสสิก ขับเคลื่อนด้วยสมองกล Raspberry Pi Pico แถมผู้สร้างยังซ่อนความเนิร์ดด้วยการอิงค่าองศาการออกแบบต่างๆ จากค่า "Pi (π)" เพื่อเตรียมนำผลงานชิ้นนี้ไปขอลายเซ็นไอดอลนักคณิตศาสตร์อย่าง Matt Parker อีกด้วย! เรามาดูสเตปการทำ Prototype ชิ้นนี้กันครับ

ฟีเจอร์เด่น & ของที่ต้องเตรียม (Features & Supplies)

แม้จะดูเป็นของเล่น แต่การทำงานข้างในถูกวิศวกรรมมาอย่างแน่นปึ้กครับ (Over-engineered) ประกอบไปด้วย:

• จอแสดงผล Split Flap 6 หลัก ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวแบบหมุนต่อเนื่อง (FS90R)
• ระบบตั้งศูนย์อัตโนมัติ (Automated Calibration) ด้วยเซนเซอร์แม่เหล็ก (Hall sensors)
• แผงคีย์บอร์ดประกอบมือ (Handwired) 24 ปุ่ม ใช้สวิตช์ Gateron KS-33 Low Profile
• สมองกล Raspberry Pi Pico พร้อมไฟ LED แสดงสถานะการคำนวณ (+, -, x, /)
• ใช้พลังงานแบตเตอรี่ 18650 ใช้งานได้ยาวนาน 4 ชั่วโมง

Step 1-2: งาน 3D Print & ประกอบจอ Split-Flap

งานนี้เป็นบททดสอบความแม่นยำของเครื่อง 3D Printer เลยครับ (ต้นฉบับใช้ Bambu Lab P1S พิมพ์ประมาณ 13 ชั่วโมง) เพราะแผ่นป้ายตัวเลข (Flaps) ต้องพิมพ์สลับสี 2 สีในชิ้นเดียว (Multi-material)

การประกอบแต่ละ "หลัก" (Digit) จะใช้เฟรม 3D Print ใส่แกนหมุน (Spool) เข้าไป แผ่นป้าย 12 แผ่นจะถูกเสียบเข้ากับร่อง และใช้เซอร์โวติดแม่เหล็ก (Neodymium) หมุนเฟือง โดยมี Hall Sensor (KY-003) คอยจับตำแหน่งแม่เหล็ก เพื่อรีเซ็ตตำแหน่งเริ่มต้น (Homing) ให้ตัวเลขตรงเป๊ะทุกครั้งที่เปิดเครื่องครับ

Step 3: งานบัดกรี Mechanical Keyboard (Handwired)

ความสนุกของงาน Custom Keyboard คือการบัดกรีวงจรแบบแมทริกซ์ (Matrix wiring) เองครับ นำสวิตช์ Gateron KS-33 กดลงแผ่นเพลท 3D Print จากนั้นใช้สายทองแดง 16 AWG เดินสายแนวตั้ง (Column) และแนวนอน (Row)

ที่สำคัญคือต้องบัดกรีไดโอด 1N4148 เข้ากับทุกสวิตช์ เพื่อป้องกันปัญหาปุ่มหลอนเวลาเรากดหลายปุ่มพร้อมกัน (N-Key Rollover) และใช้ท่อหด (Heatshrink) หุ้มจุดที่สายไขว้กันเพื่อกันไฟฟ้าช็อตครับ

Step 4-5: เดินสายไฟและบัดกรีเข้าสมองกล (Electronics)

ระบบไฟของ Flapulator ใช้บอร์ด Adafruit PowerBoost 1000 เป็นตัวจัดการดึงไฟจากแบต Li-Po 18650 มาบูสต์เป็น 5V โดยจ่ายเข้า Perf board (แผ่นวงจรไข่ปลา) เพื่อกระจายไฟให้เซอร์โวและเซนเซอร์ทั้ง 6 ตัว

ส่วนการสั่งการ จะเดินสายสัญญาณจาก Hall Sensor, เซอร์โว, แถว/คอลัมน์ของคีย์บอร์ด และหลอด LED (พร้อมตัวต้านทาน 220 Ohm) เข้าไปที่ขากำหนดของ Raspberry Pi Pico งานนี้สายไฟยุ่บยั่บประหนึ่งบะหมี่ ต้องใจเย็นๆ ค่อยๆ บัดกรีทีละเส้นครับ

Step 6: ประกอบร่างเข้าเคส (Shell Construction)

เมื่อบัดกรีเสร็จ ทดสอบเปิดไฟติด ก็ถึงเวลายัดทุกอย่างลงเคส 3D Print ครับ ใส่แบตเตอรี่เข้าที่ เก็บสายไฟให้เรียบร้อย (ระวังอย่าให้สายไปพันกับเฟืองเซอร์โว) จากนั้นกดชุดคีย์บอร์ดลงไป ขันน็อต 2.5mm ยึดให้แน่น ติดตั้งหลอด LED ตามช่องแสดงสถานะ แล้วไขฝาปิดด้านหลัง ถือเป็นอันเสร็จสิ้นด้านฮาร์ดแวร์ครับ!

Step 7-8: อัปโหลดโค้ด MicroPython & บทสรุป

โค้ดของโปรเจกต์นี้เขียนด้วย MicroPython ทั้งหมดครับ ซึ่งข้อดีคือมันเขียนแบบ Asynchronous (ทำงานขนานกันได้) ทำให้สามารถอ่านปุ่มกดไปพร้อมๆ กับสั่งมอเตอร์ให้หมุนหลายๆ ตัวพร้อมกันได้โดยไม่สะดุด

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ Source Code (.py) ทั้งหมดเพื่ออัปโหลดลงบอร์ด Raspberry Pi Pico ของคุณได้จากปุ่มด้านล่างนี้ครับ:

และนี่คือภาพแห่งความสำเร็จ! เมื่อผู้สร้างนำผลงานสุดเนิร์ดชิ้นนี้ไปให้ Matt Parker ไอดอลนักคณิตศาสตร์เซ็นชื่อให้ถึงที่ (Matt Parker Approved!) ถือเป็นเครื่องคิดเลขที่ Form over function ของแท้ที่คู่ควรแก่การตั้งโชว์และกดเล่นให้หนำใจครับ!