Half-Retirean's Lazy Life Diary / ダラダラ余生日記

キーを叩いた時の音を拾うことで入力できる無線キーボード！
とかはノイズでの誤動作が多そうで無理っぽいかな。
でも、キーのタイプ音でパスワードを拾う話があるぐらいだからできるのか。うーむ。

電源なしのワイヤレスキーボードが可能かどうか、まじめに計算してみました。

通信方式はいろいろありますが、現状Bluetoothが一番低消費電力です。
クラス3で出力は1mW程度なので、
全消費電力は最低でも5mW程度でしょう。
ですが、クラス3なキーボードは見当たりません。

クラス2の商品ならいくつかあります。
入力時30mW、非入力時5.4[mW]、スリープ時0.3[mW]の商品はあるようです。
http://www.reudo.co.jp/rboardk/rbk-2000bt2.html


キーを叩く際のエネルギー変換の方法には、
・キーの押下動作からエネルギーを生む方法
・キーに加わった激力から生む方法
があります。

まず押下動作からエネルギーを生む方法を考えます。
この方法では、キーにギアなどを仕込み、そのギアの回転からエネルギーを生むことになります。

いくつかのキーボードを測定してみたところ、
キーボードの静荷重は40～60[g重]で、およそ0.5[N]でした。
キーストロークもいろいろありますが、4[mm]程度が標準のようです。

1次近似としてキーの押下圧力は静荷重と同じで変化なしとし、
変換効率100%とすると
キーを一回叩いた時に発生可能なエネルギーは

0.5[N]*4[mm] = 2x10^-3 [J]

となります。

つぎに、激力から生む方法を考えて見ます。
この方法では、ピエゾ素子をもちいて運動エネルギーを直接電気エネルギーに変えます。

いま測ってみましたが、私の指の重さは20[g]程度でした。
手が小さい人もいるので、10[g]とします。
指の打鍵速度はどのくらいなのか非常に難しいのですが、
手元で適当に測ったところ3～5[m/sec]程度のようです。
4[m/sec]とすると打鍵エネルギーは

1/2 m v^2 = 8x10^-2 [J]

となります。

#当然といえば当然ですが、押下動作をエネルギーと変換するのと余り変わりません。
#キーボードは指の激力を吸収するようにできているので当然といえば当然ですが。

発生可能電力として大きいほうの8x10^-2[J]を採用すると、

8x10^-3 [J] / 30 [mW] = 2.7 x10^-1 [sec]

ですから、このエネルギーで通信できる時間は0.27秒となります。
これではキーリピートが効きません。

実際にはエネルギー変換効率がかなり低く、良くて10%程度ですから、さらに1/10、27msec以下の時間になります。
#Bluetoothのチャンネル切り替えはの時間ロスが0.5msec程度ですから、これは無視していいでしょう。
しかしBluetoothはネゴシエートが必要で、これに20msec程度かかりますので、
キーボードを連打していないと認識すらしてくれないという問題があります。

まともに実用化するには、あと100倍ほど電力が必要です。
発生電力を増やすためには、
・キーの静荷重を上げる
・キーストロークを増やす
・強く叩く
などがありますが、オーダーを変えられるものではなさそうです。

Bluetoothをクラス2ではなくクラス3にすると1/10程度の電力消費になりますが、そこまでです。
Bluetooth規格ではノイズの問題で送信電波出力は1[mW]以下にはできませんので難しいようです。
理想的な規格を用いれば情報量やノイズ的には、ぎりぎり可能な感じですが、
そこまで低消費電力かすると単3電池ひとつで1年くらい持ちますので、
発電装置を組み込む利点が無くなります。

残念ながら、「キーボードを押すときのエネルギーで通信する無線キーボード」は
「ダメプロダクト」であると結論できそうです。

#実は10年以上前に考えたことがあります。
#当時はBluetoothが無かったので、かなり非現実的でしたが、
#いまは考察に値するところまできてますね

> #当然といえば当然ですが、押下動作をエネルギーと変換するのと余り変わりません。
> #キーボードは指の激力を吸収するようにできているので当然といえば当然ですが。

勢いに任せて書いたら日本語が変でした…。
読み直し必須ですね。
恥ずかしい。

何度目になるかわからないけど言わせて頂こう!!
れいさん、あなた何者なんだ...

エネループを数本持っているので、なくなったら電池を交換して切れた電池を即充電して作業続行という考えが 1 番実用的でしょうか。

充電可能な「ねずみ小屋」付きの尾無しマウスはだめでした。
接触不良で小屋が発火して火事になりかけました。

#今思えば写真撮ったりクレームつけたりすればよかったです

電動歯ブラシのように非接触式の充電器が欲しいのですが、FDDやHDDなどの磁気に弱いものが多いPC周辺では難しいようです。

わたしはエネループを安く仕入れられたので
・マウス
・キーボード
・DS
・電子辞書
・Wii
・他のリモコン
に使ってます。(上から順に交換頻度が高い)
常に次の4本が充電器に入っています。

エネループはまだ１本もだめになってないので、
コストパフォーマンスはわかりませんが、
便利ではあります。

> れいさん、あなた何者なんだ...

どこかの掲示板と同じスタンスで、
あらゆる科学技術を知りたい、使える人になりたい人です。

何者かわからない、というのは失礼かとは思いますがご容赦をお願いします。

れいさんはすばらしい知力の持ち主ですね。
おそらく、れいさんは本物の研究者なのでしょう。
１０年経っても情報処理技術を極められない私とはえらい違いだ。
れいさんの算出結果を見ると、やはりエネルギー駆動型でワイヤレスマウスをするのは今のところ無理なようです。もし可能とするのならば、無駄なエネルギーを蓄積し、最省エネルギーで稼動し、必要でないときにはエネルギーが要らない状態にするしかないのでしょう。これを実現するには、OSとのハードウェアのさらなる連携が必要であり、多大な労力が居るでしょうね・・・
その労力を考えると、いっそうの事「位置指定できればなんでもいい」か「対象さえ指定できればそれでいい」と発想を転換して考えるしかないと思います。その方式で考えると色々思いつきますが・・・
恥しくていえやしないよ。
言えやしないよ。

うっしっしっし・・・

ネタ好き未記入さん。
> れいさんはすばらしい知力の持ち主ですね。
掛け算と割り算だけですよ…。
#それすら電卓です。

> やはりエネルギー駆動型でワイヤレスマウスをするのは今のところ無理なようです。

私は「キーボード」について試算したのです。
「マウス」は違います。

マウスは「可能」です。
30mWの電力は「指」の「押す」という動作では難しいですが、
「腕」の「移動させる」という動作なら簡単に作れるのです。
実際に様々な方法が考案され、特許もいくつか出ています。

そのうち一つの方式で作ったことがあります。
コイル＋ADコンバーター+スーパーキャパシターをマウスにセットし、
マグネットシートの上で動かすだけです。
強力なシート上で高速に動かさないとだめですが、
ある程度動作します。

特殊なパッドを使わなくても、
マウスボールで発電する方法もあります。
いろいろありますが、どれもマウスが重くなります。
#二の腕もスリムになって一石二鳥かもしれません。

掃除が大変で重いマウスは流行らないでしょうから、
残念ながら市場的価値はありません。

で。
>その方式で考えると色々思いつきますが・・・
何を思いついてるのでしょう？
知りたいです。

ご謙遜を。科学技術全般を習得するなんて高度な迎合が出来るれいさんは、素晴らしいです。自分より高度な人に会えるのは非常に嬉しい事です。

オラワクワクしてきたぞ。

私は今までの人生で、何度も特許や知的財産を奪われてきました。おまけに自分で特許を申請してみて、役人が「何で特許取りに来たの？インターネットや雑誌で全て公開するから。とられ放題だよ。」といったり、情報処理技術を知らない人が審査官をする現状を目のあたりにし、この国が知的財産を守るつもりが無いのがはっきり分かりました。
ですから、自然と防衛本能が働き、「自分の発明は全て墓の下に持っていく」と誓っておりますので、具体的にはいえません。まずその点をご容赦ください。
知的財産に係わり合いの無い範囲で答えると、私が思いついた方式はOSの構造に起因するものです。OSは情報を受け取れば、それがマウスやキーボードで発信しているのかどうかなんて関係ないのです（情報発信者を偽装できる）。その点に着目すれば、いくつも方法は浮かび上がってきます。

それにしても、キーボードがエネルギー駆動で駄目と言うのは非常に残念ですね。我々はマウスよりも、キーボードを利用するので、どうせなら逆だったらいいのにと思います。

> 何度も特許や知的財産を奪われてきました
ふむー
それはお気の毒です。

が、
> 「自分の発明は全て墓の下に持っていく」と
はもったいないですね。

自分で何かをみつけても、つくっても、
それは先人の知恵を拝借しただけの場合が殆どであると
私は思います。
科学技術も裕福な経済も平等原則もすべて先人の努力の結果です。

他人に奪われるということはそのアイデアに価値があったということで、
それを思いつくことができた状況に私は感謝します。

自分の飯が確保できるなら、
私の技術・アイデアを誰が使おうと私はあまり気になりません。
むしろうれしいかな。

エネループ常備していても、戦闘中に切れると戦場のど真ん中で
棒立ちになるから致命傷なんですよねー...と低次元の話に引き下げておいて...

意外にゲームとかだとすんごい激しい動きしますから、通常の
ビジネス用途以上の発電をやっちゃったりして..でも消費もそれなりか...

フル充電じゃなくても、電池延命でもだいぶ違うんですけどねぇ

＞自分の飯が確保できるなら、
私の技術・アイデアを誰が使おうと私はあまり気になりません。
むしろうれしいかな。

私も同感です。しかしながら現実は、逆に飯が食えなくなるんです。というのも、ただで盗られる上に、就職妨害なのどの犯罪行為も受けるからです。その結果私はフリーターとなっております。ですから何も出さない方が身の安全となるのです。もうこれ以上犯罪行為を受けると餓死しかねません。

> エネループ常備していても、戦闘中に切れると戦場のど真ん中で
> 棒立ちになるから致命傷なんですよねー...と低次元の話に引き下げておいて...

それは戦闘の前に燃料の確認を怠った貴方がいけない！
鬼軍曹に教わらなかったのですか？

エネループはニッケル水素なので継ぎ足しできるわけですから、
予備燃料と主燃料を交換後方支援部隊に渡しておけばいいのですよ。

> 就職妨害なのどの犯罪行為も受けるからです。

そんなことがあるのですか。
初めて聞きました。
それは大変です。
飯と家族が暮らすぐらいの収入は欲しいものです。