EN
Η κατασκευή ενός προσαρμοστικού μηχανικού πληκτρολογίου ξεκινά με ένα βασικό συστατικό: την Πίνακες PCB . Μια πλακέτα PCB, ή εκτυπωμένη πλακέτα κυκλώματος, αποτελεί την ηλεκτρονική ραχοκοκαλιά κάθε πληκτρολογίου. Καταγράφει κάθε πάτημα πλήκτρου και μεταδίδει αυτό το σήμα στον υπολογιστή σας. Χωρίς μια καλά σχεδιασμένη πλακέτα PCB, ακόμα και οι καλύτερες διακόπτες και πλαστικά πλήκτρων θα λειτουργούν κατώτερα. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της πλακέτας PCB και του τρόπου επιλογής της κατάλληλης πλακέτας αποτελεί το κρίσιμο πρώτο βήμα σε κάθε σοβαρό έργο κατασκευής πληκτρολογίου.
Ένα προσαρμοστικό PCB πληκτρολογίου διαφέρει σημαντικά από το γενικό PCB που βρίσκεται σε πληκτρολόγια μαζικής παραγωγής. Οι επιλογές προσαρμοστικών PCB επιτρέπουν στους κατασκευαστές να επιλέξουν συγκεκριμένες διατάξεις, τρόπους τοποθέτησης διακοπτών και υποστήριξη λογισμικού ελέγχου. Είτε συναρμολογείτε ένα πληκτρολόγιο 65%, είτε ένα πληκτρολόγιο χωρίς αριθμητικό πληκτρολόγιο (tenkeyless), είτε ένα πλήρες πληκτρολόγιο, το PCB που επιλέγετε καθορίζει τι είναι δυνατό στην κατασκευή σας. Κάθε επόμενη απόφαση — από το περίβλημα μέχρι τους σταθεροποιητές — εξαρτάται από τις διαστάσεις και το σύνολο λειτουργιών του PCB που επιλέγετε νωρίς στη διαδικασία.
Κατανόηση των τύπων PCB για κατασκευές πληκτρολογίων
PCB με δυνατότητα ζεστής αντικατάστασης (Hot-Swap) έναντι PCB με συγκόλληση
Μία από τις πρώτες αποφάσεις που αντιμετωπίζει ένας κατασκευαστής πληκτρολογίων είναι η επιλογή μεταξύ PCB με δυνατότητα αντικατάστασης (hot-swap) και PCB με συγκόλληση. Ένα PCB με δυνατότητα αντικατάστασης χρησιμοποιεί προεγκατεστημένες υποδοχές που επιτρέπουν την εισαγωγή και αφαίρεση των διακοπτών χωρίς καθόλου συγκόλληση. Αυτό καθιστά το PCB με δυνατότητα αντικατάστασης ιδανικό για κατασκευαστές που επιθυμούν ευελιξία στη συχνή αντικατάσταση των διακοπτών. Ένα PCB με συγκόλληση απαιτεί τη μόνιμη προσάρτηση των διακοπτών με χρήση σιδερού συγκόλλησης, προσφέροντας πιο ασφαλή και συχνά πιο ηλεκτρικά σταθερή σύνδεση. Για κατασκευαστές που έχουν ήδη επιλέξει ένα συγκεκριμένο τύπο διακόπτη, ένα PCB με συγκόλληση μπορεί να προσφέρει ελαφρώς χαμηλότερη καθυστέρηση (latency) και πιο σταθερή εγκατάσταση των διακοπτών.
Και οι δύο τύποι PCB χρησιμοποιούνται ευρέως στην κοινότητα εξατομικευμένων πληκτρολογίων. Το PCB με δυνατότητα hot-swap συνιστάται γενικά για αρχάριους, καθώς μειώνει το εμπόδιο προς το πείραμα. Αντιθέτως, το PCB με κολλητές συνδέσεις ανταμείβει τους κατασκευαστές με πιο προχωρημένες δεξιότητες και με σαφή αντίληψη της τελικής διάταξης. Η γνώση του κατάλληλου τύπου PCB για τη ροή εργασίας σας θα σας εξοικονομήσει χρόνο, κόστος και απογοήτευση καθ’ όλη τη διάρκεια της κατασκευής.
Διατάξεις PCB και συμβατότητα μεγέθους
Κάθε PCB σχεδιάζεται γύρω από μια συγκεκριμένη διάταξη πληκτρολογίου. Συνηθισμένα μεγέθη PCB περιλαμβάνουν τις μορφές 40%, 60%, 65%, 75%, tenkeyless (TKL) και πλήρους μεγέθους. Κάθε διάταξη PCB αντιστοιχεί σε ένα καθορισμένο σύνολο θέσεων πλήκτρων και διαστάσεων. Η επιλογή ενός PCB που δεν ταιριάζει με το κουτί ή την πλάκα σας θα οδηγήσει σε αποτυχία στην εγκατάσταση. Βεβαιωθείτε πάντα ότι η διάταξη του PCB ταιριάζει ακριβώς με το κουτί του πληκτρολογίου που έχετε επιλέξει, προτού προχωρήσετε στην αγορά ή στην παραγγελία ενός εξατομικευμένου PCB.
Ορισμένα σχέδια PCB προσφέρουν υποστήριξη πολλαπλών διατάξεων, δηλαδή ένα μόνο PCB μπορεί να φιλοξενήσει διαφορετικές διατάξεις πλήκτρων μέσω πολλαπλών υποδοχών διακοπτών. Αυτού του είδους τα PCB προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία στους χρήστες κατά την επιλογή σετ πλήκτρων ή κατά το πειραματισμό με εναλλακτικές διατάξεις, όπως διαιρεμένα πλήκτρα διαστήματος ή βηματικά πλήκτρα τροποποίησης. Τα PCB με υποστήριξη πολλαπλών διατάξεων είναι ιδιαίτερα δημοφιλή στην κοινότητα των ενθουσιωδών λόγω της ευρύτητάς τους.
Πώς κατασκευάζεται ένα PCB και τι το καθιστά προσαρμοστικό
Δομή των στρωμάτων PCB και επιλογές υλικών
Ένα πλακέτο κυκλώματος (PCB) πληκτρολογίου είναι συνήθως ένα δίστρωτο ή τετράστρωτο πλακέτο κατασκευασμένο από υπόστρωμα γυάλινης ίνας FR4. Οι στρώσεις του PCB φέρουν χάλκινες διαδρομές που συνδέουν κάθε θέση διακόπτη με τον μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής στο PCB διαβάζει τον πίνακα διακοπτών και μετατρέπει τις φυσικές πληκτρολογήσεις σε ψηφιακά σήματα. Για την πλειοψηφία των κατασκευών πληκτρολογίων, ένα δίστρωτο PCB προσφέρει επαρκή χωρητικότητα διαδρομολόγησης. Τα PCB υψηλής λειτουργικότητας με φωτισμό RGB, LED ανά πλήκτρο ή πολύπλοκα συστήματα μακροεντολών ενδέχεται να επωφεληθούν από ένα τετράστρωτο PCB για τη διαχείριση της ακεραιότητας του σήματος.
Το πάχος του PCB επηρεάζει επίσης την αίσθηση πληκτρολόγησης του τελικού πληκτρολογίου. Το τυπικό πάχος PCB των 1,6 mm είναι η πιο συνηθισμένη επιλογή και ταιριάζει στην πλειοψηφία των περιβλημάτων πληκτρολογίων. Εναλλακτικές επιλογές με μικρότερο πάχος, όπως τα 1,2 mm, μπορούν να παρουσιάζουν ελαφρά ελαστικότητα υπό τη δύναμη πληκτρολόγησης, γεγονός που ορισμένοι κατασκευαστές θεωρούν ότι παράγει ένα πιο μαλακό ηχητικό προφίλ. Το κατάλληλο πάχος του PCB εξαρτάται από τους ηχητικούς και απτικούς στόχους που έχετε καθορίσει για την κατασκευή.
Λογισμικό ελέγχου (firmware) και προγραμματισμός του PCB
Ένα προσαρμοστικό τυπωμένο κύκλωμα (PCB) αποκομίζει μεγάλο μέρος της αξίας του από την υποστήριξη λογισμικού ελέγχου (firmware). Τα QMK και VIA είναι οι δύο πιο διαδεδομένες ανοιχτές πλατφόρμες λογισμικού ελέγχου για σχεδιασμούς PCB πληκτρολογίων. Ένα PCB που έχει εγκατασταθεί με λογισμικό ελέγχου QMK επιτρέπει στους χρήστες να αναθέσουν εκ νέου κάθε πλήκτρο, να δημιουργήσουν επίπεδα μακροεντολών, να ρυθμίσουν τις ρυθμίσεις RGB και να διαμορφώσουν συμπεριφορές «tap-hold» — όλα αυτά χωρίς τη χρήση ιδιοκτησιακού λογισμικού. Το VIA προσθέτει μια γραφική διεπαφή σε πραγματικό χρόνο, η οποία καθιστά την αναθέση εκ νέου των πλήκτρων σε PCB προσβάσιμη χωρίς την ανάγκη μεταγλώττισης κώδικα.
Κατά την αξιολόγηση ενός PCB για την κατασκευή σας, επιβεβαιώστε ότι υποστηρίζει QMK ή VIA προτού προχωρήσετε στην αγορά. Ένα PCB με περιορισμένη ή καθόλου μη προγραμματιζόμενη λειτουργικότητα λογισμικού ελέγχου περιορίζει σημαντικά το δυναμικό προσαρμογής ολόκληρου του πληκτρολογίου. Η συμβατότητα με λογισμικό ελέγχου είναι μία από τις πιο σημαντικές προδιαγραφές ενός PCB που πρέπει να επαληθευτούν κατά τη διαδικασία επιλογής.
Βήμα-βήμα οδηγός κατασκευής με PCB πληκτρολογίου
Προετοιμασία του PCB πριν από τη συναρμολόγηση
Πριν από την εγκατάσταση οποιωνδήποτε διακοπτών, η πλακέτα PCB πρέπει να δοκιμαστεί με ένα εργαλείο δοκιμής διακοπτών ή με τη σύνδεση με βραχυκύκλωμα κάθε υποδοχής διακόπτη με μεταλλικά συρμάτινα πιρούνια, ενώ παράλληλα παρακολουθείται η έξοδος πλήκτρων σε μια εφαρμογή δοκιμής πληκτρολογίων. Αυτό το βήμα δοκιμής της PCB εντοπίζει οποιεσδήποτε νεκρές υποδοχές ή ελαττωματικές κολλήσεις στην πλακέτα PCB πριν από τη συναρμολόγηση, εξοικονομώντας σημαντικό χρόνο κατά τη διαδικασία αντιμετώπισης προβλημάτων. Σημειώστε με ταινία οποιεσδήποτε προβληματικές θέσεις στην PCB, ώστε να μπορούν να αντιμετωπιστούν πριν από την κόλληση ή την εισαγωγή των διακοπτών.
Εάν η PCB σας υποστηρίζει LED RGB ανά πλήκτρο, εγκαταστήστε τα στοιχεία LED πριν από την κόλληση των διακοπτών, καθώς τα LED τοποθετούνται κάτω από τους διακόπτες στην πλειονότητα των σχεδίων PCB. Η λίπανση των σταθεροποιητών και η τοποθέτησή τους στην PCB πριν από την εγκατάσταση των διακοπτών είναι επίσης συνήθης πρακτική. Οι σταθεροποιητές στερεώνονται απευθείας στην PCB μέσω συστήματος στερέωσης με βίδωμα ή με κλιπ. Οι σταθεροποιητές με βίδωμα παρέχουν καλύτερη στερέωση και προτιμώνται για κατασκευές PCB υψηλής ποιότητας.
Κόλληση διακοπτών και τελική συναρμολόγηση της PCB
Για μια κολλημένη πλακέτα κυκλωμάτων (PCB), τοποθετήστε πρώτα τα διακόπτες στην πλάκα και στη συνέχεια ευθυγραμμίστε τη συναρμολόγηση πλάκας-διακοπτών πάνω στην PCB. Βεβαιωθείτε ότι κάθε ακροδέκτης του διακόπτη έχει εισαχθεί σωστά μέσω του αντίστοιχου περιγράμματος (footprint) της PCB πριν από την κόλληση. Εφαρμόστε θερμότητα σε κάθε ακροδέκτη για χρονικό διάστημα μέχρι τριών δευτερολέπτων και προσθέστε κολλητικό μέταλλο μέχρι να δημιουργηθεί μια καθαρή και στέρεη σύνδεση. Μια σωστά κολλημένη σύνδεση στην PCB είναι λαμπερή και ομαλή. Οι ψυχρές ή αμαυρωμένες συνδέσεις στην PCB πρέπει να αναθερμανθούν (reflowed) για να αποφευχθούν προβλήματα ενδιάμεσης καταγραφής πλήκτρων.
Μόλις κολληθούν όλοι οι διακόπτες, δοκιμάστε εκ νέου την PCB μέσω ολόκληρου του πίνακα διακοπτών (switch matrix) πριν κλείσετε το περίβλημα. Αυτή η τελική δοκιμή της PCB επιβεβαιώνει ότι κάθε πλήκτρο καταγράφεται σωστά και ότι δεν υπάρχουν βραχυκυκλώματα ή ψυχρές συνδέσεις. Αφού η PCB περάσει τις δοκιμές, τοποθετήστε τη συναρμολόγηση στο περίβλημα του πληκτρολογίου χρησιμοποιώντας τα καθορισμένα σημεία στήριξης της PCB. Σφίξτε όλες τις βίδες ομοιόμορφα για να αποφύγετε την ανομοιόμορφη παραμόρφωση της PCB μέσα στο περίβλημα.
Συχνές Ερωτήσεις
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μιας πλακέτας κυκλωμάτων (PCB) και μιας πλάκας πληκτρολογίου;
Ένας πίνακας κυκλωμάτων (PCB) είναι η ηλεκτρονική πλακέτα που καταγράφει τις πληκτρολογήσεις και μεταδίδει σήματα. Μια πλάκα είναι μια δομική στρώση που τοποθετείται πάνω από τον πίνακα κυκλωμάτων και διατηρεί τα διακόπτες σε σωστή ευθυγράμμιση. Η πλάκα δεν μεταφέρει κανένα ηλεκτρικό σήμα· ο ρόλος της είναι μηχανικός. Και ο πίνακας κυκλωμάτων και η πλάκα είναι απαραίτητα στοιχεία για την πλήρη συναρμολόγηση ενός πληκτρολογίου, και η συμβατότητά τους πρέπει να επιβεβαιωθεί πριν από την αγορά οποιουδήποτε από τα δύο συστατικά.
Μπορώ να σχεδιάσω έναν πλήρως προσαρμοστικό πίνακα κυκλωμάτων (PCB) για το πληκτρολόγιό μου;
Ναι, είναι δυνατός ο πλήρως προσαρμοστικός σχεδιασμός πίνακα κυκλωμάτων (PCB) με τη χρήση λογισμικού EDA, όπως το KiCad. Ένας προσαρμοστικός πίνακας κυκλωμάτων σας επιτρέπει να καθορίσετε ακριβώς τη διάταξη, να ενσωματώσετε συγκεκριμένους μικροελεγκτές και να ενσωματώσετε λειτουργίες που δεν είναι διαθέσιμες σε εμπορικούς πίνακες κυκλωμάτων. Η κατασκευή προσαρμοστικών πινάκων κυκλωμάτων αναλαμβάνεται από κατασκευαστές PCB, οι οποίοι παράγουν την πλακέτα σύμφωνα με τις προδιαγραφές των αρχείων Gerber σας. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί τεχνικές γνώσεις, αλλά παρέχει στους κατασκευαστές πλήρη έλεγχο επί κάθε χαρακτηριστικού του πίνακα κυκλωμάτων.
Πώς μπορώ να γνωρίζω αν ένας πίνακας κυκλωμάτων (PCB) είναι συμβατός με το κέλυφος του πληκτρολογίου μου;
Η συμβατότητα της πλακέτας κυκλωμάτων (PCB) με ένα περίβλημα εξαρτάται από το μέγεθος της διάταξης της PCB, τις θέσεις των οπών στερέωσης και τη θέση της θύρας USB. Συγκρίνετε πάντα τις διαστάσεις της PCB και το πρότυπο στερέωσης με την τεκμηρίωση του περιβλήματος πριν από την παραγγελία. Πολλά περιβλήματα πληκτρολογίων αναφέρουν στις προδιαγραφές τους τα μοντέλα PCB με τα οποία είναι συμβατά. Κατά την κατασκευή ενός πλήρως προσαρμοστικού πληκτρολογίου, η αγορά του περιβλήματος και της PCB από το ίδιο σύστημα σχεδιασμού διασφαλίζει την κατάλληλη ευθυγράμμιση και μειώνει τον κίνδυνο προβλημάτων εφαρμογής κατά την τελική συναρμολόγηση.