EN
Створення індивідуальної механічної клавіатури починається з одного базового компонента: ПКБ . ПДП, або друкована плата, є електронним «хребтом» будь-якої клавіатури. Вона реєструє натискання кожної клавіші й передає цей сигнал на ваш комп’ютер. Без добре спроектованої ПДП навіть найкращі перемикачі та кейкапи працюватимуть неефективно. Розуміння принципу роботи ПДП та того, як вибрати правильну плату, є критичним першим кроком у будь-якому серйозному проекті збірки клавіатури.
Індивідуальна клавіатурна ПДП значно відрізняється від універсальної ПДП, що використовується в клавіатурах масового виробництва. Індивідуальні варіанти ПДП дають змогу збиральникам обрати певний розташування клавіш, тип кріплення перемикачів та підтримку прошивки. Незалежно від того, чи збираєте ви клавіатуру формату 65 %, без цифрового блоку (tenkeyless) чи повного розміру (full-size), обрана вами ПДП визначає всі можливості вашої збірки. Усі подальші рішення — від корпусу до стабілізаторів — залежать від розмірів ПДП та її функціональних можливостей, які ви визначаєте на початковому етапі проекту.
Розуміння типів ПДП для збірки клавіатур
Гаряче підключення проти плат з припаяними компонентами
Одне з перших рішень, з яким стикається збирач клавіатури, — це вибір між платою з підтримкою гарячого підключення та платою з припаяними компонентами. Плата з підтримкою гарячого підключення використовує наперед встановлені роз’єми, що дозволяють вставляти й виймати перемикачі без паяння. Це робить таку плату ідеальною для збирачів, які хочуть мати гнучкість частого замінювання перемикачів. На платі з припаяними компонентами перемикачі потрібно постійно припаювати за допомогою паяльника, що забезпечує більш надійне й часто електрично стабільніше з’єднання. Для збирачів, які вже визначилися з певним типом перемикачів, плата з припаяними компонентами може забезпечити трохи нижчу затримку й більш міцне кріплення перемикачів.
Обидва типи друкованих плат (PCB) широко використовуються в спільноті користувацьких клавіатур. Плати з підтримкою гарячої заміни (hot-swap PCB) загалом рекомендуються для початківців, оскільки вони знижують поріг для експериментування. Натомість плати з паяними контактами (soldered PCB) винагороджують збирачів із більш високим рівнем навичок та чітким уявленням про кінцеву конфігурацію. З’ясування того, який тип PCB найкраще підходить для вашого робочого процесу, допоможе заощадити час, кошти й уникнути роздратування на всіх етапах збирання.
Компонування друкованих плат та сумісність розмірів
Кожна друкована плата проектується під певну розкладку клавіатури. Поширені розміри PCB включають формати 40 %, 60 %, 65 %, 75 %, без цифрового блоку (TKL) та повного розміру (full-size). Кожна розкладка PCB відповідає певному набору позицій клавіш і їхніх розмірів. Вибір PCB, яка не відповідає вашому корпусу або пластині, призведе до проблем із кріпленням. Перед покупкою або замовленням спеціальної PCB завжди перевіряйте, чи точно відповідає її розкладка обраному вами корпусу клавіатури.
Деякі проекти друкованих плат (PCB) передбачають підтримку кількох розташувань клавіш, тобто одна PCB може вміщати різні конфігурації ключових кришок за рахунок наявності кількох типів посадкових місць для перемикачів. Такі PCB надають збирачам більшу гнучкість у виборі наборів ключових кришок або експериментуванні з альтернативними розташуваннями, наприклад, розділеними пробілами або ступінчастими модифікаторами. PCB із підтримкою кількох розташувань особливо популярні серед ентузіастів завдяки їхній універсальності.
Як виготовлюють PCB та що робить її індивідуальною
Структура шарів PCB та вибір матеріалів
Плата PCB для клавіатури зазвичай є двошаровою або чотиришаровою платою, виготовленою зі скловолоконної основи FR4. Шари PCB містять мідні стежки, які з’єднують кожну позицію перемикача з мікроконтролером. Мікроконтролер на платі PCB зчитує матрицю перемикачів і перетворює фізичні натискання клавіш на цифрові сигнали. Для більшості клавіатурних збірок двошарова плата PCB забезпечує достатню пропускну здатність трасування. Плати PCB з розширеними можливостями — наприклад, з підсвіткою RGB, світлодіодами для кожної клавіші або складними системами макросів — можуть вигідно використовувати чотиришарову плату PCB для забезпечення цілісності сигналів.
Товщина плати PCB також впливає на відчуття при наборі тексту на готовій клавіатурі. Стандартна товщина PCB 1,6 мм є найпоширенішим варіантом і підходить для більшості корпусів клавіатур. Тонші варіанти PCB, наприклад 1,2 мм, трохи прогинаються під дією сили натискання клавіш, що, за відгуками деяких збірників, забезпечує м’якіший звуковий профіль. Оптимальна товщина PCB залежить від акустичних і тактильних цілей, які ви визначили для своєї збірки.
Прошивка та програмованість плати PCB
Спеціальна друкована плата (PCB) отримує значну частину своєї цінності завдяки підтримці прошивки. QMK і VIA — дві найпоширеніші платформи відкритого коду для прошивок, призначених для проектування клавіатурних PCB. PCB, прошита прошивкою QMK, дозволяє користувачам переназначати кожну клавішу, створювати макрослови, налаштовувати параметри RGB та конфігурувати поведінку клавіш «натиснення-утримання» — усе це без використання пропрієтарного програмного забезпечення. VIA надає графічний інтерфейс у реальному часі, що робить переназначення клавіш на PCB доступним без необхідності компіляції коду.
Під час оцінки PCB для вашого проекту переконайтеся, що вона підтримує QMK або VIA, перш ніж робити остаточний вибір. PCB з обмеженою або відсутньою можливістю програмування прошивки суттєво обмежує потенціал налаштування всієї клавіатури. Сумісність з прошивкою — один із найважливіших параметрів PCB, який слід перевірити під час вибору.
Покроковий посібник зі збирання клавіатури за допомогою PCB
Підготовка PCB перед збиранням
Перед встановленням будь-яких перемикачів плату PCB слід протестувати за допомогою спеціального тестера перемикачів або шляхом замикання кожного гнізда перемикача металевими пінцетами, одночасно спостерігаючи за виводом натискань клавіш у програмі для тестування клавіатур. Цей етап тестування плати PCB дозволяє виявити несправні гнізда або дефектні паяні з’єднання ще до збирання, що значно скорочує час усунення несправностей. Позначте на платі PCB проблемні позиції стрічкою, щоб їх можна було усунути до початку паяння або встановлення перемикачів.
Якщо ваша плата PCB підтримує індивідуальні RGB-світлодіоди для кожної клавіші, встановлюйте компоненти світлодіодів до паяння перемикачів, оскільки світлодіоди розташовані під перемикачами в більшості конструкцій плат PCB. Також загальноприйнятою практикою є змащення стабілізаторів та їх встановлення на плату PCB перед монтажем перемикачів. Стабілізатори кріпляться безпосередньо до плати PCB за допомогою системи кріплення з гвинтами або защелками. Стабілізатори з гвинтовим кріпленням забезпечують краще фіксацію й є переважним варіантом для високоякісних збірок плат PCB.
Паяння перемикачів та остаточна збірка плати PCB
Для плати з паяними компонентами спочатку встановіть перемикачі в пластину, а потім вирівняйте збірку «пластини з перемикачами» на друкованій платі. Переконайтеся, що кожен контакт перемикача правильно вставлений у відповідне місце на друкованій платі перед пайкою. Нагрівайте кожен контакт не більше трьох секунд і подавайте припій, поки не утвориться чисте з’єднання. Правильно спаяне з’єднання на друкованій платі має блискучу й гладку поверхню. Холодні або матові з’єднання на друкованій платі потрібно перепаяти, щоб уникнути нестабільного реагування клавіш.
Після того як усі перемикачі будуть спаяні, ще раз протестуйте друковану плату за повною матрицею перемикачів перед закриттям корпусу. Цей остаточний тест друкованої плати підтверджує, що кожна клавіша реєструється коректно й що немає коротких замикань або холодних з’єднань. Після успішного проходження тесту встановіть збірку в корпус клавіатури, використовуючи спеціальні кріплення для друкованої плати. Рівномірно затягніть усі гвинти, щоб запобігти нерівномірному прогинанню друкованої плати всередині корпусу.
Часті запитання
У чому різниця між друкованою платою та пластинкою клавіатури?
ПДП — це електронна плата, яка реєструє натискання клавіш і передає сигнали. Пластина — це конструктивний шар, розташований над ПДП, що утримує перемикачі в потрібному положенні. Пластина не передає електричні сигнали; її роль чисто механічна. І ПДП, і пластина є обов’язковими компонентами повністю зібраної клавіатури, і їх сумісність слід підтвердити до придбання будь-якого з цих компонентів.
Чи можу я спроектувати повністю індивідуальну ПДП для своєї клавіатури?
Так, повне індивідуальне проектування ПДП можливе за допомогою програмного забезпечення для проектування електронних схем (EDA), наприклад KiCad. Індивідуальна ПДП дозволяє визначити точну розташування елементів, використовувати певні мікроконтролери та інтегрувати функції, недоступні в готових варіантах ПДП. Виготовлення індивідуальної ПДП здійснюється спеціалізованими виробниками ПДП, які виготовляють плату відповідно до ваших специфікацій у форматі Gerber. Цей підхід вимагає технічних знань, але надає збирачам повний контроль над усіма параметрами ПДП.
Як дізнатися, чи сумісна ПДП з моїм корпусом клавіатури?
Сумісність друкованої плати (PCB) із корпусом залежить від розміру розташування елементів на PCB, положення монтажних отворів та розташування USB-роз’єму. Завжди порівнюйте розміри PCB та схему кріплення з технічною документацією корпусу перед замовленням. У специфікаціях багатьох корпусів для клавіатур наведено перелік сумісних моделей PCB. Під час збирання повністю користувацької клавіатури закупівля корпусу та PCB у межах однієї дизайн-екосистеми забезпечує правильне позиціонування компонентів і зменшує ризик проблем із їхньою посадкою під час остаточної збірки.