Nov 20

Co tak w biurze klika, czyli jak zbudować klawiaturę mechaniczną

Moje początki

Klawiaturami i myszkami komputerowymi zacząłem się interesować już w gimnazjum. Na początku szukałem najbardziej optymalnego sprzętu pod kątem gier. W tamtym czasie moim marzeniem był Logitech G15. Kosmiczna klawiatura, która do dzisiaj jest bardzo droga i wciąż bardzo fajna. Ogromna, z wyświetlaczem, na którym można było mieć gadu-gadu. Tego marzenia po dziś dzień nie zrealizowałem.

W liceum trochę mi się odmieniło. Wraz z zakupem laptopa zacząłem pracować głównie na laptopowej klawiaturze. Trwało to mniej więcej do czasu mojej pierwszej pracy, kiedy to dostałem swoją pierwszą korpo-klawiaturę. Była absolutnie tragiczna. Wprawdzie wymieniłem ją od razu na lepszą, ale to nadal nie było to. Stwierdziłem, że muszą być jakieś alternatywy poprawiające ergonomię pracy i umożliwiające przyjemne pisanie. I tak trafiłem na Microsoft Natural Ergonomic 4000:

Świetna klawiatura, tylko okazało się, że ciężko wciska się klawisze przez to charakterystyczne wygięcie i samą ich wielkość. Na dłuższą metę pisanie na niej było dla mnie męczące i bolały mnie palce. I w ten oto sposób wróciłem do szukania alternatyw i trafiłem na trop klawiatur mechanicznych, które przez wiele osób polecane były do dużej ilości pisania. Szukając w internecie pod hasłem “best ergonomic mechanical keyboards” szybko odnajdujemy czyste złoto, czyli ErgoDox EZ:

Kosztuje 300 dolarów i nie ma co się oszukiwać – jej zakup jest czystym szaleństwem. W zastępstwie kupiłem sobie chińską klawiaturę mechaniczną Ajazz AK33, na niebieskich przełącznikach. Do dzisiaj jej używam, jest całkiem w porządku, zwłaszcza jeśli uwzględni się jej cenę:

Rok później udało mi się kupić zabytkowego Alcatela MF11 PO, który jest do dzisiaj najwygodniejszą klawiaturą jaką posiadam. Niestety jej rozmiary bardzo mocno utrudniają jej używanie:

Gdy miałem już dwie dobre klawiatury, jak można było się spodziewać, bardzo chciałem nabyć kolejną do kolekcji. Tym razem chciałem wskoczyć jeszcze poziom wyżej i mieć klawiaturę, która już na sam widok będzie zachęcać do powiedzenia “WOW”. Był to też ten moment w moim życiu, kiedy zmieniłem zdanie w kwestiach finansowych. To, co kiedyś zdawało się być szaleństwem, stało się codziennością. Ponieważ byłem gotów zapłacić dużo więcej pieniędzy za klawiaturę, kupiłem Ergodox by FalbaTech:

Można powiedzieć “Dream comes true“. ErgoDox jest super. Bardzo wygodny, każdą rękę reguluje się z osobna, a dodatkowo przychodzi w częściach i trzeba samemu ją poskładać. Jest tylko jeden problem: nie potrafię na niej pisać, co oczywiście zamknęło dla mnie temat tej klawiatury definitywnie. Od tego momentu kupowałem już wyłącznie klawiatury o klasycznych układach klawiszy. Obecnie mam ich za dużo, ale co zrobić gdy szaleństwo się z czasem coraz bardziej rozwija.

Musiałem trochę uspokoić tego małego potworka w mojej głowie, szepczącego nieustannie “potrzebujesz nowej klawiatury, takiej jeszcze nie masz”. Postanowiłem coś zmienić a jednocześnie potworka nakarmić. Kolejnym logicznym krokiem w mojej przygodzie było zatem zacząć klawiatury samemu budować.

Jak zbudować klawiaturę? 

Układ

Gdy zaczyna się pracę nad klawiaturą, pierwsze co należy ustalić to jaki ma mieć ona układ. A tych mogą być tysiące. Poniżej dwa przykładowe – mniej i bardziej klasyczny:

Od układu tak naprawdę zależy wszystko, bo to układ będzie determinował nam obudowę, płytę drukowaną i inne komponenty. 

Żeby opracować układ najłatwiej jest wejść na dedykowaną do tego stronę. Osobiście polecam http://www.keyboard-layout-editor.com/ Można na niej skonfigurować klawiaturę według swoich potrzeb i upodobań. Znajdziecie tam nawet narzędzia, które zasugerują wam linki do sklepów, które sprzedają obudowy dopasowane pod ustawioną przez was konfigurację. 

Obudowa

No właśnie – mamy już układ, więc czas zastanowić się nad obudową, bo wszystko musi się solidnie trzymać. Najlepiej jest kupić gotową, chociaż rozstrzał w jakości i cenie jest duży: możemy mieć plastikową obudowę za 10 dolarów lub aluminiową za 99 dolarów. Ceny rosną nawet do 300 dolarów, w zależności od tego z czego jest wykonana i jak ma wyglądać. Obudowa potrafi być najdroższym elementem całości klawiatury, tak więc trzeba bardzo dobrze się zastanowić nad swoim wyborem.

Mocowanie

Sama obudowa nam klawiszy trzymać nie będzie, więc w kolejnym kroku dobieramy mocowanie. I tak jak wspominałem: możemy tutaj wybrać płytę drukowaną w którą osadzamy przełączniki. Możemy też wybrać tzw. grill, czyli płytę z otworami, w które przełączniki wsadzamy. Trzymają się one wówczas grilla a nie płytki drukowanej.Ogólnie dużo łatwiejszym wyborem jest płyta drukowana – zazwyczaj jest to bardziej solidna konstrukcja, która przysporzy nam mniej problemów w przyszłości.

Przełączniki

Podobnie jak z układami, wybór nie jest taki prosty. Na potrzeby tego materiału, uprościłem trochę temat i posegregowałem przełączniki na trzy kategorie ze względu na charakterystykę wciskania:

Żródło: https://drop.com/talk/8455/mechanical-keyboard-switches-101-mx-style-switches

Klawisze czerwone, czyli liniowe. Są to takie klawisze w których siła nacisku jest w każdym momencie taka sama i na jakimś etapie elementy klawisza zaczynają stykać i przewodzić prąd.  

Przełączniki niebieskie, klikające, moim zdaniem najwygodniejsze do pisania. Ten “klik” mają odczuwalny, tzn. na całej długości “kliku” jest inna siła i dopiero w pewnym momencie zarówno słyszymy, jak i czujemy moment w którym klawisz styka.

Klawisze pośrednie, brązowe. Są to klawisze liniowe z pewną charakterystyką klikania, tzn. “klik” jest wyczuwalny, ale nie jest za bardzo słyszalny.

 

Są to trzy najważniejsze rodzaje przełączników, aczkolwiek temat jest znacznie szerszy. Poza rodzajem, często marka tego komponentu potrafi dużo namieszać.

Mikrokontroler

Mamy układ, obudowę i przełączniki na mocowaniu – potrzebujemy zatem mikrokontroler, który będzie “rozmawiał” z komputerem. Dwa najpopularniejsze wybory to mikrokontrolery z płytką i z programatorem, gotowe do użycia:

Pierwszy to Teensy 2.0 za 120 złotych z 22 pinami. Takiej samej wielkości jest Pro Micro za 15 złotych, z mniejszą liczbą pinów. Od liczby tych pinów zależy jak dużą klawiaturę możemy zrobić. Należy pamiętać, że klawiatura to siatka: są kolumny i rzędy. Każdy rząd rezerwuje jeden pin, każda kolumna zajmuje kolejny. 

Na Teensy jesteśmy w stanie zrobić klawiaturę prawie pełną, natomiast na Pro Micro już nie. Dlatego warto się zastanowić zawczasu na czym nam zależy. Oczywiście, można wybrać jeszcze większy mikrokontroler jeżeli klawiatura ma być bardzo rozbudowana.

Warto wiedzieć, że na takiej płytce można zrobić oddzielne oświetlenie, ale wymaga to oczywiście jeszcze większej liczby pinów

Software

Gdy mamy mikrokontroler, to potrzebujemy mieć soft, który go obsługuje. Ja polecam dwa wyjścia:

Lutownica i wolny wieczór

Wolny wieczór, przyda się przynajmniej jeden. Swoją pierwszą klawiaturę lutowałem jakieś 8 godzin, ale tylko dlatego, że przy okazji uczyłem jeszcze lutować kolegę. Koniec końców to wszystko zależy od wprawy.

Keycapsy 

Gdy mamy już wszystko polutowane i przygotowane, w ostatnim kroku potrzebujemy plastikowych nakładek czyli keycaps. Rodzajów keycaps jest wiele. Poniżej najprostszy, podstawowy podział na sześć kategorii, ze względu na ich profil czyli kształt. 

Oczywiście, można je jeszcze dodatkowo podzielić: na rodzaj użytego plastiku, rodzaj mocowania, na to w jaki sposób zostały wytworzone, itp.   

Ceny keycaps’ów wahają się od 15 dolarów w górę. Gdybyście chcieli mieć ręcznie robiony keycapsy, to cena potrafi sięgać nawet 100 dolarów za klawisz, ale póki co zostawmy to w strefie prawdziwych entuzjastów

Na koniec chciałbym jeszcze pokazać jak wyglądał proces budowy klawiatury z której obecnie korzystam

Jeżeli chodzi o układ i obudowę, to wykorzystałem części z klawiatury która mi się popsuła. Płyta była ze stali, obudowa była z lepszej jakości plastiku: 

Całość przemalowałem, żeby wyglądała ciekawiej:

Następnie zacząłem łączyć. Połączenia postanowiłem wykonać z drutu miedzianego o grubości 1,5 mm. Od razu przestrzegam – niech nikt tego nie robi. Temperatura lutowania tak grubego drutu jest na tyle wysoka, że te luty cały czas odpadają i trzeba przelutowywać na nowo. Tak więc zabawy nie ma końca.

Za to same połączenia wyglądają super:

Następnie podpiąłem wszystkie wiersze i kolumny czerwonymi przewodami. Niebieskie przewody to jest taka wiązka kabla, która jest w środku obudowy. 

Bardzo ważny jest widoczny na zdjęciu beżowy przycisk resetowania. Musi być tak dostępny, żeby można było go wcisnąć bez rozbierania całej klawiatury na części. Jeśli wgramy dla przykładu QMK, to mając łatwy dostęp do przycisku reset możemy zawsze szybko wgrać nowy soft i zmieniać ustawienia naszej klawiatury.

Jak już wszystko zlutowałem to założyłem keycaps’y:

I na sam koniec powstało mi takie coś:

Po skończonym zmontowaniu podpiąłem klawiaturę do komputera. To był błąd. Warto klawiaturę podpiąć wcześniej, zanim nałoży się keycaps’y i sprawdzić co nie działa – a coś na pewno nie będzie działało i trzeba będzie dolutować. Radzę też sprawdzić czy aby na pewno wszystko się mieści w obudowie.

Przełączniki kosztowały mnie 2 dolary za 10 sztuk Keycapsy udało się zamknąć w 300 PLN. Obudowę już miałem. 

Życzę udanej zabawy przy tworzeniu swoich custom made klawiatur!

 

About The Author

Kamil Gałek, Frontend Developer at SoftwarePlant. A huge fan of web development, especially in JavaScript. After work, in addition to self-realization in his crazy hobby, he also develops OpenSource. Always ready for three things: work, study, and cooking.