Klawiatura cz. 1

Klawiatura to najważniejsze narzędzie programisty. Mimo tylu lat i rozwoju technologii klawiatury dużo się nie zmieniły. Może są cieńsze i tańsze, ale ich funkcje, ilość i ustawienie przycisków się praktycznie nie zmieniło. Pora to zmienić!

Hello world

To co widzicie powyżej to moja własnoręcznie zbudowana klawiaturę mechaniczna. 61 klawiszy z przełącznikami Gateron Brown, 100% anti-ghosting, dużooo miejsca na makro i dodatkowo enkoder i potencjometr. Sercem klawiatury jest mikrokontroler Teensy LC, który jest kompatybilny z Arduino. Klawiatura jest normalnie wykrywana jako urządzenie wejściowe, żadnych sztuczek. Cały soft napisałem sam, choć nie jest to rocket science.

Dlaczego?

Powodów jest kilka:

• Droga do perfekcji — sięganie po strzałki, klawisze home/end, nieużywanie klawiszy pod prawym shiftem, zupełny brak kontroli nad klawiszami funkcyjnymi skłoniły mnie znalezienia drogi do lepszej pracy.
• Makro — nienawidzę skomplikowanych skrótów klawiszowych i dużo bym zyskał mając około 180 miejsc na makra.
• Cena — nie wierzę, że dobre klawiatury mechaniczne muszą kosztować ponad 400 zł. Jako przedstawiciel klasy średniej postanowiłem wykonać kalkulacje, oszacować koszty i stwierdziłem, że ja mogę to zrobić taniej. Nie myliłem się, choć rozłożenie kosztów może zdziwić.
• Nieśmiertelność — moja klawiatura w moich rękach jest nieśmiertelna. Mogę ją zalać, podpalić i przejechać czołgiem, ale zawsze będę ją w stanie naprawić.
• Bycie fajnym — na Massdropie ludzie wydają grube pliki dolarów aby otrzymać produkt podobny do mojego a ja zbudowałem to sam. Znacie kogoś innego kto pisze bloga na własnoręcznie wykonanej klawiaturze?

Jak?

Ale najpierw prototyp (maj 2017)

Klawiatura, którą już widzieliście to nie jest moja pierwsza klawiatura. Przed nią wykonałem prototyp. Nie planowałem go, ale w ręce wpadło mi trochę darmowych materiałów i postanowiłem przetestować swoją wizję. Wykonanie prototypu pozwoliło mi uniknąć kilku błędów przy tworzeniu mojej wymarzonej klawiatury z których wcześniej zupełnie nie zdawałem sobie sprawy. W tym poście opowiem o tych problemach.

Galeria

Najpierw zdjęcia abyście nie czuli się zupełnie zagubieni podczas dalszej lektury. Na zdjęciach widać kilka ciekawych rozwiązań np. mocowanie na wiertła, ścieżki z markera czy też druciki łączące dwie strony płytki.

expand_more

expand_less

Keycapsy i przełączniki

Do prototypu użyłem przełączników i nakładek po starych kasach fiskalnych. Okazuje się, że skrywają one przełączniki MX Cherry Black, niezbyt przydatne dla większości użytkowników przez duży nacisk wymagany do aktywacji i liniowość ruchu. Idealne pole testowe.

PCB or plate mount

Są głównie dwa sposoby montowania przełączników. Jeden opiera się na wykorzystaniu płytki PCB i wlutowania w niej przycisków stosując przy tym dodatkowe stabilizatory. Drugi sposób to wciskanie przycisków w odpowiednie wyżłobienia w płytce wykonanej np. z aluminium. Do zbudowania prototypu postanowiłem skorzystać z tej pierwszej opcji, bo jest ona łatwiejsza do wykonania samemu, ale efekty mogą nie być satysfakcjonujące. Niska precyzja wywierconych dziur sprawiła, że przyciski są dosyć krzywe a sama płytka po wytrawianiu stała się bardzo elastyczna. Wniosek na przyszłość: użyć innego mocowania albo zdobyć profesjonalnie wykonaną płytkę.

Kabelki czy nie kabelki

Masz przed sobą 65 klawiszy. Jak je połączysz? W przypadku płytki PCB to dosyć proste, choć tutaj pojawia się problem dalszego połączenie z kontrolerem, które w prototypie jest bardzo niestabilne. Użyłem kabelków stworzonych z myślą o płytkach prototypowych. Duży błąd, ale później znalazłem świetny zamiennik — kabelki z typowej skrętki RJ-45. Tanie, łatwe w lutowaniu i stosunkowo wytrzymałe.

Anti-ghosting

Widzicie takie druciki z wybrzuszeniem? To są diody, które powodują, że prąd może płynąć tylko w jedną stronę. W prototypie zlutowałem je w złą stronę (musiałem odwrócić skanowanie), wynikało to z braku wiedzy o INPUT_PULLUP. Umieszczenie ich pozwala na pozbycie się ghostingu, który w uproszczeniu ogranicza liczbę wykrywanych jednocześnie przycisków. Typowe klawiatury nie pozwalają na wciśnięcie więcej niż około sześciu klawiszy. Zwykle nie sprawia to większych problemów, ale gdy spróbujesz zagrać z przyjacielem na jednej klawiaturze to bardzo mocno to odczujecie.

At the extreme, keyboards have been made with a diode at every key so that each key can be detected individually ~Microsoft Applied Sciences Group: Keyboard Ghosting Explained!

Layout i software

Od początku wiedziałem, że layout w mojej klawiaturze nie może być zupełnie nowy, strzeliłbym sobie w stopę porzucając QWERTY. Zastanowiłem się co jest mi potrzebne i jak mogę to polepszyć. Dodatkowa, dolna warstwa była kluczem do osiągnięcia celu. Wystarczy zdefiniować klawisz warstwy dolnej, który działa podobnie jak Shift, później zamiast wciskać F1 będę wciskać [warstwa dół] + 1. Skonfigurowanie tych wszystkich opcji trochę trwa, ale wynik to bardzo naturalny sposób na powiększenie możliwości klawiatury bez dodawania klawiszy. Oczywiście w przypadku prototypu równe wiersze i kolumny (ortholinear) zaburzają rzeczywisty layout (US), ale idea jest ta sama — pozbyć się długich ruchów nadgarstków.

EOF

Jeśli tutaj dotarłeś to bardzo proszę pochwal się tym w komentarzu. Twoja reakcja na ten projekt bardzo mnie ciekawi.

Prototyp nie był zbyt używalny. Połączenia były zbyt zawodne, klawisze nie satysfakcjonujące i całość zbyt uginająca się, ale niczego nie żałuję — to była świetna zabawa! W następnym poście opowiem o procesie tworzenia już ostatecznej klawiatury, który nie był już taki barwny jak prototypu, i o implementacji dodatkowych funkcji. Wspomnę też o planach związanych z tym projektem.