DIY复古优联小键盘:热插拔、C口充电、触摸调光,你想要的都有

2019-04-24 12:00:00 28点赞 77收藏 61评论

小编注:此篇文章来自#原创新人#活动,成功参与活动将获得额外100金币奖励。

几年前就看到了有大神分享了DIY优联改造的机械键盘,自己感兴趣一直想做但是一直没有提上日程,马上要毕业了,在学校有硬件支持,以后自己住,做这种探索性的工程可能就很麻烦了,工具和元器件缺很多,而且有了工作又不知道要拖多久了。

虽然飞线之类的可能可以做,但感觉有点简陋是这不符合我强迫症的性格,能画板子能调试还是自己做吧。
手边一直有个全新的K375S,是之前给C口MBP准备的,但是电脑用了几天就退货了,自己还有个台式配的104青轴,K375S就一直闲置了。 
去年有个学妹拿来一个优尔达87键盘来我们这里修,但是没找到原因,她就把键盘扔这儿了,于是就有了最早期的想法,用K375S改87键的,蓝牙无线双模。
但是大键盘自己画PCB尺寸太大,开板成本太高,如果辅助电路有问题就尴尬了,正好集中查优联机械的时候发现了下面链接的小键盘改造。

复古机械数字小键盘优联改造

这个人是飞线做的,用的K230主控,效果还不错,但是只能是满足基本使用,我还想在自己设计PCB的基础上多做一点辅助功能,更炫酷一点。
也借鉴了其他87/84大键盘的功能,于是就大概构思了小键盘的基本功能点:

  1. 独立设计电路板,与优联主控不需要焊接连接。

  2. 承接1,连接用导电橡胶或者FPC线/单排多线热熔粘贴。

  3. 定制钢或者碳纤维定位板,增强敲击手感。

  4. 内置电池,板上附带锂电池保护和充电电路。

  5. 支持热插拔以及反贴LED灯,省去换轴还需要捣鼓灯的麻烦。

  6. 触摸显示电量,不需要打孔和按键,透过外壳就可以。

  7. 同上,支持触摸调光的开关和亮度。

  8. 尽量减少打孔,尽量只保留机械开关和充电接口。

  9. 充电接口用Type-C接口,符合主流手机充电线。

  10. 能够收纳接收器(与5矛盾,故保留)

  11. 与其他键盘的透光轴调换,同时换透光键帽(后续)

    写得有点多了,基本上也是在做的时候一步一步想到的。最终能实现的都搞定了。废话不多说,先看一下成品。

购买理由

    简单的DIY太简陋,功能太少,不能满足自己的需求。

    自己有能力设计电路板和调试,DIY更有乐趣

    准备做87或84键优联无线蓝牙双模大键盘,需要提前小成本验证电路。

外观展示

带手写ID认证

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右下角

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左上角

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侧面

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充电状态

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触摸电量

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触摸调光

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原装不透光青轴和键帽

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换透光红轴和透光键帽

   

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使用感受 

然后是制作过程了

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首先是同款小键盘,给那个作者留言问购买链接没有回,找了好久,在某宝的角落找到了它,问老板还有很多存货。

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这是个老古董,Cherry的5脚青轴,接口是13线插口,没有主控,带屏蔽,用途未知,猜测是银行等数字输入的机构接在某老式机器上的,不是PS2也不是USB,普通PC不兼容,大部分人买来就是只能拆轴用,但是价格不如直接买轴吧,销量不高,唯一最近交易成功的还是我。

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到货第一时间就是大卸八块,外表是典型的老式电脑,时间长了就发黄,不过我也在纠结要不要用清洁剂弄白点,不过风格是复古也不所谓,内部倒是很干净,还有屏蔽层,看主板很有点年代了。

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拆主板拆轴,上面二极管的位置焊了铁棍,不知道短接有啥作用,倒是每个轴都要拆开把它拿出来,挺麻烦。

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K230键盘提前到的,第一时间拆主控,放进小键盘测试下尺寸,构思一下布局,这么小的位置,不想焊接线,加焊FPC底座也增加了额外的厚度,就只能想办法用其他方式连接。

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接线的地方有个洞,不过正好可以放开关,试了几个开关,大的开关挺适合,蠢粗的尺寸也恰好符合小键盘的整体风格,作用到最后一刻才明确下来,控制键盘输入开关和背光灯的开关,不控制触摸电量显示。
于是就开始了一周多的时间用来测测量量,设计PCB和布线,各种封装都要自己画,耗费了很多时间。中途出去玩出了场严重的车祸,工期延误了几天,几处受伤,伤口比较长,养伤一直到做完键盘都没有彻底好,不过倒是学会了很多湿性愈合的理论,看了几十篇论文,不过是另一个故事了,有时间再分享,也可以去微博同ID看一下分享,收回主题。

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PCB打印下来裁剪放外壳里测试尺寸和布局是否合理,个人比较强迫症,所以调整了无数回。

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这个阶段也在构思各个部件的位置,电池、充电接口,本来打算用现成锂电池充电模块和触摸什么的,但是内部空间太小,我也不想受这些辅助功能的电路板影响了布局,毕竟是自己画电路板,还不如把这些板子的原理搞清楚,抄到自己的板子上,选小一点的器件,还是能挤挤放下的。这个设计辅助电路的工作量就大大占据了整个工程的工作量,找了很多芯片和方案,才把触摸电量和调光稳压的功能搞好。

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最终的布局设计是,230主控在下方顶在上方,PCB背面跟主控连接,触摸调光在前方平面中心,左侧设计充电接口,充电状况显示孔,左下方是触摸电量孔,右上方预计设计收纳接收器。

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强迫症的电路板就是各种改版,当时还在想手工做PCB不用工业板了,还特意设计了尽量单面布线的图,买了极小的空心铜铆钉打算做过孔,还有阻焊层油墨打算自己涂。

后来感觉太麻烦,人工成本太高,虽然放弃了这个想法, 但是提前测试一下电路逻辑还是很必要的。但是那段时间两个打印机都出问题,墨粉太垃圾附着不在转印纸上,就跳过了这个阶段,但是打完工业板实际测试的时候就要了命了,花费了我好几天时间去测试和纠错,有好几处逻辑错误,开关的逻辑也没有提前确定,导致切断了工业板的好几根线,飞了几根线,还好最后成功了。不过测试的过程中也把纠正修改好的电路图画完了,等这几块板用完了再打新板。

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打板下单后就马上在弄定位板,材质就纠结了一段时间,用碳纤维还是钢板,还有跟PCB一样的玻璃纤维材质,激光切割和打PCB材质的定制价格差不多,不过看大部分定位板都是钢板,而且还有点手感,就选了一家做钢板,实际装配好增加了不少重量,感觉很有手感,不是轻量设计了。反正3D图都设计好了,后续谁有兴趣可以众筹打个碳纤维或者玻璃纤维的定位板。

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定位板设计的是兼容卫星轴和平衡轴,尺寸能够完美放入小键盘外壳,也可以随着17个轴整体拔出来,虽然需要用点力。

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PCB到货后就开始装配测试和电路焊接,首先是键盘部分,这部分我确认过几次没有逻辑错误。

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就先从容易的开始,LED贴片、热插拔的轴。

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焊好后就开始思考连接方式,看其他DIY的玩家有用斑马条,我家里从小卖手机,从小见过老式黑白屏的连接方式,就是那种软橡胶,这次也找厂家定制打样了N多片。一开始测试失败,挺沮丧的,但是原理上没问题,就先搁置了,先管辅助电路了。

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还有电池也找了专卖电池的问了半天合适的,找到了合适的细长薄的电池,600mAh体积也不大,也能放在下部分空挡,就算是亮背光也能撑很久,实测续航还需要后续检验。实际到货稍稍有点宽,不过斜着放也没问题。

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触摸显示电量电路  厂家提供的电路图不符合我的使用情况,后期在做好的电路板上做了修改。

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板子上设计了锂电池保护芯片,但是焊好后发现出问题,电压不对,后来拆了电池防火胶才发现已经附加了保护板,所以就把PCB上的保护电路器件焊下来了,用0欧电阻短接了。

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过了几天换了块空板,导电条也到货了,导电橡胶条又测试了几次终于有反应了。起码说明不用换其他方式,但结果说明这种方式需要挺多注意点,有经验才可以让它正常工作,研究它也花费了很多时间,后期装配阶段也出了问题,以后如果不是空间局促就不会用这种方式了,像K375S的FPC座就是很好的方式,我打算在大键盘上用FPC连接,可靠性更高一点。

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这个过程中也顺手做了个苹果电源的白光烙铁,完成了我后期大部分的焊接工作,比这里的国产936好用太多,可以在自己的座位搞了很方便,用的白光原装8芯插座和国产白光8芯的线。电源只露出插座,没有丑陋的电位器。等多几天再开贴分享。

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接下来的几天就花了很多精力在电路修改上,飞了几根线,也重新设计了几个电路的工作逻辑。拨动开关只同时控制键盘输入和背光灯,打开后触摸特定区域可以控制背光的开关和亮度,充电和电量显示不受开关限制,随时可以工作。

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这个键盘的外壳可能公差很大, 跟那个年代的设备接缝一样大,而且是设计成这样,里面地卡扣突出来导致接缝产生。
磨片一直没补充,于是就用电钻笨拙地打磨了一下,反正装起来看不出来,改完后就属于现代产品的接缝范围了。

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到了最后装配阶段,如果是用原装的樱桃轴不透光,键帽也是不透光,金属定位板也是挡住了光,费半天劲做的触摸调光和背光基本上用不上,就算是亮度最高也只能勉强看到。
如果要用原装的搭配就不能用定位板,换透光键帽,樱桃青轴预留了灯的孔,估计用钻头钻开也可以透光,也不影响轴体本身。

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正好手边有一堆优尔达的透光红轴,键帽用自己104的白色键帽,试了一下效果还可以,电路没设计限流,直接点亮挺亮的但是耗电,装配前接了100欧的限流电阻,如果要是原装的轴和键帽估计要去掉限流电阻让光透过四周整体能看清。

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一开始设计的右侧接收器收纳部分没有做,因为没有考虑清楚小键盘和大键盘的搭配使用逻辑,小键盘只有无线单模,需要接收器,后期做的大键盘蓝牙和无线双模,公用一个接收器,虽然小键盘可以收纳接收器,但是大键盘你内部空间更多。等想清楚再开槽也没问题,内部装一个USB母座就可以把接收器插紧不会掉了。

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四颗螺丝丢了,找的其他螺丝用的。

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背面的空间本来是给厂家贴标签的,我打算自己先打印个简陋的A4带胶白贴纸,再去淘宝定制一个贴纸,以后大键盘也可以用。

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附一张工作照

总结

优点:复古风格、支持优联无线、机械轴热插拔、带背光可触摸调光、内置电池、Type-C口充电、触摸显示电量、钢板定位板

缺点:个人DIY成本高,包括K230主控、外壳加轴,钢定位板,打好的PCB有问题需要手动更改。

好了 就这么多,先到这里吧,这个小键盘其实我没有特别的使用需求,更多的只是一个探索,包括这触摸电量、调光的芯片、方案的一个尝试和小成本试验吧,验证好了就直接移植在大键盘上了,大键盘板子上空间多,还更好布置,不像小键盘。做完这个我接下来就要做87或者84的无线蓝牙双模了,84/87的选择还在纠结中。
如果有兴趣的可以留个言 ,如果想做的人多可以分享做好的板子 自己改改就可以用,看的人多了再建个群聊聊也好。

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