एक छोटे कीबोर्ड की आवश्यकता है - इसे स्वयं करें

यदि आपको कीबोर्ड की आवश्यकता है, तो आप एक खरीद सकते हैं। यदि आपको एक छोटे कीबोर्ड की आवश्यकता है, तो सब कुछ अधिक जटिल है। ब्लैकबेरी कीबोर्ड बदलाव विकल्पों या छोटे स्पर्श स्विच के साथ उपद्रव के अलावा, छोटे, पतले और विशेष कीबोर्ड प्राप्त करने के लिए कोई सामान्य समाधान नहीं हैं। हालांकि, एक विकल्प है: सिलिकॉन कीबोर्ड। किसी ने भी अभी तक ऐसा नहीं किया है, इसलिए मैंने फैसला किया - क्यों नहीं इसे आज़माएं।

दुर्भाग्य से, हमारे स्वयं के सिलिकॉन कीबोर्ड के डिजाइन, निर्माण या उत्पादन पर कोई तैयार जानकारी नहीं है। बहुत कम प्रलेखन है, और उन्हें बनाने वाले सभी कारखाने एक दूसरे से जानकारी की नकल करते हैं। एक चीनी कंपनी से यह पूछना कि यह कैसे करना है "टूटे हुए फोन को चलाने के समान है।" लेकिन, इस सब के बावजूद, मैं अपना खुद का सिलिकॉन कीबोर्ड बनाने में कामयाब रहा, और अब मैं इस बारे में जानकारी साझा कर रहा हूं कि यह कैसे किया जाता है।

परियोजना का लक्ष्य पहनने योग्य उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक बैज के लिए एक बहुत छोटा कंप्यूटर कीबोर्ड बनाना है, पोर्टेबल कंप्यूटर पर फ़ोर्टनाइट खेलना या केवल यूएसबी कीबोर्ड के रूप में उपयोग करना है। यह पहले भी किया जा चुका है। 2018 हैकाडे बेलग्रेड सम्मेलन के लिए बैज ने कीबोर्ड के रूप में व्यवस्थित 55 मानक स्पर्श स्विच का उपयोग किया। Hackaday.io नामक एक अन्य परियोजना (Pi) QWERTY ने दर्जनों मानक घड़ी स्विच का भी उपयोग किया। हालांकि, ऐसे उपकरणों में अपनी कमियां हैं।


PiMiniQWERTY - घर का बना लघु कीबोर्ड का सबसे अच्छा

सबसे पहले, मानक 4 मिमी स्पर्श बटन काफी महंगे हैं। यह एक समस्या नहीं है यदि आप एक परियोजना के लिए उनमें से छोटी संख्या का उपयोग करते हैं, लेकिन यदि आपको प्रति उपकरण 60-70 बटन की आवश्यकता होती है, तो लागत बढ़ना शुरू हो जाती है। उनमें से सबसे सस्ता है कि मुझे 4000 में से प्रति रोल 70 डॉलर, या सेंट अप्पे की एक जोड़ी मिली। 70 टुकड़े लें और $ 1.25 प्रति उपकरण प्राप्त करें - सिर्फ बटनों के लिए। यह पता चला है कि बटन माइक्रोकंट्रोलर की तुलना में अधिक खर्च होंगे।

दूसरे, स्पर्श बटन को एक साथ रखा जाना चाहिए। विफलताओं की संख्या बहुत बड़ी नहीं हो सकती है, लेकिन यदि आप स्विच से पूरे बोर्डों को इकट्ठा करते हैं, तो यह अधिक होगा यदि वे एकल डिवाइस थे। एसएमडी प्रतिरोधों और कैप की तुलना में, बटन बड़े और मोटे होते हैं, जो जब उन्हें रखा जाता है तो स्क्रैप की संख्या बढ़ जाती है। इसके अलावा, चूंकि इस तरह के कीबोर्ड को इकट्ठा करने में बहुत समय लगता है, इसलिए आपको तैयार डिवाइस को स्थापित करने की तुलना में बटन की असेंबली के लिए अधिक भुगतान करना होगा। यह स्पर्शरेखा स्विच के आधार पर कीबोर्ड की लागत को बढ़ाता है।

अंत में, बटन लेबल नहीं हैं। यदि आप 4 मिमी बटन के एक कीबोर्ड को इकट्ठा करेंगे, तो आपको बोर्ड पर अंकन करना होगा। बेलग्रेड सम्मेलन में, यह काफी अच्छी तरह से किया गया था, जबकि मिनी (पाई) QWERTY ने इसे शानदार ढंग से किया, क्योंकि उन्होंने दो बोर्डों का इस्तेमाल किया, एक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए और एक हस्ताक्षर के लिए। एक बटन को अंकित करने की कल्पना कर सकता है, लेकिन उनकी सतह पहले से ही बहुत छोटी है।

समाधान: इंजेक्शन-ढाला सिलिकॉन कीबोर्ड का उपयोग करें। इस तरह के कीबोर्ड लगभग सभी रिमोट कंट्रोल में होते हैं, इनका इस्तेमाल पुराने नोकिया फोन जैसे "ब्रिक" में किया जाता था। सिलिकॉन कीबोर्ड हर जगह हैं, और उन्हें ऑर्डर करने के लिए कारखाने हैं।


ताओबाओ और अलीएक्सप्रेस के साथ सिलिकॉन कीबोर्ड। इन्हें बेचने वाली कंपनियां इन्हें ऑर्डर करने के लिए भी बनाती हैं।

सिलिकॉन कीबोर्ड का उपयोग करने के कई फायदे हैं। सबसे पहले, उनमें से ज्यादातर बटन लेबल का उपयोग करते हैं। दूसरे, आप 4 मिमी बटन तक सीमित नहीं हैं। बटन किसी भी आकार और किसी भी आकार का हो सकता है। उन्हें इकट्ठा करना आसान है; बोर्ड के साथ ऐसे कीबोर्ड का उपयोग करने के लिए, आपको बस इसे बोर्ड पर रखने की आवश्यकता है; बाकी सब कुछ आपके लिए पहले ही हो चुका है। अंत में, सिलिकॉन कीबोर्ड किसी भी बटन की तुलना में ठंडा दिखता है। तो वे उनका उपयोग क्यों नहीं करते? ज्यादातर लागत के कारण, हालांकि कुछ इंजीनियरिंग समस्याएं हैं।

विभिन्न प्रकार के सिलिकॉन और झिल्लीदार स्विच

जेडएक्स स्पेक्ट्रम मेम्ब्रेन कीबोर्ड

सिलिकॉन कीबोर्ड के डिजाइन में देरी करने से पहले, आपको छोटे कीबोर्ड और कीबोर्ड सेट के लेआउट पर चर्चा करने की आवश्यकता है। पहले धातु डोम कीबोर्ड, या झिल्ली कीबोर्ड हैं। ऐसे स्पर्शनीय झिल्ली बटन के सबसे अच्छे उदाहरण 1980 के दशक के लोकप्रिय होम कंप्यूटर, जेडएक्स स्पेक्ट्रम या अटारी 400 के कीबोर्ड हैं। यदि आप अपार्टमेंट के अन्य स्थानों को देखते हैं, तो आपके पास माइक्रोवेव में ऐसा कीबोर्ड हो सकता है।

इन कीबोर्ड में मैट्रिक्स बटन होते हैं। विद्युत परिपथ में दो चादरों पर पॉलिएस्टर के साथ प्रवाहकीय स्याही होती है। एक स्टेनलेस स्टील का गुंबद प्रत्येक बटन के नीचे स्थित है। बटन दबाने से गुंबद संकुचित हो जाता है, और पॉलिएस्टर की दो परतें बंद हो जाती हैं।

सबसे अच्छा झिल्ली कीबोर्ड चित्र आपके किसी प्रोजेक्ट से लिया जा सकता है। इस तरह की झिल्लियां इस बात की परवाह नहीं करती हैं कि धातु के गुंबद को कैसे दबाया गया था। सबसे सरल विकल्प बटन और अक्षरों को सीधे झिल्ली के ऊपर रखना है। प्लास्टिक का एक टुकड़ा स्पर्श स्विच की एक सरणी पर चिपकाया जा सकता है। यह ठीक उसी प्रकार है जैसे कि स्पीक एन स्पेल और बिग ट्राक खिलौनों में कीबोर्ड बनाए जाते हैं [यूएसएसआर में इस तरह के एक खिलौने, "लूनोखोद" / लगभग का एक एनालॉग था। ट्रांस।]। यह आप मूंगफली के मक्खन से सुरक्षित तीन साल के बच्चे के लिए एक कीबोर्ड बना सकते हैं।

हालांकि, स्पर्श द्वारा शुद्ध झिल्ली स्विच बहुत सस्ते हैं और स्पर्श प्रतिक्रिया प्रदान नहीं करते हैं। एक विकल्प झिल्ली स्विच के ऊपर प्लास्टिक के बटन लगाने का है। मेटल डोम कीबोर्ड (धातु के गुंबद के साथ) प्लास्टिक की कठोर चाबियों का उपयोग करते हैं जो कंडक्टर स्याही पॉलिएस्टर की दो परतों के बीच छोटे धातु के गुंबदों पर दबाते हैं:











लेकिन झिल्लीदार कीबोर्ड को प्लास्टिक के कठोर बटन की आवश्यकता नहीं होती है। आप झिल्ली के शीर्ष पर नरम सिलिकॉन का उपयोग कर सकते हैं, जैसा कि जेडएक्स स्पेक्ट्रम पर किया जाता है। मेरे धातु गुंबद परियोजना के रूप में, कठोर प्लास्टिक आयतों के बजाय, स्पेसी ने सिलिकॉन बटन के एक एकल कैनवास का उपयोग किया। ZX स्पेक्ट्रम ने अपने कीबोर्ड पर सिलिकॉन बटन का उपयोग किया था, लेकिन यह अभी भी एक झिल्ली कीबोर्ड था। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि धातु के गुंबद को कैसे दबाया जाए - मुद्रित पात्रों, या सिलिकॉन आयतों के साथ प्लास्टिक की एक शीट के माध्यम से।

एक अन्य प्रकार का कीबोर्ड - इस लेख के लिए मैंने एक बनाया - एक सिलिकॉन या रबर कीबोर्ड है ।


Arduino के लिए सर्वव्यापी झिल्ली कीपैड

रबर कीबोर्ड इंजेक्शन-मोल्डेड सिलिकॉन बटन का उपयोग करता है जो संपर्कों को दबाते हैं। एक कार्बन संपर्क ("टैबलेट") सिलिकॉन बटन में बनाया गया है, और कीबोर्ड मैट्रिक्स के लिए संपर्क मुद्रित सर्किट बोर्ड पर पटरियों से बनाए जाते हैं। संपर्कों को बोर्ड में एकीकृत किया जा सकता है (ENIG तकनीक की सिफारिश की गई है) या प्रवाहकीय स्याही के शीर्ष पर मुद्रित किया गया है। किसी भी मामले में, कीबोर्ड में एक मुद्रित सर्किट बोर्ड होता है, प्रत्येक बटन के नीचे प्रवाहकीय संपर्कों के साथ सिलिकॉन बटन, प्रत्येक बटन में छोटे प्रवाहकीय कार्बन संपर्क और बोर्ड को सिलिकॉन संलग्न करने के लिए सॉकेट होते हैं।

एक झिल्ली और रबर कीबोर्ड के बीच चयन करना, कुछ बिंदुओं पर विचार करने के लायक है, और उनमें से कई एक झिल्ली के पक्ष में तराजू को पछाड़ने में सक्षम हैं। हालांकि रबर कीबोर्ड कई रंगों में बनाए जा सकते हैं, झिल्ली कीबोर्ड पर अक्षर अनिवार्य रूप से मुद्रित होते हैं; झिल्ली कीबोर्ड पर आप किसी भी रंग का कोई भी वर्ण बना सकते हैं। मेम्ब्रेन कीबोर्ड सस्ते होते हैं क्योंकि उन्हें मोल्ड की आवश्यकता नहीं होती है। रबर कीबोर्ड में सिलिकॉन कुंजी की एक अखंड ब्लॉक वाली पट्टी की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कास्टिंग के लिए एक दूसरे मोल्ड की अतिरिक्त लागत। और रबर कीबोर्ड स्पर्शनीय संवेदनाओं पर ही जीतता है। यदि आपने कभी अटारी 400 का उपयोग करने की कोशिश की है, तो आप सहमत होंगे: रबर कीबोर्ड पर टाइप करना बहुत आसान है। और वे झिल्लीदार की तुलना में अधिक स्टाइलिश हैं।

चालू परियोजनाएँ

एक विशेष रबड़ कीबोर्ड नहीं है जो अब भी उपयोग किया जा सकता है

आज, मुझे छोटे रनों में विशेष रबर कीबोर्ड का उपयोग करने के मामलों की जानकारी नहीं है। बेशक , वे DIY समुदाय में मौजूद हैं: Adafruit 4x4 कीबोर्ड बेचता है (Sparkfun में एक ही बात है ), और इसी तरह के बटन AliExpress और eBay पर ऑर्डर किए जा सकते हैं। हां, बेशक, स्पार्कफुन और एडफ्रूट ने बोर्डों के विकास पर खर्च किया, लेकिन बटन खुद को कहीं दूर, बहुत दूर तक करने की संभावना है। ये विशेष कीबोर्ड नहीं हैं; ये विशिष्ट परियोजनाओं के लिए मानक तैयार किए गए कीबोर्ड हैं।

और इन रबर बटनों का बहुत उपयोग किया गया था: एक मोनोम क्लोन , एक स्टेप सीक्वेंसर , एक मिडी डिवाइस बनाने के लिए । यह इसके लिए है कि बैकलिट सिलिकॉन बटन विकसित किए गए थे: वे शांत मिडी नियंत्रक बनाते हैं। लेकिन चूंकि उन पर कोई टैग नहीं है, इसलिए वे किसी और चीज के लिए बहुत कम उपयोग करते हैं।

और ये एकमात्र हैं, जहां तक ​​मुझे पता है, DIY प्रोजेक्ट्स जो 4x4 सिलिकॉन कीबोर्ड का उपयोग करते हैं। लोग, निश्चित रूप से, कुछ और करने की कोशिश कर रहे हैं। उनमें से कुछ मंचों पर रबर कीबोर्ड की तलाश कर रहे हैं , और कुछ एल्यूमीनियम मोल्ड्स के साथ प्रयोग कर रहे हैं, लेकिन अभी तक कोई भी सफल नहीं हुआ है। डेव जोन्स ने अपने uSupply परियोजना के लिए रबर कीबोर्ड के विचार को खारिज कर दिया और विशेष झिल्ली स्विच पर स्विच किया।

डिज़ाइन कीबोर्ड, बॉस और एयर होल

तो एक रबर कीबोर्ड का निर्माण क्या है? संक्षेप में, हम एक स्टील या एल्यूमीनियम कास्टिंग मोल्ड विकसित कर रहे हैं। मोल्ड को एक इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन में भेजा जाता है, जहां इसे कार्बन गेंदों से भरा जाता है, गर्म सिलिकॉन से भरा जाता है, जिसे बाद में वल्केनाइज्ड किया जाता है। बटनों की आगे की प्रक्रिया संभव है - लेजर अंकन, रेशम-स्क्रीन प्रिंटिंग या एपॉक्सी कोटिंग। एक रबर कीबोर्ड डिजाइन करना एक मोल्ड डिजाइन करना है, लेकिन बुनियादी घटक बहुत सरल हैं। नीचे एक उदाहरण है - एक एकल कुंजी से एक कीबोर्ड - जिसे मैंने कुछ ही मिनटों में फ्यूजन 360 में बनाया था।







कीबोर्ड का बाहरी आकार उद्देश्य पर निर्भर करता है, और आधार सिलिकॉन की एक परत है। आधार के कोनों पर सर्किट बोर्ड पर बढ़ते हुए चार बॉस हैं। उन्हें बटन को संरेखित करने और इसे फिसलने से रोकने के लिए आवश्यक है।

कुंजी की आंतरिक संरचना में एक बड़ा कार्बन टैबलेट होता है, जो संपर्क बोर्ड पर क्लिक करेगा। कीबोर्ड पर बस अधिक चाबियाँ हैं, लेकिन एक कुंजी का आकार अनिवार्य रूप से समान है। हवा के नीचे गुजरने की अनुमति कुंजी के तल पर रिक्त स्थान चिह्नित करें। यदि वे नहीं बने हैं, तो कीबोर्ड दबाए जाने पर फ्लिक करेगा।


कटाव सिलिकॉन की। एक काली वस्तु एक कार्बन टैबलेट है जो बोर्ड पर दो पिनों के बीच एक सेतु का काम करती है।


मेरे कीबोर्ड के आयाम मिमी में हैं।



कीबोर्ड प्रोजेक्ट तैयार होने के बाद, और नए नए साँचे के निर्माण और कई परीक्षण नमूनों के उत्पादन के लिए कारखाने में फाइलें भेजी गईं, यह एक मुद्रित सर्किट बोर्ड विकसित करने का समय था। मेरी परियोजना के लिए, सर्किट ज्यादा मायने नहीं रखता था - मुख्य बात यह है कि बोर्ड में कीबोर्ड मैट्रिक्स के विपरीत पक्षों से करीब दो ट्रैक जुड़े थे। इसके लिए, ENIG तकनीक की सिफारिश की जाती है। उत्पादन प्रतिबंध भी मायने रखता है: ट्रैक चौड़ाई और उनके बीच की दूरी का मानक न्यूनतम 0.15-0.20 मिमी है, और मैंने 0.25 मिमी और उनके बीच समान दूरी के साथ एक बोर्ड विकसित किया है।

कीबोर्ड और बोर्ड को समाप्त करने के बाद, आप बढ़ते पट्टी पर आगे बढ़ सकते हैं। यह छिद्रित प्लास्टिक है जो बोर्ड को खराब कर दिया जाता है। इसके और बोर्ड के बीच में एक रबर कीबोर्ड लगा होता है। मैंने निम्नलिखित प्रोटोटाइप बनाया, सिर्फ कीबोर्ड का परीक्षण करने के लिए। इलेक्ट्रॉनिक्स - सिर्फ टेन्ससी एलसी (मेरी उंगलियों पर था), कटआउट के साथ प्रोटोटाइप के लिए बोर्ड को एक्सेस देने के साथ:





मैंने इस मॉडल को Shapeways में भेजा, और कीबोर्ड को इकट्ठा किया गया। Teensy पर फर्मवेयर मानक कीपैड लाइब्रेरी का उपयोग करता है और कंप्यूटर पर USB HID डिवाइस के रूप में दिखाई देता है। इसने ठीक उसी रूप का एक विशेष रबर कीबोर्ड निकला, जिसकी मुझे आवश्यकता है। यह अंतिम विकल्प नहीं है, क्योंकि यूएसबी कीबोर्ड रबर कीज की जांच के लिए सिर्फ एक कार्यशील अवधारणा है, लेकिन यह वास्तव में काम करता है।















मैं परियोजना की लागत का खुलासा करूंगा; यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यहां नमूना बहुत छोटा है - मैं केवल एक मॉडल के साथ केवल एक निर्माता में बदल गया। हालांकि, बाजार में मजबूत प्रतिस्पर्धा के कारण, मुझे लगता है कि ये कीमतें एक विशेष रबर कीबोर्ड की औसत लागत के लिए पर्याप्त प्रतिनिधि होंगी।

लागत इस प्रकार है:

आर्थिक दृष्टिकोण से, यह सब 10,000 के आदेश के परिवर्तन के साथ समझ में आता है

नमूनों की एक छोटी संख्या की कुल लागत $ 2877 के बराबर थी। यह सीएडी फाइलों के लिए एक इंजीनियर द्वारा ढलाई और जाँच के लिए एक साँचे की लागत है। तीन हजार रुपये में दस कीबोर्ड।

हालांकि, डिजाइन और तैयारी के सभी चरणों के बाद, फैक्ट्री कीबोर्ड के पैक जारी करने में सक्षम है। उसके बाद, 5000 के संचलन के लिए एक टुकड़े की लागत 1000 से $ 0.79 के संचलन के लिए $ 1.3 के बराबर हो जाती है। इसलिए कुल एक हजार कीबोर्ड की कीमत मुझे $ 4,177, यानी $ 4.18 प्रति टुकड़ा होगी। पाँच हज़ार कीबोर्ड की कीमत $ 6,827 या $ 1.36 एपिज़न होगी। यह मूल्य $ 1.5 से कम है, इस तकनीक को छोटे पैमाने पर उत्पादन के लिए व्यवहार्य बनाता है।

रबड़ के कीबोर्ड बड़े निर्माताओं के लिए उपयुक्त हैं: सैमसंग लाखों टीवी बेचता है, और उन सभी में एक रिमोट कंट्रोल है। DIY प्रोजेक्ट के लिए रबर कीबोर्ड बनाने का मुद्दा हमेशा खुला रहा है। लघु-स्तरीय परियोजनाएं इस तकनीक का उपयोग नहीं करती हैं, इसलिए यह पूछने वाला कोई नहीं था कि क्या विशेष सिलिकॉन स्विच की समझ है। मैं कहता हूं कि यह समझ में आता है अगर आप एक हजार कीबोर्ड बनाते हैं। पांच हजार के संचलन पर, एक रबर कीबोर्ड और प्लास्टिक फास्टनरों की लागत एक माइक्रोकंट्रोलर की लागत से नीचे गिर सकती है।

→ सभी प्रोजेक्ट स्रोत GitHub पर उपलब्ध हैं