Кастомная клавиатура. Изготовление⁠⁠

Многим захотелось подробнее узнать про процесс изготовления клавиатуры (см. предыдущий мой пост).

Пожалуйста, очень подробно и с картинками.

...

Дисклеймер: автор не несет ответственности за вред психическому и физическому здоровью, который может быть причинен данным контентом. Проще говоря, если из глаз пойдет кровь или начнет рваться пукан - это ваши проблемы. Психотерапевта оплачиваете тоже сами.

...

А теперь погали!

Все началось с ТЗ:

Крутая штука. Решено было взять за основу идею.

Потом пришла клавиатура-донор.

Смотрим что внутри:

Обычная клавиатура за 1000-2000 руб.

Принцип действия следующий: Есть бутерброд из трех пленок, на нижней и верхней нанесены проводящие дорожки и контактные пятаки. На их месте в средней пленке отверстия. Таким образом в нормальном состоянии контакты на нижней и верхней пленках разомкнуты, нажимаем на точку - проводники замыкаются, это регистрирует маленькая платка. На платке также расположены три светодиода, к ней припаян шнур USB и подсветка клавиатуры.

На пленку давит маленький силиконовый толкатель, уже на который давит клавиша. Толкатель также выполняет роль возвратной пружины и еще смягчает нажатие.

Корпус клавиатуры является одновременно и направляющей для клавиш. Оглядываясь назад, наверно, можно было бы сделать какую-нибудь накладку, расфигачить корпус, по контуру отрезать все лишнее. Но как-то слабо я себе это представлял. Поэтому было принято решение взять у донора всю электронику и силиконовые толкатели-пружинки, а все остальное сделать свое.

...

Чем больше нюансов будет решено на этапе проектирования, тем больше вероятность, что изделие заработает :) поэтому делаем 3D модель, в процессе продумывая технологию:

Снизу, без крышки:

Задача следующая: нужно сделать корпус и клавиши.

1. Корпус. Материал - фанера. Технологично, режется лазером очень точно (нет! об этом ниже), есть опыт работы, есть резчик. Делаем бутерброд из нескольких листов, т.к. нужно как-то зафиксировать толкатели, скрыть плату и т.д. Фанеру можно ошпаклевать и покрасить, есть знакомый с автомастерской. Эта часть понятная.

2. Клавиши. Делаем из трех частей: основание, колечко и направляющая втулка (см. ниже). Все печатаем на 3Д принтере, шкурим колечки до приемлемого внешнего вида, а ножки оснований чтобы они хорошо ходили по втулке. Колечко красим в хром, покрываем лаком. Маркировку клавиш сделаем наклейками. Сверху заливка чем-нибудь прозрачным. Мдааа... даже на этапе проектирования звучит очень многодельно, особенно когда из всего необходимого имел опыт только с 3D печатью. Ну да ладно, не в первый раз, дорогу осилит идущий.

...

Еще несколько скринов с модели в процессе разработки:

Как точно спозиционировать клавиши в модели? Отсканировать пленку клавиатуры! Делаем контур, первая сборка "фанеры".

Черное- основания клавиш, серым - колечки, прозрачное и зеленым - втулки.

...

Вообще, прежде чем все изготавливать, надо бы проверить а будут ли вообще работать клавиши. Поэтому заказываем несколько маленьких деталек, часть клавиатуры:

Работает! даже плата встала на место. Есть промахи по резке, детали совпадают не идеально, но незначительно. Также чуть увеличил в итоговой сборке отверстия и добавил ключ на втулку и отверстия одного из слоев фанеры.

Заказываю первый слой, чтобы проверить попал / не попал в размер клавиш. Оказывается, станок минусит. На длине 400 мм уход минус 2,5 мм. Критично, крайние клавиши уже не попадают. На тестовых детальках не было заметно - они маленькие.

Бывает, надо что-то делать. Масштабирую модель, отдаю на раскрой одну пробную линию клавиш на всю длину. Вроде подошло, заказываю по новой один слой. Все подходит! уффф, делаем остальные слои.

...

Фанеру клеил на ПВА, корпус стягивался мелкими саморезами.

Дальше шпаклевка в несколько проходов:

Первый раз работал со шпаклевкой, шкурил руками. Тут да, вышло плохо. Недошкурил, недоглядел, накосячил. Краска вскрыла много дефектов.

Вообще, опрометчиво было выбирать глянец. Хотя нет. Его никто не выбирал! Разве автомаляр сделает мне матовую поверхность? Выбора не было.

Ну можно было из баллона побрызгать акрилом, потом простым лаком, но это прям совсем такое...

...

Если есть мысли чем покрасить и защитить поверхность, чтобы она была матовой и устойчивой к истиранию и прочим воздействиям, пишите. Желательно доступно.

...

Параллельно с корпусом работал над клавишами:

Первая партия колечек.

Надо опробовать концепцию, найти чем красить, чем лачить, чем заливать.

А еще сделать 120-130 (с запасом) этих самых колечек, потом зашкурить (очень трудоемко!), подготовить к покраске...

Изначально хотел покрасить в хром и покрыть акриловым лаком из баллона. Но вышло так:

Снизу колечки в хроме. Сверху в хроме, после лака.

В итоге договорился, что мне покрасят в серебро и покроют лаком там же где и корпус.

Но и тут не обошлось без нюанса из-за которого много деталей ушло в брак, а недостающие колечки красил руками...

...

Другой вопрос: а чем залить клавиши? Хотелось красиво, капелькой. Да-да-да, это неудобно и т. и т.п., не бубните! :)  Задумка сделать красиво, а не эргономично!

Гель лак не прокатил, утягивал. Два с лишним мм толщиной залить им не вышло. А на него были большие надежды.

Пришлось браться за эпоксидку. Нашел у нас в городе 1 кг прозрачной под заливку. Давай пробовать. И тут надо сказать, что подобные работы я делаю в подвале, а на улице зима и в подвале +10. Эпоксидка так себе застывает в таких условиях. Потом оказалось, что и дома не особо. Мешал по инструкции 1 к 1 по весам. Пробовал по объему 1 к 1. Пробовал больше отвердителя (более жидкий компонент который). Неа. Время неполного отверждения 3 суток и то если принести в +20.

Другая проблема с эпоксидкой - липкий верхний слой. Если разобрать заливку после отверждения, то внутри все хорошо, а поверхность, контактировавшая с воздухом так и остается липкой. Думаю, из-за того что хапает влагу из воздуха. Надо заливать в сухом помещении или закрывать герметично. Вопрос решился покрытием кнопок топом от гельлака.

И еще: вакууматора у меня нет.

Тестовые заливки: 

Вышло без косяков, однако в дальнейшем выяснилось, что может быть и с пузырьками, и протечь может, и косо кнопка стоять...

...

Наклейки, сборка, расстановка клавиш в наскоро собранном "герметизируемом" пленкой коробе.

Фото до/после заливки:

Часть клавиш ушла в брак по названным выше причинам.

А еще понял, что изначально надо вести учет кнопочек: какие перезалить, какие лаком отдать покрывать, а какие дополнительно сделать (!!!) потому что делал и клеил наклейки не я, а перед заливкой поленился проверить, посчитав что все должно быть ок. Верхнего ряда клавиш а также несколько специальных не было сделано в принципе. И понял я это только когда начал устанавливать клавиши в корпус.

Собралось все без особых проблем, работоспособность и собираемость проверил сразу после того как склеил корпус.

Конечный результат можно посмотреть в моем предыдущем посте. У меня нет фотографий, например, где устанавливаются большие клавиши, а там ведь еще и пружинки. Не рассказал про подсветку, которая была перебита с завода и работала вполовину, про ножки, про заднюю крышку... Еще куча всяких мелочей и нюансов.

...

Ну так вот, о чем это я?

Думаю, вы поняли, что сделать клавиатуру было не просто. Интересно было попробовать придумать и собрать необычную крутую штуку, приобрести новые навыки. С крутой штукой - это спорно, а вот навыки подкачались) И да тому, для кого она делалась, вроде зашоло:

Фото от нового хозяина:

...

Кстати, о подсветке: