Собираем кастомную механическую клавиатуру, часть 1: Теория⁠⁠

Около шести лет назад я наткнулся в интернете на трактаты о механических клавиатурах, меня эта тема заинтересовала, просто потому что, как и любой другой человек люблю пробовать что-то новое. Но так как финансы лишними не бывают, особенно в том время, отложил это всё на когда-нибудь потом. Да и в принципе, прежде чем к чему-то приобщиться, предпочитаю сначала узнать с чем мне стоит столкнуться. Так получилось, что углубился глубже чем стоило (:D), так как информации о нижних слоях тех глубин в русскоязычном интернете я нашел не так уж много. Вернее разрозненной информации достаточно, а вот ОТ и ДО нашел я всего лишь несколько статей.  Этим постом я решил поделиться той информацией накопилось в чертогах моего разума, а так же теми сложностями с которыми мне пришлось столкнуться.

Как я пришел к тому, к чему пришел

Итак, шли годы, глаз периодически косился на различные ‘MOTOSPEED’ б/у ‘RAZER’, ‘HyperX’, ‘TESORO’, но что-то всегда останавливало, например то, что хотелось полноразмерную доску, но чаще по доступной цене попадались именно TKL варианты (без цифрового блока). И вот однажды моя девушка спрашивает меня – “dsiomnainc, а что ты хочешь получить на %celebration name%”, и я такой – “Блин, %girlfriend name%, давно хочу клавиатуру, и чтобы она короче пироги пекла”. Всё вроде согласовано, осталось только выбрать. Ну и тут выясняется, что не все механические клавиатуры одинаково полезны и надо чтобы внутри были завернуты как минимум Cherry MX (далее эта тема будет раскрыта более подробно).

Итак, захожу я на несколько уважаемых мною форумов и задаю вопрос “HyperX или Tesoro”? Были разные мнения, но мнение определенной группы людей меня зацепило больше всего. В краткой литературной форме оно заключалось в том, что:

Как дальше я узнал данные люди были выходцами из “секты свидетелей механических клавиатур”. Так как я свято верю в свободу вероисповедания и в то что я каждая вера имеет право на существования, то я решил выслушать то они мне скажут, их ответ был – “Бери Leopold/Vortex/Varmilo/Ducky, если хочешь максимально цена-качество то покупай Durgod”. Я посмотрел различные обзоры и подумал – “Разумно”. В принципе для той части людей, которые не сильно хотят заморачиваться дальше можно и не читать.

Не буду долго тянуть…однажды я просто наткнулся на статью о сборке кастомной клавиатуры. Я очень люблю вещи, которые “имеют глубину”, я имею в виду те вещи, которые ты не просто купил и пользуешься, а которые ты помимо пользования дают тебе возможность проявить немного творчества, получив в итоге вещь со штрихом индивидуальности. Да, конечно же можно и самому печатную плату изготовить, да и даже просто на картоне распаять, но, пожалуй, не будем уходить так далеко, в конце концов можно научить детей самим изготавливать детали по типу LEGO…, ну короче я понял что это мой вариант.

Кстати говоря вот пара ссылок на те статьи что подтолкнули меня, так же рекомендую прочесть, может быть в определенных местах они будут даже более содержательными, но им уже несколько лет, а я тут ребята как бы из 2020го и мне тоже есть что сказать, у нас тут нейросети и коронавирус бороздит космические просторы, так что не переключайтесь.

https://www.pvsm.ru/zhelezo/265687

https://community.geekboards.ru/viewtopic.php?t=34641

Форм-фактор и раскладка

Итак, первое с чем нам стоит определиться, это то какого форм фактора будет наша будущая клавиатура, чтобы лучше было понятно, о чем я, приложу картинку, честно украденную из интернета:

На данный момент в интернатах можно заказать плату на любой вкус и цвет, позволяющие разместить как стандартные раскладки, так и совершенно не стандартные, например, как эти:

Лично я совершенно не вижу смысла собирать своими силами что-то больше 65%. Проще купить готовую и, если она в чем-то не будет устраивать - доработать её, тем более что на рынке имеются решения которые к этому вполне располагают, как например некоторые клавиатуры ‘Dark Project’ из коробки имеющие Hot Swap (что это такое будет чуть позже).

Лично я определился на форм-факторе в 60%, это, наверное, выглядит странно после того, как в начале я написал, что не хотел покупать клавиатуру с отсутствующим нампадом, а тут и того поменьше. Но тут хочется разъяснить – Я не тот, кто постоянно работает с цифрами, но постоянно гложила мысль о том, как я буду передвигаться в мой любимый Lands of Lore (управление там, как и во многих других DOS RPG идёт на нампаде). Конечно, эту проблему можно решить и софтово, но тогда эта мысль мне в голову не пришла. В какой-то момент была даже мысль собрать 40%, но решил что пока что это все же перебор.

При выборе раскладке стоит посмотреть какие возможности в этом плане могут предоставить рыночные PCB (платы). Изначально я хотел себе раскладку по типу клавиатуры GK64. Почему бы просто не купить уже готовую GK64? Ну вы чо, там же нет QMK! (Вот этой вещице будет посвящена, пожалуй, половина статьи, но чуть позже)

Ну вроде определились, и плату подходящую нашли, к примеру DZ60 нам вполне подходит. Но при поиске кейкапов я увидел раскладку от клавиатуры Filco Minila и после этого понял, что хочу попробовать именно это.

DZ60 мне в таком случае уже не подходила и я уже думал что не найду подходящей платы, но после долгих поисков наткнулся на YD60MQ, идеально. Конечно же не стоит думать, что это уникальная плата, было очень много PCB из США, поддерживающих туже раскладку, но нюанс был в том, что у них цена была в несколько раз выше.

А как понять, подходит ли PCB под желаемую раскладку? Ну для начала можно просто посмотреть на расположение отверстий для свичей (то бишь кнопок),  но есть способ проще и лучше. Как правило продавец выкладывает ссылку на документацию, в которой указаны поддерживаемые слои раскладки. Ну или можно просто ввести в гугле что-нибудь на подобии “%PCB% supported layouts”. Как пример поддерживаемые раскладки платы DZ60:

По этой картинке можно понять: 1 - Что плата поддерживает большой BACKSPACE, либо разделенный; 2 - Плата поддерживает как ANSI (однострочный) так ISO (двухстрочный) ENTER; 6 и 16- Длинный SHIFT слева может быть разделенный надвое, 3 и 8 - правый SHIFT так же может быть разделен на две или три кнопки; 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - Самый нижний ряд как правило имеет большое множество вариаций.

Тут хочется отметить то, что правый SHIFT зависит непосредственно от левого. У клавиш есть определенный типоразмер, скажем у нас есть самая стандартная кнопка из тех, что может быть, просто квадратная. Такими кнопками являются буквы, цифры, стрелки. Ширина такой кнопки допустим будет 1u, ширина кнопок модификаторов отталкивается от ширины этой самой кнопки шириной 1u, скажем у нас может быть CTRL шириной 1u/1.25u/1.5u, тем же методом обозначается ширина пробела, скажем мой пробел имеет ширину 3u и равен длиннее трёх стандартных клавиш. Более стандартные пробелы обычно имеют ширину 6.25u либо 7u, так же есть и другие варианты что позволяет составить совершенно разный нижний ряд.

Но вернемся к SHIFT, общая длинна левого SHIFT составляет либо 2u либо 2.25u, длинна правого SHIFT будет соответственно либо 2u либо 2.75u, а между ними либо 10, либо 11 кнопок соответственно. Почему я заостряю на этом внимание? Дело в том что эти две конфигурацию требуют совершенно разной пластины для крепления кнопок (об этом будет чуть дальше) и если на одной и той же пластине вы сможете переставить все возможные вариации нижнего ряда будь их даже штук десять, то чтобы поменять 2.25u SHIFT на 2u SHIFT вам придется покупать новую пластину и перепаивать все кнопки.

В документации YD60MQ я, кстати, подробный перечень поддерживаемых раскладок не нашел, именно поэтому в примере я использовал DZ60. Просто повезло что в качестве примера раскладки в некоторых своих лотах, продавец привел в пример именно раскладку Minila.

Свитчи, они же кнопки

Есть множество различных типов клавиатурных свитчей, таких как ALPS или TOPRE, в данной статье я буду рассматривать только CHERRY MX подобные варианты, ибо большинство комплектующих рассчитано именно на них, да и в принципе когда речь заходит о механических клавиатурах, то люди подразумевают именно их.

Я купил себе Cherry MX Silent Black, поэтому в качестве примера приведу их:

Так из чего же состоит свитч: Верхнее и нижнее основание, шток и пружина. В основании находятся две пластины одна из которых выведена на один контакт свитча, вторая на второй. Шток находится на пружине и при опускании прижимает одну пластину к другой, после чего происходит их замыкание и соответственно срабатывание кнопки.

Выбор типа свитча даже если ограничиться CHERRY MX подобными это отдельная песня. Я бы хотел выделить несколько основных типов:

- CHERRY MX BLUE – кликают, с тактильной отдачей.

- CHERRY MX BRAWN – не кликают, с тактильной отдачей.

- CHERRY MX BLACK – не кликают, без тактильной отдачи.

Остальные типы свитчей являются ‘развитием’ этих трех типов, например CHERRY MX GREEN – те же BLUE, но с более жесткой пружиной, соответственно для их нажатия требуется больше усилий. CHERRY MX RED – те же BLACK – но тут напротив, пружина ослаблена и нажатие уже более легкое. Таким образом приходим к логическому выводу что можно превратить BLACK в RED просто поменяв пружины. Другие модификации связаны со сдвинутой точкой срабатывания и сдвинутой точкой тактильной отдачи.

Еще хочется выделить отдельно модификацию SILENT, например SILENT BLACK и SILENT RED. Шток таких свитчей в некоторых местах оборудован мягкими вставками предотвращающие резкие удары штока о корпус свитча и что способствует более тихой работе.

Помимо непосредственно CHERRY MX есть и другие производители CHERRY MX подобных свитчей:

GATERON – Считается самым качественным китайским аналогом, не уступающему по качеству оригиналу.

KAILH – Раньше читал о крайней ненадежных данных свитчей, говорят с этим делом у них со временем стало лучше, но сам я не знаю. Интересны тем что любят в эксперименты и периодически выкатывают такие продукты как KAILH BOX либо, например низкопрофильные механические свитчи.

OUTEMU – Дешевый хлам, если у вас хватает деньги только на данные свитчи, то лучше купите мембранную клавиатуру, она будет надежней в несколько раз.

На этом моменте хочется рассказать пример из жизни, есть у меня знакомый который купил клавиатуру DEXP RAPIER на свитчах OUTEMU RED, покупка обошлась ему пример в 2,500р., лампочки горят, кнопочки жмутся, доволен как слон. Только вот буквально через несколько месяцев пользования часть кнопок стали у него нажиматься через раз, либо нажиматься два раза за раз (даблкличить), пользоваться дальше ею не смог. Отдал мне (для меня те клавиши были не критичны), а сам купил Corsair Elite RGB на Cherry MX RED, сказал, что ощущения намного лучше. После того как DEXP RAPIER перешла ко мне еще через пару месяцев перестали работать еще несколько клавиш, после чего я тоже не смог ей пользоваться. Конечно, можно перепаять в этой DEXP свитчи на нормальные, только выходит этой в общей сумме (если бы он не достался мне бесплатно) как тот же DURGOD. На корсаре я кнопочки тоже понажимать успел, и тут сразу хочется сказать - не только свитчи в клавиатуре важны, на тот момент я вообще задумался – А нужна ли мне механика, ну что-то вообще не нравится. Спойлер: между тем ‘элитным’ корсаром и кастомом разница ощущений вышла очень неслабая.

Так же есть ‘проприетарные’ механические свитчи типа ROMER-G (свитчи от LOGITECH), свитчи от RAZER, но производятся они как правило всё теми же CHERRY/KAILH/GATERON.

Я бы не советовал выбирать свитчи только по описанию, лучше потратить несколько сотен рублей на тестер хотя бы из нескольких типов свитчей, например такой:

К примеру, я был в полной мере сконцентрирован на покупки клавиатуры с CHERRY MX BRAWN, но после того, как получил тестер они мне понравились меньше всего. Ощущение было скорее не тактильной отдачи, а просто “грязного хода” клавиши. А вот те ощущения что я ожидал от BRAWN я испытал от совершенно другого свитча -  CHERRY MX CLEAR, но их труднее было найти, да и для себя я на этом моменте решил что хочу собрать максимально тихую клавиатуру, а значит нужно покупать линейные свитчи из которых больше всего понравились LINEAR GRAY, которые тоже не то чтобы часто встречающиеся. Да и понажимать кнопки на тестере это одно, но надо сделать понимать, что пользоваться клавиатурой из этих кнопок это немного иное, LINEAR GRAY очень тугие свитчи, так что, сделав скидочку выбор упал на BLACK и даже они кажутся сейчас мне слегка жестковатыми.

Если бы я жил один, то я бы себе купил BLUE, жать на них и слышать этот щелчок — это отдельный тип удовольствия, это как лопать пузырьки полиэтилена, но увы.

На самом деле количество типов свитчей сейчас настолько велико, что охватить их все - трудно исполнимая задача. Как вам, например такой свитч тестер на 130 типов стоимостью с полноценную клавиатуру:

И даже здесь будут далеко не все типы свитчей, имеющихся на рынке: Aliaz, Zealio, Sakurio, Rosélio…я если честно и понятия не имею ни о чем из этого, а уж всякие Kailh Box цвета ‘Выжженного апельсина’ или ‘Нефрита’ уж и подавно, тут без 100 грамм и свидетелей секты механических клавиатур не разобраться точно.

Свитчи могут быть трехконтактные и пятиконтактные. На самом деле контактов только два, остальные контакты просто пластиковые ножки, но принято называть так. С помощью кусачек пяти контактный свитч легко переделывается в трех контактный, на тот случай если в вашей PCB нет дырочек под пяти контактные свитчи.

Кейкапы, они же красивые кнопочки

Главное, на что я хотел бы обратить внимание это материал изготовления кейкапов (key – ключ, cap - крышка), самые распространенные это ABS и BPT, еще я слышал про POM, но вот только не больше чем 'слышал', так что его затрагивать не будем. ABS дешевый материал который быстро стирается, наверняка вы замечали как после пару месяцев использования клавиатуры некоторые кнопки на ней начинают блестеть. С тачпадом на ноутбуках происходит тоже самое, полировка пальцами. PBT пластик такой проблемой не страдает, чтобы отполировать его пальцами понадобятся годы. Так же PBT пластик более плотный и лучше поглощает шум, если вы хотите собрать тихую клавиатуру, то лучше выбрать его. Практически все именитые HyperX, Corsair, Logitech и Steelseries сделаны из самого душманского ABS не зависимо от цены, в отличии от более дешевого китайского DURGOD.

Так же кейкапы отличаются методом нанесения на них символов – лазером, сублимация, даблшоты. Не вижу смысла здесь сильно тормрозить, так как в этом моменте я еще меньший 'эксперт' чем в других местах этого поста, лучше прочтите статью, где это действительно подробно расписано.

https://geekboards.ru/page/keycap_printing

От себя скажу лишь то, что только DOUBLESHOT тип кейкапов позволяет сделать просвечиваемые символы. Но большинство даблшот кейкапов делаются из ABS пластика. Еще труднее если вы планируете не стандартную раскладку, как например у меня, тогда выбор кейкапов резко сужается, у вас будет три варианта:

1. Вам повезло и есть набор кейкапов именно под эту раскладку, но тут такой момент – не смотря на тысячи различных кейкапов под мою Minila раскладку подойдут с Ali имеется ну может штук 10-15 сетов (по крайней мере PBT кейкапов).

2. Собрать свой сет из разных сетов.

3. Купить большой сет, в котором будет очень много кнопок под все нужды, например такой, влетит это в копеечку (тысяч 5-10), особенно обидно что половина этих прекрасных кнопочек просто будет пылиться в тумбочке:

Еще кейкапы различаются профилями, то есть своей формой:

Тут уже на любителя, у меня сложилось такое мнение что большинству людей удобней CHERRY профиль. Я же себе взял OEM, ибо он стоил в два раза дешевле, поменять их всегда можно.

Как можно заметить по картинке у некоторых профилей форма всех рядов одинакова, у других же разная. Да, на CHERRY или OEM у вас вряд ли получится переместить клавишу четвертого ряда скажем во второй, по крайней мере не убив эстетику. На DSA профиле это можно сделать без проблем.

Еще немного о разном

Основная часть теории пройдена, поговорим о том, что осталось. Например, нам нужны будут стабилизаторы. Стабилизаторы нужны для нормального нажатия длинных клавиш (2u и шире), чем качественней будут стабилизаторы, тем меньше будут греметь такие клавишу как SPACE и SHIFT. Рекомендуется брать стабилизаторы CHERRY, с последующей их доработкой. Я брал PCB, плейт и стабилизатором комплектом, так что не знаю какие у меня, но мне кажется, что не CHERRY, есть отличительные черты, чуть позвякивают :(

Стабилизаторы и свитчи для более гладкой и тихой работы лучше смазать, свидетели секты механических клавиатур говорят, что лучше смазка KRYTOX. Смазка/масло может быть разной степени вязкости, стабилизаторы в любом случае лучше смазать, со свитчами сложнее, если, например переусердствовать со смазкой BLUE свитчей то пропадет щелчок и фактически они превратятся в BRAWN. Так как у меня линейные свичи, то я не парился, смазал от души. Смазка так же позволяет подавить “эффект песка”, коим обладает, например мой DEXP RAPIER. Заключается он в том, что когда нажимаешь на клавишу, то чувствуешь небольшую шероховатость и не только чувствуешь, но также слышишь. Как небольшой наждачкой водишь. Проблема на самом деле стоит внимания, так как раздражает очень сильно, но думаю в моем случае проблема было больше в дешевых OUTEMU RED, у CHERRY MX SILENT BLACK и до смазки не ощущал ничего подобного.

Ну и еще немного про PCB. Помимо того, что различные PCB поддерживают разные слои установки клавиш, у них имеются и другие различия. Например, YD60MQ и DZ60 имеют RGB светодиоды на обратной стороне платы (на дне), что подталкивают к наличию прозрачных элементов в корпусе и может быть в дальнейшем быть запрограммировано для индикации различных событий. PCB может поддерживать Bluetooth либо из коробки либо вы в дальнейшем сами можете сами припаять Bluetooth модель и подключить аккумулятор. PCB может быть запрограммирована открытыми стандартами, такими как QMK, либо проприетарными. Если вы хотите RGB светодиоды под клавишами, то нужно найти ту на которой таковы уже распаяны на плате, я лично нашел либо дорогущие варианты из США, либо не поддерживающие нужные мне раскладки, либо QMK. А если вы все-таки приобрели такую PCB, то стоит позаботиться о том, чтобы ваши свитчи поддерживали их, то есть имели прозрачный корпус. Так же PCB может быть из коробки оснащена HOT SWAP, то есть поддерживали установку свитчей без паяльника, при желании HOT SWAP элементы можно установить самому. Лично я посчитал что припаять надежней (Но во время пайки я раз 100 подумал о том почему не взял HOT SWAP). Выглядят HOT SWAP элементы примерно так:

Ну и последнее что осталось это корпус. Самый большой выбор корпусов представлен для 60% клавиатур. Выбор материалов так же обширен – пластик, акрил, дерево, метал, метал с акриловыми вставками. Цены, кстати, на них не самые маленькие, я взял не самый дорогой, но и не самый дешевый акриловый корпус. Если совсем жаба душит всегда можно изготовить свой, например вырезав фрезером углубление в мебельном щите, а можно врезать клавиатуру прямо в стол, только двигать её и переносить тогда не очень удобно будет…в общем тут на что вашей фантазии хватит.

Следующий пост будет посвящен практической части сборки клавиатуры.

Собираем кастомную механическую клавиатуру, часть 2: Практика