基于小鲸鱼78框架DIY优联机械键盘

ShadowC

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在翻新了两块樱桃G3800,一块G3000,自己组装了一块XD60后,还是扛不住无线和小键盘的组合诱惑,决定用小鲸鱼78的框架组一张优联键盘,记录一下制作过程。

主控与PCB连接

整体设计

罗技的优联以长续航高稳定性著称,既然要做无线优联的机械键盘,那么RGB就不用想了,目标就是无线、锂电池充电、热插拔、适配小鲸鱼78外壳。

材料准备

按照摸鱼的顺序,先在咸鱼收了两块小鲸鱼78,拆解了一块作为后续设计的参考;然后淘优联主控,咸鱼上有批量出售罗技优联键盘主控的,当然最热门也最贵的是支持三模切换的k375s,但为了省钱,选择了最便宜的k330主控,平均15元一个;在淘宝购买了锂电池、充电及保护模块、稳压芯片;在lceda上画了pcb并交由嘉立创打板,淘宝定做亚克力定位板,最后买到凯华热插拔轴座和高特橙轴,加上库存的键帽,大致就是这些。

表1. 全部材料一览表

来源 备注
小鲸鱼78 咸鱼 只用了外壳
k330主控 咸鱼
电子元件及模块 淘宝 锂电池、充电保护模块、稳压芯片、贴片电阻、二极管
pcb 嘉立创 自己绘制
亚克力定位板 淘宝 工具生成
凯华热插拔轴座 咸鱼 主要是便宜
高特橙轴 淘宝 手感过得去,便宜大碗
太豪二色键帽 库存 好友送的

主控介绍

k330的主控是低功耗的2.4GHz芯片nrf 24LE1H,用户手册上指出其工作电压从1.9v到3.6v可用,由于功耗低,续航长的可怕。

这个主控主要有几点需要注意:

  1. 与矩阵连接的引脚,上面覆盖了一层防氧化的碳膜,如果要焊接的话,需要打磨掉;
  2. 供电电压适用于两节干电池串联或者3v的纽扣电池,如果用锂电池供电(3.7-4.2v)的话,最好加上降压模块。

矩阵测试

键盘实际上是用每个按键连接两个特定的引脚,这样2n个引脚可以使用n*n个按键。反过来说,只要确定了每两个引脚短接后会按下哪个键,就能设计对应的pcb,将原先主控上的电池座拆掉,换成两条杜邦线,插在arduino的3.3v引脚,就能启动主控,并进行测试。

经过测试,25个引脚中,1-3号引脚与4-16号引脚分别组合,4-16号引脚与17-25号引脚分别组合。

PS:在自己从零开始测试出所有键位组合后,发现已经有人测试过了(*~*),不过也正好做个检查。

供电部分

原始的版本是用两节干电池供电,也有一些网友换用纽扣电池,但出于各方面考虑(一步到位),最后选择了锂电池供电。一个重要的问题在于:主控的供电要求是1.9v-3.6v,而锂电池则是3.7v-4.2v,刚好错开,虽然强行连接也是可以正常工作的,但难以保证其稳定性。

常见的稳压芯片都是3v或者3.3v的,锂电池的工作电压无法提供足够的压降(1-1.1v左右),最终选择了XC6206P332MR作为稳压芯片。淘宝有成品Type-C接口的基于TP4056的充电保护一体模块,一块大约4元出头,800mAh的锂电池10元包邮。

最终的供电方案为:以锂电池为核心,通过稳压芯片XC6206提供稳定的3.3v电压,经过充电保护模块,以Type-C接口进行充电。

PCB设计

其实有了键盘矩阵,就可以设计pcb了,推荐的流程是:

  1. Keyboard layout editor设计合适的配列;
  2. 将第一步产生的Raw data复制到Plate & Case Builder,得到定位板的图纸。
  3. 根据测试得到的键盘矩阵,在lceda中绘制原理图;
  4. 原理图转PCB后,将第二部得到的dfx文件导入,作为轴座定位的参考。
  5. 绘制PCB,生成Gerber文件并打板。

需要注意的是,小鲸鱼78的pcb上是有开孔的,对应的孔位也要在pcb上画出来(务求精准);PCB连接飞线时,尽量先连接距离近的网络,同时相同方向的相邻线路尽量放在同一层,例如横向的线路放在一面,纵向的线路放在另一面,这样比较容易组织走线。

组装

首先在PCB上焊接热插拔轴座,而前面提到的二极管,是用来连接主控和pcb的,将二极管一侧的引脚剪下,与打磨后的主控引脚一一焊接,建议焊完后打一层热熔胶,最后结果如下图:

主控与PCB连接

稳压的部分在pcb上,锂电池连接到充电模块,充电模块的输出连接到pcb的电压输入,再将稳定到3.3v的电压给到主控。

测试没有问题后修改外壳相关部分(清洗、切割、打磨、钻孔、修剪),将充电模块、电池固定到外壳上,放置好PCB,然后将轴体一个个卡在定位板上(大键需要先安装润好的卫星轴)。将轴体和定位板一起安上去,最后安装键帽,成品图如下:

主控与PCB连接