Comment construire un clavier personnalisé avec des commutateurs mécaniques: un guide complet

Added 2018-05-23

Les claviers personnalisés sont faciles à construire. Vous avez juste besoin de cinq parties:

• Une carte de circuit imprimé (PCB)
• Un cas pour tenir le conseil
• Keycaps
• Stabilisants
• Interrupteurs mécaniques

Je recommande également l'achat d'une plaque arrière, qui augmente la durabilité et la stabilité de frappe. Si vous souhaitez simplement que votre clavier soit beau, j'ai quelques astuces à la fin de cet article pour améliorer les choses. Mais d’abord, voyons comment construire votre propre clavier mécanique personnalisé.

Outils requis pour l'assemblage du clavier

Au minimum, vous avez besoin de deux outils pour souder un clavier: un fer à souder à faible puissance  et certaines Colophane à souder .

Si vous voulez juste un moyen rapide, bon marché et sale de commencer, regardez un offre combo à souder  qui comprend presque tout ce dont vous avez besoin pour commencer:

• Fer à souder à faible puissance : Si vous êtes novice, n’hésitez pas à acheter un fer à repasser de faible puissance. Les fers les plus chauds peuvent fondre plus rapidement, mais ils ne sont pas destinés aux novices. Pour ceux qui veulent un peu plus, achetez un fer à wattage réglable. J'ai un modèle Aoyue compatible avec les embouts 900M et il ne m'a jamais manqué.
• Colophane-soudure : La soudure est essentiellement un alliage d'étain et de plomb qui fond à basse température. La colophane à l'intérieur de la brasure est un composé organique conçu pour éliminer les impuretés qui dégradent la conductivité. Il se liquéfie lorsqu'il est chauffé, ce qui provoque sa propagation sur le joint de soudure.

Outils facultatifs (mais recommandés)

Certains outils facultatifs, mais fortement recommandés, incluent un ventouse à braser, laine d'acier, cotons-tiges et 90% d'alcool :

• Ventouse de soudure : Si vous faites une erreur, une ventouse peut soulever de la soudure chauffée.
• Laine d'acier : Un tampon en laine d'acier sert à nettoyer la pointe d'un fer à souder sans l'endommager. Les moins chers sont abrasifs, mais si vous utilisez un fer à souder jetable, ils constituent un bon choix. Sinon, investissez dans un tampon de nettoyage en laiton  conçu pour un fer chaud.
• Cotons-tiges : Un coton-tige est utilisé pour appliquer de l'alcool sur le tableau.
• 90% d'alcool : L'alcool à haute résistance sans additif est idéal pour éliminer les résidus de flux Rosen.
• Extracteur Keycap : Bien que mettre les clés soit un jeu d'enfant, les supprimer ne l'est pas. Il existe deux types d'extracteurs Keycap: les extracteurs de fil et le plastique. Je recommande d'utiliser un tire-fil. Le modèle ci-dessus, cependant, est à la fois dans le même paquet.

Vous voudrez peut-être aussi une surface non conductrice sur laquelle vous pourrez travailler. Je préfère utiliser une planche à découper en bois. Le bois est résistif, ce qui signifie qu’il ne conduit pas l’électricité facilement.

Achat des pièces du clavier mécanique

Tout le monde a besoin de quelque chose de différent de son clavier. Une dactylographe pourrait vouloir vivre une expérience similaire à une machine à écrire analogique. Un architecte d'intérieur peut préférer une esthétique colorée.

Avec des options de personnalisation sans fin, la construction d'un clavier permet à l'utilisateur de créer quelque chose qu'aucun fabricant ne produit. La seule astuce consiste à trouver les éléments nécessaires à la construction d'une machine à fabriquer les mots.

Vous pouvez choisir cinq (ou sept) composants:

1. Une carte de circuit imprimé (PCB)
2. (Facultatif) une assiette
3. Étui à clavier
4. Interrupteurs mécaniques
5. Keycaps
6. Stabilisants
7. LED (optionnelles)

L'option facile: kits de clavier mécanique bricolage

Si vous voulez surtout apprendre à souder et que vous n’aimez pas la personnalisation, procurez-vous un kit de clavier mécanique non assemblé. Un kit non assemblé comprend tous les composants de base afin d’éviter les tracas. Une excellente affaire en ce moment est la Kit clavier mécanique YMDK71 . Il comprend également une batterie pour un fonctionnement sans fil via Bluetooth.

Le moyen le plus simple de démarrer avec un clavier mécanique de bricolage est d'acheter un kit. Chaque kit de clavier de bricolage varie, mais ils incluent une carte de circuit imprimé (PCB), parfois une plaque arrière, un boîtier et des commutateurs mécaniques. Ceux qui savent exactement quelles pièces ils veulent doivent acheter les composants séparément les uns des autres. Cela peut coûter plus cher, mais les options de personnalisation sont considérables.

1. Circuit imprimé du clavier

Parmi les cinq composants principaux, le plus important est la carte de circuit imprimé (PCB). Le circuit imprimé détermine la structure et les couches fonctionnelles du clavier. De manière générale, les BPC se présentent sous différentes formes, la plupart en fonction du nombre de clés qu’elles peuvent contenir.

Le plus populaire de ces circuits imprimés pour clavier de bricolage est le facteur de forme de 60%. Comme son nom l'indique, un clavier à 60% comprend 60 touches. Mais il existe d'autres types de claviers, notamment les modèles 40%, 75%, 87% et plus.

Sur AliExpress, vous pouvez acheter une variété de circuits imprimés, notamment GH60, YYD75, DX64 et autres. (Parmi ceux-ci, je préfère le DX64 car il comprend un clavier directionnel du côté droit et utilise le même boîtier que la plupart des variantes à 60 touches.)

Parmi les PCB les plus exotiques, il y a le Clavier mécanique ErgoDox , conçu pour l’ergonomie. Il y a aussi des conseils avec trous à l'envers pour les lumières LED , qui permet la compatibilité avec les keycaps imprimés à l’avant.

Certains PCB (comme le entièrement assemblé ErgoDox EZ ) offrent des conceptions plug-and-play sans soudure qui facilitent l’interrupteur. Cependant, la plupart des options n’offrent pas un tel luxe. Je ne recommande pas d'assembler un ErgoDox comme premier clavier. Bien que génial, il ne convient pas à un projet de soudure d’entrée de gamme.

Points importants à noter :

• Le circuit imprimé doit correspondre à l'affaire!
• Le circuit imprimé détermine si vous avez un rétro-éclairage LED.
• Si vous avez des voyants, le circuit imprimé détermine si vous utilisez des touches de numérisation imprimées par le haut ou par le haut.

2. Plaque de clavier

La plaque de clavier  aide à ancrer les commutateurs et offre une stabilité et une fiabilité supplémentaires. Bien qu’il existe des stabilisants plastiques (et qu’ils ne présentent aucun inconvénient), les plus courants sont l’acier et l’aluminium.

D'après mon expérience, les plaques d'aluminium ont tendance à se déformer pendant l'expédition, alors que l'acier est extrêmement durable mais lourd. Je recommande l'acier si vous pouvez le trouver. Mais l'aluminium est un bon choix si vous préférez la mobilité.

Les assiettes viennent aussi en différentes couleurs. Je suggère de bien réfléchir à l’esthétique de votre construction avant d’acheter une pièce.

3. Étuis à clavier

C’est une bonne idée d’acheter le boîtier à côté du circuit imprimé. La plupart des vendeurs proposent un cas comme un combo. Les offres combinées coûtent globalement moins cher et l'achat des deux chez le même fournisseur garantit également la compatibilité. Pour la plupart, les boîtiers GH60 s’adaptent à la plupart des autres circuits imprimés pour clavier à 60%.

L’indicateur indicateur de l’adéquation du boîtier avec la carte à circuit imprimé est de regarder les trous de vis. Si les trous de vis correspondent au PCB, il y a de fortes chances que vous ayez le bon boîtier.

4. interrupteur mécanique

Un interrupteur mécanique confère à un clavier mécanique une sensation et un son distincts. Lorsque vous appuyez dessus, chaque type de commutateur a une sensation (ou retour tactile), un son et une élasticité différents (mesurés en grammes nécessaires pour actionner une touche). Un actionnement léger et fluide est idéal pour les joueurs, tels que la plupart des commutateurs de couleur rouge. D'autres sont conçus pour émuler une machine à écrire. Mon préféré est le commutateur le plus léger, le plus doux et le plus silencieux (Gateron Clear).

Il y a un peu d'histoire ici. Les premiers petits interrupteurs mécaniques sont venus de Cherry GmbH. Mais depuis leur 1982 brevet d'interrupteur mécanique  expiré en 2014, la concurrence a émergé. Maintenant, des dizaines d'entreprises fabriquent des commutateurs de clavier. Certains de ces commutateurs sont des clones sans vergogne du design original de Cherry. D'autres ont amélioré ou modifié le design original de Cherry.

Les commutateurs d’aujourd’hui comprennent de nombreuses marques. Parmi ceux-ci, Gateron se classe au premier rang en termes de qualité et d’abordabilité. Cependant, il existe quelques types de commutateurs exotiques.

Par exemple, certaines des technologies les plus radicales comprennent les commutateurs électro-capacitifs Sakura de Varmilo, sans contact, qui suppriment l’actionnement de clé mécanique - une façon élégante de dire que le commutateur utilise moins de composants mécaniques.

Si vous souhaitez en savoir plus, voici quelques exemples: Kailh , Razer , Outemu , Greetech , et Zealio . Tous ces commutateurs peuvent être trouvés avec quelque chose appelé un testeur de commutateur. Parmi les testeurs (ou échantillonneurs), consultez le Testeur Gateron à 9 interrupteurs . En regroupant différents types de commutateurs, vous pouvez déterminer ce qui correspond à votre style de frappe.

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5. Clavier Clavier

Les raccourcis clavier varient selon l'endroit où les lettres sont imprimées sur la touche, la façon dont les lettres sont imprimées et le matériel utilisé dans la clé. Ces caractéristiques contribuent à la durabilité et à la visibilité de la clé (en particulier lorsque des éclairages à LED sont utilisés).

LED : Si votre circuit imprimé a les bornes DEL devant la clé, cela signifie que vous voulez des clés saisies à l’avant. Si les trous des voyants sont à l'arrière, vous voulez des touches imprimées en haut.

Caractères : Si vous n’avez pas d’éclairage à LED, vous voulez des touches sublimées par un colorant. Les lettres sublimées par le colorant ne disparaîtront pas avant plusieurs années de dactylographie hardcore. Les lettrages à deux niveaux, dans lesquels les symboles sont en plastique, sont plus durables, mais ils sont conçus pour les claviers allumés.

Matériaux : En général, les matériaux utilisés pour construire les clés sont le PBT, l'ABS et, occasionnellement, le silicone, le métal ou le caoutchouc. Bien que le PBT soit plus durable et ne devienne pas brillant après des années d’utilisation, il est également plus cher. Cependant, j’ai acheté un ensemble de PBT à deux coups  qui coûte 10 $ pour un ensemble complet de 104 clés.

6. Stabilisateur: Cerise vs Costar

Les touches plus longues, comme la barre d'espace, les touches Maj et Entrée vacillent lorsque vous appuyez dessus, à moins que vous ne disposiez d'un stabilisateur. Un stabilisateur se branche aux côtés gauche et droit du capuchon.

Il existe deux types de stabilisants: Costar , qui fait passer une barre stabilisatrice au-dessus de la plaque (si vous avez une plaque), et Cerise , qui fait passer la barre stabilisatrice sous la plaque. Par exemple, voici une comparaison entre Cherry (haut) et Costar (bas):

Parmi les deux types, je préfère les stabilisants Costar. Costar est plus simple à utiliser, bien qu’ils sonnent légèrement plus bruyamment que Cherry. Les stabilisateurs Cherry craignent si votre clavier a une plaque. Pour changer la barre stabilisatrice, vous devez désouder le commutateur.

En plus de cela, il y a deux variétés à traiter: le type qui fonctionne avec les commutateurs montés sur plaque et le type qui fonctionne avec les commutateurs montés sur circuit imprimé. Si vous construisez un clavier pour la première fois, il est facile d’acheter le mauvais stabilisateur.

Costar n’est pas sans ses défauts. En plus de produire plus de bruit, cela ne fonctionnera pas avec certains types d’encapsuleurs. Cependant, la plupart des gens vont probablement mieux avec Costar. Voici une vidéo sur la façon de les installer:

7. Diodes électroluminescentes (LED)

Si vous obtenez un circuit imprimé compatible avec les DEL, envisagez d’acheter des DEL. Cela peut doubler le temps nécessaire pour assembler votre planche, mais ils ont l’air incroyable!

Les LED viennent dans une variété de couleurs. Il y a même des LED à changement de couleur (bien que celles-ci nécessitent trois broches). Je recommande d'acheter sur eBay. Vous pouvez attendre quelques semaines, mais l’achat auprès d’un vendeur basé à Hong Kong coûte environ 5 USD pour 100 LED.

Les spécifications nécessaires pour la plupart des planches sont sans rebord et 3 mm. Il existe des LED blanches avec filtres de couleur et des LED claires qui produisent la teinte souhaitée. Peu importe le type que vous choisissez. Les circuits imprimés sont conçus pour fonctionner avec différents types de LED. Ne vous inquiétez donc pas des différences de tension entre les différentes couleurs.

Il y a aussi Prises SIP , qui vous permettent d’échanger vos LED sans avoir à les souder. Si vous envisagez de changer les couleurs fréquemment, une prise SIP est une bonne idée. De plus, si votre carte n’indique pas clairement les polarités négative et positive, une prise SIP vous permet d’éviter de dessouder si vous vous trompez.

Comment construire un clavier mécanique

L’objectif principal de cet article n’est pas de construire un clavier, mais je vais aborder quelques instructions d’assemblage essentielles. En général, la construction doit avoir lieu dans l'ordre suivant:

1. Inspection et mise en page
2. Préparer le PCB
3. Prépare l'assiette
4. Préparer les stabilisants
5. Insérer les interrupteurs
6. Insérer et plier les LED
7. Commencez à souder
8. Nettoyer
9. Inspection et test

1. Inspection et mise en page de votre circuit imprimé

La première étape consiste à inspecter la carte mère, les commutateurs et les voyants (si vous en avez) à la recherche de signes de dommages. Puis imaginez mentalement en passant par les cinq prochaines étapes. En préparant une image mentale de ce que les prochaines étapes exigent, vous réduirez le nombre d'erreurs et de réductions (passe-temps fastidieux).

2. Préparer le PCB

Dans cette étape, vous souhaitez examiner le circuit imprimé pour détecter des signes de courts-circuits ou d'autres marques bizarres. Si vous voyez des traces ou d’autres marques sur la carte mère, vous pouvez la nettoyer à l’aide d’un coton-tige et d’un chiffon. alcool à haute résistance conçu pour l'électronique . Je connais des gens qui consomment de l’alcool médicinal, mais cela risque de faire court.

3. Assiette (facultatif)

Si vous avez une plaque, celle-ci doit être placée directement sur le circuit imprimé pour pouvoir accueillir les commutateurs. Il y aura un écart entre la plaque et le circuit imprimé.

Les commutateurs ancrent le circuit imprimé en place. Globalement, les plaques facilitent l’assemblage d’un clavier par rapport à la soudure des DEL et des commutateurs directement sur la carte mère.

4. Stabilisateurs

Les stabilisateurs devront être insérés dans cette position. Il existe des stabilisants de type Cherry et Costar. Comme indiqué ci-dessus, la différence fondamentale entre les deux réside dans le fait que les stabilisateurs de Costar sont plus faciles à installer mais causent des vibrations lors de la frappe. Les cerises produisent moins de bruit mais nécessitent un processus d'installation quelque peu difficile sur certaines plaques.

Vous remarquerez que les stabilisateurs Costar sont livrés avec des embouts en plastique qui se branchent sur les touches. Ces bits s'accrochent dans la barre stabilisatrice.

Le fil stabilisateur s'enclenche ensuite dans les stabilisateurs fixés à la plaque.

5. interrupteurs

C'est ici que les choses deviennent un peu plus complexes. Afin de réduire la flexion de la carte lors de l'installation, il est utile d'installer d'abord un commutateur à chaque coin de la carte. Vous devez appuyer à fond sur le commutateur dans la plaque pour que les broches du commutateur apparaissent de l’autre côté du tableau. Si les broches ne sortent pas complètement, vous aurez des problèmes pour obtenir la conductivité électrique.

Si les broches du commutateur sont pliées avant l’insertion, elles ne sortiront pas à l’arrière de la carte. Vous devez vous assurer que les broches sont bien droites avant d'insérer le commutateur dans le circuit imprimé. Lorsque vous mettez plus de commutateurs, répartissez-les uniformément sur le clavier. Ce faisant, vous réduisez la force exercée sur le circuit imprimé.

Si vous avez choisi d'ancrer les commutateurs directement sur le circuit imprimé, cette étape est moins difficile car les commutateurs s'enfoncent dans la carte avec peu d'effort.

6. Insérer et plier les voyants

Les éclairages LED à une couleur incluent deux broches. La broche la plus longue est positive et la plus courte est négative. Sur la plupart des circuits imprimés, vous remarquerez que les trous des voyants sur la carte sont marqués d’un symbole négatif ou d’un symbole positif. Lorsque vous insérez la LED dans les trous, assurez-vous que le bras le plus long de la LED s’insère dans le trou marqué comme positif.

La partie la plus délicate ici est que souvent les trous de LED des touches de la rangée inférieure (tels que la barre d'espacement, Alt et Ctrl) sont inversés, ce qui signifie que les terminaux sont du côté opposé. J'ai commis l'erreur de souder correctement les DEL de la rangée inférieure et j'ai dû les dessouder.

Après avoir inséré chaque voyant, assurez-vous qu’il est complètement inséré et pliez les pieds. La flexion des jambes empêchera la LED de glisser dans le tableau. Même un léger glissement peut faire en sorte que la diode émerge suffisamment pour empêcher toute pression sur une touche.

Maintenant, retournez le tableau. Il est temps de souder.

7. Commencez à souder

Un bon moyen de souder est de vous déplacer de la même façon que vous lisez un livre. Commencez par les broches en haut à gauche et déplacez-vous de gauche à droite. Si vous prenez des pauses, veillez à utiliser un coton-tige et de l'alcool pour éliminer les résidus organiques laissés par le flux de Rosen. Si vous laissez sécher une nuit, le Rosen durcit et nécessite un racloir pour l’enlever.

Voici une vidéo sur la mise en route de la soudure:

J'ai un avertissement à propos de la vidéo ci-dessus. Faire tomber la soudure peut être dangereux. Je recommande d'utiliser au moins une laine d'acier conçue pour le retrait de la soudure.

8. nettoyer

Étant donné que la soudure à cœur Rosen est potentiellement légèrement conductrice une fois caramélisée, vous devez effectuer un nettoyage. N'oubliez pas que Rosen durcira s'il est exposé trop longtemps à l'air. Vous devrez donc nettoyer immédiatement après la soudure. Sinon, vous devrez le gratter.

9. Inspection

Enfin, vous voudrez inspecter chaque point de soudure à la recherche de signes de faiblesse. Un bon joint de soudure durera toute la vie du produit. Un mauvais joint peut se fissurer et se fendre éventuellement. Une «soudure froide» peut ne pas conduire l'électricité correctement.

La plupart des joints de soudure défectueux, cependant, peuvent simplement être refondus (ou réchauffés) pour corriger les problèmes. Donc, ne vous inquiétez pas trop de faire des erreurs. Le but de ce projet est d’apprendre et non d’être parfait.

Autres astuces pour les claviers mécaniques personnalisés

Vous pouvez continuer à personnaliser votre clavier avec d'autres fonctionnalités, telles que les modifications d'atténuation du bruit, les filtres DEL à changement de couleur, etc.

Pellicule de vinyle : La façon la plus simple de personnaliser un clavier est d’envelopper du vinyle. Le vinyle est une fine couche de vinyle adhésif. Il vient dans une variété de couleurs, de motifs et de textures. En général, l’application de vinyle nécessite un sèche-cheveux, de l’eau et du savon, ainsi qu’un instrument de coupe

Filtre de couleur : Les filtres de couleur peuvent apparaître sur les voyants d’un commutateur mécanique Cherry (mais pas de la plupart des autres marques). Elles sont particulièrement utiles pour les lumières blanches, bien qu’elles puissent passer par-dessus toutes les LED de couleur.

Insonorisation : Tu peux trouver Amortisseurs à joint torique  ou des modèles plus chers, comme les clips QMX. J’ai constaté qu’ils réduisaient tous deux le son de manière réduite, mais non négligeable. Les clips QMX entrent en jeu PCB  et variétés sur plaque .

Votre clavier mécanique personnalisé est terminé!

Toute personne qui utilise un clavier presque toute la journée a besoin d’un clavier mécanique. Que vous soyez un sténographe, un joueur, un codeur, un écrivain ou quiconque passe beaucoup de temps à taper, le bon clavier peut fonctionner ou jouer un peu plus à l'aise et de manière productive.

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