使用 3D 打印组件从头开始制作机械键盘

您也可以购买零件来组装这款高度可定制的型号。
diy mechanical keyboard
这款基础款机械键盘可能是通往更复杂爱好的大门。William Elcock

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机械键盘风靡一时,原因显而易见——敲击键盘的快感、清脆的声音,以及它们高度可定制的事实。 

如果您想用这些小玩意升级您的打字体验,有两种方法:您也可以直接购买一个,或者,如果您不怕挑战,也可以自己动手组装。选择哪种方法可能不会对您新外设的价格标签产生巨大影响。但只有一种方式能让您体验到制作一把完全为您量身定做的键盘的满足感。 

如果您准备好迎接一场冒险,以下是如何构建您自己的65% 尺寸机械键盘。一款高端外设很容易花费超过 100 美元,因此我们设计的这个项目总体上是经济实惠的,如果您想进一步降低成本,甚至可以 3D 打印您的外壳。订购组件通常更贵,最终价格约为 150 美元。另一方面,自己制作零件可以将成本降至 50 美元以下。

如果您家里没有 3D 打印机,也不要气馁——您可以随时在您当地的创客空间注册会员,那里很可能有您可以使用到的机器,甚至可以参加课程。如果您真的想一头扎进去并购买自己的 3D 打印机,我们已经为您准备了购买前需要了解的一切指南

规格

  • 组装时间(不含 3D 打印外壳): 6 小时 
  • 材料成本: 50 至 166.10 美元 
  • 难度:中等

材质

如果您不 3D 打印组件

工具

  • 电烙铁
  • 十字螺丝刀
  • Wirecutter

说明

1. 购买或打印您的外壳。外壳是您机械键盘的本体,负责固定轴体和其他电子元件。如前所述,您可以购买一个,也可以自己 3D 打印一个。

如果您选择在市场上寻找外壳,KBDFans 和 Aliexpress 等在线零售商是不错的选择,因为它们有各种各样的外壳。中国在线零售商的优点是性价比高,但缺点是订单需要更长时间才能送达。如果您不耐烦,Amazon 也提供经济实惠的键盘组件,但您需要支付额外费用才能在几天内收到货。 

您可以选择购买铝制外壳或塑料外壳。铝制外壳通常更贵,但更坚固、更厚重,如果您不经常移动键盘,它是一个不错的选择。另一方面,有些人喜欢塑料外壳的外观,而且通常更便宜。有些外壳带有一个合适的面板,面板是固定键盘轴体的部件,但您也可以只寻找带有集成面板的外壳。选择您最喜欢的型号、颜色和材质——只需确保外壳上有一个用于控制板的迷你 USB 接口。

对于选择自己 3D 打印外壳的人,我推荐 Thingiverse 上的FedorSosnin 的 SiCK-68 Tada68“模型”。它设计精良,打印说明也很容易遵循。如果您在 3D 打印方面更有经验,可以使用swillkb 的面板和外壳构建器资源来修改 Thingiverse 的设计或从头开始制作一个。我个人选择了 SiCK-68,它精巧紧凑,您可以打印成任何您喜欢的颜色,但我使用了银色 PET-G 耗材制作外壳的底部,白色耗材制作顶部。我选择 PET-G 耗材是因为它坚固耐用,但您也可以使用 PLA,它不需要您更改 Ultimater Cura 的默认设置。

使用 SiCK-68 模板时,您需要单独打印一些部件——下外壳和上外壳(左右各一),销钉(用于连接部件),以及 Alt、功能键、右 Shift 键和 CTRL 或 Command 键的键帽(如果您购买标准键帽套装)。这些键帽比 Tada68 的布局稍小,所以您需要自己制作才能适应外壳。

打印过程对所有 3D 打印机来说应该都差不多,但我使用的是 Creality Ender-3,所以我将根据它来描述 3D 打印过程。如果您使用的是没有自动调平功能的打印机,请先调平您的打印床,以确保获得最佳效果。我使用 Ultimater Cura 进行切片,但您也可以使用其他切片软件,如 Prusa Slicer。您可以在下方找到我使用的相关设置——您可以将它们作为基准,并根据您的具体机器和耗材进行调整。如果这些设置导致打印效果不佳,减慢速度应该可以解决任何问题。

打印机: Creality Ender-3

耗材类型: PET-G

打印喷嘴温度: 235°C

打印平台温度: 85°C

打印速度: 60 毫米/秒

初始层速度: 10 毫米/秒

启用回抽

回抽距离: 9.5 毫米

回抽速度: 40.0 毫米/秒

最大回抽次数10

填充模式: 填充内部

启用打印冷却

风扇速度100.0%

初始风扇速度0.0

打印平台附着类型: Brim

总的来说,打印耗时约 30 小时,如果您优化了打印机的设置,就可以让机器在无人看管的情况下完成工作。

如果您使用 Brim 打印,您会注意到需要用美工刀修剪掉多余的材料。您还会发现一些残留的“细丝”——这在使用 PET-G 耗材时很正常,您可以通过用热风枪以约 390 华氏度(198 摄氏度)的温度在手臂距离处喷射您的打印件来轻松去除它们。您也可以用手拔掉它们。 

2. 安装轴体。 将您的轴体安装到键盘外壳或面板的顶部组装好的一半中。我们选择了Akko CS Ocean Blue,因为它们敲击感强且价格实惠,但只要是三脚且尺寸相同的轴体,您都可以使用。

要安装它们,请确保所有轴体朝向相同的方向,然后将其压入到位,直到听到咔哒声——这样就知道它们已固定牢固。

安装完轴体后,看起来会是这样。 

3. 将轴体焊接到二极管上。 现在您需要开始设置键盘的控制系统,该系统允许按键信号从正确的轴体传输到控制板。第一步是将二极管焊接到轴体的引脚上。 

二极管通常成套出售,每套 100 个,但您只需要 68 个——每个按键一个。这样,如果您需要,您将有很多余地。这些精密元件可确保电流只能单向流动,这样就不会有导致键盘烧毁或机器错误注册按键的回路。 

首先,识别二极管的阴极端——您可以通过本体上的黑色标记来识别。使用电线剪将阴极剪至 1/2 英寸(约 1.27 厘米),并将其焊接到轴体的左侧引脚上。对所有剩余的轴体重复此过程,最后将二极管的其余端部剪至 1/2 英寸。

4. 用电线连接每一排轴体。 您会发现有五排和十五列轴体连接到二极管。测量、切割并剥开五段足够长的实心铜线,以贯穿每一排轴体的整个长度。 

将第一排二极管的剩余端焊接到实心铜线的一段上,然后对所有剩余的行重复此过程。通过修剪仍然突出的二极管端部来完成行,并在每一段实心铜线上贴上电工胶带。这将防止行和列之间发生短路。

5. 用电线连接每一列轴体。 测量、切割并剥开 15 段较短的实心铜线,长度足以跨越您键盘列的长度。将一根电线焊接到第一列每个轴体的右侧引脚上,然后对所有列重复此操作。

6. 将彩色电线连接到行和列电线上。 剥开彩色电线卷轴上的五根电线的末端,并将它们焊接到每行电线的末端。您可以选择行电线的右端或左端,但无论您怎么做,都要确保您的 Teensy 能够顺利插入外壳下半部分的插槽中。如果您没有正确布线,电线可能会堆积起来,没有足够的空间容纳 Teensy,甚至可能导致外壳无法正常关闭。 

继续剥开彩色电线卷轴上的 15 根电线的末端,并将它们焊接到每列电线的末端。 

此时,您的键盘背面应该看起来像这样。 

看起来有些凌乱,但我们保证它并没有看起来那么复杂。

7. 将彩色电线焊接到 Teensy 上。 使用此图。彩色电线的不同颜色将帮助您区分每一行和每一列,从而使工作更容易一些。在焊接电线之前,请务必仔细检查。

专业提示:如果您愿意,可以使用原版 Teensy,但它可能更贵。

如果您想对这个设置的工作原理有更理论的了解,可以查看 Matt3o.com,作者在那里深入探讨了这种键盘的内部工作原理。但总而言之,每个按键都对应一个唯一的行号和列号组合。这就是 Teensy 知道您正在按下哪个按键的方式。

8. 编程 Teensy。 只需按照以下步骤操作即可

  • 用迷你 USB 数据线将 Teensy 连接到您的计算机。
  • 下载 SiCK-68_EasyAVR.zip 文件
  • 将文件解压到方便的位置,然后打开文件夹。
  • EasyAVR-master 文件夹中,找到并运行 easykeymap.exe 文件。这是键盘映射过程的设置向导。
  • 转到屏幕顶部主导航栏中的 文件 菜单,然后选择 新建
  • 选择 TAD68,然后单击 确定
  • 暂时关闭软件。 
  • 在新的文件资源管理器(如果您在 Mac 上,则为 Finder 窗口)中,转到 C:SPB_Data.EasyAVRboards
  • 将 SiCK-68.py 文件复制到此文件夹。此文件位于您解压 SiCK-68_EasyAVR.zip 文件后的主文件夹中。
  • 返回 EasyAVR-master 文件夹,再次打开 easykeymap.exe
  • 文件 菜单中,选择 新建,选择 SiCK-68,然后单击 确定
  • 要创建功能键层(即,在按下 Fn 键时为按键赋予与原始按键不同的功能),请选择 Layer 1,然后在窗口中选择 1 键(Esc 旁边)。继续选择 Scancode 选项,然后选择 F1——这样,按下数字键时, junto a la tecla Fn,它将具有 F1 功能。您可以对其他数字键(以及该行右侧的减号和加号键)重复此过程,以将它们分配到 F12 功能。 
  • 选择 构建
  • 保存生成的文件。
  • 从主 SiCK-68_EasyAVR 文件夹中,打开 Fake Teensy Loader.exe 文件
  • 按一次 Teensy 上的按钮以手动进入编程模式。 
  • 接下来,转到 文件,然后选择打开 HEX 文件,并选择您在第 13 步创建的文档。
  • 最后,选择 编程
  • 要完成,请从 Teensy Loader 菜单中选择 重启 。您的键盘现在应该已经安装了固件。

9. 插入平衡杆和键帽。 平衡杆有助于稳定较大的按键,例如左 Shift 键、退格键、空格键和 Enter 键。平衡杆到位后,您可以将键帽连接到轴体上——只需对齐键帽上的十字形插槽,然后将其推入到位。如果您不记得每个键帽的位置,可以使用此布局作为参考

10. 测试 Teensy。Keyboard Tester 网站上测试您的设备,确保一切正常。当您敲击按键时,您应该会看到平台注册了每一次敲击。 

您遇到的任何问题可能是由于短路——也许您没有正确粘贴电工胶带,或者某些地方可能已损坏。这是一个简单的修复方法:目视检查胶带是否有任何问题。如果问题仍然存在,则可能意味着某些东西未正确焊接。断开键盘连接,移除胶带,然后重新连接任何可能已分离的部分。 

11. 整理好您的组件并关闭外壳。 验证一切运行顺畅后,就可以将所有东西打包起来了。外壳的下半部分有一个用于放置 Teensy 的插槽。请将其完全向前推入,确保可以轻松插入您的迷你 USB 数据线。 

将外壳的上半部分放在下半部分上,确保没有电线突出。用螺丝将其拧紧。

12. 贴上橡胶脚垫。 将它们贴在键盘底部靠近或在四个角的位置。 

自从我完成了 Teensy 的编程以来,我一直在使用这款键盘,它给我带来了极大的乐趣。它有些粗糙的地方——我修剪掉的额外材料、定制的键帽和接缝——让我比我买过的任何键盘都更喜欢它。这是我的键盘,是我自己做的。 

您可能不像我那样喜欢它的粗糙感(您可以轻松地在过程的早期打磨掉),但轴体和键帽的操作快速而流畅,因此纹理并不会影响设备的性能。Akko CS Ocean Blue 轴体非常具有触感和清脆感,我个人很喜欢,但如果您想要更安静的东西,市面上也有其他选择。

我是一位新入门的机械键盘用户,多亏了这次制作,我再也不会回到薄膜键盘了。这是一个基础款的制作,但您不必止步于此。您可以为家里做一个,为办公室再做一个。您可以添加更多自定义设置,例如不同颜色的键帽,甚至可以添加 LED。天空才是极限。

 

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