TY/H

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TE-40键盘
/ 模块化键盘设计与制作
/ 工业设计
/ 个人项目 / 2023
/ 半成品 仍在制作中
TE-40是一款模块化的机械键盘。本项目的灵感来自于在淘宝上看到了这一款特殊的键帽,键帽以OP-1的设计为灵感制作,所以我决定基于此设计一款机械键盘,造型上同样以Teenager Engineering的OP-1为蓝本,并添加了一些新的设计元素,产品名中TE即为Teenager Engineering的缩写。

我一直想能有一个更接近于实际产品的经历,所以本项目重点旨在探索产品的开发和制作,包括产品生产工艺,如CNC&喷漆&硅胶成型等,同时学习产品的结构和电路,包括PCB的设计和代码编写等方面。
产品设计
键盘整体的造型设计以OP-1为蓝本,整体造型取消了圆角,更加锐利,机身大量采用了圆形&胶囊形的元素,与键帽的方中套圆造型形成呼应,机身下方有凸出的斜面,使得键盘使用时更加符合人体工程学。同时,键盘从中间一分为二,添加木质元素与铝合金形成对比,使产品更加具有家居风格,这样的设计,也消除了同材质的分模线,产品更加一体。

功能上,键盘采用了特殊的Planck布局,配合多层宏的设计,在保证功能的同时更加便携。右上角的指示灯可以指示当前所在的层。侧面添加了旋钮,可以实现调节音量等功能,并且使造型更加有趣。侧面的IO从左至右包括一个USB-C电脑接口,一个USB-Hub和一个3.5mm耳机接口,产品内置了解码器,可以实现无损音频的播放。同时,产品还内置了一个麦克风,灵感来自于我在网课期间发现使用台式机需要购买单独麦克风,但市面上的麦克风体积都很大,一般用户也不需要很多功能,所以认为将麦克风融在键盘里是合理的选择。

从最后一张图可以看到,产品左侧有4个触点,可以连接独立设计的TE-16数字小键盘,实现扩展功能,由于需要学习的过程,所以我决定先完成TE-16的设计。
电路设计
以上为TE-16小键盘的电路设计图,使用嘉力创EDA完成。第一张图为原理图,包括键盘,指示灯,蜂鸣器和接口几大部分。之后为PCB的设计和布线图,左右分别为正反面,之后为PCB制作完成的实拍图。最后的视频为PCB焊接和制作过程的记录。
下载固件和源代码
固件代码
以上为TE-16固件代码的部分展示,TE-16的固件基于QMK编写,支持蜂鸣器和键位层指示灯,同时,还添加了Vial支持,连接电脑即可快速改键。上方可以下载查看编译好的固件和源代码展示。
结构设计
同时我还进行了键盘的结构设计,如图可看到键盘主要分为从上到下上壳,中框,下壳,硅胶脚垫四个部分。使用了凯华的POM材质矮轴,侧面厚度压缩至仅12.5mm。整体键盘采用了当前流行的Gasket结构,上壳与中框用螺丝固定,中框连接下壳,脚垫粘贴在下壳下方遮盖住螺丝,整机没有外露的螺丝,上下壳通过泡棉条将PCB夹在中间。上壳使用铝合金CNC加工,下壳使用木材CNC,两部分的设计都只需要纵向加工,大大降低加工成本,木材部分增加了厚度,以保证强度和可加工性。中框使用3D打印的PA-12尼龙,兼具强度和韧性,脚垫则计划使用3D打印模具配合液态硅胶翻模。目前已经使用3D打印完成了初版模型,验证了结构的可行性,整体键盘工作完全正常(如上图所示)。
未完待续

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