Teclado Squeezebox

Projetei e fabriquei um teclado ergonômico dividido com base em ideias que há muito tempo queria testar. As principais características do teclado são as seguintes:



  • Design separado
  • Colunas iguais de chaves
  • Deslocamentos de coluna personalizáveis
  • Deslocamento vertical ajustável para cada dedo
  • Cluster de polegar de 6 teclas




Teclado Split Squeezebox





Lado esquerdo da vista superior do teclado Squeezebox 21a



Posição estacionária





Descansando as mãos nas linhas do meio e de baixo



, acho que o principal elemento de design que distingue meu teclado de outros semelhantes é o formato das linhas do meio e de baixo. Eles estão em um ângulo agudo de 100 graus, e a posição inicial dos suportes dos dedos são os dedos dos pés na linha do meio e as almofadas na linha de baixo. Você pode imprimir na linha do meio enquanto mantém contato com a linha de baixo e vice-versa. Ou seja, seus dedos não precisam chegar a lugar nenhum para pressionar duas teclas.





Pressione a linha do meio





Pressionando a linha inferior



Além disso, como os interruptores estão em um ângulo agudo, você pode pressionar ambos com um dedo enquanto pressiona o canto. Ambas as teclas são pressionadas e liberadas em uníssono completo. Ou seja, após adicionar um combo QMK ao layout, cada dedo tem três símbolos que podem ser acionados sem chegar a lugar nenhum.





Acorde de um dedo nas filas do meio e de baixo



Há também uma fila superior, que está localizada e inclinada de forma que você precise alcançá-la o mínimo, ou seja, você obtém 4 teclas por dedo. A fileira de cima está tão perto que se você tentar pegá-la, perderá. Você não precisa alcançá-lo. Você só precisa "pensar" e você entrará.





Pressione a linha superior



Localização física dos interruptores





Grade principal para 4 dedos e cluster para polegar



Portanto, temos uma grade 3x5 para 4 dedos e 6 teclas para polegares, então há 21 teclas para cada mão, para um total de 42 (legal!). O agrupamento de polegar contém pares de teclas em um padrão chaise longue: uma tecla é plana e a outra inclinada em um ângulo, tornando-as fáceis de pressionar individualmente ou em acorde. Uma coluna no meio é a posição inicial para o polegar, a segunda deve ser pressionada movendo o polegar para dentro, e a terceira movendo-o para fora.



Ergonomia e personalização



O espaçamento entre linhas foi projetado para ser o mais próximo possível das dimensões dos interruptores Kailh Choc. Eu sabia desde o início que precisava de um arranjo ainda mais apertado e, se interruptores menores fossem vendidos, eu o teria tornado ainda mais compacto, mas meu sistema já está perto do ideal.



A altura de cada coluna é alterada no CAD parametrizado para as paredes frontal / traseira, para ajuste basta inserir os parâmetros e imprimir a nova parede. Basicamente, cada coluna tem sua própria altura da prateleira que a suporta.



Para ajustar o alcance, a coluna de cada dedo é posicionada nas ranhuras que permitem movê-lo cerca de 15 mm. Basta afrouxar um pouco os parafusos, ajustar as posições de cada pino e depois apertar os parafusos.





Suporte do polegar para ajustar a altura e posição X / Y



O polegar cluster pode ser levantado / abaixado imprimindo um comprimento diferente do cilindro do polegar. Você pode movê-lo da esquerda para a direita e mais próximo ao longo da grade de orifícios para buchas roscadas. Até agora, tentei apenas duas posições, então apenas inseri as buchas roscadas em dois orifícios, mas, em teoria, a bucha roscada poderia ser inserida em qualquer orifício redondo sob o agrupamento do polegar.



Além disso, o cluster pode girar em torno do eixo do parafuso que o prende à caixa do teclado.



Meu objetivo inicial era transformar um teclado em um dispositivo que pudesse ser personalizado para a maioria das pessoas. Provavelmente, isso pode ser feito alterando as alturas das colunas usando suportes que lembram peças de Lego. Mas, nesta fase, para ajustar as alturas das colunas, é necessário imprimir especialmente os detalhes. Todo o resto pode ser ajustado mecanicamente, pelo menos dentro dos limites do comprimento dos fios.



Chaves nuas



Sem tampas! Os interruptores Choc têm hastes de haste ideais. A geometria compacta que eu queria requer um espaço extremamente pequeno entre os interruptores das linhas do meio e inferior, e as tampas ficarão no caminho. Quando visto de lado, você notará que o apoio para os dedos do desviador da linha inferior pende ligeiramente sobre o suporte do desviador da linha do meio. Estritamente falando, os keycaps poderiam ser usados ​​na linha superior e clusters de polegar, mas eles praticamente não fazem nenhum sentido, e eu acho que o teclado parece moderno sem eles. É como uma bicicleta de engrenagem fixa do mundo dos teclados. Os interruptores são girados 90 graus da posição padrão para reduzir a lacuna de pressão da coluna para cada dedo individual.



Conexão e soldagem



Gostei imensamente de alguns dos meus primeiros protótipos. Por exemplo, este, que era um bloco vertical, era ajustado em duas direções com vários slots.





Este protótipo parecia ótimo, mas soldar dentro de todos esses gabinetes seria um verdadeiro pesadelo.Mas



então eu percebi que não havia como você entrar lá com um ferro de solda para conectar todos eles. Tive de abandonar várias versões antes de decidir por algo que pudesse ser soldado.



O design atual da parede removível também simplifica a fiação manual. Fiz três etapas de soldagem com cada chave quando ela foi completamente removida da caixa e, em seguida, colei-as no lugar. Ajudou muito na construção. Com este esquema de trabalho, a ligação dos fios pode ser feita com apenas uma parede fixa, logo do outro lado há muito espaço para o ferro de soldar e movimentação manual dos fios.





Soldar antes da montagem





Conectando colunas de dedo enquanto apenas uma parede é fixada



Chaves sob o pousa palmas



Para a geometria de pressão mais confortável, a linha inferior do Squeezebox requer um descanso de pulso alto para permitir que seus dedos fiquem pendurados na borda e toquem as teclas.



Suporte de joelho



Enquanto mexia na confusão de dois teclados separados na minha mesa, acidentalmente coloquei o Squeezebox no meu colo e percebi que poderia alinhar os apoios de braço da minha cadeira com os apoios de pulso e obter uma posição muito confortável. Os antebraços apoiam-se nos apoios de braços da cadeira e os apoios para os pulsos estão diretamente à frente deles na mesma altura. O suporte também pode ser uma superfície de mouse no meio. Portanto, por enquanto, pretendo usar o teclado deitado no colo como minha pose principal. Mas é muito conveniente trabalhar com ela, mesmo quando ela está deitada na mesa.





Joelho e apoios de braços para cadeiras



impressao 3D



Esta versão consiste em seis partes separadas. Eu os conecto fazendo furos nas superfícies de inserção da bucha roscada e fixando as peças com parafusos M3. Nunca usei buchas roscadas na impressão 3D antes; acabou sendo ótimo, eles são muito fáceis de modelar e montar com um ferro de solda. Eu os amo e vou usá-los em projetos futuros.



Após o corte, nenhuma peça precisa ser apoiada. Imprimi uma pequena arruela para o parafuso que segurava o microcontrolador Elite-C para evitar que a cabeça do parafuso causasse um curto-circuito no PCB.



O crescimento das minhas habilidades de modelagem é muito perceptível enquanto trabalho no projeto. Modelar as primeiras partes e protótipos levou muitas horas de trabalho no FreeCAD, comecei de novo várias vezes e criei muitas versões dos arquivos no git. Mas no final do projeto, modelei a parede interna com espaço para o conector RJ-9, o microcontrolador e a porta USB-C em menos de uma hora e imprimi tudo com sucesso na segunda tentativa.



No início, eu não entendia uma coisa simples que acabou sendo muito conveniente: para um teclado dividido simétrico, quase todas as diferenças entre os lados direito e esquerdo podem ser transmitidas executando uma imagem espelhada em um programa de segmentação. Isso significa que você só precisa modelar uma metade em CAD.



Curva de aprendizado



Em geral, o treinamento não é muito diferente do meu ergodoxo usual, especialmente porque eu gradualmente reduzi o número de teclas do meu ergodoxo ao longo dos anos, aprendendo novos recursos de QMK e técnicas de layout. No entanto, a mudança é drástica o suficiente para reduzir minha velocidade de digitação de 60 ppm para 20 ppm. Ainda não digitei muito, pois ainda estou aprimorando o layout do teclado na área de pontuação e outros aspectos. Estou confiante de que depois de uma ou duas semanas de prática à noite, terei ganho velocidade e precisão suficientes para mudar para o uso diário.



Detalhes das partes do teclado



Usei interruptores Kaihl Choc Red - lineares, de baixo perfil, interruptores silenciosos com baixa força de atuação. Usei Elite-C como microcontroladores. As partes do teclado são conectadas por cabo RJ-9 e configuração serial de software. As luvas roscadas são projetadas para parafusos M3. Em suma, esta é uma abordagem bastante padrão para fazer um teclado caseiro com fiação manual.



Layouts de chave



Meu braço estava doendo devido a entorses de tendão crônicas quando o dedo mínimo alcançou a coluna externa e pressionou um acorde com Shift no meu ergodoxo, então eu tive uma forte motivação para reduzir a carga no dedo mínimo e transferir a carga para o polegar, por causa disso no meu não há colunas nos dedinhos do teclado. Shift e Control / Escape movidos sob o polegar (e / ou em um combo QMK, mas ainda estou trabalhando neles) e Tab movidos para a camada de navegação, então o dedo mínimo ficou apenas pressionando as teclas das letras. Algum dia provavelmente irei mudar para um circuito que minimize o estresse nos dedinhos, por exemplo, BEAKL, mas eu não queria me acostumar com isso enquanto dominava um novo teclado.



Deixei uma coluna interna para arrastar porque queria manter a camada base para Dvorak, então não pulei direto para algo novo. Ou seja, a coluna interna é realmente necessária apenas para facilitar minha transição para o novo teclado, mas eventualmente irei provavelmente criar um layout que não exija e me livrar dele. Para reduzir a distância que o dedo precisa para se mover lateralmente, as duas colunas internas estão localizadas na mesma placa, então a lacuna é bem pequena - apenas 2 mm.



O processo de explorar as possibilidades, incluindo modificadores, ainda não acabou. Testei os modificadores de linha principal, mas com Dvorak eles são muito propensos a falsos positivos na mão direita com combinações como th e ns, então movi-os para a camada inferior do meu ergodox. Mas se você colocar modificadores na linha inferior do Squeezebox, não poderá criar combos com eles, e é por isso que perco muito do potencial desse design. Acho que da próxima vez tentarei modificadores apenas para Ctrl e Alt na linha superior para poder acertar combos com um único dedo nas linhas do meio e de baixo. Ter tantas teclas para os polegares cria muitas possibilidades excelentes, especialmente para ações que são necessárias apenas ocasionalmente.



Se você está curioso sobre os detalhes, então no meu a bifurcação QMK tem meu layout.



Vídeo





Conclusões sobre a criação de um teclado caseiro funcional



Foi um projeto muito emocionante. Eu queria implementá-lo desde que descrevi pela primeira vez o conceito de teclas angulares para meu colega de teclado Michael Sloane em janeiro de 2020. Minha experiência com CAD e impressão 3D era muito baixa e eu nunca havia criado CAD parametrizado antes, só trabalhava um pouco com TinkerCAD e SketchUp. A parametrização é absolutamente essencial para projetos como este, então fiz algumas pesquisas na pilha de software manuform dáctilo (clojure, openscad), mas acabei simulando tudo no FreeCAD com bons resultados.





Projeto FreeCAD mostrando parâmetros de planilha e modelo de parede principal



Este projeto levou pelo menos dois meses de trabalho significativo à noite e fins de semana, bem como o desenvolvimento de um grande número de protótipos (mais sobre isso abaixo). Já soldei vários kits de teclado antes, mas nunca conectei os fios manualmente ou configurei o firmware QMK sozinho. Sofri muito com firmware de microcontrolador e como amarrar conexões de fios a firmware. Sou grato às muitas pessoas nos fóruns do Discord e Slack que responderam às minhas perguntas e me ajudaram com os problemas todas as semanas.



Planos para a nova versão



O que não gosto nesta versão é que o ângulo entre as filas superior e média dos dedos anular e médio é muito acentuado. Na verdade, não consigo digitar na linha superior com as pontas dos dedos conforme planejado. Em vez disso, as unhas arranham a tampa. Isso ocorre porque eu originalmente projetei uma orientação vertical estilo joystick em que esse ângulo é bom. Mas no processo de trabalho, mudei para a orientação horizontal e não entendi que isso afetaria a geometria. Esse ângulo é ideal para o dedo indicador e o dedo mínimo, o que é um pouco estranho, mas na próxima versão a linha superior para os dedos anular e médio ainda será quase plana, cerca de 170 graus.



Eu adicionei ranhuras para os ímãs para que eu possa montar o teclado e os apoios de pulso em uma placa de aço colada a um pedaço de madeira compensada de 1/2 "para o apoio de joelho. Talvez eu possa substituir o cabo RJ-9 enrolado por um chato, para isso pode ser preso à madeira compensada e passá-lo ao longo da borda, liberando completamente o centro do suporte do mouse (ou para o café quando o teclado está sobre a mesa).



Nesse projeto, não levei em consideração a necessidade de espaço para o botão físico de reset, pois pensei que faria a tecla reset no layout. Acabou sendo uma decisão muito otimista, então tive que segui-la e ela se pendurou nos fios. Na próxima versão, encontrarei um local adequado para isso. Eu esperava que a configuração do QMK e o flashing fossem um processo bastante rápido e eu só preciso de alguns flashes. Quão errado eu estava. Passei alguns dias depurando comportamentos estranhos: no início, 39 das 42 chaves funcionaram e, de repente, nenhuma funcionou, então, acidentalmente, apenas a linha inferior começou a funcionar, então tudo começou a funcionar, mas as chaves estavam no oposto pedido e assim por diante.



Adicionarei uma parede externa simples que será fixada às paredes principais por meio de buchas roscadas. Isso garantirá que toda a estrutura seja posicionada uniformemente.



Também estou pensando em redesenhar completamente o cluster para os polegares. Provavelmente, colocarei as chaves da linha superior uma ao lado da outra.



Eu tenho um carretel de PLA Prusament preto que ficará ótimo com interruptores Choc Red.



Longas semanas de prototipagem





Um dos primeiros protótipos verticais com dois níveis de ajuste por meio de slots e slots.A



princípio pensei que seria uma estrutura vertical usada como um joystick, semelhante à Concertina de Viktor Aikman. Depois de um monte de prototipagem, decidi deixar cair este requisito de complexidade adicional e optar por um esquema de inclinação horizontal padrão.



Escolhi o nome "Squeezebox" porque a posição da mão e o aperto das teclas faziam com que parecesse um acordeão ou sanfona. Squeezebox é uma gíria para essas ferramentas. Mesmo depois que eu decidi fazer o design horizontal, o nome foi mantido porque as caixas eram como uma caixa e as teclas de canto estavam apertadas, então parecia certo.



Além disso, estou muito interessado na orientação vertical combinada com o aperto de interruptores, porque eu costumava tocar saxofone e gostaria de sentir movimentos semelhantes ao digitar.





Protótipo vertical, ajustável por filas de ranhuras e parafusos.O



layout das colunas principais de quatro dedos eu implementei muito rapidamente. Naquela época eu estava começando a aprender modelagem 3D paramétrica no FreeCAD, então tive algumas dificuldades com a implementação das minhas ideias no programa. Para criar um ajuste bidimensional (frente para trás, alto-baixo), muitos protótipos tiveram que ser construídos e quase duas bobinas completas de filamento PLA tiveram que ser gastas. Eu tive estruturas com fenda, estruturas aparafusadas, fechos magnéticos, estruturas fixadas com adesivos, mantidos juntos como peças de LEGO, etc. Alguns desses protótipos eram difíceis de conectar, então, depois de obter as posições corretas, a parte mais difícil foi conectar os fios manualmente.





Dois protótipos de joystick com bases magnéticas





Jardim protótipo



Álbum inteiro com fotos de montagem



O álbum contém mais de 150 fotos e pode ser visualizado no Flickr .






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