Σχεδιασμός & Κατασκευή PCB Matrix Πληκτρολογίου | Anti-Ghosting

Σχεδιασμός πλακέτας πλακέτας πληκτρολογίου μετατρέπει έναν μεγάλο αριθμό διακοπτών σε ένα πρακτικό σύνολο σήματα γραμμών και στηλών ελεγκτήΟ πίνακας, η κατεύθυνση της διόδου, ο χρονισμός σάρωσης, η αποκλιμάκωση, οι προαιρετικές θέσεις διάταξης και ο χάρτης ακίδων υλικολογισμικού πρέπει να περιγράφουν ένα συνεπές προϊόν. Ένα σφάλμα δρομολόγησης μπορεί να επηρεάσει μόνο ένα πλήκτρο, μια ολόκληρη σειρά, μια στήλη ή έναν συγκεκριμένο συνδυασμό πολλαπλών πλήκτρων, επομένως οι δοκιμές παραγωγής πρέπει να υπερβαίνουν τη συνέχεια της βασικής πλακέτας.

Η Highleap Electronics υποστηρίζει την κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων πληκτρολογίου, τη συναρμολόγηση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBA), τον προγραμματισμό υλικολογισμικού και την ανάπτυξη εξαρτημάτων δοκιμών μήτρας για μηχανικά πληκτρολόγια, πληκτρολόγια και πίνακες ελέγχου. Οι πελάτες μπορούν να ζητήσουν μια αρχική προσφορά χρησιμοποιώντας τον αριθμό πλήκτρων, τη διάταξη και την αναμενόμενη ποσότητα. Δεν απαιτείται πλήρες σχηματικό διάγραμμα για την πρώτη επαφή.

Πολλές μήτρες πληκτρολογίου υλοποιούνται σε δύο στρώματα χαλκού και ενδέχεται να χρησιμοποιούν εξαρτήματα και στις δύο πλευρές. Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος δύο στρώσεων δεν είναι το ίδιο με τη συναρμολόγηση μίας πλευράς και η δρομολόγηση της μήτρας δεν θα πρέπει να περιγράφεται ως απαίτηση πλακέτας μίας πλευράς απλώς και μόνο επειδή οι διακόπτες είναι ορατοί στην κορυφή.

Αρχιτεκτονική πίνακα πληκτρολογίου και είσοδοι σχεδίασης

Οι γραμμές και οι στήλες μειώνουν τον αριθμό των ακίδων σαρώνοντας τις διασταυρώσεις αντί να αντιστοιχίζουν μία ακίδα MCU σε κάθε κλειδί. Οι διαστάσεις του πίνακα θα πρέπει να επιλέγονται λαμβάνοντας υπόψη τη διαθεσιμότητα του MCU GPIO, τη φυσική δρομολόγηση, την υποστήριξη υλικολογισμικού και τις προαιρετικές θέσεις κλειδιών. Ένας αποτελεσματικός πίνακας δεν είναι πάντα το μικρότερο μαθηματικό ορθογώνιο. Ένας ελαφρώς μεγαλύτερος πίνακας μπορεί να παράγει καθαρότερη δρομολόγηση ή καλύτερη υποστήριξη παραλλαγών.

Προμήθεια και Σχεδιασμός Είσοδοι PCB Πίνακα Πληκτρολογίου

Η πρώτη προσφορά δεν απαιτεί ολοκληρωμένο πακέτο ηλεκτρικών εξαρτημάτων, αλλά η έκδοση παραγωγής χρειάζεται τελικά έναν σαφή ορισμό θέσης κλειδιού. Οι πιο χρήσιμες πρώιμες πληροφορίες είναι η φυσική διάταξη, ο κατά προσέγγιση αριθμός κλειδιών, οι απαιτούμενες διεπαφές και το εάν ο πελάτης διαθέτει ήδη υλικολογισμικό. Το Highleap μπορεί στη συνέχεια να προσδιορίσει εάν το έργο είναι μια απλή κατασκευή πίνακα, μια μετατροπή διάταξης ή ένα πακέτο παραγωγής ελεγκτή συν υλικολογισμικό.

Δίοδοι, Ghosting και Key Rollover

Γιατί συμβαίνει το ghosting

Χωρίς απομόνωση, ορισμένοι συνδυασμοί τριών πλήκτρων μπορούν να δημιουργήσουν μια ακούσια διαδρομή ρεύματος που εμφανίζεται ως τέταρτο κλειδί. Δίοδοι μήτρας περιορίζουν την κατεύθυνση του ρεύματος και συνήθως τοποθετούνται ανά διακόπτη όταν απαιτείται ισχυρή λειτουργία πολλαπλών πλήκτρων. Ο προσανατολισμός τους πρέπει να ταιριάζει τόσο με τον ορισμό του πίνακα όσο και με την κατεύθυνση σάρωσης του υλικολογισμικού.

Το Anti-ghosting δεν είναι το ίδιο με το NKRO

Οι δίοδοι ανά πλήκτρο εξαλείφουν μια σημαντική ηλεκτρική αιτία εμφάνισης ειδώλων, αλλά η τελική συμπεριφορά ανατροπής εξαρτάται επίσης από το υλικολογισμικό, τη μορφή αναφοράς USB HID, το ασύρματο πρωτόκολλο και τους συγκεκριμένους συνδυασμούς που δοκιμάζονται. Επομένως, οι ισχυρισμοί μάρκετινγκ θα πρέπει να συνδέονται με ένα εγκεκριμένο σχέδιο δοκιμών και να μην συνάγονται μόνο από το γραφικό της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Οι προαιρετικές διατάξεις δημιουργούν κρυφό κίνδυνο πίνακα

Μια καθολική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) μπορεί να περιλαμβάνει ANSI/ISO enter, split backspace, split spacebar ή εναλλακτικές θέσεις στην κάτω γραμμή. Τα αμοιβαία αποκλειόμενα footprints των διακοπτών μπορούν να μοιράζονται έναν κόμβο μήτρας, αλλά το σχέδιο συναρμολόγησης και το υλικολογισμικό πρέπει να προσδιορίζουν ποιες θέσεις έχουν στην πραγματικότητα τοποθετηθεί. Οι μη ελεγχόμενες προαιρετικές θέσεις μπορούν να δημιουργήσουν διπλότυπα κλειδιά, αδύνατους συνδυασμούς ή ένα δοκιμαστικό εξάρτημα που πατάει λάθος συντεταγμένη.

• Καθορίστε τον προσανατολισμό της διόδου με ένα σαφές σημάδι καθόδου και ένα σχέδιο συναρμολόγησης.
• Αποτρέψτε τις προαιρετικές θέσεις από τη δημιουργία ακούσιων παράλληλων διαδρομών.
• Επαληθεύστε τους συνδυασμούς πολλαπλών πλήκτρων που έχουν επιλεγεί από την πραγματική περίπτωση χρήσης του προϊόντος.
• Ορίστε εάν ο στόχος αποδοχής είναι 6KRO, NKRO ή ένα σύνολο δοκιμών ειδικά για τον πελάτη.

Δρομολόγηση γραμμών/στηλών, σάρωση και συσχέτιση υλικολογισμικού

Τα σήματα μήτρας έχουν σχετικά χαμηλή ταχύτητα, αλλά η κακή διάταξη μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα κατασκευής και ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας. Οι μεγάλες παράλληλες διαδρομές μπορούν να προκαλέσουν θόρυβο μεταγωγής LED. Οι οπές που τοποθετούνται κάτω από τους ακροδέκτες του διακόπτη ενδέχεται να μειώσουν τη μηχανική απόσταση. Οι οπές που δρομολογούνται πολύ κοντά στις άκρες της πλακέτας ή στις οπές στερέωσης μπορούν να υποστούν ζημιά κατά την αποπάνελωση ή τη συναρμολόγηση. Το Highleap εξετάζει την απόσταση, τις σχέσεις των οπών, την πρόσβαση στις διόδους και την τοποθέτηση των σημείων δοκιμής κατά τη διάρκεια. Ανασκόπηση DFM.

• Διατηρήστε την ονομασία γραμμών/στηλών συνεπή σε όλες τις ετικέτες, το υλικολογισμικό και τα εξαρτήματα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
• Τοποθετήστε τις διόδους με ορατή αναφορά πολικότητας και προσανατολισμό αναγνώσιμο από μηχανή.
• Αποφύγετε τη δρομολόγηση που απαιτεί περιττά κοψίματα λαιμού γύρω από επαναλαμβανόμενες οπές διακόπτη.
• Παρέχετε πρόσβαση δοκιμής για δίκτυα γραμμών και στηλών όπου αναμένεται διάγνωση εξαρτημάτων.
• Διαχωρίστε τις θορυβώδεις διαδρομές τροφοδοσίας των LED από τις ευαίσθητες περιοχές επαναφοράς του ελεγκτή, ταλαντωτή και USB.

Τα ίχνη μήτρας είναι γενικά χαμηλής ταχύτητας, αλλά η δρομολόγηση εξακολουθεί να επηρεάζει την κατασκευασιμότητα, την ευαισθησία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, τη συμφόρηση των συνδέσμων και την πρόσβαση στις δοκιμές. Πολλές πλακέτες πληκτρολογίου είναι πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος δύο στρώσεων, αν και οι πυκνές μονάδες RGB, οι ασύρματες μονάδες ή τα σύνθετα τμήματα ελέγχου ενδέχεται να απαιτούν πρόσθετα στρώματα. Οι χυμοί εδάφους δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται ως δικαιολογία για να αφήνονται στενά σημεία συμφόρησης επιστροφής ή κακώς τοποθετημένες ραφές γύρω από θορυβώδεις περιοχές τροφοδοσίας και USB.

Σάρωση, Απομάκρυνση Σημάτων και Συσχέτιση Υλικολογισμικού

Η έκδοση υλικού πρέπει να ταιριάζει με τον ορισμό του πίνακα υλικολογισμικού. Οι ακροδέκτες γραμμής, οι ακροδέκτες στήλης, η κατεύθυνση διόδου, ο bootloader, η αντιστοίχιση πληκτρολογίου και η παραλλαγή προϊόντος θα πρέπει να φέρουν αναγνωριστικά αναθεώρησης. Οι ρυθμίσεις αποσυμπίεσης θα πρέπει να επικυρώνονται με την πραγματική τεχνολογία διακόπτη ή επαφής και όχι να αντιγράφονται τυφλά από διαφορετικό πληκτρολόγιο.

Για QMK/VIA ή υλικολογισμικό πελάτη, το Highleap μπορεί να φορτώσει ένα εγκεκριμένο δυαδικό αρχείο και να επαληθεύσει τον φυσικό-λογικό χάρτη κλειδιών. Η ανάπτυξη υλικολογισμικού και η ιδιοκτησία αλγορίθμου παραμένουν καθορισμένες από τον πελάτη, εκτός εάν περιλαμβάνονται ξεχωριστά στο πεδίο εφαρμογής του έργου.

Λίστα ελέγχου αναθεώρησης σχεδίασης πίνακα πληκτρολογίου

Κατασκευή, Συναρμολόγηση και Ανάπτυξη Δοκιμαστικών Πλακετών (PCB)

Τα επαναλαμβανόμενα μοτίβα διακοπτών και διόδων καθιστούν τις μήτρες πληκτρολογίου κατάλληλες για αυτοματοποιημένη συναρμολόγηση, αλλά τα επαναλαμβανόμενα μοτίβα μπορούν επίσης να κρύψουν συστηματικά σφάλματα. Ένα αντίστροφο πρόγραμμα διόδου ή ένας λανθασμένος προσανατολισμός τροφοδότη μπορεί να επηρεάσει ολόκληρη την πλακέτα. Η επαλήθευση πρώτου αντικειμένου θα πρέπει επομένως να ελέγχει την πολικότητα σε πολλαπλές συντεταγμένες και να επιβεβαιώνει μια πραγματική σάρωση πλήκτρων πριν προχωρήσει η πλήρης συναρμολόγηση.

Η ηλεκτρική δοκιμή σε γυμνή πλακέτα επαληθεύει τη συνδεσιμότητα του χαλκού, αλλά δεν μπορεί να αποδείξει τη συμπεριφορά της μήτρας μετά την προσθήκη εξαρτημάτων και υλικολογισμικού. Το AOI ανιχνεύει πολλά ελαττώματα πολικότητας και συγκόλλησης, ενώ το λειτουργικό εξάρτημα επαληθεύει το σύστημα. Και τα δύο είναι απαραίτητα για ουσιαστικό έλεγχο.

Δεν απαιτείται σχηματικό διάγραμμα PCB για την αρχική προσφορά. Ο πελάτης μπορεί να ξεκινήσει με τη διάταξη, τον αριθμό κλειδιών και τις επιθυμητές λειτουργίες. Ο λεπτομερής πίνακας και τα δεδομένα κυκλοφορίας επιβεβαιώνονται πριν από την παραγωγή.

Εξαρτήματα Δοκιμών Πίνακα και Απομόνωση Βλαβών

Ένα καλό εξάρτημα κάνει περισσότερα από το να αναφέρει απλώς «βλάβη πληκτρολογίου». Προσδιορίζει την πιθανή ομάδα βλαβών. Εάν κάθε πλήκτρο σε μία σειρά αποτύχει, το εξάρτημα ή το λογισμικό θα πρέπει να δείχνει προς το δίκτυο της σειράς, τον ακροδέκτη της MCU, το εξάρτημα σειράς ή την ένωση συγκόλλησης. Εάν αποτύχει ένα μόνο πλήκτρο, η διάγνωση θα πρέπει να διακρίνει... διακόπτης ή πρίζα hot-swap επαφή, προσανατολισμός διόδου, ανοιχτή ιχνηλάτηση και χαρτογράφηση υλικολογισμικού.

A κρεβάτι από καρφιά ή εξάρτημα ενεργοποίησης με κλειδί μπορεί να διεγείρει κάθε κόμβο διακόπτη, να διαβάσει την έξοδο USB ή τη σειριακή έξοδο και να συγκρίνει το αποτέλεσμα με την απελευθερωμένη αντιστοίχιση κλειδιών. Θα πρέπει να διακρίνει ανοιχτές ιχνηλασίες, ανεστραμμένες διόδους, γέφυρες συγκόλλησης, λανθασμένες ακίδες MCU και σφάλματα αντιστοίχισης υλικολογισμικού. Η αντιστοίχιση μιας δοκιμής ηλεκτρικού δικτύου με μια δοκιμή συμβάντων σε επίπεδο εφαρμογής μειώνει την ψευδή διάγνωση.

1. Επαληθεύστε πρώτα την τροφοδοσία, το ρολόι και τον προγραμματισμό της MCU.
2. Ελέγξτε τις καταστάσεις αδράνειας γραμμών και στηλών.
3. Διεγείρετε κάθε τομή πίνακα.
4. Εκτελέστε καθορισμένους συνδυασμούς πολλαπλών πλήκτρων για ghosting και rollover.
5. Επαληθεύστε τις θέσεις προαιρετικής διάταξης μόνο στην ισχύουσα παραλλαγή.
6. Καταγραφή βλαβών ανά θέση κλειδιού δικτύου και φυσικού κλειδιού.

NPI, Μηχανικές Αλλαγές και Αρχεία Παραγωγής

Κατά τη διάρκεια του NPI, ο πρώτος συναρμολογημένος πίνακας θα πρέπει να επαληθεύεται με μία ελεγχόμενη δημιουργία υλικολογισμικού και έναν φυσικό χάρτη θέσης κλειδιού. Οι μηχανικές αλλαγές πρέπει να προσδιορίζουν εάν αλλάζουν τον χαλκό, την κατεύθυνση της διόδου, τις ακίδες της MCU, τον bootloader, τον χάρτη πλήκτρων ή το λογισμικό της βάσης. Μια μικρή αναθεώρηση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να ακυρώσει το πρόγραμμα δοκιμών ακόμη και όταν το περίγραμμα παραμένει αμετάβλητο.

Η αρχική προσφορά μπορεί να ξεκινήσει με μια διάταξη, μια κατά προσέγγιση ποσότητα και το απαιτούμενο εύρος προμηθειών. Πριν από την κυκλοφορία στην παραγωγή, το ελεγχόμενο πακέτο περιλαμβάνει συνήθως Gerber ή ODB++, δεδομένα τρυπανιών, BOM, κεντροειδές, σχέδια συναρμολόγησης, πίνακα πινάκων, δυαδικό αρχείο υλικολογισμικού, χάρτη πλήκτρων και απαιτήσεις δοκιμών.

Οι σταθεροί ορισμοί μήτρας, υλικολογισμικού και παραλλαγών βελτιώνουν την απόδοση των πάνελ, την αγορά εξαρτημάτων και την επαναχρησιμοποίηση των εξαρτημάτων. Οι εναλλακτικές δίοδοι, οι μικροεπεξεργαστές και οι σύνδεσμοι πρέπει να ελέγχονται για τη συσκευασία, την πολικότητα, την ηλεκτρική συμπεριφορά και τις επιπτώσεις στον προγραμματισμό πριν από την κυκλοφορία τους.

Αρχεία Επιθεώρησης και Δοκιμών PCB Matrix

Όταν καθορίζεται για την παραγγελία, τα αρχεία μπορούν να καλύπτουν ηλεκτρική δοκιμή γυμνής πλακέτας, επιθεώρηση πολικότητας διόδου, AOI, αναθεώρηση υλικολογισμικού, αποτελέσματα διαγνωστικών σειρών/στηλών, έξοδο κάθε πλήκτρου και εγκεκριμένους συνδυασμούς ανατροπής. Αυτά τα αρχεία θα πρέπει να συνδέονται με την ίδια αναθεώρηση PCB, υλικολογισμικού και παραλλαγής προϊόντος.

Συχνές ερωτήσεις για το σχεδιασμό πλακέτας πλακέτας μήτρας πληκτρολογίου

Γιατί χρησιμοποιούνται δίοδοι σε μια μήτρα πληκτρολογίου;

Ελέγχουν την κατεύθυνση του ρεύματος μέσω κάθε θέσης διακόπτη και βοηθούν στην αποτροπή ακούσιων διαδρομών πλήκτρων κατά το πάτημα πολλαπλών πλήκτρων.

Οι δίοδοι εγγυώνται αυτόματα το NKRO;

Όχι. Οι δίοδοι υποστηρίζουν το anti-ghosting, αλλά η επαναφορά εξαρτάται επίσης από τη σάρωση υλικολογισμικού, τη μεταφορά και τη διαμόρφωση της αναφοράς HID.

Μπορεί μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πληκτρολογίου να είναι δύο στρώσεων;

Ναι. Η κατασκευή δύο επιπέδων είναι συνηθισμένη, αν και οι πρόσθετοι περιορισμοί RGB, ασύρματου δικτύου ή δρομολόγησης μπορεί να δικαιολογούν περισσότερα επίπεδα.

Τι πρέπει να δοκιμαστεί στην παραγωγή;

Κάθε τομή μήτρας, κατεύθυνση διόδου, λογική αντιστοίχιση πλήκτρων, καθορισμένοι συνδυασμοί πολλαπλών πλήκτρων, έξοδος USB/ασύρματη και εφαρμόσιμες προαιρετικές θέσεις.