Μια εις βάθος επισκόπηση της τεχνολογίας PCB πληκτρολογίου

Εισαγωγή

Τα PCB είναι αναπόσπαστα εξαρτήματα σε όλες τις συσκευές ηλεκτρονικών πληκτρολογίων, από τα πληκτρολόγια υπολογιστών έως τα μουσικά όργανα. Παρέχουν τη βάση για την τοποθέτηση και τη διασύνδεση των διαφόρων διακοπτών, αισθητήρων, ελεγκτών και άλλων στοιχείων που συνθέτουν το σύστημα πληκτρολογίου. Το PCB μεταφράζει τα πατήματα των πλήκτρων του χρήστη σε αντίστοιχα σήματα εισόδου στη συνδεδεμένη συσκευή.

Αυτό το άρθρο παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των διαφόρων πτυχών της τεχνολογίας PCB πληκτρολογίου. Καλύπτει τους διαφορετικούς τύπους PCB πληκτρολογίου, κρίσιμα ζητήματα σχεδιασμού, προσεγγίσεις κατασκευής, επιλογές υλικών και εξαρτήματα που εμπλέκονται στην κατασκευή αξιόπιστων και λειτουργικών PCB πληκτρολογίων προσαρμοσμένων για συγκεκριμένες εφαρμογές. Ο στόχος είναι να εξοπλίσει τους μηχανικούς σχεδιασμού με εις βάθος γνώσεις για να ενσωματώσουν αποτελεσματικά την τεχνολογία PCB του πληκτρολογίου σε ηλεκτρονικά προϊόντα.

Τι είναι ένα PCB πληκτρολογίου;

Ένα PCB πληκτρολογίου αναφέρεται στο συγκρότημα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος που χρησιμεύει ως η βάση μιας συσκευής ηλεκτρονικού πληκτρολογίου. Το PCB φιλοξενεί και διασυνδέει όλους τους διακόπτες, τους αισθητήρες, τους μικροελεγκτές, τους συνδέσμους και άλλα ενεργά/παθητικά εξαρτήματα που συνθέτουν το σύστημα πληκτρολογίου.

Όταν ένας χρήστης πατήσει ένα πλήκτρο στο πληκτρολόγιο, ενεργοποιεί τον αντίστοιχο διακόπτη που είναι τοποθετημένος στο PCB παρακάτω. Αυτό το κλείσιμο διακόπτη ανιχνεύεται από τα ηλεκτρονικά ελέγχου του πληκτρολογίου και μετατρέπεται σε κατάλληλα σήματα εισόδου τα οποία μεταδίδονται στο συνδεδεμένο κεντρικό σύστημα με το οποίο συνδέεται το πληκτρολόγιο.

Τα PCB πληκτρολογίου κατασκευάζονται σε μεγάλη ποικιλία μεγεθών και διατάξεων ανάλογα με τον τύπο εφαρμογής του πληκτρολογίου και τους απαιτούμενους παράγοντες μορφής. Τα PCB πληκτρολογίου υπολογιστή πλήρους μεγέθους χωρούν πάνω από 100 πλήκτρα, ενώ τα συμπαγή PCB πληκτρολογίου για φορητές συσκευές μπορεί να έχουν λιγότερα από 40 πλήκτρα σε μικρότερα ίχνη.

Παράμετροι PCB πληκτρολογίου

Τύποι PCB πληκτρολογίου

Υπάρχουν διάφοροι τύποι PCB πληκτρολογίου προσαρμοσμένοι για διαφορετικές εφαρμογές:

Πλακέτα μηχανικού πληκτρολογίου – Χρησιμοποιείται σε μηχανικά πληκτρολόγια που χρησιμοποιούν μεμονωμένους φυσικούς διακόπτες για κάθε πλήκτρο αντί για μεμβράνες από καουτσούκ. Αυτό επιτρέπει τη χρήση προσαρμοσμένων τύπων διακοπτών για βελτιωμένη απτική ανάδραση.

Πληκτρολόγιο Gaming PCB – Βελτιστοποιημένο για gaming με λειτουργίες όπως προγραμματιζόμενες ζώνες οπίσθιου φωτισμού RGB, πλήκτρα μακροεντολών και πίνακες διακοπτών anti-ghosting.

Πληκτρολόγιο φορητού υπολογιστή – Συμπαγές, λεπτό και σχεδιασμένο για ενσωμάτωση σε στεγανά περιβλήματα φορητών υπολογιστών και φορητών υπολογιστών.

Εργονομική πλακέτα πληκτρολογίου – Εργονομικά σμιλεμένες διατάξεις που επιτρέπουν τη φυσική τοποθέτηση του καρπού και την κίνηση πληκτρολόγησης για μείωση της κόπωσης.

Εύκαμπτη πλακέτα πληκτρολογίου – Κατασκευάζεται σε λεπτά, εύκαμπτα υποστρώματα που επιτρέπουν την κύλιση/κάμψη του πληκτρολογίου, καθιστώντας τα ιδανικά για φορητές εφαρμογές.

Ασύρματη πλακέτα πληκτρολογίου – Ενσωματώνει ασύρματη συνδεσιμότητα όπως Bluetooth για σύνδεση με κεντρικές συσκευές χωρίς φυσικά καλώδια.

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος αριθμητικού πληκτρολογίου – Αποτελείται μόνο από το τμήμα αριθμητικού πληκτρολογίου για οικονομικές εφαρμογές/εφαρμογές POS που απαιτούν εισαγωγή αριθμητικών δεδομένων.

Πληκτρολόγιο πολυμέσων PCB – Διαθέτει ειδικά πλήκτρα για τον έλεγχο εφαρμογών πολυμέσων, όπως αναπαραγωγή/παύση, έλεγχο έντασης ήχου κ.λπ.

Η επιλογή εξαρτάται από τον παράγοντα μορφής, τη λειτουργικότητα, τη διεπαφή και τις ανάγκες του περιβάλλοντος χρήσης.

Σχεδιαστικά ζητήματα για PCB πληκτρολογίου

Κατά το σχεδιασμό ενός βέλτιστου PCB πληκτρολογίου πρέπει να λαμβάνονται υπόψη αρκετοί βασικοί παράγοντες:

• Μέγεθος και διάταξη – Το μέγεθος του πληκτρολογίου και η διάταξη των πλήκτρων πρέπει να ταιριάζουν με τις απαιτήσεις εργονομίας, μορφοποίησης και εφαρμογής.
• Τύπος διακόπτη – Πρέπει να επιλεγεί ο σωστός τύπος μηχανικού διακόπτη που παρέχει την επιθυμητή απτική ανάδραση, το προφίλ δύναμης και το ηχητικό κλικ.
• Εναλλαγή διάταξης μήτρας – Βέλτιστη δρομολόγηση matrix switch ελαχιστοποιώντας τα είδωλα ενώ μειώνει την πολυπλοκότητα της καλωδίωσης.
• περιβάλλον λειτουργίας – Επιλογή ενσύρματου (PS/2, USB) ή ασύρματη (Bluetooth, RF) τεχνολογία διασύνδεσης πληκτρολογίου.
• Κόντρα φως – Συμπερίληψη RGB ανά κλειδί LED οπίσθιο φωτισμό για φωτισμό και αισθητική.
• Ενσωματωμένοι ελεγκτές – Δυνατότητες μικροελεγκτή για διαχείριση κατάστασης πληκτρολογίου, οπίσθιου φωτισμού, μακροεντολών κ.λπ.
• Θωράκιση EMI – Συμπερίληψη γειωμένων περιβλημάτων θωράκισης και παρεμβυσμάτων για τη μείωση των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
• Εξατομίκευση – Υποστήριξη για εναλλαγή εναλλαγής διακόπτη, εναλλακτικά πλήκτρα πλήκτρων και δυνατότητα προγραμματισμού από τον χρήστη.

Η προσεκτική εξέταση αυτών των παραμέτρων οδηγεί σε ένα PCB πληκτρολογίου που είναι βέλτιστα προσαρμοσμένο για την προβλεπόμενη εφαρμογή και τις απαιτήσεις χρήσης του.

Μηχανικοί διακόπτες που χρησιμοποιούνται σε PCB πληκτρολογίου

 

Τα μηχανικά πληκτρολόγια χρησιμοποιούν μεμονωμένους φυσικούς διακόπτες κάτω από κάθε κάλυμμα πληκτρολογίου σε αντίθεση με τις μεμβράνες από καουτσούκ θόλου σε φθηνότερα πληκτρολόγια. Αυτοί οι διακόπτες διατίθενται σε διάφορους τύπους παρέχοντας διαφορετικές απτικές αποκρίσεις και ηχητικές υπογραφές. Οι κοινοί μηχανικοί διακόπτες αποτελούνται από:

• Άνοιξη – Επαναφέρει το κλειδί στη θέση ηρεμίας αφού πατηθεί. Η δύναμη του ελατηρίου καθορίζει την αντίσταση ή τη δύναμη ενεργοποίησης του κλειδιού.
• Στέλεχος – Κινούμενο εξάρτημα προσαρτημένο στο κάλυμμα του πληκτρολογίου που ολισθαίνει προς τα πάνω/κάτω για να δημιουργήσει και να σπάσει την ηλεκτρική επαφή.
• Φύλλο άνοιξη – Κάνει κινούμενη επαφή με το στέλεχος για την ολοκλήρωση του ηλεκτρικού κυκλώματος μεταγωγής.
• Στέγαση – Συγκρατεί τα εξαρτήματα του διακόπτη ενωμένα και παρέχει μηχανική σταθερότητα.
• Επικοινωνια – Τα σταθερά επιθέματα στο PCB στα οποία συνδέονται οι κινούμενες επαφές όταν κλείνει ο διακόπτης.

Η αλλαγή των εσωτερικών εξαρτημάτων του μηχανικού διακόπτη επιτρέπει τη δημιουργία διαφορετικών προφίλ δυνάμεων από ελαφριά και γραμμική έως βαριά και χτυπητή ενεργοποίηση.

Τύποι μηχανικών διακοπτών για PCB πληκτρολογίου

Τα PCB πληκτρολογίου μπορούν να φιλοξενήσουν διάφορους τύπους μηχανικών πλήκτρων. Οι κύριες κατηγορίες είναι:

Γραμμικοί διακόπτες – Ομαλή γραμμική κίνηση χωρίς κανένα απτικό χτύπημα ή κλικ στο σημείο ενεργοποίησης. Δημοφιλείς επιλογές περιλαμβάνουν Cherry MX Red, Black, Silver, Nature White κ.λπ.

Αφτικοί Διακόπτες – Παρέχουν ένα απτικό χτύπημα αλλά όχι ακουστό κλικ ή θόρυβο στο σημείο ενεργοποίησης. Παραδείγματα διακοπτών είναι οι Cherry MX Brown, Clear, Grey, Nature White.

Διακόπτες Clicky – Παρουσιάζουν τόσο ένα απτικό χτύπημα όσο και ένα χαρακτηριστικό ακουστό κλικ κατά την ενεργοποίηση. Συνηθισμένα διακόπτες Clicky είναι τα Cherry MX Blue, Green, Nature White, Kailh Box White.

Αθόρυβοι διακόπτες – Σχεδιασμένοι για να παράγουν ελάχιστο θόρυβο ακόμη και σε πλήρη πίεση μετά την ενεργοποίηση. Χρήσιμοι σε ανοιχτά περιβάλλοντα γραφείου. Οι Cherry MX Silent Red/Black είναι δημοφιλείς αθόρυβοι γραμμικοί διακόπτες.

Διαφορετικοί χρήστες προτιμούν ορισμένους τύπους διακοπτών πλήκτρων με βάση την επιθυμητή αίσθηση, τον ήχο και την εμπειρία πληκτρολόγησης. Τα PCB πληκτρολογίου μπορούν να σχεδιαστούν για να λειτουργούν με μια μεγάλη ποικιλία διαθέσιμων ειδικών μηχανικών διακοπτών.

Στυλ τοποθέτησης μηχανικών διακοπτών που χρησιμοποιούνται σε PCB πληκτρολογίου

Οι μηχανικοί διακόπτες διατίθενται σε δύο στυλ προσανατολισμού – 3 ακίδων και 5 ακίδων – που υπαγορεύουν τον τρόπο διασύνδεσης με το PCB:

Διακόπτες 3 ακίδων – Διαθέτουν δύο ακίδες για τις ηλεκτρικές επαφές και μία για την τοποθέτηση. Απαιτείται πρόσθετη στήριξη πλάκας ή παχύτερες πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος για σταθερότητα.

Διακόπτες 5 ακίδων – Διαθέτουν δύο επιπλέον πλαστικούς οδηγούς ακίδων για ευθυγράμμιση και σταθερότητα όταν συγκολλούνται απευθείας στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος χωρίς πλάκα.

Για τα πληκτρολόγια που τοποθετούνται σε πλάκα, οποιοσδήποτε τύπος λειτουργεί, καθώς η πλάκα παρέχει μηχανική υποστήριξη. Τα PCB με δυνατότητα εναλλαγής θερμότητας λειτουργούν συνήθως μόνο με διακόπτες 3 ακίδων.

Οι επιπλέον ακίδες μπορούν να αποκοπούν εάν χρησιμοποιείται διακόπτης 5 ακίδων σε εφαρμογή PCB πληκτρολογίου 3 ακίδων. Ο προσανατολισμός δεν επηρεάζει τα ηλεκτρικά ή απτικά χαρακτηριστικά του διακόπτη.

Ο ρόλος των πλακών στα PCB του πληκτρολογίου

Οι πλάκες είναι μεταλλικά (αλουμίνιο, χάλυβας) ή πλαστικά (πολυανθρακικά, ακρυλικά) φύλλα που τοποθετούνται πάνω από το PCB και κάτω από τους διακόπτες:

• Διαθέτουν εγκοπές από τις οποίες προεξέχει κάθε διακόπτης κλειδιού ενώ είναι στερεωμένος στην πλάκα.
• Οι πλάκες παρέχουν δομική ακαμψία και αντοχή στην παραμόρφωση του διακόπτη υπό έντονη πίεση.
• Εξασφαλίζουν την ευθυγράμμιση των διακοπτών και τη συνοχή των αποστάσεων σε όλο το πληκτρολόγιο.
• Οι πλάκες μειώνουν την ελαστικότητα του πληκτρολογίου και βελτιώνουν την αίσθηση πληκτρολόγησης.

Οι πλάκες είναι υποχρεωτικές για μηχανική ακεραιότητα στα πληκτρολόγια διακόπτη που τοποθετούνται σε πλάκα. Ορισμένα πληκτρολόγια που είναι τοποθετημένα σε PCB μπορούν προαιρετικά να παραλείψουν πλάκες για να μειώσουν το κόστος και το πάχος.

Δημιουργία προσαρμοσμένου PCB πληκτρολογίου

Οι λάτρεις των ηλεκτρονικών μπορούν να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν τα δικά τους προσαρμοσμένα PCB πληκτρολογίου:

Σχηματική Σχεδίαση – Δημιουργήστε το σχηματικό κυκλώματος πληκτρολογίου με εξαρτήματα όπως μικροελεγκτή, διακόπτες, LED κ.λπ.

Διάταξη PCB – Σχεδιάστε την φυσική PCB με τα εξαρτήματα σε διάταξη και τον πίνακα διακοπτών που έχει οριστεί.

Κωδικός Firmware – Γράψτε τη λογική του firmware και τον κώδικα ελέγχου φωτισμού για τον μικροελεγκτή.

Τρισδιάστατη Μοντελοποίηση – Μοντελοποιήστε το περίβλημα και την πλάκα του πληκτρολογίου σε λογισμικό CAD.

Κατασκευή PCB – Παραλάβετε την κατασκευή της σχεδιασμένης PCB και την προμήθεια εξαρτημάτων.

Συναρμολόγηση – Συγκόλληση εξαρτημάτων όπως διακόπτες, ελεγκτής, συνδετήρες στην κατασκευασμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Αναβοσβήνει το υλικολογισμικό ελέγχου – Προγραμματίστε το υλικολογισμικό ελέγχου στον μικροελεγκτή.

Δοκιμή – Επικύρωση λειτουργικότητας πληκτρολογίου πριν από την τελική ενσωμάτωση.

Ενσωμάτωση σε περίβλημα – Συναρμολογήστε το πληκτρολόγιο στο περίβλημα που έχει εκτυπωθεί τρισδιάστατα ή έχει κατασκευαστεί στο εργοστάσιο.

Η κατασκευή ενός προσαρμοσμένου πληκτρολογίου είναι πολύ ικανοποιητική, αλλά απαιτεί σημαντικές δεξιότητες σχεδιασμού, κωδικοποίησης και κατασκευής μαζί με πρόσβαση στις απαραίτητες πηγές εξαρτημάτων και στις υπηρεσίες κατασκευής.

Εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε PCB πληκτρολογίου

Τα βασικά στοιχεία που συνθέτουν ένα λειτουργικό κύκλωμα PCB πληκτρολογίου περιλαμβάνουν:

Τροφοδοσία – Τα πληκτρολόγια χρησιμοποιούν τροφοδοσία +5V ή +3.3V που παρέχεται μέσω της διεπαφής κεντρικού υπολογιστή τους (USB/ασύρματη). Ενδέχεται επίσης να ενσωματωθεί ενσωματωμένη ρύθμιση τάσης.

Μικροελεγκτής – Επεξεργάζεται το πάτημα πλήκτρων, εκτελεί εφέ φωτισμού, χειρίζεται ενσύρματη/ασύρματη επικοινωνία κ.λπ. Παραδείγματα MCU είναι τα Atmega32, RP2040, Elite-C.

Διακόπτες – Διακριτοί μηχανικοί διακόπτες-κλειδιά ή πίνακες διακοπτών από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται για την είσοδο δεδομένων από τον χρήστη.

Δίοδοι διακόπτη – Χρησιμοποιούνται για την αποτροπή προβλημάτων φαινομένου ηλεκτρικού πίνακα διακόπτη, επιτρέποντας περισσότερα ταυτόχρονα πατήματα πλήκτρων.

LED πλήκτρων – Ενσωματώστε μονόχρωμες ή RGB LED κάτω από κάθε πλήκτρο για φωτισμό και εφέ.

Αντιστάσεις έλξης – Χρησιμοποιούνται για αξιόπιστη εναλλαγή και για την αποτροπή ψευδών ενεργοποιήσεων.

Προστασία ESD – Προστατεύει τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου από ηλεκτροστατικές εκκενώσεις.

Πυκνωτές φιλτραρίσματος – Μειώνει τις παρεμβολές ηλεκτρικού θορύβου στις γραμμές δεδομένων του πληκτρολογίου.

Διεπαφή επικοινωνίας – Ενσύρματες διεπαφές όπως USB ή ασύρματες όπως Bluetooth για συνδεσιμότητα με τον κεντρικό υπολογιστή.

Σύγκριση τυπικών και μηχανικών PCB πληκτρολογίων

Υπάρχουν μερικές αξιοσημείωτες διαφορές μεταξύ των βασικών PCB πληκτρολογίων με βάση τη μεμβράνη έναντι των PCB των μηχανικών πληκτρολογίων:

• Μηχανισμός μεταγωγής – Τα πληκτρολόγια μεμβράνης χρησιμοποιούν τυπωμένα κυκλώματα σε μια εύκαμπτη μεμβράνη που λυγίζουν όταν πιέζονται. Τα μηχανικά πληκτρολόγια διαθέτουν ξεχωριστούς διακόπτες για κάθε πλήκτρο.
• Απτική Ανατροφοδότηση – Τα πληκτρολόγια μεμβράνης έχουν ελάχιστη απτική ανάδραση με απαλή σμιγμένη αίσθηση. Οι μηχανικοί διακόπτες παρέχουν ακριβή απτική και ηχητική ανάδραση με καθαρό πάτημα.
• Προσαρμογή διακόπτη – Τα μηχανικά πληκτρολόγια επιτρέπουν τη χρήση διαφορετικών εξειδικευμένων τύπων διακοπτών ανά προτίμηση χρήστη. Τα πληκτρολόγια μεμβράνης προσφέρουν ελάχιστες επιλογές προσαρμογής ή αλλαγής.
• Διάρκεια ζωής – Οι μεμονωμένοι μηχανικοί διακόπτες αξιολογούνται για 50+ εκατομμύρια πατήματα πλήκτρων. Τα πληκτρολόγια μεμβράνης φθείρονται μετά από 5-10 εκατομμύρια πατήματα που οδηγούν σε αστοχίες.
• Επεξεργασία Σήματος – Τα πληκτρολόγια μεμβράνης χρησιμοποιούν μια παθητική χωρητική αισθητήρια μήτρα. Τα μηχανικά πληκτρολόγια χρησιμοποιούν ενεργή ψηφιακή μεταγωγή που απαιτεί διόδους.
• Κόστος – Τα PCB μηχανικού πληκτρολογίου με διακριτούς διακόπτες κοστίζουν πολλαπλάσια από τα συγκροτήματα PCB πληκτρολογίων μεμβράνης.

Τα συνολικά μηχανικά πληκτρολόγια προσφέρουν ανώτερη μακροζωία, προσαρμογή και εμπειρία χρήστη σε σχέση με τα σχέδια που βασίζονται σε μεμβράνη.

Κοινά μεγέθη PCB πληκτρολογίου

Τα PCB πληκτρολογίου διατίθενται σε διάφορα μεγέθη ανάλογα με τον αριθμό των πλήκτρων που περιλαμβάνονται. Μερικά κοινά μεγέθη είναι:

• 40% – Εξαιρετικά συμπαγής μορφή με πλήκτρα άλφα και ορισμένα σημεία στίξης. Απαιτεί συνδυασμούς πλήκτρων Fn.
• 60% – Περιλαμβάνει πλήκτρα άλφα, τροποποιητές, βέλη αλλά δεν διαθέτει πλήκτρα λειτουργίας και πλοήγησης. Δημοφιλές μέγεθος "πόκερ".
• 65% – Παρόμοιο με το 60% με πρόσθετα ειδικά πλήκτρα βέλους. Χρησιμοποιείται σε ορισμένους φορητούς υπολογιστές.
• 75% – Περιέχει πλήκτρα άλφα, τροποποιητές και πλήκτρα λειτουργιών, αλλά όχι numpad.
• 80%/TKL – Tenkeyless χωρίς numpad αλλά όλα τα άλλα κλειδιά που υπάρχουν.
• 100% – Πίνακας πλήρους μεγέθους με ενσωματωμένο numpad και όλα τα πλήκτρα. Η πιο κοινή μορφή υπολογιστή.

Τα μικρότερα μεγέθη PCB πληκτρολογίου χρησιμοποιούνται για τη μεγιστοποίηση της φορητότητας, ενώ τα μεγαλύτερα βελτιστοποιούν την παραγωγικότητα. Το πλαίσιο εφαρμογής καθοδηγεί την επιλογή μεγέθους.

Σχεδιασμός της διάταξης PCB του πληκτρολογίου

Η διάταξη PCB τακτοποιεί τα εξαρτήματα και δρομολογεί τη σύνδεσή τους για να εφαρμόσει το κύκλωμα του πληκτρολογίου στους πραγματικούς φυσικούς περιορισμούς:

• ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΣΕΩΣ – Μικροελεγκτής, βύσματα σύνδεσης, διακόπτες ομαδοποιημένα λειτουργικά και σε κατάλληλη απόσταση.
• ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ MATRIX – Η βελτιστοποιημένη μήτρα διακόπτη που συνδέει σειρές/στήλες ανιχνεύει αξιόπιστα πατήματα πλήκτρων.
• ΚΥΚΛΩΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ – Δρομολογήσεις υψηλής ταχύτητας ελάχιστου μήκους για το MCU.
• ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ – Κρατήστε τα θορυβώδη ψηφιακά ίχνη μακριά από ευαίσθητα αναλογικά.
• ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΑΣ ΜΟΡΦΗΣ – Οι θέσεις των στοιχείων αντιστοιχούν στους περιορισμούς εξωτερικού περιβλήματος του πληκτρολογίου.
• ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗ – Παρέχονται σημεία δοκιμής για την επικύρωση της λειτουργικότητας.
• ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ – Εξετάζονται διαδικασίες κατασκευής σανίδων υψηλής απόδοσης.

Οι καλά σχεδιασμένες διατάξεις PCB του πληκτρολογίου ελαχιστοποιούν την πολυπλοκότητα και την αλληλεπίδραση, ενώ είναι εύκολο να κατασκευαστούν και να συναρμολογηθούν σε όγκο.

Επιλογή πάχους χαλκού PCB για πληκτρολόγια

Το πάχος χαλκού PCB εξαρτάται από την απαιτούμενη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος:

• Τα τυπικά ίχνη πληκτρολογίου μεταφέρουν μόνο χαμηλά επίπεδα σήματος ρεύματος, επομένως 1 oz. ο χαλκός (35 μm) είναι χαρακτηριστικός.
• Ορισμένα εξειδικευμένα πληκτρολόγια παιχνιδιών με οπίσθιο φωτισμό RGB χρησιμοποιούν βαρύτερα 2 oz. χαλκός (70 μm) για να χειρίζεται υψηλότερα ρεύματα LED χωρίς πτώσεις τάσης.
• Το μέγιστο επιτρεπόμενο πλάτος και διάκενο ίχνους PCB επηρεάζουν επίσης την επιλογή βάρους χαλκού.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, 1 oz. Ο χαλκός προσφέρει τη σωστή ισορροπία αγωγιμότητας σε σχέση με τη δυνατότητα κατασκευής για PCB πληκτρολογίου δεδομένων των χαμηλών απαιτήσεων ισχύος τους.

Εναλλαγή στυλ τοποθέτησης διακόπτη σε PCB πληκτρολογίου

Οι μηχανικοί διακόπτες πληκτρολογίου είναι φυσικά τοποθετημένοι στο PCB χρησιμοποιώντας είτε συγκολλήσεις είτε υποδοχές εναλλαγής θερμότητας:

Συγκολλημένοι – Οι ακροδέκτες του διακόπτη είναι συγκολλημένοι απευθείας στα πλακίδια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) για ηλεκτρική σύνδεση και μηχανική αγκύρωση του διακόπτη. Παρέχει αξιόπιστη μονιμότητα αλλά δεν είναι αφαιρούμενος.

Υποδοχή εναλλαγής εν ώρα λειτουργίας – Μια κεφαλίδα ακροδεκτών υποδοχής είναι προ-συγκολλημένη στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και οι ακροδέκτες του διακόπτη συνδέονται σε αυτήν την υποδοχή χωρίς να απαιτείται συγκόλληση. Επιτρέπει την εναλλαγή διακόπτη, αλλά οι υποδοχές μπορούν να φθαρούν με τους επαναλαμβανόμενους κύκλους εισαγωγής.

Τα πληκτρολόγια Hot-swap απαιτούν μια πλάκα για την ενίσχυση της τοποθέτησης του διακόπτη, ενώ τα συγκολλημένα πληκτρολόγια μπορούν προαιρετικά να παραλείψουν την πλάκα εάν το πάχος αποτελεί περιορισμό. Η επιθυμητή ευελιξία προσαρμογής καθοδηγεί την επιλογή μεταξύ των κατασκευών PCB του πληκτρολογίου με συγκόλληση και εναλλαγής θερμότητας.

Επιλογή υλικού πλάκας PCB πληκτρολογίου

Οι πλάκες που είναι τοποθετημένες σε PCB πληκτρολογίου κατασκευάζονται συνήθως χρησιμοποιώντας:

Αλουμίνιο – Το πιο συνηθισμένο υλικό για την πλάκα πληκτρολογίου. Παρέχει ακαμψία με χαμηλό βάρος. Κατεργασμένο με CNC για υψηλή ακρίβεια. Μπορεί να ανοδιωθεί σε διαφορετικά χρώματα. Ελάχιστο κόστος.

Ανοξείδωτο ατσάλι – Προσφέρει μέγιστη μηχανική ακαμψία αλλά είναι βαρύτερο. Χαμηλή διάβρωση και κάποια αισθητική προσαρμογή όπως γεμίσματα βαφής.

Πλάκα ορείχαλκου – Οι πλάκες ορείχαλκου είναι γνωστές για την πιο απαλή αίσθηση από κάτω προς τα έξω, παρέχοντας ένα διακριτικό αποτέλεσμα απορρόφησης κραδασμών. Παράγουν ήχο χαμηλότερης συχνότητας σε σύγκριση με τις πλάκες αλουμινίου και συχνά επιλέγονται για λόγους ηχομόνωσης. Οι πλάκες ορείχαλκου ενδέχεται να προσθέσουν βάρος στο πληκτρολόγιο λόγω της πυκνότητάς τους.

Ίνες άνθρακα – Πολύ ελαφριά και άκαμπτη επιλογή. Οπτικά ελκυστική με υφαντό φινίρισμα. Κοστίζει σημαντικά περισσότερο από το αλουμίνιο.

Ακρυλικό – Πλαστική επιλογή χαμηλού κόστους. Επιτρέπει οδηγούς φωτός στις άκρες όταν συνδυάζεται με LED υποφωτισμού. Μεγαλύτερη ευελιξία από τις μεταλλικές πλάκες.

Πλάκα FR4 – Οι πλάκες FR4 επιλέγονται συχνά για οικονομικά πληκτρολόγια λόγω της προσιτής τιμής τους. Προσφέρουν ένα ξεχωριστό ηχητικό προφίλ με βαθύτερο τόνο σε σύγκριση με τις πλάκες αλουμινίου. Ωστόσο, αξίζει να σημειωθεί ότι οι πλάκες FR4 έχουν την τάση να μειώνουν τον συνολικό ήχο ενός πληκτρολογίου, μειώνοντας ενδεχομένως τη ζωντάνια του.

Ακρυλική πλάκα – Οι ακρυλικές πλάκες δεν συνιστώνται συνήθως εκτός εάν έχουν επαρκές πάχος. Οι λεπτές ακρυλικές πλάκες ενέχουν κίνδυνο ρωγμών ή θραύσης. Οι παχύτερες ακρυλικές πλάκες μπορούν να παράγουν ένα βαθύτερο ηχητικό προφίλ παρόμοιο με άλλες πλαστικές πλάκες.

Πολυανθρακικό – Μια άλλη εναλλακτική λύση από πλαστικό με καλή ανθεκτικότητα και διαφάνεια για εφέ φωτισμού. Παρέχει μέτρια απτική ανάδραση.

Η επιθυμητή δομική ακαμψία, βάρος, ανθεκτικότητα, κόστος και καλλυντικές προτιμήσεις καθοδηγούν την επιλογή υλικού πλάκας κατά το σχεδιασμό ενός PCB πληκτρολογίου.

Διαδικασία παραγωγής PCB Kayboard

Δοκιμή pcb πληκτρολογίου

Πακέτο πληκτρολογίου pcb

Συμπέρασμα

Τα PCB πληκτρολογίου περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών προσαρμοσμένων στον εκτεταμένο χώρο εφαρμογών που εκτείνεται σε τομείς καταναλωτών, βιομηχανικών και εξειδικευμένων τομέων. Αυτό το άρθρο παρέχει μια ολιστική επισκόπηση των ποικίλων θεμάτων που εμπλέκονται στη μηχανική βελτιστοποιημένων συστημάτων PCB πληκτρολογίου με βάση τις απαιτήσεις των συμφραζομένων.

Κατανοώντας τις αλληλεξαρτώμενες σχέσεις μεταξύ των υλικών των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων του πληκτρολογίου , των επιλογών μηχανικών διακοπτών, των παραγόντων διάταξης και δρομολόγησης, των δυνατοτήτων των μικροελεγκτών, των επιλογών διεπαφής και των περιβαλλόντων χρήσης, οι μηχανικοί σχεδιασμού μπορούν να κάνουν συνετές επιλογές για να δημιουργήσουν προσαρμόσιμες, υψηλής απόδοσης και αξιόπιστες υλοποιήσεις πληκτρολογίου.