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組裝說明(Building Guide)

安全注意事項

Warning

  1. 使用電烙鐵時注意環境通風。

  2. 部分零件在壓製熱壓螺母時需要用手做固定及公差微調,注意不要燙傷。

  3. 3D列印的部件相當脆弱,務必不要過度用力彎折、摔、掉落、螺絲硬鎖等行為。

工具準備

  • 溫控電烙鐵及相關工具配件。
  • 烙鐵工作臺(帶夾子固定、吸磁固定為佳)
  • 剝線鉗。
  • 美工刀。
  • 切割墊。
  • 精密螺絲起子。
  • 寬頭鑷子。
  • 小剪刀
  • 熱風槍。
  • 超黏無痕雙面膠。
  • 絕緣膠帶。
  • 1u鍵帽若干。

材料準備

Note

  1. 熱壓螺母及螺絲的使用量相當多,推薦直接買一包備著用。

  2. 能夠在同一個賣場買就在同一個賣場買,比較省錢。

  3. 推薦使用單格電路板組裝,邏輯比較好懂,也比較好拉矩陣佈線。

  4. 電線不一定要按照表格上標示的顏色購買,2種不同的顏色即可,方便走線佈線及防呆。

材料名稱 左右手合計最大用量 相關連結
M2x3x3.2mm 熱壓螺母 76 Link
M3x3x4.2mm 熱壓螺母 62 Link
M2x5mm 薄頭螺絲 50 Link
M2x8mm 薄頭螺絲 22 Link
M3x6mm 薄頭螺絲 54 Link
M3x8mm 薄頭螺絲 2 Link
M3x6mm 扁頭螺絲 8 Link
1/4" 高6.35mm 熱壓螺母 4 Link
Pro Micro 5V16M 2 Link
TRRS座 2 Link
28AWG 白色矽膠線 N/A Link
28AWG 紅色矽膠線 N/A Link
2.54mm 圓排針公 N/A Link
2.54mm 圓排針母 N/A Link
外徑1mm 熱縮套管 N/A Link
單格電路板 56 Link
1N1418 貼片式T4 開關二級管 56 Link

列印注意事項

Note

  1. 根據需求先決定自己需要3x5、3x6或4x5、4x6等鍵盤主配列,如果不清楚的話,請先決定自己的鍵盤要幾排(Row)按鍵。

  2. 不知道拇指要幾顆按鍵,請全部列印出來。

  3. 這把鍵盤叫做探索者,就如其名,它需要你慢慢探索鍵盤按鍵中的奧祕。

配列部件表

Note

部分組件為對稱設計,但檔案數量龐大,還是將組件建立成左右區分,方便大家列印時參考用。

部件名稱 左右區分 選項A 選項B 備註
直列定位板(column) - 3x1 4x1 5列鍵盤需列印10組、6列12組
底殼(bottom case) Yes 3x5 4x5 -
底殼拓展(bottom expand case) Yes 3x1 4x1 -
上框架(upper main frame) Yes 3x5 4x5 3x5、4x5不共用
共用下框(lower main frame) Yes - - 3x5、4x5通用
拓展框架(x1-main frame) - - - 一組左右拓展需列印4組
前方雲台插件(front basepart) Yes - - 左右邊可通用
拇指區基座(thumb area basepart) Yes - - -
拇指定位板(x1-thumb plate) - - - 依據拇指按鍵數量列印
拇指底板AX(thumb AX plate) Yes AA(長板) AB(短板) 可連結基座
拇指底板BX(thumb BX plate) Yes BA(長板) BB(短板) 純拓展,左右通用
連接器(linker) - - - 左右通用,2組按鍵需用1組連接器
TRRS主控底座(trrs mcu base) Yes MCU卡扣(mcu stuck) TRRS卡扣(trrs stuck) -
無線主控底座(mcu base) Yes MCU卡扣(mcu stuck) - 左右通用
斜角插件(mcu base angle) Yes - - 左右通用,必要組件
電池倉上蓋(case cover) Yes - - 左右通用,厚度通用
電池盒(box) Yes - - 左右通用,2050(20x50mm)規格,厚度6mm、8mm、10mm可選

組裝步驟

Note

  1. 3x5、3x6及4x5、4x6鍵盤配列安裝大同小異,這裡會以配列最大的4x6+4鍵盤演示為主。

  2. 簡單的一個邏輯,跟外殼連接相關使用M3,跟定位板相關使用M2,請依據這個邏輯進行安裝。

Warning

第一步先安裝熱壓螺母,電烙鐵使用定溫200度即可,溫度太高PLA外殼會融化。

(一)熱壓螺母

  • 探索者1號會使用到M2x3x3.2mm、M3x3x4.2mm及英制1/4"高6.35mm三種規格之熱壓螺母,每個部件都會按照下圖的顏色做標示,方便安裝。

  • Column-3x1、4x1:

  • x1-thumb plate:

  • thumb AA plate、thumb AB plate:

  • thumb BA plate、thumb BB plate:

  • linker:

  • 4x6 bottom case,3x6會少用1個M3螺母,安裝方式大同小異:

  • box:

  • trrs mcu base、mcu base,安裝方式一樣:

  • mcu base angle:

  • front basepart:

(二)外殼安裝順序

Note

探索者1號由於是模組化設計,大體設計出來的部件數量相當龐大外,如果不瞭解如何安裝外殼,後續的安裝步驟會很困難,務必將各個部件的安裝方式及步驟記下。

A、外殼部分

  • 首先將主控座的部分用螺絲固定上:

  • 再將斜角插件固定在主控座上:

  • 主控座的部分會在製作排線的時候再繼續做介紹,先知道要如何安裝卡扣就好。

  • 上框及下框的部分具有防呆機制,上框中指區會有2個孔、下框只會有1個孔,這點務必留意。

  • 首先用M2x5的螺絲將框架及Column都固定上去,個人建議從最外側往內安裝會比較好固定。

  • 如果要安裝拓展的話,務必留意x1-main frame的螺絲安裝方向:

B、拇指區

  • 拇指區基座部分由M3x8mm螺絲當作軸心、M2x5螺絲做角度固定,只有thumb BA plate、thumb BB plate可以連結基座,這裡再強調一次:

  • 基座部分可以調整的角度為0~90度合計7個檔位,其中75度及90度檔需要使用M2x5mm規格之扁頭螺絲,基本不建議安裝。

  • 拇指按鍵底板的部分特別留意安裝角度:

  • 接著再安裝背面:

  • 將拇指按鍵、基座組合在一起,選定好喜歡的角度後進行固定:

  • 最後將拇指定位板安裝上去:

  • 拇指定位板根據型號A的長板可進行定位板前後6mm微調,根據自己喜好安裝即可:

  • 拇指區安裝完畢:

  • 底殼底部雲台座部分先使用防滑腳貼貼在雲台接觸面上,由於PLA材質問題只有單雲台有防滑機制的話會無法穩固鍵盤本體。

  • 然後將4x5定位板、拇指區及底殼合併。

  • 最後將鍵盤本體安裝在雲台上就完成了。

Note

完成外殼後務必先安裝鍵軸及鍵帽測試是不是適合自己,不適合的話再做微調,直到滿意為止。

  • 拇指區按鍵數量焊接前先決定好,本篇組裝說明只會解說固定4鍵的拇指區。

  • 如果有需要安裝拓展,安裝方式如下:

(三)配線圖及原理

  • 探索者1號使用的是ATmega32U4的MCU,這裡我是使用有實體Bootloader按鈕的Pro Micro做安裝,可以直接省略用針腳短路Reset的燒錄方式。

Note

這裡定義MCU帶晶片的那一面為正面、反之為背面,後續解說不會再提及。

Warning

Pro Micro的部分會使用到RX1、右邊的GND、VCC,用於控制TRRS的訊號傳輸;矩陣部分會使用D4、C6、D7、E6、B4、B5作為Column;F7、B1、B3、B2、B6作為Row。

  • Pro Micro針腳腳位示意圖:

Warning

完整矩陣走線圖務必記下來,後續佈線的時候會一直用到。

Note

探索者1號使用的Firmware為4x6+4的Keymap,全配列通用一個韌體控制(one firmware controls all),目的為增大鍵盤的改裝自由度;原理為開關ON/OFF的基本道理,這裡不理解沒有關係,之後會在操作說明書中做解說。

  • 3x6、4x6佈線圖:

(四)單格電路板準備動作

  • Dactyl Manuform系列鍵盤最主要使用的是電線連接軸體針腳彼此來建立鍵盤矩陣,但工藝相對來說比較繁瑣及麻煩,因此在設計探索者1號的時候就是以單格電路板開發設計,這裡特別感謝James Sa為了我而設計這塊單格電路板,可以在焊接、熱插拔這兩個選項中做選擇。
  • 這裡列出幾種可以作為替代的單格電路板供大家參考:Amoeba Single PCBsMxLEDBitPCBabies

Note

在正式焊接之前要特別介紹常用的焊接工具——助焊劑、或是稱為錫膏;探索者1號除了壓製熱壓螺母不會動到錫膏之外,其他地方用量相當大,而且好用。

A、貼片二極體

  • 首先準備好相應數量的單格電路板,4x6+4會用到56片。

  • 簡單說明下單格電路板上焊點及走線。

  • 首先我們需要焊接1N1418貼片二級管到單格電路板上,由於貼片式二極管真的太小,我的手機無法使用微距拍攝,這邊借用一下網路上的商品圖

Warning

二極體有分正負極之分,其中有直線的那端為負極,這裡不知道什麼是負極沒有關係,就根據有線的那端作為方向性安裝。

  • 依據單格電路板上的方向做安裝。

  • 先在二極體焊點其中一邊點上錫。

  • 接著使用鑷子對好方向後,簡單溶解焊錫,將二極體的一邊接上去。

  • 固定好單邊後,用鑷子輕輕壓住二極體,再用烙鐵點一下錫,完整貼平二極體。

  • 最後再固定另一邊就完成了。

B、熱插拔座

Note

沒有支援熱插拔座的話,可以直接跳到下一步。

  • 接著在熱插拔座單邊焊點先上一點錫。

  • 接著將熱插拔座固定上去(先上錫的一邊先固定再用另一邊)。

  • 將56片都焊接好後,接著進入下一個步驟。

(五)單格電路板矩陣建立

Note

矩陣焊接務必搭配大步驟(三)裡提到的佈線圖,會比較好理解。

  • 將單格電路板、軸體、定位板準備好。

  • 將鍵軸事先安裝到定位板上,這裡採用的是下燈位。

  • 再將單格電路板固定到鍵軸針腳處。

  • 將準備好的鍵帽安裝在拓展及拇指按鍵上,目的是不讓它們在焊接時晃動

  • 接著準備一定長度的白色矽膠電線,對好焊點至焊點之間的距離後,將它們用小剪刀剪下來。

  • 使用剝線鉗將電線的兩端的金屬部分露出。

  • 然後用焊錫把焊點先填上,這樣比較方便做電線固定。

  • 電線兩端沾上一點錫膏後,用鑷子做輔助,烙鐵加熱其中一邊焊點使其融化後,將電線一端接上去。

  • 接著固定另一邊。

  • 首先是拓展部分的Column完成。

  • 接著是右手鍵盤。

  • 雙手的部分。

  • Column的部分完工之後,準備紅色電線,用於Row的連接。

  • Row的步驟跟Column相同,只是電線長度會稍稍不一樣。

  • 首先完成單邊鍵盤Row。

  • 再來是雙手(拓展部分的Row會用排線形式做連接,因此這裡只要把主鍵盤的Row先接好即可)。

(六)鍵盤韌體及主控座

A、燒錄鍵盤韌體

  • 由於我不是熟悉程式設計的工程師,因此很多東西需要花時間研究... 不過還好,2023.05.06晚上8點左右的時間,支援VIAL改鍵的探索者1號韌體成功編譯出來了,配列如下:

  • 預設鍵位第一層~第四層:

Note

在組裝說明第三點有提到:全配列使用同一個韌體,這樣的好處是自由度增大,會在操作說明提及。

  • Local file的位置選定explorerkb_rxct_vial.hex,接著將Auto-Flash勾選起來。

  • 將2片Pro Micro(主控、MCU)準備好,單片接上電腦後讓電腦辨識,此時會亮橘紅色燈光。

  • 接著按下Bootloader的按鈕將韌體燒錄進Pro Micro裡面。

  • 這時的Pro Micro會亮藍色及綠色的燈光。

  • 燒錄結束後,右下角會跳出"我們正在設定Explorer Keyboard RxCT"的視窗。

  • 最後點開VIAL查看是不是已經辨識到鍵盤。

Note

特別留意兩片Pro Micro都要燒錄韌體,且不要使用VIAL事先改按鍵,不然實際上機時左右邊鍵盤不會相互辨識。

B、建立主控座

Warning

主控座排線的部分會使用到RX1、右邊的GND、VCC,用於控制TRRS的訊號傳輸;矩陣部分會使用D4、C6、D7、E6、B4、B5作為Column;F7、B1、B3、B2、B6作為Row。也就是框起來的pin腳。

  • 準備好排針母座,將上圖對應數量的母座用美工刀切下來。

  • 接著將排針安裝在主控背面,從正面焊接。

  • 完成2片主控後,接著在背面貼上絕緣膠帶。

  • 將主控安裝在主控座上。

  • 最後將卡扣鎖回去(務必記得雙手主控座都要先完成)。

C、連接TRRS座

  • 接著準備排針公頭,將2組3pin切下來。

  • 準備好烙鐵工作臺、電線、超黏無痕膠帶、TRRS線。

  • 首先將TRRS座稍微固定在TRRS線上,用工作臺上的固定夾固定。

  • 接著在3個會使用到的針腳上刷上助焊劑。

  • 將針腳上沾上一些錫後先放著。

  • 接著剪下長度稍長的電線,需要用到6條。

  • 用剝線鉗將所有剪下的電線其中一端露出金屬部分,沾上錫膏。

  • 接著將電線接在TRRS座上。

  • 剪下適量長度的熱縮管。

  • 套上電線拉至TRRS針腳處,用熱風槍將熱縮管固定。

  • 接著將TRRS座安裝在主控座上。

  • 依據配線圖,測量TRRS各針腳需要使用多長長度連接到對應的主控針腳上。

  • 把3pin公排針夾上固定夾

Warning

這裡特別留意上錫的時間不能超過1秒,排針上的塑料固定口會融化崩解

  • 依照TRRS座接電線的方式,在針腳上刷一點錫。

  • 熱縮管先套至TRRS座上的電線再進行電線連接的動作。

  • 然後將熱縮管固定好。

  • 再用美工刀將3pin公排針切開。

  • 接著剪下無痕膠帶後貼在TRRS座上。

  • 將TRRS座固定在主控座上,最後再將卡扣鎖上。

  • 最後將雙手TRRS座上的排針連接到對應的位置。

(七)、排線

A、製作排線

Note

  1. 製作排線是需要點細心的手藝,這邊我會儘可能的教大家如何製作。

  2. 探索者1號最後的安裝步驟都會跟排線有關,第一次做務必做好Column、Row走線使用的電線顏色,這是為了防呆處理,也比較好辨識排線上的針腳是走什麼訊號。

  3. 特別留意拇指區、拓展的部分,這兩個地方製作的排線會稍稍複雜一點。

  • 首先準備好烙鐵工作臺、錫膏、筆刷、紅色電線、白色電線、剝線鉗、小剪刀等工具。

  • 排線依據功能連接需求會需要使用公排針或母排針,這邊先以連接底殼跟主控座用排線當作範例。

  • 這裡先準備一定長度的白色電線,用於Column;紅色電線用於Row。

  • 先製作可直插主控座上的公排針

  • 首先將一定長度的白色電線剪下6條備著;紅色電線剪下5條。

  • Column會使用到6pin的公排針、Row會用到5pin,先用美工刀切下來備著。

  • 這邊先從Row的排針開始做,首先把5pin排針夾在夾子上。

Warning

特別留意上錫的時間不能超過1秒,排針上的塑料固定口會融化崩解。

  • 在針腳上刷上錫膏後,點上一點錫。

  • 接著將電線的一端剝出金屬部分。

  • 線頭點一點錫膏後,連接排針。

Note

是不是這個感覺跟TRRS座的連接方式很相似?沒錯,原理基本一樣,就差在有沒有將排針切開分離。

  • 接著在線頭連接處上熱縮管固定後,會得到一組單邊公排針的排線。

  • 接著就將所有主控部分會用到的單邊排線都先做好備著。

B、底殼部分

  • 接著將Column、Row公排針的部分穿過底殼,接在主控座上。

  • 接著用M3x6mm扁頭螺絲固定住主控座。

  • 這裡會測量需要多長的排線,首先用手將電線順好,簡單量一個合適的長度後,把不要的部分剪掉。

  • 將主控座跟排線先卸下,準備排針母座。

Warning

特別留意在接線前要先將熱縮管套上。

  • 接著做法跟公排針一樣:夾子夾住排針座、刷錫膏、點錫、剝線、接線。

  • 完成所有的排針後,再次安裝主控座至底殼上。

  • 排針母座上黏無痕雙面膠,按照先前找到的位置固定住。

  • 最後會是這樣的感覺:

C、定位板

  • 接著我們要將主定位板上連接各個部件的排線建立好,請看下圖配線圖框起來的部分:

Note

  1. 這個步驟會稍微有些複雜,務必按照順序慢慢看。

  2. 除非已經決定好自己需要什麼樣的配列,不然請按照組裝說明的方式做安裝。

  • 準備好5pin單邊白色公排針2組,先建立主鍵盤Column連接底殼的排線。

  • 將排線依序連接到主鍵區上的Column孔位(綠色圈起來的地方)。

  • 個人建議可以先從中指的部分開始接,再依序向外做接線。

  • 完成後會是這樣的感覺。

  • 再來連接Row連接底殼的部分(黃色部分)。

  • 最後會是這樣。

  • 接著會來進行拓展連接用的排線,4x6配列會使用到5pin的排母。(如果沒有要安裝拓展可跳過這個步驟)

  • 為什麼會用到5pin?大家可以看一下佈線圖,連接拖展的部分除了4個Row之外,還有一條線是接在Column上。

  • 接著就是製作連接4條紅色電線跟1條白色電線的排針母座。

  • 完成母排針後,Column連接底殼的部分會使用到公排針。

  • 最後將紅色部分依序連接到拓展會用到的Row孔上。

  • 完成後會是這樣。

  • 依序這個原理,最後一個步驟就是將連接拇指區的排線做好。

  • 這邊會用到4條白色電線跟1條紅色電線,跟拓展一樣使用5pin排針母座建立單邊排線。

  • 接著將白色的部分分別接在Column0~3的位置上(藍色圈起來的部分)。

  • 連接拇指區的排線特別留意要從中指區下方的洞口露出,務必對好中指區的長度進行裁切。

  • 裁切好電線長度後開始接線。

D、拓展板

  • 接著再準備製作拓展用的排針公排線。

  • 這邊可以線將排針接在主鍵盤上進行測量再進行電線的裁切。

  • 完成後會是這樣:

  • 接著將拓展底板線固定上去後,暫時放一邊。

(八)主鍵盤組裝

  • 接著按照佈線圖上標示的走線安裝排線,特別留意顏色的部分,這是比較特殊的排線走法,務必不要接錯線。

  • 左手鍵盤:

  • 右手鍵盤:

  • 接著開始接左手鍵盤的線。

  • 蓋上底板後,鎖上螺絲就完成了。

  • 再來接右手鍵盤的線。

  • 一樣鎖上螺絲。

  • 最後會是這樣的感覺。

  • 到這邊已經可以把TRRS線接上再接電腦測試按鍵,但不要將VIAL中的Matrix Tester打開測試,請使用Keyboard Test Utility跟預設鍵位做測試。

(九)拇指區及最後組裝

A、固定鍵位

  • 這裡會演示2種不同拇指區的安裝方式,先演示預設鍵位的4鍵拇指按鍵。

Note

這邊會需要用焊錫填上Row及Col的其中一個孔位,根據自己的判斷方便拉線即可。

  • 再將紅色電線量好按鍵左右距離,並將它們接在一起。

  • 最後拉1條較長的電線,用於連接主鍵盤。

  • 接著將每顆按鍵的Column都接上。

  • 再來將5條電線依序接在5pin的公排針上(不要忘記先套熱縮管)。

  • 最後將紅色Row跟白色Column的公排針切開來分離。

  • 排針做好之後就可以將拇指區按照喜歡的角度裝回去。

  • 按照顏色及對應的Column將排線連接主鍵盤。

  • 接著將基座的4顆螺絲鎖上底殼。

  • 這樣鍵盤就完成了。

B、可插拔按鍵

Note

可插拔按鍵是我在建立組裝說明的時候想到的,可根據自己的需求決定是不是要用這個方式做安裝,好處是可以不用動烙鐵就可以快速插拔變更鍵盤的拇指按鍵數量。

  • 首先準備好4pin的母排針座,上頭先上一些錫。

  • 接著準備一條電線,將裡面的線芯用旋轉的方式抽出來,接著在線芯上抹上錫膏,用錫先將它們集成一束。

  • 將線芯用焊錫固定在4個針腳上。

  • 完成後再接1條紅色的電線在外側一端針腳上,用熱縮管套上。

  • 可以繞一圈修剪一下長度後,把公排針接上去。

  • 接著再將排針母座用膠固定在主鍵盤上的排針上(這裡務必對好針腳前後左右要對齊)。

  • 再來將公排針接在連接主鍵盤的母排針上。

  • 最後用絕緣膠將排針捆起來就完成前置動作。

  • 接著將拇指按鍵上的Row跟Column各接、拉1條等長的線出來。

  • 完成後將按鍵線固定在底板,再接到底殼上。

  • 將電線裁切好後,將按鍵卸下,準備接2pin公排針。

  • 4顆按鍵完成後,按照排線的長度依序對好底板位置,再將按鍵安裝回去。

  • 接著將各個按鍵的排線依序接上排針母座。

  • 稍微旋轉一下將電線集成一束。

  • 最後將基座螺絲鎖上就完成了。

C、最後安裝

  • 再來將完成安裝的左右手接在雲台上,接上TRRS線後接電腦。

  • 測試按鍵、安裝鍵帽後就完成了。

Note

接著請到操作說明那邊瞭解這把鍵盤的特殊操作模式。