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初めて自作キーボードを作った話

time 2019/12/15

初めて自作キーボードを作った話

回路から設計して(ほぼ丸コピですが)キーボードを作ったので、手順とか概要をまとめてみます。

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作った理由とか

FF14をプレイしていますが、スキル数に対してショートカットキーが足りない状態が続いていました。マウスのサイドボタンはどうしても慣れなくて使えないんですよね……。頻度の低いスキルはマウスクリックでポチポチ押しています。

今のところキーボードでは1~5、+Alt、+Ctrlの組み合わせで15個ぐらいが押せています。+Shift分が増えれば20個までキーボードから押せるぞ!と思い、せっかくなので基板から作ることにしました。
(小指Shiftも考えましたがWASDで移動しながら押すのは無理でした。)

後は最近自作キーボード界隈が盛り上がっていて、情報とツールが豊富だったのも大きかったですね。 特にQiitaの記事「いきなり自作キーボードを作る」には感謝。

レイアウト設計

まずはキーレイアウトを考えました。色々考えた結果下記のような方針にすることに。

  • キー配列は一般的なQWERTYにする。
  • 無変換キーとSHIFTキーを入れ替える。(親指SHIFT化)
    ※USキーボードだと無変換キーが無いので断念しました。現在は両方ともSHIFTキーにしています。
  • Pro Microを使用する。(既に購入済みだったので)
  • テンキー無し(しょっちゅうマウスが当たるので別置きにしたい)
  • その他要らないキーは削除
  • USキーボードにする。

概要を決めたらCADを使って配置検討。結果が以下の図で、縦方向に引いてある線は列方向の区分け。

回路設計

KiCADを使って回路&基板設計をしました。回路部分は参考にさせていただいた記事の回路から必要なものを実装しただけです。

うまく行った回路、基板図面は以下のような感じ。
( 最初に書いた図面は拾ってきたフットプリントが間違っていて、ただの板切れになりました。 )

KiCADの不具合

Windows版でシンボルを開くとKiCAD本体がフリーズする現象が多発してしまい、設計どころじゃ無くなったので、途中からVMwareに入れたUbuntu版で進めました。

色々試した感じ、サブモニター側でシンボル選択ウィンドウを開くとフリーズするっぽい?ウィンドウの位置が記憶されて、最終的に図面を開いたら必ずフリーズするようになってしまいました。

%AppData%\kicadフォルダを削除すれば初期化できるようなので、同じ現象に遭遇したら消してみるといいかも。

ソフト設計

QMK Firmwareに参考になるソースコードが大量にあるし余裕っしょ!って思ってたらこれが一番大変だった。

まずはブレッドボードで数キー分の回路を作って実験してみようと思いましたが、QMK toolboxで書き込んだつもりが書き込めておらず数日詰まり(つい最近バグだったっぽいことを知りました)ようやく書き込めてもシンボルのシリアル通信部分が逆になっていて、MCP23017が動かなかったり。(SDAとSCLを逆に繋げてた)

QMK toolboxは諦めて、MSYS2を入れてターミナルから書き込みました。
シンボルが間違っていたのは多分拾い物を良く見ず使ったせい。拾い物はデータシートを見てちゃんと確認するべきですね!

基本悩んだところはそんな感じで、あとはMATRIX_ROWS、MATRIX_COLSをキーボードに合う数にして、不要な部分を削除するぐらいでした。
ほんとはCapsLockとかでLEDを光らせたかったけどうまく行かず断念。

部品、基板の購入

部品は下記リストのものを購入しました。
キースイッチ、キーキャップはAliexpress、他は秋月とかAmazonとか。

基板はELECROWで手配。5枚注文して金額は$73.23+送料$26.11、日本円だと10,800円程度でした。(※後日関税の請求書が届き、更に+1,200円でした)
ガーバーデータはseeedでプレビューして確認しましたが、値段がめちゃくちゃ高かった。(ELECROWの約2倍)
届いた基板はこんな感じ。

シルクプリントもキレイで一安心

実装、動作確認

ダイオード→抵抗→LED→Pro Micro→キースイッチの順番にはんだ付け。キースイッチを付ける時に隙間が空かないように気を付けるだけで、あとは黙々と付けていきました。

回路設計のところでも書きましたが、最初に手配した基板はフットプリントが間違っていたので使い物になりませんでした。全部はんだ付けが終わってから判明したので、キースイッチとか外すのに一苦労……。
はんだシュッ太郎のおかげで苦労しつつも全部外せたので再利用できた)

作った後の感想

細かい改善点はありますが、ちゃんと動くものが出来て一安心。FF14でも数日使っていますが、慣れるまでに時間がかかりそうです。手の感覚だけで押そうとするとAltと親指Shiftを高確率で間違えちゃう感じ。(そしてたまにスペースキーを押して無意味にジャンプしてます)

後はUSキーボードの配置に慣れなくてEnterと¥を同時に押しちゃいます。記号もキーキャップのせいで良くわからないんですよね。ちょっと高くてもちゃんと印字されているやつにすればよかった。

後は職場のキーボードも同じにして慣らしたいけど、無変換キーが無いと仕事にならないので変えられないジレンマ……。
(CAD側でショートカットキーが固定されてる)

次回に向けて

やりたいこととか。

  • 全キーにLED付けたい
  • 別置きのテンキーが欲しい
  • 左右に分割してみたい
  • 筐体を3Dプリンターで作ってみたい(AliExpressでANYCUBIC I3 MEGAを購入したので。安かったから。)
  • Bluetoothにしてみたい

ということで次回はテンキーを作ろう。

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うみょ

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