USBトラックポイントキーボードを改造して、マイクロスイッチを使ったミニキーボードを作成

背景・目的

• タッチタイプのできるキーボードを持った、
  シャツのポケットに入るUMPCの新製品がなかなか出ないので、
  スティックPCやGOLE1と組み合わせて使うこと考えて作成。
  (Viliv N5のバッテリが持たなくなってきたので乗り換えたい)
• GPD Winはかなり良いが、キーボードがタッチタイプできないので。

要件

• 持ち歩きたいのでなるべく小さいものが欲しい。
• シャツのポケットにも入れたいので奥行き10cm以下にしたい。
• ポインティングデバイスも欲しい。
• Bluetoothキーボードは、時々切断されていらいらさせられるのでUSBキーボードで。

改造元

レノボ ThinkPad トラックポイント・キーボード - 英語 0B47190

解析

ピン

• 印刷: R1 R7 R6 S9 R4 R5 S0 R2 R3 S5 S1 R0 S2 S4 S7 S8 S6 S3 S12 S13 S14 S11 S10 S15 M0 ML MM MR
• M0 GND
• ML,MM,MR 3.3V pull-up クリックボタン
• R0-7 5V pull-up

キーマトリクス

キーマトリクスを調べる際に使ったmbed LPC1768用コード: KeyMatrixAnalyzer

	S0	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12	S13	S14	S15
R0	esc	f4			g	h	f6		'		f5		alt		up
R1	tab	f3	caps		t	y	]	f7	[	shift	bs			win
R2	q	e	w		r	u	i	o	p
R3	~	f2	f1	ctrl	5	6	=	f8	-		f9	home				del
R4	a	d	s		f	j	k	l	;		\				fn	prtsc
R5	1	3	2		4	7	8	9	0		f10	f11		f12	end	ins
R6	z	c	x	rctrl	v	m	,	.		rshift	enter					pgup
R7					b	n			/		sp	down	ralt	right	left	pgdn

ミニキーボードの作成

配列

Esc

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

-

\

Tab

q

w

e

r

t

y

u

i

o

p

=

BS

`

a

s

d

f

g

h

j

k

l

;

'

[

z

x

c

v

b

n

m

,

.

/

]

↑

Win

Alt

Ctrl

Shift

Shift

Space

Enter

BS

←

↓

→

この配列情報と、配線情報をもとに配線・はんだ付け。

• サイズ: 横220mm(周辺除去時175mm)、縦86mm(周辺除去時79mm)、厚さ18mm(表11mm,裏6mm,基板厚さ1mm)
• 重さ: 100g
• キーピッチは、横方向が13mm、縦方向が7.5mm。キーストロークは1mm程度

作成中や使ってみて思ったこと

• キーボードサイズを小さくするため(千鳥格子でなく)格子配置にしたが、
  nを押すつもりでmを押してたりすることあり。慣れればなんとかなりそう。
• 右端は押しにくい。
• 右端よりも上にキーを増やした方が押しやすそう。
• 最初、BSは右端に配置していたが、押しにくいので、←の左にも配置。
• レイアウト変更は配線変更(要はんだ付け)。ブレッドボードみたいに簡単にしたい。
  またはファームウェア変更だけで。
• Fnキーとの組み合わせでHome/End等を入力できるようにしたいが、
  既存キーボード改造だと不可。
• ピッチ変換基板の使い方は裏表逆にすべきだった。
  ケーブルの付け外しが面倒。ピン番号が裏表で違うので間違いやすいので。
• マイクロスイッチを隙間無しにユニバーサル基板に横に並べると、
  少しサイズが大きいため、浮き上がる。
• マイクロスイッチのレバーにひっかかって速く打てない場合あり。
• マイクロスイッチのレバーを外してクリアファイルをかぶせて使ってみた感じでは、
  人差指は問題ないが、小指では少し押す際に力が必要になって、いまいち。

Known Issue

• マイコン基板は仮どめ状態
• ユニバーサル基板の周りは現状残したまま。
  スティックPCや6型HDMI LCDと
  組み合わせて、UMPC自作したい気もあるので、
  LCDとつなげることもできるように。
• 裏側はカバーを付ける必要あり

部品

• レノボ・ジャパン ThinkPad トラックポイント・キーボード - 英語 0B47190
• マイクロスイッチ D2F-01FL: マルツ、千石電商
• FFCコネクタ 1.0/30P CN-FFC(1.0)30PD aitendo
• ピッチ変換基板 1.0/30P P-CN(0510)30P aitendo
• FFCケーブル(1.0/28P)
  aitendo店頭には長すぎる30cmのものしか見あたらなかったので、
  1.0/15P 11cmを2本使用(端の1PIN分をカッターで切って)。
• ユニバーサル基板10cm*22cm。紙フェノール。千石電商
• M2ネジとナット 3セット 西川電子部品。
  トラックポイント固定用。M3だと入らない。M2.6なら入る。

参考:候補だった部品

• プッシュスイッチ62T-14
  キーピッチ8mmだと狭い。11mmなら行けそう。
  D2F-01FLに比べると固いのであまり速く打てなさそう。
  スイッチキャップは、とりあえずPLSA44CP

• その他のキー候補

1. プッシュスイッチ62T-14、キャップ
2. キーボードスイッチKPT-3PY。ストロークが深いので持ち歩き用キーボードには使いにくいかも。
3. プッシュスイッチ、キャップ。キーピッチ10mm。8番より重い
4. キースイッチ、キーピッチ15mmのキャップ。軸は十字。山長通商
5. プッシュスイッチ。キーピッチ10mm。6番のタクトスイッチよりも重い。
6. タクトスイッチ、キートップ。キーピッチ13mm。7番よりも気持ち固い。小指で打つのは少し重い。
7. アルプス電気 タクトスイッチ AKC-8S。
   キーピッチ13mm。
   もう少し軽く打てる方がいいが、小指で打つ時もまあ使えなくもない。
   (KC-901と同じ?)
8. フジソク TP-2 7.5mm角、フジソク TP-2 10mm角。キーピッチ10mm、13mm。重くて小指で打つには少しつらい。

副産物:フルキーボード合体用USB小型トラックボール

Realforce91Uのひらがなキーを外すとちょうど収まる。
ホームポジションから手を動かさずにマウスカーソルを移動可能。

当初は、ミニキーボードをファームウェアから自作するつもりだったので、
ポインティングデバイスとして購入した小型トラックボールの流用。

ほとんど使ってない。加速処理を作った方がいいかも。
またはホイールスクロール機能の方が使うかも。

部品

• SparkFun Blackberry Trackballer Breakout
• A-Star 32U4 Micro
• マイクロスイッチ D2F-01FL: マルツ、千石電商
• ソースプログラム

参考:改造元キーボードの他の候補

• サンワサプライ タッチパッド付キーボード SKB-TP01SVN:
  タッチパッドが少し大きすぎて場所を取るので見送り。
• MINI Keyboard Pro

参考リンク

USBキーボードをファームウェアから自作する話

• Atmel AVR ATmega32U4 で Matias Half Keyboard っぽいのを作った。
  tmk_keyboardベース。
• ArduinoでUSB接続の分割キーボードを作ってみた話
• Arduino Micro を使って、USB 小型 キーボードを自作
• USBキーボードの自作方法、
  USBキーボードコンストラクションセット(ピンヘッダ付) (KBDCSET1 Plus)。
  PIC18F4550使用
• 『わかるマイコン電子工作 USB機器の製作 「EZ-USB」と「AKI-H8」で作るオリジナルUSBデバイス』。
  EZ-USB FX2LP使用。
• http://optimize.ath.cx/FX2_USB/
• https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=50011
• https://www.amazon.co.jp/dp/B00W8YUB6Y

その他リンク

• エスリル ニューキーボード − NISSE のファームウェア
• キーボードコントローラ チップ HT82K629A