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Un Clavier Orthogonal pour le 21ième siècle -1-

  • J'évoquais il y a quelques temps l'envie et le besoin de bricoler un clavier orthogonal en vue notamment de servir comme pièce maitresse à un ordinateur 16Bits like.

- Idéalement il faudrait qu'il soit construit à partir d'un clavier azerty existant afin de réutiliser son chipset électronique et ses touches.
- Il serait inspiré du Typematrix que je possède déjà, un clavier ô combien satisfaisant, et les touches placées selon la disposition bépo.

Pour cela j'ai démonté quelques claviers que j'avais à disposition pour constater qu'ils étaient tous de type « à membrane », une technologie qui n'est pas évidente à hacker au premier abord.
En effet j'ai bien constaté après quelques recherches web, que les claviers customisés par leurs auteurs étaient tous construits à partir de touches mécaniques (et dans le pire des cas, puisqu'achetées pour l'occasion).
J'ai trouvé quelques claviers à touches mécaniques que je pourrais donc aussi recycler.

Clavier mécanique, avantages et inconvénient :

  • Les touches d'un clavier mécanique sont tout simplement soudées sur un circuit électronique (PCB), tandis qu'un cadre et un fond en plastique viennent constituer le boitier du clavier.

C'est simple, fiable, efficace, et à construire c'est facile.
Il suffirait de dessouder toutes des touches, dessiner un nouveau circuit électronique avec Kicad, graver une PCB et y souder les touches. Ensuite en bois ou en plastique, construire le boitier.
20161020_162542.jpg
Cependant ce type de clavier n'a plus court de nos jours, à moins de faire les vides greniers, difficile donc de trouver un clavier de récup à désosser.

dsc02044.jpg
Ensuite il faudrait graver une PCB de plus de 30 cm sur 15, ce qui est loin d'être évident, et peux même s'avérer assez coûteux…

Le clavier à membrane, une toute autre histoire :

  • Les touches ne sont que des morceaux de plastiques qui vont appuyer sur une membrane sur-laquelle est imprimé un circuit électronique. En appuyant sur une touche, on vient alors comprimer ce circuit sur une seconde membrane présentant un autre circuit, et c'est ce contact instantané qui indique au chipset du clavier que la touche est actionnée.

dsc09397.jpg dsc09399.jpg À construire, c'est compliqué…
Il faut produire une plaque de plastique pour accueillir tous les boutons en-clipsables, et ensuite créer un nouveau circuit à connecter au chipset.
Sauf que… La disposition des touches étant pas mal modifiée, le circuit ne sera pas évident à router, que le circuit conducteur d'électricité devra être dessiné sur des feuilles de plastique transparente, et là, tout électronicien adopte alors une attitude de perplexité…

Voilà voilà ^^;
Et devinez quel type de clavier on va hacker ??!
Bah oui, le plus chiant tiens :) Pour la raison simple que ce type de clavier est disponible en très grande quantité tout autour de vous, et que ça ne coûtera pas cher à faire.

Premier test de faisabilité :

  • Tout d'abord, le circuit électronique.

J'ai donc recherché des solutions techniques à cette membrane maison et expérimenté afin de valider la méthode.
Deux solutions possibles :
- Soit utiliser un stylo à encre conductrice comme on en trouve maintenant pour un peu cher. (j'ai essayé de fabriquer de l'encre conductrice, mais les résultats n'ont rien donnés),
- soit reproduire le circuit avec de l'aluminium adhésif (le genre de rouleaux qu'on trouve au rayon isolation thermique et ventilation).
En attendant, j'ai fait un test en collant du papier alu alimentaire sur deux feuilles transparentes avec un simple bâton de colle, séparées par une troisième feuille percée afin d'empêcher un contact permanent… Et ça marche :)

dsc02032.jpg dsc02031.jpg dsc02030.jpg dsc02029.jpg

  • Second test, le support d'une touche.

1touche.png Vous vous doutez bien que pour réaliser cela, l'outil impression 3D s'avère nécessaire, j'ai donc modélisé un support de touche de clavier (un KB-0316 ps2) avec FreeCad, que j'ai ensuite imprimé pour test et ajustement des côtes.

1touche_essais.jpg

Au bout d'une vingtaines d'impressions j'avais enfin la pièce de base à l'élaboration du design complet.

Étude du layout :

J'ai commencé par faire sauter toutes les touches du clavier et de tester diverses solutions de disposition.

  • Je me suis alors arrêté sur celle-ci, et j'en ai profité pour simuler le résultat attendu en retouchant la sérigraphie des touches avec Gimp, pour obtenir une disposition bépo.

Layout_test.jpg Layout_bepo.jpg

  • On remarque alors quelques particularités que j'ai jugé nécessaire de tester de manière isolée, par groupement de touches de diverses natures.

dsc01856.jpg dsc01849.jpg dsc01852.jpg
Et j'ai bien fait, car j'ai dû m'y reprendre quelques fois pour valider un espacement correct des touches entre-elles et les rebords, espacements qui seront très utiles à la modélisation du clavier complet.

  • Après quelques heures de travail supplémentaires, qui m'auront permises d'apprendre à manipuler et apprécier FreeCad pour sa grande précision et sa facilité d'usage dés qu'il s'agit de retoucher les objets (je conseille d'ailleurs la chaîne tutube de CAD Printer), voici le design complet du clavier.

Layout_design3D.jpg

Impression du prototype :

Je l'ai alors coupé en deux parties pour permettre l'impression, avec près de 7h pour chacune des pièces.

  • Voici la partie de gauche…

impression01.jpg
dsc01857.jpg dsc01858.jpg dsc01860.jpg dsc01861.jpg

  • Et la partie de droite terminée.

impression02.jpg dsc01862.jpg dsc01863.jpg dsc01864.jpg

Le prototype aurait-pu être parfait si je n'avais pas commis quelques erreurs dans les espacements entre les touches, ici relevées en rouge :
dsc01865.jpg

Liste des claviers dont les touches sont compatibles pour l'impression 3D :
- hp KU-0316 usb
- hp KU-1156 usb
- hp KB-0316 ps2
- compaq KB-9860 ps2

J'ajouterais d'autres références lorsque j'aurais l'occasion d'en croiser de nouveaux.

À suivre…

Commentaires

1. Le samedi, 26 novembre 2016, 13:10 par sifourquier

Juste une remarque utiliser de l'aluminium pour fair des contactes électrique n'est vraiment pas recommandé.
L'aluminium est un très bon conducteur mais en revanche l'oxide d'aluminium est un isolant et l'aluminium s'oxide en quelque seconde au contacte de l'aire donc quand ca fait contacte s'est qu'on arrive a traversé l'oxide mais d'experience le contacte ce fait de moins en moins bien.

(peut-être avec un fine couche d'encre conductrice aux endroit ou ca fait contacte)

Et des collègue travaillant sur des encres conductrice ben s'est pas simple très coûteux et quand il y arrive il garde la recette secrete :(

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