Нужна небольшая клавиатура – сделайте её сами / Хабр

30 лет опыта

Научно-производственная фирма «МДМ»

Активная подсветка клавиш мембранных клавиатур

Активная подсветка клавиш (АПК) – это подсветка всей поверхности клавиши с помощью встроенного светодиода.

Преимущества активной подсветки клавиш:

• светодиодная подсветка всей площади клавиш и других элементов;
• независимость подсветки каждого элемента, различные цвета;
• тактильный эффект (щелчок) типа «металлическая мембрана»;
• низкое энергопотребление;
• высокая надежность;
• возможность создания «скрытых» изображений (видимых только при включенной подсветке).

На печатной плате клавиатуры размещается выходной разъем (или провода), а также могут быть размещены элементы контроллера клавиатуры, схемы управления подсветкой и т.п.

Крепление клавиатуры с активной подсветкой может быть реализовано встроенными шпильками, буксами, резьбовыми отверстиями и пр.Клавиатуры с АПК могут эксплуатироваться в различных условиях. Они характеризуются отличной стойкостью к воздейстивиям вибрации, механических ударов, климатических факторов. Имеют высокую надежность за счет использования долговечных светодиодов.

Возможности производства мембранных клавиатур:

Мы можем представить вам ассортимент готовой продукции, а также изготовить мембранную клавиатуру по Вашим требованиям на заказ. Собственное производство позволяет выпускать мембранные клавиатуры различных форматов, с подсветкой и различными интерфейсами подключения. Купить продукцию можно по выгодным ценам в любом количестве.

Декоративная часть мембранной клавиатуры

– это лавсановая пленка (лицевая пленка), с нанесенным (с внутренней стороны) изображением. Пленка может быть нескольких видов:

• Мелкозернистая (используется по умолчанию).
• Крупнозернистая.
• Шелковистая (SoftTouch).
• Глянцевая.

Делаем прототип

Перед запуском производства делаем полностью рабочий прототип. Чтобы вы могли живьём протестировать нашу панель на своём приборе. Проверить всё ли подходит, возможно, что-то скорректировать.

Благодаря этому возможные ошибки устраняются легко и безболезненно. В отличии от ситуации, когда изготовлена партия в несколько тысяч панелей и незначительное упущение может влететь «в копеечку».

Довольные клиенты

Успешно работаем с крупнейшими компаниями России и СНГ

Изготавливаем лицевые приборные панели для различных отраслей производства

Услугами компании МакБланш в Зеленограде пользуются 1000 предприятий по всей России – приборостроительные заводы, производители электроники, бытовой и радиотехники, механики, конструкторские и инженерные бюро.

Изготовление клавиатур, пластиковых лицевых панелей, гибких клавиатур, мембранных клавиатур и переключателей

Мембранная клавиатура с подсветкой

Пленочная панель управления – это простое и надежное решение для управления исполняющими командами любых типов устройств.

Мембранная клавиатура, состоит из двух частей – электрической и декоративной, склеенных между собой.

Отрасли применения

Это только часть направлений, по которым мы ведём работу. Если не нашли свою отрасль, то просто оставьте заявку.

Оформляйте заказ в макбланш в зеленограде из любого региона рф

– Заявку на изготовление декоративных приборных панелей обрабатываем от 1 до 5 дней в зависимости от сложности задачи.

– У нас собственный полный цикл производства, включающий: разработку изделия с заявленными характеристиками, согласование, изготовление (занимает 2–4 недели), контроль качества на всех этапах производства, отправку готовой продукции транспортной компанией.

*Пожалуйста, ознакомьтесь с разделом «Технические требования». Непонятные моменты уточняйте у наших менеджеров. В противном случае мы не можем гарантировать изготовление продукции надлежащего качества в установленные сроки.

Оставьте заявку на изготовление лицевых приборных панелей и пленочных клавиатур на заказ по тел. 7 (495) 944-50-50

Питание, подсоединение к источнику питания

Для свечения панели необходимо переменное (синусоидальное или иное) напряжение 100-300 В частотой 50-1000Гц. Повышение напряжения и частоты приводит к росту яркости свечения, но уменьшает время работы панели. Применение высокой частоты (более 500 Гц) может вызвать также неравномерность свечения(снижение яркости в центральной части).

Возможно питание панели подсветки от постоянного низковольтного напряжения с применением преобразователя питания. Не рекомендуем использовать в качестве источника питания бытовую сеть 220В/50Гц т.к. имеющиеся в ней выбросы напряжения приводят к быстрому выходу панели из строя.

Пленочные клавиатуры | ооо «пневма»

По всей россии и снг

Снабжаем панелями всю страну

Различные типы силиконовых и мембранных переключателей

Мембранная клавиатура ZX Spectrum

Перед тем, как углубиться в проектирование силиконовых клавиатур, нужно обсудить схемы небольших клавиатур и наборов клавиш. Первые – это клавиатуры Metal Dome, или мембранные. Лучшими примерами таких тактильных мембранных кнопок будут клавиатуры от популярных домашних компьютеров 1980-х, ZX Spectrum или Atari 400. Если посмотреть в других местах квартиры, возможно, такая клавиатура стоит у вас на микроволновке.

Такие клавиатуры располагают кнопки матрицей. Электрическая схема состоит из дорожек, нарисованных токопроводящими чернилами на двух листах полиэстера. Купол из нержавейки располагается под каждой кнопкой. Нажатие на кнопку сжимает купол, и замыкает два слоя полиэстера.

Лучшие изображения мембранной клавиатуры можно взять с одного из своих проектов. Таким мембранам всё равно, как был нажат металлический купол. Простейший вариант – расположить кнопки и буквы прямо поверх мембраны. Кусочек пластика можно наклеить на массив тактильных переключателей.

Однако чистые мембранные переключатели на ощупь очень дешёвые и не дают обратной тактильной связи. Один из вариантов – расположить пластиковые кнопки над мембранным переключателем. Клавиатуры Metal Dome (с металлическим куполом) используют клавиши из жёсткого пластика, нажимающие на небольшие металлические купола, зажатые между двумя слоями полиэстера с проводящими чернилами:

Но мембранным клавиатурам не обязательны жёсткие пластиковые кнопки. Можно использовать мягкие силиконовые, поверх мембранной клавиатуры, как сделано на ZX Spectrum. Вместо жёстких пластиковых прямоугольников, как у меня в проекте Metal Dome, Speccy использовали единое полотно из силиконовых кнопок.

Другой тип клавиатуры – такая, которую я сделал для этой статьи – это силиконовая, или резиновая клавиатура.

Вездесущий мембранный кейпад для Arduino

Резиновая клавиатура использует силиконовые кнопки, изготовленные методом литья под давлением, нажимающие на контакты. Углеродный контакт («таблетка») встроен в силиконовую кнопку, а контакты для клавиатурной матрицы создаются из дорожек на печатной плате.

Контакты можно интегрировать в плату (рекомендуется технология ENIG) или напечатать поверх токопроводящими чернилами. В любом случае, клавиатура состоит из печатной платы, силиконовых кнопок с проводящими контактами под каждой кнопкой, маленьких проводящих углеродных контактов в каждой кнопке, и гнёзд для закрепления силикона на плате.

Выбирая между мембранной и резиновой клавиатурой, стоит рассмотреть несколько моментов, и многие из них способны перевесить чашу весов в пользу мембранной. Хотя резиновые клавиатуры можно делать многих цветов, символы на мембранной клавиатуре, по сути, печатаются; на мембраной клавиатуре можно сделать любые символы любых цветов.

Мембранные клавиатуры дешевле, поскольку им не нужна форма для литья. Резиновым клавиатурам требуется полоска, содержащая монолитный блок силиконовых клавиш, что означает дополнительная стоимость второй формы для литья. И выигрывает резиновая клавиатура только по тактильным ощущениям.

Рисуем дизайн

Панель и клавиатура — это лицо вашего прибора

Именно с панелью происходит большинство взаимодействий. На панели располагаются основные органы управления и дисплей. И спустя некоторое время восприятие вашего прибора сводится именно к панели.

Если панель красивая, ей удобно пользоваться, а назначение кнопок считывается за доли секунды, то ваш прибор воспринимают как красивый и удобный.

Мы знаем, как добиться такого эффекта и сделать ваш прибор идеальным для конечного пользователя.

С экономической точки зрения всё это имеет смысл при тиражах порядка 10 000

Общая стоимость небольшого количества образцов получилась равной $2877. Это стоимость формы для литья и проверки инженером CAD-файлов. Десять клавиатур за три тысячи баксов.

Однако после всех этапов проектирования и подготовки фабрика способна выдавать клавиатуры пачками. После этого стоимость одной штуки становится равной от $1,3 при тираже в 1000 до $0,79 при тираже в 5000. Так что в сумме тысяча клавиатур обойдётся мне в $4 177, то есть по $4,18 за штуку.

Резиновые клавиатуры подходят для крупных производителей: Samsung продаёт миллионы телевизоров, и у всех них один пульт д/у. Вопрос изготовления резиновой клавиатуры для DIY-проекта всегда оставался открытым. Проекты мелкого масштаба не используют эту технологию, поэтому некого было спросить, имеют ли смысл специализированные силиконовые переключатели.

→ Все исходники проекта доступны на GitHub

Скб никколь: производство пленочных клавиатур

Текущие проекты

Не специализированная резиновая клавиатура, которую можно использовать хоть сейчас

На сегодня мне неизвестны случаи использования специализированных резиновых клавиатур малыми тиражами. Они, конечно, существуют в DIY-сообществе: Adafruit продаёт клавиатуры 4х4 (у Sparkfun есть то же самое), и подобные кнопки можно заказать на AliExpress и eBay.

И эти резиновые кнопки использовались много где: для создания клона Monome, шагового секвенсора, MIDI-устройства. Именно для этого силиконовые кнопки с подсветкой и были разработаны: из них получаются крутые MIDI-контроллеры. Но поскольку на них нет меток, они мало для чего ещё подходят.

И это единственные, насколько мне известно, DIY-проекты, в которых используются силиконовые клавиатуры 4х4. Люди, конечно, пытаются делать что-то ещё. Некоторые из них ищут на форумах резиновые клавиатуры, а кое-кто экспериментирует с алюминиевыми формами для литья, но пока что никому не удалось достичь успеха.

Разработка клавиатуры, бобышки и отверстия для воздуха

Так из чего же строится создание резиновой клавиатуры? По сути, мы разрабатываем стальную или алюминиевую форму для литья. Форма отправляется в машину для литья под давлением, где её заполняют углеродными шариками, заливают горячим силиконом, который потом вулканизируют.

Возможна дальнейшая обработка кнопок – лазерное нанесение меток, шелкография или нанесение эпоксидного покрытия. Проектирование резиновой клавиатуры – это проектирование формы для литья, но базовые компоненты довольно просты. Ниже приведён пример – клавиатура из единственной клавиши – которую я за несколько минут сделал в Fusion360.

Внешняя форма клавиатуры зависит от назначения, а базой служит слой силикона. На углах основы есть четыре бобышки, для крепления на плате. Они нужны для выравнивания кнопки и предотвращения её скольжения.

Внутренняя структура клавиши состоит из большой углеродной таблетки, того контакта, который будет нажимать на плату. На клавиатуре просто расположено больше клавиш, но форма одной клавиши, по сути, одна и та же. Отметьте промежутки снизу клавиши, позволяющие воздуху проходить под ней. Если их не сделать, клавиатура будет подпукивать при нажатии.

Силиконовая клавиша в разрезе. Чёрный объект – углеродная таблетка, служащая мостиком между двумя контактами на плате.
Размеры моей клавиатуры, в мм.

После того, как проект клавиатуры был готов, а файлы отправлены на фабрику для изготовления формы и производства нескольких пробных образцов, настало время разработать печатную плату. Для моего проекта схема особого значения не имела – главное, чтобы на плате были близко расположены две дорожки, соединённые с противоположными сторонами клавиатурной матрицы.

Для этого рекомендуется технология ENIG. Имеют значение и производственные ограничения: стандартный минимум ширины дорожки и расстояния между ними составляет 0,15 — 0,20 мм, и я разработал плату с дорожками в 0,25 мм и таким же расстоянием между ними.

Закончив клавиатуру и плату, можно переходить к крепёжной полоске. Это перфорированный пластик, прикручивающийся к плате. Резиновая клавиатура зажимается между ним и платой. Я сделал следующий прототип, просто затем, чтобы протестировать клавиатуру. Электроника – просто Teensy LC (была у меня под рукой), с вырезом, дающим доступ к плате для прототипирования:

Я отправил эту модель в Shapeways, и клавиатура была собрана. Прошивка на Teensy использует стандартную библиотеку Keypad и представляется компьютеру, как устройство USB HID. Получилась специализированная резиновая клавиатура именно той формы, что мне надо.

Раскрою стоимость проекта; стоит учитывать, что выборка тут очень маленькая – я обращался лишь к одному производителю только с одной моделью. Однако из-за сильной конкуренции на рынке, я думаю, что эти цены будут достаточно репрезентативными для средней стоимости специализированной резиновой клавиатуры.

Стоимость получилась следующей:

Точечная светодиодная индикация мембранных клавиатур

Светодиоды распаиваются на электрическую часть клавиатуры (полиимидную пленку или жесткую печатную плату). 

В месте расположения светодиода на декоративной пленке делается прозрачное окно. Мы всегда рекомендуем закрывать его светофильтром (прозрачной краской молочного цвета), чтобы в выключенном состоянии в окно не было видно светодиод и печатную плату. Светофильтр прекрасно пропускает свечение светодиода.

Окно под светодиод также формуется (пуклёвка диаметром 5-6 мм), т.к. высота светодиода превышает толщину клавиатуры. Для клавиатур на жесткой печатной плате возможно использованием светодиодов обратной пайки. Для них формовка/пуклевка лицевой пленки не нужна.

Форма и размеры областей подсветки

Панель подсветки может быть как цельной, так и иметь несколько несвязанных областей свечения любой формы и конфигурации. Это позволяет подсвечивать только необходимые элементы, не расходуя лишнюю электроэнергию. Минимальный размер элемента подсветки – 3×3 мм.

При больших площадях элемента подсветки (типично – от 100×100 мм) может проявляться эффект уменьшения яркости по центр у панели. При проектировании элементов подсветки большой площади необходимо проконсультироваться с нашими конструкторами.

Электрическая часть мембранной клавиатуры может быть различного вида:

• Лавсановая пленка с серебропроводящей пастой. Вывод обеспечивается гибким шлейфом FPC с шагом от 1 мм. Для защиты от воздействий внешней среды, элементы топологии закрываются защитным графитовым покрытием.
• Полиимидная пленка с медным проводящим слоем. Вывод обеспечивается гибким шлейфом FPC с шагом от 1 мм. Для защиты от воздействий внешней среды, элементы топологии закрываются защитным графитовым либо золотым покрытием (золочение контактов).
• Жесткая стеклотекстолитовая печатная плата. Вывод обеспечивается любым разъемом по запросу Заказчика, проводами, кабелем. Возможно комплектование гибким сверхплоским шлейфом FPC с шагом от 0,5 мм (вставляется в разъем на плате клавиатуры). Места пайки защищаются лаком.

Тактильный эффект нажатия клавиш может достигаться несколькими способами:

• Формование (пуклёвка) клавиш мембранных клавиатур. Тактильный эффект создается за счет упругости лавсановой пленки. Обычная форма – круглая. Диаметр – от 9 до 15 мм (с уменьшением диаметра нажатие на клавиши становится более жестким). Рекомендуем применять формовку 10-12 мм.
• Металлические мембраны. Клавиатуры с металлическими мембранами (metaldomes) позволяют добиться четко ощущаемого тактильного эффекта с щелчком при нажатии. Нажатие клавиши хорошо чувствуется даже сквозь толстую перчатку. Также металлические мембраны позволяют добиться меньшего контактного сопротивления клавиши. В изделиях спецтехники металлические мембраны являются, в большинстве случаев оптимальным вариантом.
• Возможны варианты мембранных клавиатур без тактильного эффекта (без мембраны или формовки/пуклёвки). При нажатии тактильный эффект не ощущается. Малый рабочий ход обеспечивает высокую надежность. Рекомендуем применять индикацию нажатия (например, звуковым или светодиодным сигналом).

Возможны разные варианты подсветки мембранной (пленочной) панели управления:

• Точечная светодиодная индикация.
• Активная подсветка клавиш.
• Электролюминофорная подсветка.

Электролюминофорная подсветка мембранной клавиатуры

Электролюминофорные панели предназначены для создания подсветки пленочных клавиатур, дисплеев, информационных табличек и пр.Панели рекомендуются к применению в условиях малой освещенности.

Панель подсветки представляет собой плоский пленочный конденсатор с прозрачным электродом. Приложение переменного электрического плоя к обкладкам конденсатора приводит к возникновению равномерного свечения слоя электролюминофора, размещенного внутри конденсатора.

Мы применяем люминофоры различных цветов свечения.

Возможно также применение пленочных светофильтров для получения требуемого оттенка цвета.