På innsiden av Drekiskip mekanisk tastatur: Design og konstruksjon

Her tar jeg en titt på innsiden av Drekiskip. Hvordan og hvorfor er tastaturet designet og konstruert som det er? Advarsel: kun for spesielt interesserte!

Drekiskip-prosjektet baserer seg på flere kjerneprinsipper som har vært essensielle gjennom hele design- og konstruksjonsprosessen. Disse prinsippene har ikke bare påvirket de estetiske og funksjonelle aspektene ved produktet, men har også vært avgjørende i beslutningstakingen når det oppsto komplekse valg. Prinsippene var som følger:

• En avdempet lydprofil, tunet mot de dypere frekvensene
• Enkel design, ingen unødvedig komplekse elementer
• Brukervennlighet i montering, demontering og modifiseringer
• Symmetri foran asymmetri

Selve kabinettet er ganske massivt, med en tykk bunn, og består av tre komponenter: bunnhuset, topplokket og messingloddet. Den massive bunnen, kombinert med messingloddet bidrar til en dypere lydprofil, og gir Drekiskip en totaltvekt på omlag 2.4kg ferdig bygget (329.8 x 162.3mm).

Bakside:

Front:

Snitt fra siden:
Topplokk (1), bunnhus (2), monteringsplate 1.5mm (3), platefoam 3.5mm (4), kretskort 1.6mm (5), casefoam 1.5mm (6), pakninger (7).

Topplokket er festet med 8 M3-skruer, og "flyter" på bunnhuset. Topplokket har små gummiapads festet ved hvert skruehull. Disse skaper et 0.2mm gap mellom topp og bunn. Sideveggene i topplokket har en 0.25mm klaring til bunnhuset på alle sider. Dette bidrar til å redusere overføringen av vibrasjoner/resonans mellom topp og bunn, siden eneste metall-metall kontakt er gjennom selve skruene. Og ved å benytte skruer i nylon, er det ingen direkte metall-metall kontakt mellom topp og bunn i det hele tatt. Dette forutsetter dog at de 8 skruene festes med lett moment - ideelt sett til en kjenner motstand i skruen + 180 grader (en halv runde).

På innsiden av topplokket er det også spor langs alle sider (både kortside og langside) for 2 mm o-ringpakninger. Bruk av disse vil gi gi en enda bedre avdemping og klaring mot bunnhuset, men effekten på lydprofil er ganske minimal sammenliknet med bruk av gummipads, derfor er ikke o-ringpakninger standard ved kjøp av ferdig bygget Drekiskip. Men det er fullt mulig å legge inn selv.

For å oppnå en mest mulig avdempet lydprofil, er pakningsmontering (gasket mount) valgt som monteringsløsning. Bunnhuset har 10 spor hvor platen hviler utelukkende på pakninger i Poron (polyuretan, PU). Sporene dekker >75% av omkretsen til platen, og utgjør tilsammen et 52,8 cm langt strekk med pakning (12 pakninger a 4,4 cm). Dette motstrider litt mot prinsippene om enkelhet og brukervennlighet. Det hadde jo vært enklere med færre/lengre pakninger!

Men løsningen har noen fordeler. Pakning(er) med et større overflateareal vil være mer effektive til å redusere kraften (lyden) som overføres fra platen til kabinettet, sammenlignet med pakninger med mindre areal. Løsningen er også veldig enkel å administrere selv. Ved å endre på plasseringen av pakningene samt størrelsen av dem - det går fint an å klippe dem i mindre biter - kan en oppnå ulik grad av lyddemping og fleksibilitet. Færre pakninger vil også tillate større grad av bevegelse i platen, noe som gir flere valgmuligheter enten man ønsker et stivere eller et mer fleksibelt tastatur. Pakningene kan festes enten til bunnhuset, som vist på bildet, eller på vingene til monteringsplaten (jeg foretrekker sistnevnte).

For å sikre at monteringsplaten ligger stødig i kabinettet, monteres pakninger også i topplokket. Plasseringen av disse er symmetrisk med pakningene platen hviler på. De er laget i EVA, som er et stivere materiale (men samtidig med gode akustiske egenskaper). Når topplokket skrus fast, presses pakningene lett ned mot platen, holder den sikkert i posisjon og bidrar til å dempe vibrasjoner. For å sikre at plate og topplokk unngår kontakt med hverandre i ethvert tilfelle, er det lagt inn 1mm dybde i topplokket tilsvarende hele platens areal.

Totalt er det like mange pakninger mot toppen som mot bunnen. Imidlertid er bruk av alle 12 i topplokket i de fleste tilfeller unødvendig. Men for å øke overflatearealet av pakninger kan det være et poeng å benytte alle 12. Et annet poeng er i de tilfeller der en ønsker økt fleksibilitet i tastaturet. Pakningene kan plasseres mer strategisk, slik at økt vertikal vandring av platen tillates f.eks. på kortsidene.

Monteringsplaten er laget i FR4 (glassfiberepoksy). Dette materialet er valgt av to grunner: det er kostnadsbesparende sammenliknet med aluminium og messing, og det har en massetetthet som ligger midt på treet sammenliknet med andre aktuelle materialer (polykarbonat, POM, stål, karbonfiber). Altså en allrounder som gir rom for en lydprofil med både dypere og høyere frekvenser, avhenging av hvilke øvrige komponenter som benyttes i konfigurasjonen (brytere, keycaps og dempende materialer).

I platen er det flere horisontale og vertikale kutt for å tillate mer fleksibilitet under skriving. Unntaket er for F-raden, som er beholdt avstivet. Per i dag kommer Drekiskip med kretskort uten slike kutt. Kuttene mellom de alfanumeriske tasteradene i platen vil derfor ha mindre effekt på fleksibilitet med dagens helt lukkede kretskort. Kuttene har likevel en effekt på lydprofilen, da mer luftbåren lyd slippes gjennom, mot brukeren. Et helt lukket kretskort (uten kutt), bidrar også til å bevare et mer fyldig lydbilde, da kretskort med kutt har en tendens til å gi et flatere lydbilde. I dette tilfellet har altså prinsippet om lydprofil trumfet ønsket om fleksibilitet, derfor valgte jeg å gå for kretskort uten kutt.

De ytre kuttene vil likevel tillate en viss grad av fleksibilitet og vertikal bevegelse, bounce, av platen. Spesielt i området rundt spacebar. Men graden av det vil også bestemmes av hvor mye plass det er i rommet under kretskortet. 

I utgangspunktet er avstanden mellom kretskort og kabinettbunn 3mm. Dette rommet kan fylles enten 50% eller 100% med dempemateriale (Poron casefoam med 1.5mm tykkelse). Dersom to innlegg dempemateriale benyttes (2x 1.5mm) blir det null rom for vertikal bevegelse. Eneste mulige bevegelse er gjennom kompresjon av casefoamet - men det vil kreve endel kraft.
Ett eller ingen lag casefoam vil tillate mer bevegelse. Jo flere lag dempemateriale som benyttes, jo mer avdempet og mindre hul lydprofil. Det vil derfor alltid være en avveining om man ønsker mest mulig demping, mest mulig fleksibilitet, eller en mellomting.

Poron-innleggene har utskjæringer for kretskortets JST-tilkopling og kabel. Bunnen har også et 2.5mm dypt felt hvor kabelen naturlig bukter seg når den er festet til både datterkort og JST-kontakt. Disse to detaljene sikrer at ingenting kommer i klem, slik at platen ligger helt i flukt med bunnhuset når alt er ferdig montert.

Via JST-kabelen koples kretskortet til et separat datterkort med USB-port. Datterkortet festes med 4 M2-flathode skruer i en brønn i bunnhusets venstre bakkant. De fire festepunktene til kortet er forhøyet 1mm, slik at kortets komponenter ikke er i direkte kontakt med bunnhuset foruten gjennom den ene skruen som også fungerer som jording mot kabinettet (derfor må disse skruene være av stål - ikke nylon). Kortet og selve USB-inngangen har 0.25mm klaring mot sideveggene. Disse toleransene er innenfor anbefalingene spesifisert i dokumentasjonen til Unified Daughterboard.

Datterkortets brønn har i likhet med tastaturflaten en helningsvinkel på 6.4 grader. Dette medfører at usb-kabelen som kobles til tastaturet også vil vinkles oppover 6.4 grader, slik at kabler med kveil kan benyttes uten at ledningen må bøyes for mye og legger stress på kontakten.

En innsunket USB-inngang skjuler stygge overganger mellom kabelstrømpe og kontakt. Kabinettets hull er akkurat stort nok til å huse porten, slik at støv og skitt ikke sniker seg forbi porten og inn i kabinettet.

Helningsvinkelen til tastaturflaten er 6.4 grader.

I front skråner topplokkets kant med 25 grader, for å gjøre den mer ergonomisk for hendene.

I front er høyden 19.355mm. Effektiv høyde med gummipads installert i topplokket (force break) vil øke høyden med maksimalt 0.2mm til totalt +/- 19.555mm. Eventuelle bump-ons/gummiføtter vil øke høyden tilsvarende.

Messingloddet festes til bunnhuset med to M2 senkhode skruer.

Dempemateriale (casefoam), kretskort, platefoam og monteringsplate:

Drekiskip's fysiske layout er per i dag kun tilgjengelig med ISO oppsett.

Default keymap ser slik ut, og kan tilpasses med QMK/VIA.
Layer 0

Layer 1