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TReK withTK ビルドガイド

2024/02/09に公開

自作キーボード

rp2040

マクロパッド

tech

Triple Rotary encoder Keyboard with TenKey

ロータリーエンコーダー（以下「ロタリエ」）を3つ載せる事が出来るテンキーパッド「withTK」のビルドガイドです。

withTKを作っていく上で必要な機器

温度調節機能付きハンダゴテ

ハンダ

フラックス

ピンセット

キーボード基板

withTKのPCB

withTKのスイッチプレート

その他のパーツ

RP2040-Zero × 1個

SMDダイオード

キーボードを光らせる場合 × 21個
キーボードを光らせない場合 × 20個

LED

キーボードを光らせる場合 × 20個

MX互換キースイッチ用ソケット

ロタリエを使う場合 × 17個
ロタリエを使わない場合 × 20個

MX互換キースイッチ

ロタリエを使う場合 × 17個
ロタリエを使わない場合 × 20個

使用するキースイッチに対応するキーキャップを必要なだけ

ロタリエを使用するが、オマケのロタリエを使用しない場合、EC11/EC12互換ロタリエ × 3個

写真はEC11互換20mmのロタリエです。
プッシュ機能が付いているものだと、プッシュに機能を割り当てられます

使用するロタリエに対応する直径30mm以下のロタリエノブ × 1個

使用するロタリエに対応する直径19mm以下のロタリエノブ × 2個

RP2040-Zeroのハンダ付け

まず、RP2040-Zeroに入っているこれを取り出します。

もし、入っていなかった場合は分割出来るピンヘッダを用意してください。
用意出来なかった場合は、RP2040-Zeroのスルーホールに刺さる棒ならなんでもいいので、2本用意してください。
このピンヘッダーから、おもむろに2本折ってください。

折った2本で、RP2040-ZeroとPCBを固定します。
RP2040-Zeroの対角線の位置をPCBに固定します。
（ハンダ付けはしないでください）

上から見るとこんな感じです。

これで、RP2040-Zeroの位置をズレなくします。
ピンが下に飛び出しているので、少し浮かした感じにしないと下に置いた時にピンヘッダが抜けます。
浮かした感じだとハンダ付けする時にPCBが傾いてしまうので、固定出来るようにしてください。
（掌でPCBを押さえつける感じでも大丈夫です）

固定出来たら、緑の矢印の場所（2箇所）をハンダ付けします。

端面スルーホールなのでフラックスを満遍なく塗り、確実に熱してからハンダを流し込んでください。
ハンダを流し込みすぎて、隣のスルーホールやパッドと繋がらないように注意してください。
2箇所のハンダ付けが完了し、PR2040-Zeroが固定されたらピンヘッダを抜き、残りの端面スルーホールをすべてハンダ付けします。
完了するとこんな感じになります。
（写真が汚くてすいません…）

SMDダイオードのハンダ付け

SMDダイオードは、すべてのキーとロータリーエンコーダー、及びLEDの電源で使用します。
（画像の赤枠と、オレンジ枠の場所です）

ダイオードをハンダ付けする場所は、三角形と棒がくっついたマークの場所です。

すべてのダイオードをハンダ付けする場所の、片方のパッドに予備ハンダ（ハンダを溶かしてパッドの上に盛っておく）します。
（右側に赤丸が付いていますが、どちらか片方であればどちらでも良いです）

予備ハンダが終わったら、SMDダイオードをハンダ付けしていきます。
SMDダイオードは、米粒くらいの大きさのパーツです。

ダイオードにはハンダ付けする向きがあり、間違えると正しくキー入力出来ません。
ダイオードの向きはダイオードに印刷してある白い線で確認します。
（ダイオード上面に白い線が入っているのが分かりますでしょうか）

このダイオードの白い線と、基板の絵の棒が同じ側に来るように重ねます。
（三角形が左で、棒が右にある場合は、SMDダイオードの白い線が右に来るように）

SMDダイオードをハンダ付けする場所にピンセットで固定しながら、予備ハンダした側をハンダ付けします。

次に、反対側をハンダ付けします。

必要に応じて、予備ハンダでハンダ付けした方に追いハンダしておきます。
両側がハンダ付け出来たら完了です。

すべてのSMDダイオードがハンダ付け出来たらSMDダイオードは終了です。

スイッチソケットのハンダ付け

スイッチソケットもSMDダイオードと同様に、スイッチソケットをハンダ付けするすべてのパッドの片方に予備ハンダします。
（左側に赤丸が付いていますが、どちらか片方であればどちらでも良いです）

スイッチソケットは、両端に金属端子がついたパーツになります。
（SMDダイオードよりかは大きいです）

予備ハンダが終わったらひとつづつスイッチソケットを嵌めます。
ソケットには向きがあるので間違えないようにしましょう。
（間違えるとスイッチが嵌まらなくなります）

そして、予備ハンダをしたほう（①）をハンダ付けし、次に反対側（②）をハンダ付けします。
必要に応じて①を追いハンダしておきます。

すべてのソケットがハンダ付け出来たらソケットは終了です。

LEDのハンダ付け

LEDも表面実装なのと、ハンダ付けする端子が４本もあるので、どれか一本のパッドに予備ハンダしておきます。
（左上の端子に赤丸が付いていますが、４つのうちどのパッドでも良いです）

ここにLEDを乗せるのですが、LEDの端子には一本だけ角が斜めにカットされているものがあります。

このカットされている端子が「Gnd」に乗るようにしてください。
（上の画像とは、オモテウラが逆になっています）

正しく乗せた後に、予備ハンダした端子をハンダ付けします。
注：LEDは熱に弱いので、あまり長時間端子を熱しないようにしてください。
予備ハンダの端子がハンダ付け出来たら、残りの端子もハンダ付けします。
（最後に予備ハンダでハンダ付けした端子に追いハンダしておきます）

すべてのLEDがハンダ付け出来たらLEDは終了です。

ロタリエのハンダ付け

この画像は、EC11互換20mmロタリエのサンプルになります。
ロタリエは、端子が３本だけのものと、３本＋反対側に２本のものがあります。
３本だけのものはプッシュ機能がなく、回転動作だけのものになります。
このビルドガイドでは３＋２本のもので説明します。
withTKのPCBには、３箇所がロタリエ対応になっています。
この画像のフットプリントの箇所です。

このフットプリントの穴が３つ並んでいるところに、端子が３本ある方を挿し込みます。
反対側の穴が２つ並んだところに、端子が２本ある方を挿し込みます。

挿し込むと、裏側はこのような形になります。

五箇所の端子をハンダ付けします。
（画像では、ハンダ付けした後に脚を曲げています）

必要な数だけロタリエをハンダ付け出来たら終了です。

すべてのハンダ付けが終わると、このような形になります。

このキーボードはボトムプレートを用意していないので裏の金属端子が剥き出しになっています。
机に置いて使う場合などに端子が短絡しないように気をつけてください。

キースイッチの取り付け

まず、スイッチプレートの三箇所にスイッチを嵌めます。
キースイッチの端子が上に来るように嵌めてください。

これをPCBに嵌めます。
スイッチの端子をPCBに挿し込む時は、スイッチソケットを下から押さえる感じで挿し込んでください。
ハンダはそれほど強くないので、強い力が加わるとスイッチソケットがモゲます。

残りのスイッチを嵌めます。

キーキャップを嵌めます。

ロータリーエンコーダーノブを嵌めて完成です。

ファームウェアのインストール

ChromeでRemapにアクセスしてください。
Remap
Remapが開いたら「FIND A KEYBOARD」をクリックします。

「Keyboard Name」に「TReK」と入れて検索します。

検索結果から「TReK withTK」を選択します。

「FIRMWARE」をクリックします。

Macの方はMacの方の「DOWNLOAD」を、Windowsの方はWindowsの方の「DOWNLOAD」をクリックし、ファームウェアをパソコンに保存します。

次に、withTKをUSBケーブルでパソコンに接続してください。
接続したらRP2040-Zeroの「BOOT」ボタン（①）を押しながら「RESET」ボタン（②）を押します。

「RPI-RP2」ドライブが出来ているのを確認します。

使用するファームウェアを「RPI-RP2」ドライブにドラッグ＆ドロップします。

「RPI-RP2」ドライブが消えて、withTKが光りだしたら成功です。
（LEDを実装していない場合は光りません）
Remapでキーマップを変更することが出来ます。