- Mempelajari seluruh elektronik, pembuatan PCB, desain untuk manufaktur, dan berbagai teknologi hardware lainnya untuk membuat keyboard nirkabel, split, ultra-low-profile
- Menjelaskan secara rinci mulai dari proses build hingga hasil akhirnya
Keyboard nirkabel BAYLEAF
- Tipe: nirkabel dan terpisah (split)
- Layout: 60% · ortholinear
- Switch: Kailh · PG1316S
- Keycap: MJF · desain kustom
- Eksterior: pemesinan CNC · aluminium
- Ukuran: W139 · L93 · H5
- Berat: 180g
- Firmware: ZMK Studio
Motivasi
- Setelah merasakan daya tarik keyboard ergonomis kustom, ia memulai build kustom pertamanya dengan target tampilan dan finishing setara produk komersial
- Karena tidak punya pengalaman CAD, proyek ini dijadikan kesempatan bagus untuk mempelajari keterampilan baru seperti desain hardware dan elektronik
Keputusan desain
- Nirkabel: ini sangat penting, terutama untuk keyboard split, agar tidak perlu memakai kabel. Saat bermain game, bisa menyingkirkan sisi kanan untuk memberi ruang gerak mouse masih terasa seperti sihir
- Ortholinear: dua keyboard sebelumnya juga ortholinear, jadi sudah terbiasa dan mahir dengannya
- Tanpa stagger: bukan berarti menolak stagger, tetapi lebih menyukai bentuk persegi panjang yang rapi. Tanpa stagger, pengerjaan hardware juga jadi lebih mudah
- Layout: karena sering berganti antara MacBook dan desktop, ia memilih layout 60% yang lebih besar untuk menghindari context switching. Ia juga memilih jarak antar-switch 17×17mm
- Ergonomi: desain yang memang direncanakan lebih mengutamakan bentuk daripada fungsi
- Aluminium: dipilih demi estetika dan finishing ala produk komersial, meski harus menerima kompromi pada sinyal RF dan potensi masalah ESD
Log build
- Ia sangat terkesan oleh posting keyboard Mikefive di Reddit. Mikefive menunjukkan bahwa keyboard ergonomis low-profile kelas komersial bisa dibuat sendiri sebagai hobi. Hal itu membuat proyek ini terasa bisa dijangkau, sehingga ia memutuskan untuk menginvestasikan waktu dan sumber daya lalu memulai proyeknya
- Proyek dimulai dari sketsa. Ia memanfaatkan sketsa 2D yang dibuat beberapa bulan sebelumnya untuk menguji bagaimana komponen akan muat di dalam enclosure dan menggabungkan ide-ide baru
- Lalu dimulailah pekerjaan skematik yang menegangkan. Di sini ia tidak mencoba sesuatu yang kreatif dan memakai matriks keyboard sederhana untuk switch. Ini adalah praktik standar untuk MCU berukuran seperti ini. Setiap baris dan kolom dihubungkan ke pinout MCU itu sendiri, dengan total 11 pin yang digunakan
- Setelah skematik selesai, ia lanjut menikmati proses desain layout PCB. Ia memutuskan memisahkan sisi-sisinya dengan V-cut agar PCB bisa dipisahkan dengan tangan. Menggabungkan sisi-sisi itu menjaga file tetap rapi sekaligus sedikit mengurangi biaya manufaktur
- Logika utamanya dibangun di sekitar mikrokontroler nice!nano. Kontroler ini sudah memiliki semua fitur penting seperti manajemen daya dan antena, sehingga desain bisa tetap sederhana tanpa LED tambahan, layar, atau rotary encoder. Hanya diperlukan konfigurasi minimum untuk daya dan komunikasi
- Mendesain enclosure aluminium menjadi tantangan lain. Karena baru pertama kali memakai software desain parametrik, ia perlu sedikit mengubah cara berpikir. Di awal, banyak file yang nyaris selesai akhirnya dibuang karena rusak secara acak saat dimensi diubah akibat urutan perubahan yang salah
- Ia melewati sekitar 100 versi casing sebelum mencapai versi final. Memodelkan sesuatu yang nantinya benar-benar akan ada secara fisik terasa sangat memotivasi
- Ia kemudian sadar bahwa desain harus dioptimalkan untuk pemesinan CNC. Artinya, overhang tertutup atau fitur yang secara fisik tidak bisa dijangkau oleh bor harus dihilangkan. Sudut-sudut tajam yang tidak bisa dipotong dengan mata bor bundar juga harus dihapus
- Pengerjaan keycap kustom dimulai tepat setelah build selesai. Keycap bawaan kurang memadai dari sisi toleransi kustom dan profil suara yang dibutuhkan switch PG1316. Dari risetnya, ia mengetahui bahwa pencetakan MJF/SLS mampu menangani toleransi kecil
- Pada saat tulisan ini dibuat, keycap masih dalam proses, dan berbagai ukuran serta kecocokan masih sedang diuji. Karena ia tidak memiliki printer 3D, semua variasi harus dirancang sekaligus untuk menghemat biaya manufaktur
Perakitan
- Perakitan dilakukan dengan menjadikan dapur sebagai ruang kerja
- Produksi carbonaras biasa dihentikan dan produksi keyboarnaras dimulai
- Dari sini sudah jelas tulisan ini bukan dibuat oleh AI
- Perkenalan alat
- pasta solder suhu rendah berbasis bismut dan bebas timbal
- flux water-soluble dan no-clean
- hotplate Miniware 50x50mm
- isopropil alkohol untuk pembersihan
- peralatan solder standar
- multimeter
Tantangan
- Selama proses build, ada dua tantangan yang paling menonjol: penyolderan dan pembersihan
- Menyolder papan PCB setebal 1mm dengan hotplate menyebabkan board melengkung. Permukaan yang melengkung sulit dipanaskan secara merata. Dalam setiap percobaan penyolderan, ia harus memantau kontak permukaan, suhu reflow, profil kenaikan suhu, pencegahan overheating, memastikan alignment switch, melacak bola solder dengan flux, dan menghindari luka bakar. Tangan benar-benar penuh pekerjaan
- Ia sempat memesan stencil SMD berukuran besar dengan frame, tetapi menemukan bahwa cara terbaik untuk memastikan koneksi switch yang baik adalah dengan mengaplikasikan pasta secara manual sekitar 3 kali lebih banyak daripada lewat stencil
- Tantangan kedua adalah pembersihan. Bahkan flux solder “no-clean” pun tetap harus dibersihkan untuk mencegah oksidasi. Isopropil alkohol tidak efektif, dan akhirnya ia memakai air mendidih untuk membersihkan residu flux. Ternyata spesifikasinya harus dibaca dengan benar
- Solder bismut cukup sulit digunakan, dan selama penyolderan bola solder cair yang sangat kecil beterbangan ke mana-mana. Bahkan sambungan solder yang sempurna pun tetap harus dibersihkan manual dengan sikat
- Solusinya: menyolder switch dalam kelompok 4 buah, membersihkannya setelah tiap putaran, lalu lanjut ke tahap berikutnya
- Menyolder switch grid 5×6 memakan waktu satu hari penuh, dan mungkin saat itu ini adalah pabrik manufaktur paling tidak efisien di Uni Eropa
Evaluasi akhir
- Banyak hal sebenarnya bisa saja bermasalah, tetapi secara keseluruhan semuanya berjalan mulus
- Komponen yang dibutuhkan pas dengan presisi, dan skematik elektronik bekerja dengan baik
- Toleransinya akurat, dan baterai Li-Po juga tidak meledak
- Berkat firmware ZMK, proses instalasi firmware juga sangat mudah
- Semua kesalahan yang muncul selama proses build masih bisa diperbaiki saat perakitan
- Pengalaman mengetik
- Berkat tinggi keyboard yang rendah, pergelangan tangan tetap nyaman tanpa perlu ditekuk
- Switch dengan gaya aktuasi 32g tergolong cukup berat untuk keyboard bergaya laptop, dan rasa kliknya kuat
- Feel penekanan tombolnya bagus, dan keycap kustom membantu melembutkan suaranya
- Kesimpulan akhir: proses build ini adalah pengalaman belajar yang luar biasa, dan produk akhirnya melampaui ekspektasi
- Setelah mempelajari begitu banyak keterampilan baru, ia menantikan untuk membuat versi berikutnya
Kesalahan (Oopsies)
- Tidak menambahkan via pada pad tembaga switch, sehingga koneksi antara hotplate dan PCB menjadi sedikit lebih dingin
- Menggunakan solder mask putih, yang berubah kemerahan saat terlalu panas
- Tidak mengubah footprint PCB nice!nano menjadi tipe SMD alih-alih through-hole
- Solusi: menempelkan pita polyamide dan menyolder manual
- Ternyata dibutuhkan tombol reset fisik
- Saat ini tombol itu tersembunyi di bawah casing, sehingga sulit melakukan reset ketika baterai sangat lemah
- Tidak memanaskan PCB terlebih dahulu sebelum menyolder
- Muncul tonjolan kecil di permukaan PCB saat penyolderan (karena kelembapan)
- Kurang memberi perhatian pada peredaman suara dan getaran
- Andai desain enclosure sedikit lebih baik, transmisi suara akan lebih bagus
- Tidak menjelaskan proses anodizing secara jelas saat memesan casing
- Anodizing seharusnya dilakukan setelah media blasting agar tahan sidik jari dan oksidasi
Peningkatan untuk versi berikutnya
- Meningkatkan thumb cluster
- Mempertimbangkan desain ergonomis yang lebih baik
- Meninjau ulang pengaturan stagger
- Menambahkan tombol reset fisik
- Menambahkan lebih banyak opsi kustomisasi pada casing aluminium
- Mendapatkan kontrol lebih besar atas penempatan antena lewat integrasi PCB
- Mendesain sisi chassis (frame) lebih panjang agar bisa menambahkan lapisan foam ekstra
- Menambahkan material untuk menutup bagian bawah agar PCB tidak bebas melengkung
- Menambahkan fitur magnet snap agar lebih praktis saat dibawa bepergian
- Meningkatkan radius sudut enclosure untuk tepi yang lebih halus
- Menambahkan array LED 1x3 untuk menampilkan layer dan perintah
- Bereksperimen dengan switch PG1316M yang lebih kecil untuk mengeksplorasi kemungkinan layout baru
- Bereksperimen lebih lanjut dengan perangkat penunjuk dan rotary encoder
3 komentar
Belakangan ini rasanya keyboard split lebih berfokus ke home row mod daripada thumb cluster, jadi saya agak ragu apakah memang perlu sampai memperbaiki thumb cluster. Bagaimanapun, kalau penggunanya sudah terbiasa dengan tata letak ortholinear, menurut saya akan lebih baik kalau perhatian lebih diberikan pada keycap homing bar.
Memang ada penyebutan bahwa keyboard ortolinear jadi pernah dicoba, tetapi kalau keyboard split jadi juga sudah pernah dicoba, rasanya mungkin desain yang benar-benar ergonomis bisa dibuat. Alfa dan omega dari keyboard split itu adalah cluster ibu jari..
Komentar Hacker News
cmdsaat berganti-ganti antara UHK dan keyboard MacBook