Het eerste prototype: deel 3

Het polymeerklei experiment was minder succesvol dan verwacht. Het materiaal is te zacht, en de versteviging met gaas is onpraktisch. Ook bleek de vorm onhandig voor typen. Maar niet getreurd, we hebben een hoop geleerd in dit proces, en we zijn met veel enthouiasme begonnen aan versie 2.

wit-plastic toetsenbord case, getoond met twee handen die er op rusten
We hebben besloten om het idee van twee losse delen te verlaten en voor een gekantelde handpositie te gaan (dit is minder belastend voor de polsen), zoals hiernaast op de foto te zien is.

Twee metalen profielen met draadeinden er tussen geschroefd. Op de draadeinden zijn schakelaars en langwerpige plastic toetsen gemonteerd.Het positioneren van de schakelaars op draadeinden bleek een goed idee. Samen met een plaatstaal profieltje is dit een erg flexibel positionerings systeem. We hebben besloten om de toetsen zelf ook in dit profiel mee te nemen, waardoor het mogelijk is deze redelijk precies ten opzichte van de schakelaars te plaatsen. Er is nog wat fine-tuning nodig, sommige toetsen blijven namelijk een beetje hangen, of lopen tegen elkaar aan. Met een stel ringetjes en eventueel een paar toetsen opnieuw maken zou dit opgelost moeten zijn.

Wit plastic toetsenbord, waarin getoond wordt hoe de toetsen er in passen.Dan nog even een foto om te laten zien hoe dit hele gebeuren samen komt. Het profiel met de toetsen zit op dit moment nog niet vast in het toetsenbord, maar we wouden toch even laten zien hoe het in elkaar past. De hoek en plaatsing van de schakelaars in het profiel bleek nog best wel precies te komen. Voornamelijk omdat onze huidige methode om de ‘case’ te maken niet bepaald precies is. Het is een beetje op de gok gegaan. Dit zou minder problematisch moeten zijn als we uit de prototype fase komen en op betrouwbaarder productie processen overstappen.

We zijn voor het bouw materiaal overgestapt van polymeerklei op een robuustere oplossing: polymorph, ook wel bekend als ‘friendly plastic’. Dit plastic is ook wel te vinden in lijmpistolen. Bij 60 graden wordt het kneedbaar en bij 90 graden gaat het plakken en wordt het dus lijm. Een ideaal materiaal voor het maken van prototypes, omdat het met de hand te kneden is en oneindig aanpasbaar. Ook is het niet-toxisch en biologisch afbreekbaar. Het enige nadeel is dat het dus niet in hete omgevingen gebruikt kan worden (voor het raam in de volle zon zou het wel een kunnen gaan vervormen). Het heeft even geduurd voordat we wat handigheidje gevonden hebben voor het werken met dit materiaal. Een verf-fohn blijkt bij voorbeeld veel sneller en makkelijker te werken dan heet water (wat gewoonlijk aangeraden wordt met dit materiaal).

In het afgelopen jaar zijn we dus een eind gekomen! Het gaat niet zo snel als we zouden willen, maar vooruitgang is er zeker. Wat moet er nu nog gebeuren?

Het blok met schakelaars en toetsen moet bevestigd worden in de case. Daarna moet de elektronica vast gesoldeerd worden, zodat we verder kunnen met het testen en ontwikkelen van de code. Als dat eenmaal werkt moeten er nog twee toetsen onder de linker duim gemonteerd worden, en een trackball onder de rechter duim. Dan is het toetsenbord klaar voor gebruik, en hebben we alleen nog een goede naam nodig (en uiteraard een beter productie proces).

Het eerste prototype: deel 2

Origineel gezien was het plan om het toetsenbord van (hergebruikt) karton en papier machee te maken, een millieu vriendelijke optie die voor iedereen binnen handbereik ligt. Het bleek echter lastig om de handvorm vast te leggen met papier machee. Daarom zijn we gaan experimenteren met polymeerklei.

We zijn begonnen met een mal van de handen maken met brooddeeg. Helaas waren we vergeten de lucht er uit te laten lopen door het deeg een aantal keer te laten vallen, waardoor de vorm iets veranderd is tijdens het afbakken. Gelukkig was de vervorming niet zo erg dat de mal niet meer bruikbaar was. De grootste luchtbellen hebben we doorgeprikt en opgevuld met een papierpapje.

photo_15 photo_14 photo_13 photo_12

Het uitrollen van de polymeerklei (cenit) bleek geen makkelijke taak. Het is taai spul en wil nog wel eens scheuren. Uiteindelijk is het ons gelukt om de drie delen netjes over de mal te krijgen. We hebben gekozen voor drie delen zodat het makkelijker zou zijn om later nog aanpassingen te doen aan het toetsenbord, zoals bijvoorbeeld het inbouwen van een muis.

photo_2 photo_9 photo_7 photo_5

Na het bakken werd duidelijk dat we de plastic onderdelen niet heel van de mal af konden trekken, dus we hebben het geheel laten weken in water en het brooddeeg stukje voor stukje weggeschraapt.

photo_1De polymeerklei houdt redelijk goed vorm, maar is niet stevig genoeg. Om deze reden besluiten we het geheel te versterken met ijzerdraad en kippengaas.

De bodem hebben we gemaakt van triplex. Omdat we het toetsenbord zonder schade open willen kunnen maken gaan we voor een dubbele bodemplaat, zodat we de boutjes kunnen verzinken in het hout.

Voor de bevestiging van de schakelaars gaan we een set metalen hoekstukjes gebruiken en een stel schroefeinden. De toetsen zelf rijgen we om een stuk ijzerdraad heen en bevestigen we aan het voorste stuk polymeerklei.

Het eerste prototype: deel 1

Materialen PrototypeAlle materialen voor het eerste prototype zijn binnen. Op de foto zie je de 30 microschakelaars, toetskapjes, draad, een crimptang, crimpterminals, de teensy micro controller en een aantal 3-kleurige leds.

Helaas bleken de toetskapjes niet op de microschakelaars te passen. Het pinnetje wat uitsteekt is erg kort en relatief breed. Het bevestigingsmechanisme van de kapjes is te smal en de pinnetjes steken te ver uit waardoor de schakelaar niet geactiveerd zou kunnen worden. Tijd om de schakelaars dus eens wat beter te bekijken.

omron vx5-1a2 micro schakelaarMet een schroevendraaier en wat beleid is de schakelaar zonder schade te openen. Ze zitten dicht met een pinnetje en zijn verder niet dicht gesmolten of geschroefd. Het bovenste blad verzorgt de gevoelsmatige en hoorbare ‘feedback’. Zo op het zicht komt deze redelijk exact overeen met het activatie moment. Het nadeel is wel dat de weerstand na het activatie moment niet verhoogt waardoor je de schakelaar makkelijk te ver door duwt.

Het pinnetje is er makkelijk uit te nemen en dus ook aan te passen. We zouden een langer en smaller pinnetje er in kunnen zetten, maar ik vrees dat dit op de lange termijn schade zou kunnen opleveren aan de schakelaar. De metalen ‘bladeren’ die er in zitten zouden dan namelijk makkelijker te ver ingedrukt kunnen worden wat de levensloop van de schakelaar ernstig zou kunnen verkorten. Ook zouden we een deel van het omhulsel kunnen wegvijlen, maar dit brengt de zelfde problemen met zich mee plus dat er makkelijker vuil in de schakelaar terecht komt en de kans groot is dat de schakelaar stuk gaat bij het vijlen.

Passende toets-kapjes zijn voor deze schakelaar naar alle waarschijnlijkheid niet te krijgen. De toepassing van deze schakelaars is uitsluitend industrieel dus de toetskapjes worden gewoonlijk door de gebruiker ontworpen en geproduceerd. We zullen dus zelf iets moeten bedenken.

omron vx5-1A2 keyOmdat de schakelaars verticaal geïnstalleerd zullen worden maakt het gewicht van de toets niet veel uit (horizontaal zou een te zware toets de schakelaar kunnen activeren). Het zou daarbij prettig zijn als de toetsen verticaal groot zijn zodat de hoogte van de vinger niet veel uit maakt. Ook zou het goed zijn om een vervroegde ‘stop’ te hebben wat de levensduur van de schakelaar ten goede zou komen.

Dat kan redelijk simpel gerealiseerd worden. Een dun langwerpig plaatje met een klein bobbeltje (een druppel lijm?) zou moeten volstaan. De bevestiging is lastiger. We zouden gebruik kunnen maken van de bevestigings gaten maar dat levert complicaties op met de bevestiging van de switch zelf. Het los monteren van de toets door middel van een klein scharniertje zal waarschijnlijk het beste gaan, al zal het even afwachten zijn hoe veel invloed de scharnier zal hebben op de tactile feedback en het kracht profiel.

Micro schakelaars

Het plan was om voor het eerste prototype Saia-Burgess G3 micro schakelaars te gebruiken. Helaas is de productie van dit type schakelaar nu gestopt, dus we zijn op zoek gegaan naar een schakelaar die vergelijkbaar is in kwaliteit en prijs.

Honeywell levert schakelaars met een erg lage activeringskracht (maar 0.06 N voor sommige typen) en goede ‘tactile feedback’ maar de prijs is behoorlijk hoog (11 euro per schakelaar). Als we iemand tegen komen die een extreem lage activeringskracht nodig heeft kunnen we deze schakelaars overwegen maar vanwege de prijs kunnen we ze niet standaard gebruiken.

De schakelaar die qua prijs en activeringskracht in de buurt van de G3 komt is de Omron vx serie. De activeringskracht is 0,25 N tegenover 0,15 N van de G3.  Even ter vergelijking; de lichtste reguliere mechanische schakelaar verkrijgbaar vereist 0,55 N voor activering. De reisafstand om de toets in te drukken is 1.2 mm en de prijs is vrijwel hetzelfde als de G3 (2-3 euro per schakelaar).

Intussen hebben we een aantal schakelaars gekregen van een gulle donor, dus we kunnen starten aan het prototype!

Keys4all officieel van start!

Vandaag is Keys4all officieel van start gegaan! De plannen voor het eerste prototype zijn af, en de sturings software is klaar om getest te  worden. Nu blijft alleen het bouwen over en daar hebben we nog wat hulp bij nodig. We hebben namelijk geen budget voor materialen op dit punt. Als je zou willen bijdragen kan dat via het donatie knopje rechts van de tekst. Als je geen paypal hebt kan je even contact opnemen via [email protected]

Zou jij graag aangepaste computerbesturing bij ons willen bestellen? Neem gerust contact op, we zijn op dit punt nog niet in staat om te leveren maar we kunnen wel alvast starten aan het ontwerp.