Production_Instructions
FreeAdrs32_knob
こちらは FreeAdrs32_knob(ノブ)の制作ガイドになります。
【目次】
※ 写真はフルオプションのものです。
商品が届きましたら同梱品の確認をお願いします。
- トップ基板 （キースイッチを固定する基板、白色）
- ミドル基板 （キーボード回路が組み込まれた基板、白色）
- ボトムカバー (アクリルで製作しております)
現在の部品バージョンは rev1.6 です。 このバージョンは、左上のマイコン部分のシルクプリントに誤りがあります。 本来のマイコンは表に実装します。裏に実装するように表示されていますがおもて面の間違いですのでご注意ください。 また、１番ピン表示していますがこのシルクプリントも間違っています。 制作ガイドに沿って組み立てを行っていただければ動作します。
※ シルクプリントの誤りが初回限定で訳あり商品となります。 初号機により動作確認をしておりますのでマイコンの組み立て時だけお気をつけてください。
部品調達先の敬称は略させていただきます。
組み立て前に下記の部品をご準備ください。 部品調達一覧表をご活用ください。
| 名前 | 数 | 調達先 | 備考 |
|---|---|---|---|
| Pro Micro または SparkFun Pro Micro DEV-18288 | 1 つ | 遊舎工房、スイッチサイエンス | USB Type-C 版 |
| コンスルー 12pin (2.0mm) | 2 つ | 遊舎工房 | |
| Gateron Upgrade Low Profile Switch Hot-Swap PCB 2.0 Socket | 32 個+ | 遊舎工房 | 指定部品 |
| Gateron KS-33 Low Profile キースイッチ | 32 個+ | 遊舎工房 | 指定部品 (軸はお好きなものが選べます) |
| ダイオード(1N4148W SMD) | 40 個+ | 遊舎工房, 秋月電子 | 表面実装タイプ |
| ロータリーエンコーダ (24 クリック、プッシュスイッチ付き) | 3 個 | 遊舎工房 | Alps EC12 シリーズ互換、高さ 17.５ mm |
| コンデンサ 0.01uF | 6 個+ | 秋月電子 | 表面実装タイプ 2012 サイズ |
| 抵抗 10KΩ | 6 個+ | 秋月電子 | 表面実装タイプ 2012 サイズ |
| タクトスイッチ | 1 つ | 遊舎工房, 秋月電子 | 2pin |
| ネジ M2 3.5mm | 28 個+ | ウィルコ | ラミクス低頭精密小ネジ |
| ネジ M2 3.0mm | 4 個+ | ラミクス低頭精密小ネジ | |
| スペーサー M2 4.5mm | 14 個+ | ヒロスギネット、ウィルコ | Top 基板を取り付ける部分に使用します |
| スペーサー M2 3.0mm | 2 個+ | ロータリーエンコーダのある部分に使用します | |
| USB ケーブル | 1 本 | 遊舎工房、Amazon など | Pro Micro 及びパソコンに対応したケーブル |
| USB Type-C マグネットアダプタ | 1 つ | 遊舎工房、Amazon など | 無くても大丈夫です |
- ご注意 Pro Micro を選択の場合は、ファームウェアはREMAPの対応となります。 SparkFun Pro Micro DEV-18288 を選択の場合は、ファームウェアがVialの対応となります。
部品調達先の敬称は略させていただきます。 以下の部品が必要になります。
| 名前 | 数 | 調達先 | 備考 |
|---|---|---|---|
| Mx 互換のキーキャップ | 32 個+ | 遊舎工房, shop.beekeeb.com, talpkeyboard | 1U サイズをお選びください |
部品調達先の敬称は略させていただきます。 以下の部品が必要になります。
| 名前 | 数 | 調達先 | 備考 |
|---|---|---|---|
| LED (SK6812MINI-E) | 32 個+ | 遊舎工房 | 表面実装タイプ YS-SK6812MINI-E でも可 |
| OLED | 1 個 | 遊舎工房 | ピンヘッダー、ピンソケット付き |
| OLED カバー | 1 つ | アクリルオンライン | FreeAdrs32_knob で図面を公開しています |
| ネジ M2 3.5mm | 4 個 | ウィルコ | |
| スペーサー M2 9.0mm | 2 個 | ヒロスギネット、ウィルコ | Pro Micro 及び OLED をカバーするときに使用 |
| ワッシャー | 必要数 | ウィルコ | ネジが緩むようであればシムの代わりに使うと良いです |
| ゴム足 | ４個程度 | Amazon | 無くても大丈夫ですがあると安定します |
※ ご注意
- LED で SK6812MINI がありますが、こちらは本製品では使用できませんので LED をご購入の際はお気をつけください。
- ワッシャーは無くても大丈夫ですが製造誤差によりネジを閉めたときに緩むかもしれません。そんな時にご利用ください。部品調達一覧表に品番を記載してあります。
- OLED カバー設計図は下記のPDFをご覧ください。
組み立てに下記の工具が必要です。 遊舎工房さんの入門セットでも良いです。 ただし、はんだについてはチップコンデンサー、チップ抵抗を取り付けするときに線形が 0.8mm ですとハンダの量が多くなるかもしれませんので、できれば 0.6mm のものをご用意して取り付けいただけると幸いです。
| 名称 | 入門セットに含まれているもの | 備考 |
|---|---|---|
| はんだごて（温度調節付き） | ◯ | |
| こて台 | ◯ | |
| こて先（C 型） | ◯ | |
| はんだ（線形 φ0.8mm） | ◯ | |
| はんだ吸い取り線 | ◯ | |
| フラックス | ◯ | |
| 先曲がりピンセット | ◯ | |
| 0 番+精密ドライバー | ||
| マスキングテープ | ||
| こて先 (D 型) | ||
| はんだ (線形 φ0.6mm) |
FreeAdrs32_knob を動作させるには、ご準備いただいた Pro Micro または SpartFun Pro Micro へファームウェアの書き込みが必要です。 こちらで準備したソフトウェアがありますのでそちらをREMAPのウェブサイトまたは、Vialでキーボードのソフトを書き込みしてください。 ソフトの書き込みについての詳細は 6.3. テスト にてチェック用のソフトウェアの書き込みを行いますのでそれまでお待ちください。
はんだづけ作業の始まりです。 はんだづけ作業は、背の低いものから取り付けていきます。
- チップ抵抗
- チップコンデンサー
- ダイオード
- Hot-Swap キーソケット (Gateron ロープロファイル用)
- Pro Micro（コンスルー使用）
- ロータリーエンコーダ
の順で進めていきます。
作業途中でこて先を交換するときは、はんだゴテの電源を抜きプライヤーなどの工具を使って交換してください。 くれぐれも素手などで行わないようにお願いします。
-
チップ抵抗、チップコンデンサー こて先を D 型にし予備ハンダを行って素早く取り付ける はんだが上手くついていなくても次の部品の取り付けを進めてできるだけ１つの部品が高温にさらされることがないようにします。 ※ LED 取り付け時には、LED が熱に非常に弱いためこて先温度を 220 度～ 280 度に調整して行ってください。
-
ダイオード、キーソケットなど こて先を C 型にしはんだゴテの温度を３２０度設定で取り付ける
チップ抵抗、チップコンデンサはロータリーエンコーダのチャタリング(微細な振動)防止の為に取り付けを行います。 ソフトウェアで対応もできますが、誤入力を避けるために回路に組み込みました。
向きがありませんのでパッドから外れないように取り付けしてください。
- 先ずは、パッドにはんだ（φ0.6mm）を準備しはんだゴテをあてます
- 片側の予備ハンダができました
- 取り付ける部分、６箇所に行います
- 部品をピンセットでつかみ準備します
- 予備はんだを温めながら準備した部品を近づけます
- はんだが馴染んだら、はんだゴテを外します
- 反対側のはんだ付けを行い予備はんだした部分が山のすそのの様に緩やかな傾斜になっているか確認してください。
- はんだが足りない場合は、少し付け足してください。
- はんだが十分な場合は、温め直して傾斜を作ってあげてください。
- チップ抵抗、チップコンデンサはそれぞれ６箇所になります。部品の取り付け忘れがないか確認してください。
※ はんだがボール状になっているのはパッドがしっかりと温められていなかった状態にあります。 ※ 部品が高温になって故障の原因とならないように１つの部品だけにとどまらないようにしてください。
こて先を C 型に変更します。 連続して作業を行っている方は、はんだゴテの電源をコンセントから抜き作業を行ってください。 また、素手では行わず工具を使って高温になったコテに触ることのないように細心の注意をはらって作業を行ってください。
ダイオードは取り付けに向きがあります。 ダイオードの背に微細な線が入っている方がシルクプリントの「●」の方向になります。
- はんだ（φ0.8mm）を準備し作業を行います。
- マスキングテープにダイオードの向きを揃えて並べます。
- パッドを温めはんだを溶かし予備はんだします
- 部品を準備し、予備ハンダを温め直し部品を近づけはんだゴテを外して取り付けます
- 片側だけ取り付けして部品の位置決めを全て終了させます。
- もう反対側をはんだ付します
- 予備はんだ側を整えて部品の取り付け終了です。
- ダイオードは全部で４０箇所あります。部品の取り付け忘れがないか確認してください。
こて先 C 型、はんだ（φ0.8mm）で作業を進めます。
- 取り付け方法はチップ抵抗、チップコンデンサ、ダイオードの取り付け方と同様です。
- 予備ハンダを行って作業を進めてください。
- キーソケットは全部で３２箇所になります。
- 予備はんだだけで取り付けが終わっていないか確認をしてください。取り付け不良の原因となります。
※ 注意点は、ソケットが取り付けの穴にハマっておらず浮いた状態では最後の組み立て時にキースイッチがはまらなくなりますのでしっかりと基板に接しているか確認してください。
次に取り付ける、タクトスイッチ、ロータリーエンコーダは洗浄により機構内部が損傷する可能性があるためフラックスの洗浄はこの時点で行ってください。
こて先 C 型、はんだ（φ0.8mm）で作業を進めます。
- 取り付けは基板のおもて面からスイッチ部品を穴に差し込みます。
- マスキングテープなどで固定して裏返しにします。
- ２本のピンと穴をはんだで固定します。
- 先ずは、ピンと穴をはんだゴテで温めてください。
- はんだを溶かし固定します。
- スイッチが浮いていないかを確認してください。
- 浮いているようならコテをあててハンダを温め直して取り付けし直します。
- 残りのピンも同様の作業で取り付け固定します。
コンスルーを基板におもて面から取り付けます。（向きにご注意ください。） 後で抜き差しできるようにコンスルーと基板ははんだ付けしませんのでご注意ください。
はんだ付けするのはコンスルーと Pro Micro だけです。
- コンスルーの向きを確認し基板のおもて面からコンスルーを穴に挿す（２本ともさす）
- その上のピンに Pro Micro を裏返しにして取り付けます。（USB コネクタのある方が下に向きます）
- Pro Micro とコンスルーをはんだで取り付けます。
- ピン数が多いのでコンスルーと Pro Micro が浮かないように四隅を取り付けてください。（対角線上のピンから順番に取り付ける）
- 残りのピンをはんだ付けしていきます。
- ２４ピンありますので全て取り付けます。
※ 次の作業がありますので一旦基盤から Pro Micro をコンスルーごと取り外します。 Pro Micro が故障した場合にも取り替えが可能になりますので基板とコンスルーをはんだ付けしないでください。
基板のおもて面(マイコン実装部分に rev 番号が書かれている方がおもて面です)から部品を３つ取り付けていきます。 ３つともそれぞれの穴にピンが折れないようにさしてください。 一応、マスキングテープで抜けないようにとめておきましょう。
※ はんだ付け温度は最高で３５０度、はんだ付け時間は最長３秒です。 また、フラックス禁止、フラックスの洗浄により機構内部が壊れる原因になりますので洗浄を行う場合は、ロータリーエンコーダ取り付け前に行ってください。
- エンコーダはクリック位置ではんだ付けしてください。
- 対角のピンをはんだ付けする
- 取り付け面に対して水平になっているか確認する
- はんだが基板のおもて面にまで溢れ出るようにはんだしないでください（注意！）
- 残りのピンをはんだ付けする
- はんだ付け部分を修正する場合は、はんだ付け部分の温度が下がってから行うこと。動作不良や故障の原因となります。
- はんだ付け部分が山のすそのの様になっているか？
- ソケットが基板としっかりとはんだ付けされているか？
- はんだが部品の両方に渡ってついていないか？（ショートしている）
- はんだがボール状になっていないか?(パッドとはんだが馴染んでいない故についていない)
いよいよはんだ付けした部品のチェックを行います。 テスト用のソフトウェアを Pro Micro に書き込みます。
テスト用ファームウェアは動作確認しやすいようにキーマップが簡潔なのと、RGB LED が赤 → 緑 → 青と順に点灯するようにしてあります。 今回は LED はんだ付けを見送っている場合など、テスト用ファームウェアが必要無いと思われる方は８章で行う正規のファームウェアをここで書き込んでも構いません。
FreeAdrs32_knob のファームウェアは、REMAP に登録してある FreeAdrs32_knob_test.hex を書き込み(FLASH)してください。 上記サイト内で表示される FLASH ボタンを押すと、書き込み方法の説明が表示されます。
USB ケーブルを接続しているのにキーボードが認識されない場合は、半田付けした RESET スイッチを素早く 2 回押すと認識されると思います。
書き込みが完了したら下写真のようにキースイッチのパッドをピンセットでショートして動作確認します。 テキストエディタやメモ帳などに文字が入力されることを確認します。ひとまず何かしらの文字が入力されて ProMicro が動作しているかだけご確認ください。 すべてのキーを試す必要はまだありません。
はんだ付け不良が原因だと思われますのでしっかりとパッドとキーソケットがはんだでついているかを確認ください。 ソケットが浮いていないかなどの確認も必要です。
- ハンダを必要以上に溶かしすぎていないか？
- どこかとくっついていないか？
- そもそもスイッチの向きが合っているか？
LED はすべて【裏面】に半田付けします。
LED（YS-SK6812MINI-E or SK6812MINI-E）は全部で計３２個取り付け可能です。 ただし LED は非常に熱に弱く、こて先温度を 220 度～ 280 度に調整して行ってください。 こて先の温度が低いためパッドに熱が伝わらず半田が接続不良しやすいです。
LED 無しでもキーボードは使用できますし、すべての LED を点灯させるのは難易度が高いのでまずは LED なしで完成させることをおすすめします。 後からでも LED を追加できます。
YS-SK6812MINI-E or SK6812MINI-E の４ピンのうち切り欠きがある足と、マーキングされているパッドを合わせて LED を載せて半田付けします。
LED には全ておもて面向きに光が点灯するようにつけます。下写真のようにピンの切り欠きとマーキングを合わせてさえいれば間違いはないと思います。
また、取り付けは一度に４ピンすべてのはんだ付けをするのではなく、１ピンもしくは２ピンづつくらいで時間をあけてはんだ付けしてください。 やり方としては１０個ほどの LED を一度に載せ一度はんだを当てたら次の LED の半田付けに移るようにします。こうすると１つの LED に熱を加え続けることを防げます。
※ １つの LED に熱が集中し部品が高温になると故障の原因となります。 LED の点灯試験で故障しているなと思った時は、はんだゴテを２つ用意して両方の４ピンすべてを温めて外す必要があります。 無理にこじったりすると基板ごと壊れる原因となりますのでご注意ください。
4 連ピンソケットを OLED のシルクのあるところにおもて面から差し込みます。 マスキングテープなどで部品を固定し裏面のピンとランドをはんだ付けします。
次に４連ピンヘッダーをソケットに差し込み OLED モジュールをピンにさして Pro Micro の上に載せます。 先ずは、１つのピンを仮止めして OLED モジュールが浮かないように取り付けます。Pro Micro と並行になるようにします。 できましたら、残りのピンをはんだ付けします。
テスト用のソフトウェアでテストすると、LED の光が Red, Green, Blue 色 ( 赤 → 緑 → 青 ) に点灯しますので不良箇所の発見に対応できます。
REMAPにアクセスしテスト用のファームウェアを書き込みしてください。
※ REMAP の使用方法については自キ温泉ガイドのサリチル酸の記事に詳しく掲載されています。
Vial 用はこちらから***test.U2Fのファイルを書き込みします。
- 先のファイルをダウンロードします。
- リセットスイッチを素早く２回押して
RPI-RP2フォルダが現れたらそこへダウンロードしたファイルを複製しフォルダ内に貼り付けしてください。 - 書き込みは終了です。
OLED モジュール及び Pro Micro を保護するプレートです。 OLED モジュールがなければ別になくても問題ありません。
- M2 9mm のスペーサー２本を M2 3.5mm のネジでミドル基板（回路組み込まれた基板のこと）の裏面から止めます。
- 保護プレートをスペーサーの上に置き M2 3.5mm ネジで固定します。
キースイッチの穴が３２個あいている白色のプレートをトッププレートと呼びます。
- ミドル基板に M2 4.5mm スペーサーを差し込みトッププレートを被せて M2 3.5mm ネジで止めます。
- ミドル基板とトッププレートが一体となりました。
※ 取り付けの時に四隅にスイッチをはめて取り付け作業を行うとプレートがうまくあわさります。
アクリル製の板をボトムプレートと呼びます。
- ボトムプレートを裏面から取り付けます。
- スイッチ部品のあるところには M2 3.5mm のネジ、M2 4.5mm スペーサーを Pro Micro、ロータリーエンコーダのある箇所の固定には M2 3.0mm のネジ、M2 3.0mm スペーサーを使ってください。
- 樹脂ワッシャーをシムがわりに使うとスペーサーが緩まなくなります。
３２箇所の四角の穴に準備いただいた Gateron KS-33 スイッチを取り付けていきます。 取り付け時は垂直にスイッチを取り付けるようにしてください。
傾けて取り付けますとスイッチについているピンが曲がったり折れたりしてミドルプレートのソケットに入らなくなります。 ソケットとピンがうまくはまっていない場合は、キーが反応しなかったりと不具合の原因となります。
正規のソフトウェアの導入です。
FreeAdrs32_knob は REMAP に対応していますので特別なソフトをインストールしなくてもファームウェアの書き込みとキーマップの変更が可能です。
REMAP を使用するために下記の VIA 対応ファームウェアを書き込んでください
FreeAdrs32_knob VIA 対応版ファームウェア REMAP カタログの FreeADrs32_knob ファームウェアページを開き、FreeAdrs32_knob_via のファームウェアを FLASH してください。 書き込みは 4-1 章でも書いた通り、FLASH ボタンを押すと書き込み方法の説明が表示されます。 USB ケーブルを接続しているのにキーボードが認識されない場合は、半田付けした RESET スイッチを素早く 2 回押すと認識されると思います。
※ REMAP の使用方法については自キ温泉ガイドのサリチル酸の記事に詳しく掲載されています。 ※ REMAP 利用には Google Chrome をご利用ください。
FreeAdrs32_knob は Vial にも対応しています。
こちらはマイコンを「SparkFun Pro Micro RP2040 DEV-18288」に変更しファームウェアの書き込みが必要です。
ファームウェア*.UF2形式のファイルはこちらに用意してあります。ファイルをダウンロードしご活用ください。
ファイルの書き込みはリセットボタンを素早く２回クリックし、「RPI-RP2」のフォルダが現れますのでそこのフォルダ内にUF2形式のファイルをドラッグ＆ペーストしてください。書き込みはこれで終了です。
Vialのページを開き、START VIAL WEBをクリックしキーボードが表示されたらお好みのキー配列に変更しましょう。
- ロータリーエンコーダの上段は、Page UP,Down
- ロータリーエンコーダの中段は、カーソルの上下
- ロータリーエンコーダの下段は、カーソルの左右
- REMAP に対応していますので、簡単にキーマップの確認・変更・書込みが可能です
- レイヤーは３つ設定していますが増やすことも可能です。Pro Micro の容量に制限がありますので増やし過ぎにはご注意ください
以上で FreeAdrs32_knob の制作ガイドは終了です。 FreeAdrs32＿knob についてのご質問や不具合等については Github の Discussions へご投稿ください。 日本語でどうぞ。なるべく早くご回答させていただきます。
QMK KEYCODEのサイトを参照のこと。詳しく解説されています。