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国产首款静电容键盘拆解【精华】

高工
2014-06-25 22:42:35     打赏
静电容键盘的工作原理是通过电路感应按键模组内的线圈电容量变化来做按键开关的判定.属于非接触型的Switch。最大特征就是肢解键盘后,仅能得到一大片布满lC的电路板以及上面的一些线圈等产生电容量变化的小机构,但又让你百思不得其解,这电路开关到底是如何通路断路?这就是静电容量式键盘。成本也是十分高昂.因为要使用到多组的感应电路.才能同时达到要求数量的按键判定。并且需要具备一定的技术力,才能保证在微小的电容量变化间取得最合理的开关设定,进而通过相关的电脑器材安全规定。”——部分引用自 网友ID:乐观生活

因为没提到究竟如何改变电容,so补充一下,RF的电容改变原理:PCB板上有两个水平电极,胶腕内有个弹簧,敲击时弹簧上下移动,距离两个电极的远近会发生变化,以此来判断电容值的变化,是否触发。

同是静电容,同样不需要物理触点,但富勒的静电容改变方式和RF并不相同,属于另辟蹊径,是利用纵向空气压缩的厚、薄变化来判断电容变化(很有科技的感觉),所谓的垂直结构。

关于百度百科对于空气电容的一项
【气泵电容器】 电容器:电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等的电子元件称为电容器。电容器包括固定电容器和可变电容器两大类,其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。
最后一句话是重点,首先也就解释了富勒的空气静电容的可行性

这是键盘的整体外观,104键的布局,体积较大。背光为装饰背光,非字符背光。
打字时候的手型,键盘自带扶手有一定的作用。
这是静电容按键的结构
除了是静电容触发原理,最大的特点是可以做到104键无冲,适合游戏玩家。 下面开拆。
螺丝有两种长度规格,数量不少,除此之外,卡扣也比较多,不好拆。。

终于实现分离,哇~~~居然是金黄色的PCB板,透明的胶碗排列整齐、核心芯片错落有致、四周对称分布的不少大颗方形LED贴片灯(难怪灯特么亮、均匀),这颜色、这电路设计,个人觉得赞~~


↑这两张,很明显是两张电路,
一张是类似薄膜电路的软质PCB板,胶碗全部粘附其上,而且非常牢固,已经是一整张,不可分离。
另一张是硬质PCBA板,也是主PCB板,主控芯片、存储芯片和其他贴片、电子元器件都在上面,毫无疑问是最关键的部分,由它来供电、判断静电容变化、控制键值、USB无冲和I/O输入输出 等。
这么重要滴给个特写吧↓

发现没,PCBA板很特别,和机械键盘、显卡/主板的电路都不同,这些电路都是构建在一些密集的网状小方格上,可能是跟电容量的识别有一定的关系吧。

放大!发现每个圆圈中间对应一个按键胶碗,且有相同的构造:中心金属圆上一个孔、边上还有个稍大的孔。由于富勒是利用空气介质可变电容器原理,那这应该就是空气可变电容中的“定片”吧(自行百度一下)。回想起来,这和keytronic的原理(固体介质可变电容器)是不同的,不是挤压铝箔(动片,被按键挤压)感知电容量变化,
上一张keytronic的图↓
那富勒静电容键盘的“动片”呢?(改变电容的关键),往下看↓

胶碗全部粘在薄膜导电板上,显然是为了方便组装,不走RF的老路而提高生产效率,没有弹簧,有所失必有所得,生产、组装的效率都会提高很多。不过我发现,黏上去可能还有个原因,就是控制空气压力。



↑图可以看到,每个胶碗被黏住了,但是开了4个基本对等口径的口子(气孔),方便挤压时,空气的循环流动,以达到所有按键都有稳定均一的气压,方便系统判定电容值的变化。
 
原来这是个多层的薄膜,可能是三层,但最少有两侧,因为最底下这一层(接触PCBA板)对应胶碗的位置有个小圆形,竟然是“镂空”的!



所以,每个胶碗和这多层结构就是富勒的空气可变电容器的“动片”。当底层薄膜接触PCBA板时,多层结构上因为有个这个镂空,和PCBA上的定片就形成了微小的“空气容器”(虽然很小),当我们打字下沉键帽,就会挤压胶碗,一部分走4个孔散出(但孔小肯定散不尽),而中心的空气则垂直向下,压迫对应镂空的薄膜(很薄),空气容器内的气压就会被挤压,内部空气被迫挤入定片中,电容量发生变化,系统定义为某键值,判定为“触发”。回弹后,空气出来,恢复。

OK,在看看PCBA板的各个部件,



白色贴片式LED灯,不仅让PCB板整洁,而且亮度足、发散性好,在鼠标背光中也常用到但是你能发现这个明显比鼠标上的来的大颗,照度、散度可想而知了,实际表现出来的背光效果也令人满意而且这块PCB板上一共有38颗。。。。。。。


HOLTEK合泰,主控芯片,在鼠标中也常见的它的身影。


这里是两张不同材质软硬电路板的连接处,用螺丝+金属片(内藏硅胶条)压紧固定,以确保接触良好。





大家会注意到,回车、空格的胶碗颜色更深一点,“分区压力”?呵呵,其实就是胶碗略硬一点点,因为是大键,触发力度比其他键稍大一点。


这里除了供电电路,还有些看似重要的芯片,能力有限不能不能给出具体的作用,留给以后的大神来解释了,不过应该与存储芯片,因为能免驱录制宏。下面吧薄膜电路和PCBA进行彻底分离↓






底盖



整张PCBA正面全貌


这是背面,


↑前面有提到电路板到处都是四方网格状的,这似乎是静电容键盘的特色,在对比下Keytronic的PCBA就不难发现了有异曲同工之妙,非专业人士无法解释为何要这样设计,但是仅仅知其然就行了。

好了,里里外外统统都看过了,虽然在结构上没有非常复杂,但静电容是板上钉钉的,先装回去把,这要相对要容易些。能肯定富勒是实实在在的静电容键盘,捣鼓了一下它的原理和方法,它手感和一般薄膜的差异(肉感少了很多)。但是并不意味着有超越MX轴的流畅、干脆,不过对于游戏的性能满足,还是蛮到位的,本次拆解完毕!

菜鸟
2014-06-26 10:37:08     打赏
2楼
哇哦,好酷炫!!

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