- Aprendió desde cero ingeniería electrónica, fabricación de PCB, diseño para manufactura y otras técnicas de hardware para crear un teclado inalámbrico, split y ultra low profile
- Explica en detalle todo el proceso, desde la construcción hasta el resultado final
Teclado inalámbrico BAYLEAF
- Tipo: inalámbrico y dividido (split)
- Layout: 60% · ortolineal (Ortholinear)
- Switches: Kailh · PG1316S
- Keycaps: MJF · diseño personalizado
- Carcasa: mecanizado CNC · aluminio
- Tamaño: W139 · L93 · H5
- Peso: 180g
- Firmware: ZMK Studio
Motivación
- Al descubrir el atractivo de los teclados ergonómicos custom, comenzó su primer build custom con el objetivo de lograr una apariencia y acabado de nivel comercial
- Como no tenía experiencia con CAD, lo tomó como una gran oportunidad para aprender nuevas habilidades como diseño de hardware e ingeniería electrónica
Decisiones de diseño
- Inalámbrico: era esencial, especialmente en un teclado split, para evitar usar cables. Quitar la parte derecha para mover el mouse mientras juega todavía se siente como magia
- Ortolineal (Ortholinear): ya había usado dos teclados ortolineales antes, así que estaba acostumbrado y se volvió hábil con ese formato
- Sin stagger (Sans stagger): no está en contra del stagger, pero prefiere una forma rectangular limpia. Además, sin stagger el trabajo de hardware se vuelve más sencillo
- Layout: como alterna con frecuencia entre una MacBook y una desktop, eligió un layout 60% más grande para evitar cambiar de contexto. También optó por un espaciado entre switches de 17×17mm
- Ergonomía: es un diseño planeado priorizando la forma por encima de la función
- Aluminio: lo eligió por la estética y el acabado comercial, aceptando el sacrificio en señal RF y los posibles problemas de ESD
Bitácora de construcción
- Quedó muy impresionado por una publicación de teclados de Mikefive en Reddit. Mostraba que era posible fabricar un teclado ergonómico low profile de nivel comercial y hacerlo accesible como hobby. Así que decidió invertir tiempo y recursos e iniciar el proyecto
- El proyecto comenzó con bocetos. Reutilizó sketches 2D que había hecho meses antes para probar cómo encajarían los componentes dentro del enclosure e integrar nuevas ideas
- Luego abordó el temido trabajo del esquemático. Aquí no intentó reinventar nada: usó una matriz simple de teclado para los switches, una práctica estándar para un MCU de este tamaño. Cada fila y columna se conectó al pinout del propio MCU, usando un total de 11 pines
- Después del esquemático, pasó a disfrutar el diseño del layout del PCB. Decidió separar los laterales con V-cut para poder dividir el PCB a mano. Mantener los laterales unidos ayudó a conservar los archivos ordenados y redujo ligeramente el costo de fabricación
- La lógica real se construyó alrededor del microcontrolador nice!nano. Este controlador ya integra todas las funciones importantes, como gestión de energía y antena, lo que permitió mantener todo simple sin LEDs extra, pantalla ni rotary encoder. Solo se necesitó una configuración mínima para alimentación y comunicación
- Diseñar el enclosure de aluminio fue otro reto. Era la primera vez que usaba software de diseño paramétrico, así que tuvo que cambiar un poco su forma de pensar. Al principio descartó muchos archivos casi terminados porque se rompían aleatoriamente al ajustar dimensiones debido a un orden incorrecto en los cambios
- Pasó por unas 100 versiones del case antes de llegar a la final. Modelar algo que iba a existir físicamente fue muy motivador
- Se dio cuenta de que debía optimizarlo para mecanizado CNC. Eso implicó eliminar voladizos cerrados o elementos a los que la broca no podía llegar físicamente. También tuvo que quitar esquinas demasiado afiladas que no podían cortarse con una broca redonda
- El trabajo en keycaps personalizados comenzó justo después de terminar el build. Los keycaps base no daban la talla en tolerancias personalizadas ni en perfil de sonido para los switches PG1316. Investigando, descubrió que la impresión MJF/SLS podía manejar tolerancias pequeñas
- Al momento de escribir, los keycaps todavía siguen en desarrollo y está probando distintos ajustes y tamaños. Como no tiene una impresora 3D, tuvo que diseñar todas las variantes de una sola vez para reducir costos de fabricación
Ensamblaje
- Hizo el ensamblaje usando la cocina como espacio de trabajo
- Dejó de producir las típicas carbonaras y empezó a producir keyboarnaras
- Ahora ya se nota que este texto no fue escrito por una IA
- Presentación de herramientas
- pasta de soldadura de baja temperatura, libre de plomo y basada en bismuto
- flux soluble en agua y no-clean
- hotplate Miniware de 50x50mm
- alcohol isopropílico para limpieza
- equipo de soldadura estándar
- multímetro
Desafíos
- Hubo dos desafíos que destacaron durante el proceso: la soldadura y la limpieza
- Al soldar una placa PCB de 1mm de grosor con hotplate, esta se deformaba. Una superficie deformada es difícil de calentar de forma uniforme. En cada intento había que vigilar el contacto superficial, la temperatura de reflow, el perfil de subida de temperatura, evitar el sobrecalentamiento, asegurar la alineación de los switches, seguir las bolitas de soldadura con el flux y evitar quemaduras. Ya tenía las manos llenas
- Encargó un stencil SMD enorme con marco, pero descubrió que la mejor forma de asegurar una buena conexión de los switches era aplicar manualmente unas 3 veces más pasta que con el stencil
- El segundo desafío fue la limpieza. Incluso el flux de soldadura “no-clean” debía lavarse para evitar oxidación. El alcohol isopropílico no funcionó, y al final usó agua hirviendo para eliminar los residuos de flux. Debió haber leído mejor las especificaciones
- La soldadura con bismuto era difícil de manejar, y durante el proceso salían disparadas diminutas bolitas de soldadura líquida por todas partes. Incluso las uniones aparentemente perfectas tenían que limpiarse manualmente con un cepillo.
- Solución: soldar los switches en grupos de 4, limpiar después de cada ronda y luego pasar al siguiente grupo
- Soldar una cuadrícula de switches de 5×6 tomó un día entero; probablemente fue, por un tiempo, la fábrica más ineficiente de toda la UE
Evaluación final
- Aunque había muchas posibilidades de que surgieran problemas, en general todo salió sin contratiempos
- Las piezas necesarias encajaron con precisión y el circuito electrónico funcionó correctamente
- Las tolerancias fueron exactas y la batería Li-Po no explotó
- Gracias al firmware ZMK, instalar el firmware también fue muy fácil
- Todos los errores que ocurrieron durante el build pudieron resolverse en el ensamblaje
- Experiencia de escritura
- La baja altura del teclado lo hace cómodo porque no hace falta doblar las muñecas
- Los switches con fuerza de actuación de 32g son pesados para un teclado estilo laptop y tienen un clic marcado
- La sensación al teclear es buena, y los keycaps custom suavizan el sonido
- Conclusión final: el proceso de construcción fue una gran experiencia de aprendizaje, y el producto final superó las expectativas
- Ahora que aprendió nuevas habilidades, le entusiasma construir la siguiente versión
Errores (Oopsies)
- No agregó vías (vias) a las almohadillas de cobre de los switches, así que la conexión entre el hotplate y el PCB quedó un poco más fría
- Usó solder mask blanca, que se decolora a rojo cuando se sobrecalienta
- No cambió el footprint del PCB de nice!nano de through-hole a tipo SMD
- Solución: usar cinta de poliamida y resolverlo con soldadura manual
- Hacía falta un botón físico de reset
- Ahora está oculto debajo del case, así que es difícil hacer reset cuando la batería está muy baja
- No precalentó el PCB antes de soldar
- Durante la soldadura aparecieron pequeñas protuberancias en la superficie del PCB (por humedad)
- No prestó suficiente atención a la mitigación de sonido y vibración
- Con una pequeña mejora en el diseño del enclosure, la transmisión del sonido habría sido mejor
- Al pedir el case no especificó claramente el proceso de anodizado
- El anodizado debía hacerse después del media blasting para prevenir huellas y oxidación
Mejoras para la próxima versión
- mejorar el thumb cluster
- considerar un diseño ergonómico mejor
- revisar de nuevo la configuración del stagger
- agregar un botón físico de reset
- añadir más opciones de personalización al case de aluminio
- obtener más control sobre la ubicación de la antena mediante integración del PCB
- diseñar laterales del chasis (frame) más largos para poder insertar capas adicionales de foam
- añadir un material que cierre la parte inferior para evitar que el PCB se flexione libremente
- agregar una función de cierre magnético práctica para viajes
- aumentar la curvatura de las esquinas del enclosure para bordes más suaves
- agregar una matriz LED 1x3 para mostrar capas y comandos
- experimentar con switches PG1316M más pequeños para explorar nuevas posibilidades de layout
- experimentar además con un dispositivo apuntador y rotary encoder
3 comentarios
Últimamente parece que los teclados split se están enfocando un poco más en el home row mod que en el clúster para pulgares, así que me pregunto si realmente era necesario mejorar el clúster para pulgares. De todos modos, si estaba pensado para usuarios ya acostumbrados a los teclados ortolineales, sí queda la sensación de que habría sido mejor poner un poco más de atención en las keycaps de barra con marca táctil.
Hay una mención de que probó ortolineales ya hechos, pero si también hubiera usado teclados split comerciales, quizá habría sido posible lograr un diseño verdaderamente ergonómico. Al final, la alfa y omega de un teclado split es el clúster del pulgar...
Comentarios en Hacker News
cmdal alternar entre el UHK y el teclado de la MacBook