Статья из блога самоделкина с ником РедькаМышь
Вот она, во всей своей красе:
Файлы STL:
Зачем я её сделал
Я одновременно использую несколько ноутбуков. На них запущены Linux, OpenBSD, macOS и ChromeOS. Я предпочитаю работать на клавиатуре вслепую и использую навигацию при помощи клавиш. Мне нужно было переключаться между ноутбуками.
И мне хотелось делать это, не убирая руки с клавиатуры. Что же делать? Мастерить!
Список запчастей
- 3 порта USB-A (мама).
- 2 кабеля USB-A (папа-папа).
- 1 кабель удлинения USB.
- 1 фиксирующийся выключатель 4PDT.
- Монтажный провод.
- Припой.
- Термоусадка.
- Мешок пластика для 3D-принтера.
Схема
«Схема» мало что делает – это просто четыре провода, между которыми идёт переключение. Принцип работы USB не используется.
USB-кабель, выходящий сверху, идёт на клавиатуру. Два других идут каждый к своему компьютеру.
Немного об USB
Я знал, что это значит «универсальная последовательная шина», но не понимал до конца. В последнее время я изучаю аналоговую электронику. Изучение продвигается медленно, но прогресс есть. Одна из изучаемых тем – последовательные коммуникации.
И хотя в схеме педали это не учитывается, когда я узнал, что USB – просто один из вариантов последовательной шины, это сняло с USB покров волшебства – из-за чего она становится волшебной совсем по другой причине. Потому, что теперь я чувствую себя волшебником.
Для USB rev. 1.1 и 2 провода расположены так:
- 5V (питание)
- D+ (приемник)
- D- (передатчик)
- GND (земля)
В теории мне нужны только провода D+ и D-, но тогда пришлось бы придумывать отдельное питание клавиатуры. И это было гораздо сложнее, чем просто найти переключатель, поддерживающий четыре провода.
О переключателях
Переключатели – это крутая штука. Я больше не буду воспринимать их, как нечто само собой разумеющееся. Представляя себе переключатель, я обычно думал, что он размыкает контур или замыкает, как показано на диаграмме с сайта electronicshub.org:
Но мне было нужно не только это. Мне нужно было переключать по четыре провода для USB-клавиатуры за раз. И мне не нужно было отключать ни один из четырёх проводов. Мне нужно было, чтобы:
- 4 провода были подключены к компьютеру А.
- Когда я нажимаю на переключатель, эти четыре провода подключаются к компьютеру Б.
- После повторного нажатия они вновь подключаются к компьютеру А.
Невозможно? Ничуть.
Такой переключатель, который представлял себе я (типа выключателя света в комнате) известен, как один полюс, одно направление [Single Pole, Single Throw — SPST].
Вот диаграмма для него с sparkfun.com:
А мне был нужен переключатель 4PDT – четыре полюса (4 провода), два направления (переключение между двумя положениями), как на следующей диаграмме:
Оказалось, что это очень распространённый вариант, используемый… в гитарных педалях! (помните, я говорил, что не хочу снимать руки с клавиатуры).
Вот такой переключатель я заказал с mammothelectronics.com:
Замечание касаемо гитарных педалей: важно, чтобы переключатель был фиксирующимся. Это значит, что он сохраняет подключение, когда вы убираете ногу. Это важно, потому что было бы неудобно держать ногу на педали постоянно для того, чтобы клавиатура работала с определённым компьютером.
Прототип: баночка из-под паштета
Да. Для прототипа я взял баночку из-под паштета и прорезал в ней отверстия. И, да – это термоклей держит USB-порты.
Вот. Так. Всё. Просто.
А также некрасиво и непрочно. Прототип «работал», но ежедневного использования он бы не выдержал. Также компьютеры иногда не распознавали клавиатуру, и мне приходилось несколько раз переключаться туда-сюда.
Правильная пайка
В процессе изготовления этой схемы пострадало несметное количество USB-портов. Но в процессе я здорово прокачал навыки пайки. В процессе припайки крохотных проводов к крохотным контактам очень помогла система "третья рука" с магнитными захватами.
После пары подходов я поумнел и начал использовать термоусадку, чтобы мои комки припоя не касались друг друга (из-за вибраций при нажатии на педаль).
Да, да. Очень «профессионально».
Моделирование корпуса для 3D-печати
Также в последнее время я обучаюсь 3D-моделированию и печати. Один из главных усвоенных мною принципов – если нужно распечатать детали, совпадающие друг с другом, их недостаточно измерить штангенциркулем. Нужно ещё распечатать пробные детальки, чтобы убедиться, что они совпадают и в реальности.
Разъёмы для USB-портов
С ними пришлось помучаться, особенно из-за того, что я не знал, зачем нужны эти маленькие металлические штырьки на конце портов. Оказалось, они удерживают пластик в металлическом рукаве.
Я сначала пробовал использовать их для удержания порта в разъёме – на следующем фото их видно, с обеих сторон от контактов:
Потом я попытался засунуть в этот порт кабель, и знаете, что? Я выдавил внутренний пластиковый корпус порта из металлического корпуса.
Ну ничего, можно просто сделать там сужение, и это не повторится.
Главный корпус
Я думал схитрить и оставить корпус открытым снизу. Чтобы можно было менять эти дешёвые USB-порты, когда они сломаются (а я ожидал, что это будет происходить постоянно). Однако это решение оказалось плохим; открытые провода – прекрасный способ разломать пайку или уничтожить контакты.
Зная, что дно у него всё же будет, я сконцентрировался на верхней части корпуса, поскольку мне нужно было определить:
- Удержит ли она на месте порты и переключатель.
- Достаточно ли она высокая, чтобы в неё поместились провода от переключателя.
На фото у верхнего левого нет сужения, препятствующего от проталкивания портов. Тот, что слева внизу, получился хорошим, но у него не было отверстий для присоединения дна.
У модели справа есть отверстия для винтов. И вот я подготовился к проектированию и печати дна корпуса.
Днище
Я решил не заморачиваться – простое дно, с отверстиями для винтов, совпадающими с теми, что есть на верхней части. Да, и ещё добавить углубления, чтобы винты вошли заподлицо.
Если у вас в руках молоток…
Хотел бы я, чтобы у меня осталась видеозапись моих попыток 3D-моделирования. Если вам знакомы CAD-системы, то из текста вы поймёте, насколько неуклюжий подход я избрал.
Я выдавил всё дно из главного корпуса, а потом сделал вырез в 0,5 мм толщиной, чтобы отделить от него дно. Это было криво, но результат дало. Вообще, мои навыки 3D-моделирования можно описать так:
- Рисовать прямоугольники и круги.
- Надавить/вытянуть.
И всё. Это всё, что я знаю, как делать. Ладно, ещё я знаю, как делать закруглённые уголки из прямых и бороздки. Серьёзно, то, как я моделирую, похоже на попытку разжечь огонь, когда вы кидаете один камень на другой, в надежде, что появятся искры, которые попадут на ветки.
Проблемы с принтером решились при помощи долгой настройки и правок. Сначала у меня начали получаться неудачные результаты (от небольших искривлений до полного отсутствия сцепления со столом). Поэтому качество деталей разнилось от приемлемого до комичного.
После ручной подстройки уровня стола и высоты сопла я перешёл на использование перфорированной подложки (чтобы рафт был частично соединён со столом) и задал предварительный прогрев стола в течение не менее 15 минут. Успех! Плоские рафты, никаких искривлений.
Добавляем поддержку USB-портов
Места для портов получились слишком высокими, туда могла попасть грязь. Не думаю, что она повредит, однако грязь – это плохо (педаль стоит на полу, а у нас кошки).
Я добавил столбиков, входящих в слоты, чтобы они держали USB-порты, и закрывали отверстия.
Мне почему-то показалось хорошей идеей сделать в верхней части корпуса «колодцы». Не думаю, что они будут помогать или мешать мне, так что я их оставил.
Более эргономичная крышка для кнопки
Я скачал и распечатал крышку для кнопки, чтобы её было удобно использовать как в обуви, так и без.
Заключение
Успех! Я использую устройство ежедневно, и оно доставляет мне радость. И поскольку я потратил время на тщательную пайку, контакты получились достаточно надёжными для того, чтобы я смог использовать USB-хаб для подсоединения… мыши. Ну, знаете, если она прям очень сильно понадобится.
Среди потенциальных улучшений могут быть:
- Резиновая прокладка снизу.
- Светодиодная подсветка, обозначающая, какая сторона сейчас работает.
- Гидравлика.
- Сабвуфер.
Автор: SLY_G
