Kleines Keypad im Selbstbau

Kleines Keypad im Selbstbau

Seit ein paar Wochen bin ich Besitzer einer mechanischen Keychron K6-Tastatur. Diese habe ich mir primär aus zwei Gründen angeschafft:

  1. Es sollte eine 65% Tastatur mit mechanischen Switches sein.
  2. Die Tastatur sollte kabellos funktionieren, am besten per Bluetooth. Bluetooth vor allem deshalb, weil meine Logitech-Maus auch per Bluetooth gekoppelt ist.

Beides erfüllt die K6 perfekt. Man gewöhnt sich recht schnell an die kleine Größe und die fehlenden F-Tasten. Ein kleines Problem gibt es aber leider:

Die Tastatur funktioniert erst nach dem Laden des Bluetooth-Stacks, d.h. wenn man z.B. im Bootmenü (Grub2 oder Bootctl) einen anderen Kernel oder ein anderes Betriebssystem auswählen will, muss man ein USB-Kabel an die Tastatur anschließen.

Das war mir auf Dauer zu blöd und zu unelegant. Es gäbe grundsätzlich noch die Möglichkeit einen HID-Proxy-fähigen USB-Bluetooth-Dongle einzusetzen, aber leider will die K6 nicht mit dem angeschafften Dongle koppeln. An Selbstbau-HID-Proxies auf Basis eines Raspberry PI-Zeros habe ich erst mal verzichtet.

Die Idee

Eigentlich bräuchte ich nur ein kleines Keypad, welches die Cursor-Tasten und eine Enter-Taste enthält. Keypads mit einem Ziffernblock gibt es wie Sand am Meer zu kaufen und auch programmierbare Keypads gibt es ein paar auf dem Markt. Ersteres war mir aber zu groß und nicht nerdig genug, letzteres viel zu teuer!

Also musste eine Selbstlösung her:

Diese sollte die genannten fünf Tasten plus noch eine Zusatztaste (Escape) enthalten um ein 3×2 Layout zu erhalten und um das Bootmenü und auch das BIOS mit diesem Keypad vollständig steuern zu können.

Alles was ich dazu benötigte, waren sechs Tasten (Switches), Tastenkappen (Keycaps=, eine passende Platine für die Tasten und einen Mikrocontroller, der als HID-Gerät (Sprich Tastatur) arbeiten kann.

Die Bauteile

Hier mal die Liste der Bauteile in Reihenfolge der Schwierigkeit ihrer Beschaffung:

  1. Arduino Pro Micro: Grundsätzlich überall für ~11€ kaufbar. Mein Arbeitskollege Lukas hatte noch einen zu Hause rumliegen und hat ihn mir geschenkt (Danke nochmals dafür 😁). Dieser basiert auf dem ATmega32U4, welcher den HID-Modus bereitstellen kann.
  2. Zehn Cherry-MX-kompatible Switches von einem No-Name-Hersteller über Amazon. Kostenpunkt ~1€ pro Switch.
  3. Zehn symmetrische schwarze Keycaps ohne Beschriftung. Diese zu finden hat mich einen ganzen Abend gekostet! Wäre ich mehr in der Makerszene drin, hätte ich sie in zwei Minuten gefunden (Siehe 4.)
  4. Breakout-Boards für die Switches. Diese gibt es in Deutschland z.B. bei Berrybase zu kaufen (Wie auch die Switches und die Keycaps, was ich aber zu spät gemerkt habe).

Da ich zuerst vorhatte das ganze erst einmal Prototyp-mäßig über ein Breadboard zu stecken, habe ich nicht direkt nach solchen Platinchen gesucht und erst einmal die Switches und die Keycaps bestellt. Da aber die Switches sich nur sehr schlecht auf einem Breadboard befestigen lassen, habe ich schnell nach passenden Platinen für die Switches gesucht.

Mehr Teile sind für den Aufbau eines Keypads nicht notwendig. Auf Pullupwiderstände kann man verzichten. Auf LEDs, für meinen Teil, auch.

Der Aufbau

Im Grunde ist der Aufbau sehr einfach:

Man verbindet die Breakout-Boards miteinander, indem man jeweils die 2er und 1er Lötpunkte verbindet. Um mehr Stabilität zu erhalten habe ich noch zusätzlich die Lötpunkte für die LEDs miteinander verbinden (+ und auf den Breakoutboards). Um mir das Löten einfacher zu machen, habe ich die Platinen vor dem Löten mit Sekundenkleber zusammengeklebt. Das machte am Ende die Lötarbeiten viel einfacher. Danach habe ich die Kabel eingelötet. Das kann man 100% noch schöner machen, aber da das Keypad am Ende eh in ein kleines Gehäuse kommt, spielt das erst mal keine Rolle.

Am Ende habe ich dann noch die Switches eingelötet (Es kam ebenfalls Sekundenkleber als Löthilfe zum Einsatz). Auf den Arduino wird dann ein kleines installiert Sketch und fertig.

Leider habe ich keine Bilder vom Aufbau des Keypads gemacht, deshalb hier an dieser Stelle nur Bilder des fertigen Aufbaus:

Der Sketch ist dann auch ziemlich minimal:

#include <Keypad.h>
#include <Keyboard.h>

const byte rows = 3;
const byte columns = 2;

byte keys[rows][columns] = {
    {0xb0, 0xd7}, // Enter, Key right
    {0xda, 0xd9}, // Key up, Key down 
    {0xb1, 0xd8}  // Escape, Key left
};

byte rowPins[rows] = {3, 4, 5};
byte columnPins[columns] = {2, 9};
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, columnPins, rows, columns);

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN_TX,INPUT); // Disable TX-LED
  pinMode(LED_BUILTIN_RX,INPUT); // Disable RX-LED
  Keyboard.begin();
}


void loop() {
  char key = keypad.waitForKey();

   if (key != NO_KEY){
    Keyboard.write(key);
  }
}

Man benötigt nur die beiden folgenden Libraries:

Danach funktioniert das Selbstbau-Keypad vollkommen fehlerfrei. Die einzige Einschränkung ist, dass es keine Tastenwiederholung gibt (Man muss die Taste loslassen und neu betätigen). Aber das spielt bei der Funktion, für die ich das Pad gebaut habe, keine Rolle.

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