Little switch lore, deel 2: Zo zit een mechanische schakelaar in elkaar

Lineair, tactiel of clicky - de drie primaire schakeltypen bieden verschillende tikervaringen. Maar er zijn ook verschillen binnen een type. Dit komt door de gebruikte componenten.

Bouw van een schakelaar

Een mechanische schakelaar, zoals geïnstalleerd in de meeste toetsenborden, is gebaseerd op vijf onderdelen: steel, veer, bovenste en onderste behuizingsdelen en contactplaat. De steel is het deel dat in de schakelaar op en neer beweegt. Hij is bevestigd aan een veer die hem terugbrengt naar zijn oorspronkelijke positie. De steel beweegt tussen de bovenste en onderste behuizingsdelen. Het bovenste deel wordt op het onderste deel geplaatst. In het onderste deel zit het contactblad. Dit is het metalen deel dat het elektrische circuit sluit en de toetsaanslag registreert.

Op de onderkant van het onderste deel van de kast zitten ook de pinnen die contact maken met de printplaat van het toetsenbord. Hier is een animatie die het geheel illustreert aan de hand van de drie schakeltypes:

De stam

De steel is het belangrijkste element van een wissel. Omdat het lineair, tactiel of klikkend wordt. In de volgende afbeelding zie je de belangrijkste elementen van de steel
.

Ook hier zijn de voeten het belangrijkste element van de steel. Dit zijn twee symmetrische uitsteeksels aan de voorkant. Ze activeren een toetsaanslag als ze in contact komen met het metalen blad. Bij een lineaire schakelaar zijn de voeten recht en glad. Een tactiele schakelaar heeft een verhoging. Hier komt de Engelse term tactile bump vandaan. Hoe groter de hobbel, hoe sterker de voelbare hobbel. Bij indrukken kan de stoot lang of kort en scherp zijn.

De voeten van klikschakelaars zijn duidelijk anders dan die van lineaire of tactiele schakelaars. Ze zijn onder te verdelen in de typen klikspanner en klikbalk. Hier is een foto van een click-jacket steel:

Dit bestaat uit twee delen. Het blauwe deel bestaat uit het bevestigingsmechanisme en de paal. Het witte deel, de eigenlijke klikjas, bestaat uit de voeten. Net als de tastvoeten hebben deze een verhoging. Als je de schakelaar indrukt, springt de klikjak na contact met het mes naar beneden, wat het klikgeluid produceert. Hier is de animatie van een Cherry MX Blues:

Bij de klikstangschakelaar bestaat de stang uit één deel. In het voorbeeld van de Kailh Box Pink zit de klikbalk aan de achterkant van het onderste deel van de behuizing. Deze wordt ingedrukt door een voet aan de achterkant en produceert het klikgeluid als hij terugveert.

Zijkant van de steel zijn de schuifgeleiders. Ze geleiden de steel verticaal naar de bodem. Hier is het contact met de andere onderdelen van de schakelaar het grootst en is de kans op wrijving het grootst. Als een schakelaar krassend aanvoelt als hij wordt ingedrukt, komt dat vooral daardoor.

Aan de bovenkant zit het bevestigingsmechanisme. Op een MX-stijl schakelaar wordt dit aangegeven door de vorm van een plus (+). In BOX-schakelaars van Kailh of stofbeschermde MX-schakelaars is de plus geheel of bijna door wanden omgeven. Niettemin zijn deze schakelaars compatibel met MX keycaps. Er zijn echter andere bevestigingsmechanismen, bijvoorbeeld met low-profile of Alps schakelaars.

De staak bevindt zich onderaan de steel. Dit helpt de steel gecentreerd te blijven bij het op en neer bewegen. De lengte van de steel bepaalt hoe groot de totale slag van een schakelaar is. Met een langere steel is de toetsgang korter, zodat je de schakelaar sneller doorduwt.

De lente

De penpunt is na de steel het belangrijkste element voor de schrijfervaring. Het bepaalt de bedienings- en ontgrendelingskracht van een schakelaar. En dus hoe hard de toetsen kunnen worden ingedrukt.

De veer is een van de belangrijkste elementen.

Ook het materiaal, de coating, de afstand tussen de spoelen, de afstand tussen hun eindspoelen of de lengte bepalen hoe een veer het typegevoel beïnvloedt.

Er wordt een fundamenteel onderscheid gemaakt tussen twee soorten pennen: lineair en progressief. Bij lineaire punten neemt de benodigde kracht lineair toe naarmate je ze meer samendrukt. Bij progressieve veren neemt de benodigde kracht meer toe. Vergeleken met lineaire veren kan er dus 100 gram kracht nodig zijn in plaats van 75 gram voor dezelfde veerlengte.
.
Vandaag de dag zijn er ook veren die de twee soorten combineren. Ze beginnen bijvoorbeeld lineair, maar schakelen dan over op progressief. Zogenaamde tweetraps veren, die het omlaag duwen gelijkmatiger en het omhoog springen krachtiger moeten maken, zijn momenteel ook in de mode.

Bovenste behuizingsdeel

Het bovenste huisdeel en het onderste huisdeel houden de schakelaar bij elkaar. De bovenste wordt vooral gekenmerkt door vier elementen. In het midden zit het gat voor de steel. Dit gat ziet er bij de meeste fabrikanten hetzelfde uit. Het is in bijna alle gevallen rechthoekig. Fabrikant Kailh gebruikt echter vierkante gaten voor zijn doosschakelaars.

Een ander gat bevindt zich aan de voorkant. Hier schijnt de LED door als het bord van je toetsenbord RGB per toets heeft.

Aan de andere kant schijnt de LED door.

Aan de andere kant van het LED-gat vereeuwigen de fabrikanten zich meestal met hun naam. Dit kan een van de grote schakelfabrikanten zijn, zoals Cherry, Gateron, Kailh of Outemu. Bij loonproductie kan ook de naam van de opdrachtgever erop staan. Soms is er helemaal geen naam.

Het vierde element zijn de voeten. Ze steken uit de bodem van het bovenste deel van de kast en houden het samen met het onderste deel. Er zijn twee verschillende soorten voeten: die met vier smalle voeten en die met twee brede voeten. Hun functie is echter hetzelfde.

Onderdeel behuizing

Het onderste gedeelte van de behuizing herbergt het contactblad aan de achterkant. Aan de voorkant zit, net als bij het bovenste deel van de behuizing, een gat voor de LED's. In het midden zit het gat voor de stang van de steel. Aan de zijkant zitten de schuifgeleiders voor de steel.
.

Net als bij het bovenste behuizingsdeel zijn er kleine verschillen in deze elementen, afhankelijk van de fabrikant. Op het onderste kastdeel is het verschil of een schakelaar voor PCB-montage of voor plaatmontage is. Een printmontageschakelaar heeft vijf pennen die contact maken met de printplaat, een plaatschakelaar slechts drie. In alle gevallen zijn alleen de twee metalen pinnen verantwoordelijk voor de communicatie met het bord, de andere helpen om de schakelaar op zijn plaats te houden. Schakelaars voor printmontage kunnen direct op de printplaat worden gemonteerd. Schakelaars voor plaatmontage hebben in ieder geval een schakelplaat nodig.

Contactblad

Het metalen contactblad bestaat uit twee delen. Als de steel naar beneden schuift, drukken de pootjes van de steel de twee metalen delen tegen elkaar. Dit sluit het circuit en activeert een enkele druk op de knop.
.
De twee metalen delen worden door het onderste behuizingsdeel van de schakelaar gestoken en steken er aan de onderkant uit. Deze pennen maken contact met de printplaat van het toetsenbord en vormen het elektrische circuit wanneer de schakelaar wordt ingedrukt.

Het grotere deel van het contactblad wordt verder van de steel geplaatst. Het kleinere deel vooraan.

Eigenlijk wilde ik je in dit deel van de kleine schakeloverlevering uitleggen hoe verschillende materialen de wissel beïnvloeden. Maar omdat het artikel wat lang is, leg ik dat in een volgend deel uit.