De switch naar nieuwe switches: Nieuwe mechanische schakelaars, anders tikken

21 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Mechanical X-Point
  3. 3. Nadenken over nieuwe oplossingen
  4. 4. Schakelen met infraroodlicht
  5. 5. Magnetische aantrekkingskracht
  6. 6. Capacitief alternatief
  7. 7. Conclusie
  8. 21 reacties

Magnetische aantrekkingskracht

Toetsenborden met ‘Hall-effect’-schakelaars gelden onder kenners al jaren als een belofte. De schakelaars hebben net als optische switches geen last van bouncing en kunnen zeer snel worden uitgelezen, waarmee het mogelijk is om een toetsenbord te maken met uiterst lage reactietijd. Zeer robuuste schakelaars maken kan ook: het sensorgedeelte gaat in principe miljarden keren mee. Tevens zijn de switches (net als optische exemplaren) waterbestendig te maken, eenvoudig vervangbaar door het gebrek aan elektrische contactpunten in de switch en kan de aanslag vloeiender verlopen door de kleinere hoeveelheid onderdelen in de schakelaar die tijdens het indrukken over elkaar heen kunnen schrapen. Dat alles klinkt voortreffelijk, maar van breed verkrijgbare eindproducten kwam het lange tijd maar niet. Sinds enkele maanden lijkt er eindelijk schot in de zaak te komen. Niet minder dan vier afzonderlijke partijen hebben elk een Hall-effect schakelaar ontwikkeld en willen die in het komend jaar daadwerkelijk ook gaan leveren in een toetsenbord.


De Wooting Two Lekker Edition biedt analoge invoer over nagenoeg het volledige bereik van de toetsaanslag, door nieuwe Hall-effect schakelaars.

Het werkingsprincipe van Hall-effect switches berust op, de naam zegt het al, het Hall-effect. Deze natuurkundige eigenschap kan worden gebruikt voor het meten van de sterkte van een magneetveld. Daartoe zet je een stukje metaal loodrecht op een magneetveld en laat je er een elektrische stroom doorheen vloeien. Het magneetveld trekt aan de elektronen die door het metaal bewegen, waardoor één kant van het metaal negatiever geladen wordt dan de andere kant. Dit spanningsverschil kun je vervolgens weer meten en is evenredig met de sterkte van het magneetveld. Dat is het principe achter de Hall-sensor. Door een mechanisch toetsenbord uit te rusten met een magneetje in het plastic gedeelte onder de steel, die op en neer beweegt tijdens het indrukken van de toets, en daaronder een Hall-sensor te monteren, kun je bepalen hoever de toets is ingedrukt aan de hand van de nabijheid van het magneetje. Zodoende is het ook mogelijk een toetsenbord met analoge invoer te maken met Hall-effect schakelaars: de informatie van een Hall-sensor kan je immers vertellen hoever de toets is ingedrukt.

Terug van weggeweest

Hall-sensoren worden veel gebruikt in industriële toepassingen. In de jaren zestig waren er al toetsenborden met Hall-schakelaars, maar al snel kwamen er goedkopere technieken om mechanische toetsenborden te maken, waarmee Hall-effect toetsenborden naar de marge verdwenen. Pogingen van enthousiastelingen om Hall-effect schakelaars weer terug te brengen voor een breder publiek, waren er het afgelopen decennium al wel. Zo bouwde modder Benjamin Heckendorn (bekend van het ombouwen van consoles en controllers) in 2012 een analoog toetsenbord met Hall-effect-sensors voor zijn internetprogramma. Het bleef voor hem bij dat prototype, maar in de jaren daarna ontwikkelde het Chinese bedrijf Ace Pad Technology een eigen Hall-effect switch, waarna het in 2017 samen met ontwerper XMIT een Hall-effect-toetsenbord uitbracht via Massdrop en later ook in andere winkels. Breed verkrijgbaar is dat invoerapparaat echter niet.

Wooting is één van de partijen die binnenkort met een Hall-effect schakelaar gaat komen. De naam heeft die in ieder geval mee: Wooting noemt zijn creatie de ‘Lekker’-switch. De schakelaar wordt geproduceerd door Huano, terwijl de Hall-sensor op het pcb afkomstig is van fabrikant Major Power. Net als bij de eerdere Wooting-toetsenborden focust Wooting zich weer op analoge invoer; switches verwisselen kan ook weer, maar waterbestendigheid is niet gegarandeerd en de beloofde levensduur bedraagt 100 miljoen indrukken, dezelfde als voorheen. Het grote voordeel ten opzichte van de eerdere optische schakelaars is het stabielere signaal van de Hall-effect sensor, waardoor de analoge invoer met Lekker-schakelaars over vrijwel het volledige bereik van het indrukken kan worden gebruikt. De bestaande toetsenborden met optische switches hebben noodgedwongen nog een deadzone van 1,5 mm voordat de registratie begint. De Wooting Two Lekker Edition, het eerste toetsenbord voorzien van Lekker-switches, moet in 2020 verschijnen in gelimiteerde oplage van 1000 stuks. Op termijn wil Wooting andere toetsenbordenmakers interesseren voor zijn schakelaars.


Net als andere Hall-effect schakelaars hebben de exemplaren van Steelseries aan de onderkant van de steel een klein magneetje dat op en neer beweegt.

Steelseries, dat na enkele jaren van stilte terug is met de nieuwe Apex-lineup, ziet in magnetische switches andere voordelen: een kortere reactietijd en de mogelijkheid om het actuatiepunt variabel te maken. Om die reden heeft de fabrikant bij zijn Apex Pro-toetsenborden een iets andere aanpak gekozen en ontbreekt analoge invoer. De eigen OmniPoint-switches, voorzien van een magneetje in de steel en een Hall-sensor op het pcb, zijn opgebouwd volgens het Cherry-ontwerp en gemaakt door Gateron. Ze voelen zodoende ook hetzelfde aan, waardoor Steelseries zijn nieuwe toetsenborden kan uitrusten met een mix van OmniPoint-schakelaars voor het alfanumerieke gedeelte, en ‘normale’ Gaterons voor de rest, waarbij het actuatiepunt niet kan worden aangepast. Interessant is dat het actuatiepunt van de Apex Pro-modellen bij het alfanumerieke gedeelte ook per toets kan worden gekozen.

Inspiratie uit het verleden

De enthousiastelingen van Input Club waren niet met een stand aanwezig op Computex, maar kondigden hun nieuwste project genaamd Keystone al eerder aan. Het collectief was eerder verantwoordelijk voor toetsenborden als de Infinity ErgoDox, een tweedelig ergonomisch mechanisch toetsenbord met een beeldschermpje dat werd verkocht via Massdrop. Het via Kickstarter gefinancierde Keystone-toetsenbord zal worden uitgerust met Hall-effect switches ontwikkeld in samenwerking met Kailh-schakelaarmaker Kaihua. Net als bij Wooting moet het toetsenbord geschikt zijn voor analoge invoer, terwijl je net als bij Steelseries het actuatiepunt per toets moet kunnen instellen. Bovendien ontwikkelt Input Club een speciale ‘Beam Spring’ variant van de Silo met een feedback die moet herinneren aan klassieke toetsenborden uit de jaren ’70. Aan ambitie kortom geen gebrek, maar het zal nog zeker tot volgend jaar duren voordat de eerste gebruikers hun toetsenborden ontvangen, waarbij de ‘Beam Spring’-schakelaar nog langer op zich laat wachten.


Input Club, een collectief van enthousiastelingen, komt met een toetsenbord met Hall-effect switches met Beam Spring-ontwerp.

Tot slot verdient de Taiwanese toetsenbordenmaker I-Rocks nog een vermelding. Waar de meeste toetsenbordfabrikanten elders schakelaars inkopen, ontwikkelt I-Rocks de switches voor in zijn toetsenborden zelf. Deze Computex toonde de fabrikant ook een zelfontwikkelde Hall-effect switch. Daarbij ligt het accent vooral op het zo betaalbaar mogelijk maken van toetsenborden met de (voor zover wij weten nog naamloze) nieuwe schakelaar, die tevens stofproof en extra duurzaam moet zijn. Om die reden voorziet I-rocks niet in de mogelijkheid voor analoge invoer of een variabel actuatiepunt. Volgend jaar moeten de eerste Hall-effect toetsenborden van I-Rocks in de winkels komen te liggen. Hoewel de fabrikant desgevraagd meldde wel interesse te hebben zijn producten ook in Nederland te gaan verkopen, moet je ze vooralsnog elders in Europa bestellen.


De Taiwanese toetsenbordmaker I-Rocks introduceert betaalbare Hall-effect switches voor in zijn eigen toetsenborden.

0
*