【自作キーボード Charybdis Mini】ロジック変換とLED動作確認

2024年10月27日 11:19

Charybdis Miniビルドログの続きです。
前回でLED関連の配線まで終わりました。

今回は、SK6812MINI-Eの電圧対策とマイコンボードの接続及び動作テストです。

今回使用するマイコンボードであるRP2040-zeroのGPIOは3.3Vです。
それに繋がるLEDの方は、いわゆるNeoPixel系で5V対応です。
従って、制御信号のロジックレベル変換が必要となります。

ただし、変換しなくても3.3Vで何となく動作しちゃうらしいケースもあるようです。
Redditの書き込みでも「動作仕様外だけど、案外動くよ」みたいなコメントが散見されます。

とはいえ、動作条件から外れたままで使うのも気持ち悪いので、対策を探してみます。

基本は汎用ロジックICを使って3.3V => 5Vに変換する方法で、一般的にはこれが正攻法だそうです。

という事で、74HCTxxxを買ってみました。
チップがデカいですね。
Miniのケースでは空きスペースが足りないですし、見た目も良くないので却下です。

同じような感じで、ロジックICの代わりにMOSFETを使った回路があるようです。
これも配線スペースの捻出が面倒な感じです。

と、いろいろと案が出ましたが、ケース内に回路を押し込むのが面倒です。最終的には、ネット上の記事を参考にして、最も手がかからなさそうな方法で済ませることにしました。

SK6812MINIの制御信号のHIGH側（VIH）は電源電圧×0.7です。　データシートにもあります。

なので電源5Vに適当なダイオードを間に入れて、順電圧で4.5Vくらいに落してやれば、VIHは3.3Vまで下がるとの事です。

ということで、真似をしてショットキーバリアダイオードを咬ませてみました。
ダイオードのデータシートによると1Aで0.55Vの順電圧とのことです。
実際のLED点灯時では、電源部の電圧は4.7Vくらいでした。
これなら4.7×0.7=3.29となります。
まあ大丈夫でしょう。

LEDの電圧対策と併せて、マイコンボードの接続と動作テストも同時に実施します。

マイコンとキー配列は、前回作った手配線のCorneと全く同じです。

しかし今回はLED関連の配線で、5V、GND、制御信号の線の3本が追加となります。

とりあえず前回のCorneのファームウェアにRGB Lightingの設定を追加してみました。

一応、きちんと光っていますし、タイピングも一通り問題なく動くようです。

本当はRGB Matrixを設定しようとしたのですが、ファームウェアの作成がうまくいかず未解決です。

あとはマイコンボードをホルダーに固定してTRRSとの配線を済ませれば左側のキーボードとしては完成です。

とあっさり書いてますが、実は最初のテスト時にはLEDが1行しか光らなくて、数時間ほど悩みました。

結果的には信号線と電源線が一部で短絡していました。

結果オーライですが、部品が壊れてなくてよかったです。

残りはキーボードの右側部分です。

試行錯誤しながら作ってきた左側と違って機械的な作業となります。

(次回へ続く)

【自作キーボード Charybdis Mini】 ロジック変換とLED動作確認