สวิตช์ Kailh Nexus เป็นสวิตช์ที่ผลิตจํานวนมากตัวแรกของอุตสาหกรรมที่รวมใบสัมผัสโลหะเชิงกลเข้ากับการตรวจจับแม่เหล็กแบบ Hall-effect ภายในหน่วยเดียว ความท้าทายทางวิศวกรรมหลักอยู่ที่การป้องกันการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กและโครงสร้างทางกายภาพของใบสัมผัสเมื่ออยู่ร่วมกันภายในพื้นที่ก้านสวิตช์เดียวกัน วิธีแก้ปัญหาของ Kailh คือ “การแยกทางกายภาพรวมกับการแยกส่วนการทํางาน”: ใบไม้และแม่เหล็กอยู่ในตําแหน่งที่แยกจากกันภายในก้าน - ใบไม้จะจัดการกับความรู้สึกสัมผัสและการสั่งงานทางกล ในขณะที่แม่เหล็กจัดการกับการตรวจจับ Hall-effect เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสิ่งใดรบกวนกันอย่างไรก็ตาม การออกแบบนี้มาพร้อมกับการแลกเปลี่ยนโครงสร้าง: ปัจจุบัน Nexus Switch สามารถเปิดใช้งานการสลับโหมดคู่บน PCB เฉพาะเท่านั้น (เช่น Lofree HYZEN) การติดตั้งในแป้นพิมพ์เชิงกลมาตรฐานหรือแป้นพิมพ์สวิตช์แม่เหล็กเฉพาะจะป้องกันไม่ให้ใช้ศักยภาพของ “hearts คู่อย่างเต็มที่”
I. ทําไมต้องเป็นการออกแบบ “ทูอิน-วัน”?
เป็นเวลาหลายปีที่สวิตช์เชิงกลและสวิตช์แม่เหล็กใช้รางขนาน สวิตช์เชิงกลอาศัยการสัมผัสของใบโลหะในการสั่งงาน ให้การกระแทกที่สัมผัสได้และเสียงเฉพาะของใบไม้ แต่ก็ต้องทนทุกข์ทรมานจากจุดกระตุ้นคงที่และอายุการใช้งานที่จํากัดโดยการสึกหรอของจุดสัมผัส สวิตช์แม่เหล็กใช้เซ็นเซอร์ Hall เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ซึ่งรองรับคุณสมบัติต่างๆ เช่น Rapid Trigger, DKS, SOCD, 0.01mm-level ความแม่นยําในการสั่งงาน และความทนทานที่เหนือกว่า แต่ให้ความรู้สึกเชิงเส้นและขาดการตอบสนองทางสัมผัสทางกายภาพ
จุดอ่อนของหนึ่งคือจุดแข็งของอีกทางหนึ่งอย่างแม่นยําKailh เลือกที่จะรวมสองเส้นทางนี้ไว้ในสวิตช์เดียว: ใบโลหะจะรักษาพื้นผิวการพิมพ์และการตอบสนองจากด้านล่างของสวิตช์เชิงกลในขณะที่แม่เหล็กและเซ็นเซอร์ Hall ให้คุณสมบัติการเดินทางที่ปรับได้และเน้นอีสปอร์ตของสวิตช์แม่เหล็ก
II. ลักษณะของปัญหาการรบกวน
การวางทั้งแม่เหล็กและใบสัมผัสไว้ในก้านสวิตช์เดียวกันทําให้เกิดความเสี่ยงหลายประการของการรบกวนทางกายภาพ
การรบกวนของวงจรแม่เหล็กเป็นข้อกังวลหลัก ใบสัมผัสทําจากโลหะผสมทองแดง ในขณะที่ทองแดงนั้นไม่ใช่แม่เหล็ก แต่ใบไม้จะเปลี่ยนรูประหว่างการสั่งงาน หากตําแหน่งหรือวิถีการเคลื่อนที่ของใบไม้เข้าใกล้แม่เหล็กมากเกินไป ในทางทฤษฎีอาจทําให้เกิดการรบกวนเล็กน้อยในการกระจายสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยําของเซ็นเซอร์ Hall ในการอ่านตําแหน่งการเดินทาง
การแข่งขันเพื่อพื้นที่ภายในเป็นประเด็นที่สองในสวิตช์เชิงกลแบบดั้งเดิมพื้นที่ภายในก้านรองรับเฉพาะใบสัมผัสโลหะและสปริงในขณะที่สวิตช์แม่เหล็กจะมีเพียงแม่เหล็กและสปริงอย่างไรก็ตามสวิตช์ Nexus ต้องการที่อยู่อาศัยทั้งสองระบบภายในก้านเดียวกันในขณะที่รักษาขนาดสวิตช์ MX มาตรฐานและระยะการเดินทางรวม 3.5mm
การรบกวนทางเสียงนําเสนอความท้าทายที่สามการปรากฏตัวของใบสัมผัสจะเปลี่ยนห้องอะคูสติกภายในเมื่อแม่เหล็กและใบไม้อยู่ร่วมกันโปรไฟล์เสียงและลักษณะเสียงสะท้อนจะเปลี่ยนไป
III. วิธีแก้ปัญหาของ Kailh: การแยกทางกายภาพและการแยกส่วนการทํางาน
ในระหว่างการพัฒนาสวิตช์ Nexus Kailh ได้กําหนดวัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมที่ชัดเจนสองประการ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีการรบกวนระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กกับแผ่นสัมผัส และรักษาความเข้ากันได้ของมิติแม้จะรวมความสามารถในการทริกเกอร์แบบคู่ไว้ก็ตาม
การวิเคราะห์โครงสร้างของ Nexus Switch เผยให้เห็นโซลูชันที่มีลักษณะ “การแยกและการแยกส่วน” ก้านทําจาก POM และมีแม่เหล็กถาวรนีโอไดเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) เพื่อสร้างสนามที่จําเป็นสําหรับเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ ในขณะเดียวกัน ชุดใบสัมผัส (ประกอบด้วยใบโลหะผสมทองแดงที่เคลื่อนที่และใบที่อยู่กับที่) จะอยู่ในโซนแยกต่างหากที่ด้านข้างของก้าน ซึ่งจัดการกับการสั่งงานทางกลและการตอบสนองจากด้านล่างออก ทั้งสองระบบนี้แยกจากกันทางกายภาพ เส้นทางการเคลื่อนที่ของใบสัมผัสจะหลีกเลี่ยงโซนสนามที่มีประสิทธิภาพของแม่เหล็ก และสนามของแม่เหล็กจะไม่ขยายไปยังจุดสัมผัสของใบไม้
สิ่งสําคัญคือฟังก์ชันจะถูกแยกออกจากกัน ใบสัมผัสมีหน้าที่เพียงอย่างเดียวสําหรับ “ความรู้สึกสัมผัส” และ “การนําทางกล” ในขณะที่แม่เหล็กจัดการ “การสั่งงานการตรวจจับแม่เหล็ก” ในโหมดสวิตช์แม่เหล็ก ใบสัมผัสไม่มีบทบาทในการสร้างสัญญาณ ในโหมดสวิตช์เชิงกล แม่เหล็กจะไม่มีส่วนร่วมในการตรวจจับทริกเกอร์ แต่ละระบบทํางานอย่างอิสระ ขจัดความขัดแย้งเชิงตรรกะ เช่น ความจําเป็นในการอนุญาโตตุลาการระหว่างสัญญาณแบบสัมผัสและสัญญาณแม่เหล็กพร้อมกัน
IV. ตรรกะการทํางานของระบบ Dual-Mode
สิ่งสําคัญคือต้องชี้แจงความเข้าใจผิดทั่วไป: ความสามารถ “โหมดคู่” ไม่ได้หมายความว่าสวิตช์จะสลับไปมาระหว่างโหมดต่างๆ โดยอัตโนมัติ เส้นทางการทํางานจะถูกกําหนดโดย PCB ที่ติดตั้งสวิตช์ เมื่อติดตั้งบนแป้นพิมพ์เชิงกลมาตรฐาน จะทําหน้าที่เป็นสวิตช์เชิงกล (โดยใช้การนําสายสัมผัส) เมื่อติดตั้งบนแป้นพิมพ์แม่เหล็กมาตรฐาน ในทางทฤษฎีจะใช้เส้นทางเอฟเฟกต์ Hall (แม้ว่าอาจเกิดปัญหาความเข้ากันได้ของพิน) สิ่งที่ทําให้ทั้งสองระบบพร้อมใช้งานพร้อมกันอย่างแท้จริงคือ PCB เฉพาะที่พบใน Lofree HYZEN บอร์ด HYZEN รองรับสถาปัตยกรรมสวิตช์ทั้งแบบกลไกและแบบแม่เหล็ก ทําให้สามารถสลับโหมดทั่วทั้งบอร์ดผ่านการสลับทางกายภาพบนแป้นพิมพ์เมื่อเปลี่ยนเป็นโหมดกลไก ระบบจะอาศัยหน้าสัมผัสของใบโลหะ โดยมีจุดสั่งงานคงที่ที่ 1.3mm เมื่อเปลี่ยนเป็นโหมดแม่เหล็ก จะใช้การตรวจจับเอฟเฟกต์ฮอลล์ ทําให้สามารถปรับแต่งจุดสั่งงานระหว่าง 0.01mm และ 3.5mm ผ่านซอฟต์แวร์ ในขณะเดียวกันก็รองรับคุณสมบัติต่างๆ เช่น Rapid Trigger และ DKS
V. การแลกเปลี่ยนโครงสร้าง
แนวทาง “การแยกทางกายภาพ + การแยกการทํางาน” ของ Nexus Switch ช่วยแก้ปัญหาการรบกวน แต่มีการแลกเปลี่ยนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หลายประการ
ความเข้ากันได้ของ PCB เป็นปัญหาที่เร่งด่วนที่สุด PCB ของสวิตช์แม่เหล็กไม่มีรูเข็มที่จําเป็นสําหรับหน้าสัมผัสของลีบสวิตช์เชิงกล การติดตั้งสวิตช์ Nexus บนแป้นพิมพ์สวิตช์แม่เหล็กจําเป็นต้องตัดหมุดหน้าสัมผัสของใบไม้ ซึ่งจะปิดใช้งานโหมดกลไกอย่างถาวร ในทางกลับกัน เมื่อติดตั้งบนแป้นพิมพ์เชิงกลมาตรฐาน การขาดวงจรตรวจจับที่สอดคล้องกันสําหรับแม่เหล็กและเซ็นเซอร์ Hall ทําให้ฟังก์ชันสวิตช์แม่เหล็กไม่สามารถทํางานได้โดยพื้นฐานแล้ว Nexus Switch ปัจจุบันเป็น “สวิตช์พิเศษ” ที่เข้ากันได้กับแป้นพิมพ์ HYZEN เท่านั้น
ปัญหาเก่าที่เกี่ยวข้องกับโหมดกลไกได้ปรากฏขึ้นอีกครั้งหน้าสัมผัสโลหะทําให้เกิดปัญหาเช่นการตีกลับของหน้าสัมผัสความจําเป็นในกลยุทธ์การเด้งและการเกิดออกซิเดชันในระยะยาวซึ่งเป็นปัญหาที่รบกวนสวิตช์เชิงกลมานานหลายทศวรรษในขณะที่ยุคของสวิตช์แม่เหล็กบริสุทธิ์ได้กําจัด “สัมภาระ” สวิตช์ Nexus ได้นํากลับมาใช้ใหม่เพื่อให้ได้ความรู้สึกในการพิมพ์ที่เฉพาะเจาะจงผู้ใช้ HYZEN ในยุคแรกๆ บางคนรายงานปัญหาการดับเบิลคลิกในโหมดกลไกซึ่งเป็นปัญหาที่มีรากฐานมาจากลักษณะการสัมผัสทางกายภาพของใบโลหะ
ความท้าทายในการปรับจูนอะคูสติกการอยู่ร่วมกันของใบโลหะและแม่เหล็กรุกล้ําพื้นที่อะคูสติกภายในของสวิตช์บทวิจารณ์บางรายการอธิบายเสียงของ Nexus Switch ว่าเป็นเสียง “Hi-Fi ‘ไพ่นกกระจอก’ อู้อี้ ซึ่งเป็นคุณลักษณะเชิงบวกที่ได้มาจากใบโลหะ ในขณะที่คนอื่นๆ วิพากษ์วิจารณ์คุณภาพเสียง ซึ่งบ่งชี้ถึงความไม่สอดคล้องกันของอะคูสติกในชุดการผลิตหรือโครงสร้างคีย์บอร์ดต่างๆ
VI. ข้อมูลจําเพาะ
ปัจจุบัน Nexus Switch มีให้บริการในข้อกําหนดเดียวเท่านั้น:
กําลังปฏิบัติการ: 40 ± 10 gf
การเดินทางของแอคทูเอต: 1.3 ± 0.4 mm (ปรับได้ในโหมดสวิตช์แม่เหล็ก คงที่ในโหมดสวิตช์เชิงกล)
การเดินทางทั้งหมด: 3.5 ± 0.2 mm
ฟลักซ์แม่เหล็กเริ่มต้น: 90 ± 15 Gs
ฟลักซ์แม่เหล็กจากด้านล่างออก: 480 ± 40 Gs
อายุการใช้งานเชิงกล: 80 ล้านรอบ; รองรับการแลกเปลี่ยนร้อน (ไม่สามารถบัดกรีได้); อุณหภูมิในการทํางาน: -10°C ถึง +70°C
