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2 layers285 × 95.1 mmSandy Base, the printed circuit board in 3D

Sandy Base

jpskenn/Sandy5

a Keyboard with key height optimization

Size
285 × 95.1 mm
Copper layers
2
Thickness
1.6 mm
Parts
172
Nets
100
Pads
737
Tracks, vias
1,579, 452
Pours
62
Routed
Yes
KiCad
KiCad 7 (file 20221018)
Created
31 Dec 2022
Updated
22 Sep 2024

Overview

Sandy Base is an open-source printed circuit board by jpskenn, from the jpskenn/Sandy repository on GitHub, published under the MIT licence. It is a 2-layer board of 285 × 95.1 mm with 172 parts on 100 nets, routed with 1,579 tracks and 452 vias.

It is built around the ATMEGA32U4-MU, 24LC64(LX) and SK6812MINI-E, with the PRTR5V0U2X among its other parts. Its parts include 40 diodes, 18 inductors, 10 connectors, 9 capacitors and 8 resistors. It belongs with the keyboards and input boards and the AVR (ATmega, ATtiny) boards of this library.

Main components

4

README

README.md

Sandy(サンディ)

Sandy keyboard

Sandy is a keyboard with key height optimization.

Layered PCB will make height differences for each key. This covers the lack of optimization to physical key layout that only adjust x-y direction in a plane.


Sandyは、スイッチの配置を立体的にして高さ方向への最適化を加えた、左右対称レイアウトの60%キーボードです。

平面上のキーレイアウトだけでは最適化しきれない部分を、キーの位置に応じてスイッチを配置する高さを変えることで補っています。

名前の由来は、立体的、つまり3Dという意味を込めて…

text
3D → スリーディー → さんディー → サンディ → Sandy

という言葉遊びで、Sandy(サンディ)に決まりました。


お知らせ

2023-11-04

キー割り当て書き換えツールRemapがQMKファームウェアのバージョン 0.22.2以降に対応したことに伴い、新しくビルドしたSandyのファームウェアを公開しました。
参考:Remap supports QMK Firmware 0.22.2 or higher

今すぐファームウェアを更新する必要はありませんが、ロータリーエンコーダへのキー割り当てを変更したい場合は、ファームウェアを更新するとよいでしょう。

Remapによる旧バージョンのサポート終了後は、ファームウェアを更新してください。

詳しくは、ビルドガイドの「Sandy関連ファイル」等をご覧ください。

特徴

  • 左右対称のキーレイアウト
    Jonesと同様の、2行目と3行目にずれのない、左右対称な、シンメトリカル ロースタッガードのレイアウトです。 左右対称のキーレイアウト

  • キースイッチを立体的に配置
    3段階の高さで、キースイッチを立体的に配置しています。 キースイッチの高さ

    平面上のキー配置だけでは最適化しきれない部分を、キーの位置に応じて高さを変え、立体的に配置することで補っています。
    Jonesに比べて、ホームポジションから遠いキーへの打鍵しやすさが向上しています。

  • 60%ケースと組み合わせられる
    GH60型ケース互換のネジ穴を用意してあるので、市販のケースと組み合わせて使用できます。
    ※詳しくはビルドガイドを参照

  • RemapやVIAによるキー割り当て変更
    プログラミング等の知識がなくても、ブラウザ上で簡単にキー割り当てを変更することができます。

  • 外部EEPROM搭載
    Remapでたくさんのレイヤーを使用できます。

  • オプション機能
    以下のオプション機能を使用できます。

    • ロータリーエンコーダ
    • インジケータLED
    • アンダーグローLED

レイアウト

バリエーション

キーのバリエーションを含むレイアウトは以下の通りです。
Ctrl(左)とEnter(右)にはキーサイズのバリエーションがあり、最下行の中央にはロータリーエンコーダを配置できます。 Keyboard Layout Editor: Sandy (DN0030)
Keyboard Layout Editor: Sandy (DN0030)

キーの高さ

キーの高さはLow(0mm), Middle(3.6mm), High(8.6mm)の3段階で、以下のように配置されます。
キーの高さ

推奨キーマッピング

このレイアウトは、左右の手の運指を同じにするため、SemiErgo Layoutに準ずるキーマッピングで使用することを念頭に設計されています。
つまり、一般的なロースタッガードレイアウトから、アルファ部の左手側Z行を左へ1キー、数字行の右手側を右側へ1キーずらしたものが、推奨キーマッピングとなります。

以下にSemiErgoを適用した推奨キーマッピングの例を示します。
枠で囲った部分が、一般的なロースタッガードからの変更箇所です。 SemiErgoを適用した推奨キーマッピング例 💡ヒント:このキーマッピング例ではスペースキーをSandS(Space & Shift)にしているので、左右端のシフトキーを取り除いています。

ビルドガイド

SNSタグ

#Sandy_kbd

ギャラリー

Sandy keyboard, v.0.1
v.0.1, Cherryプロファイルキーキャップ使用

Sandy keyboard, 試作2号機
v.0.1, KATプロファイルキーキャップ使用

Sandy keyboard, キーの段差(Cherryプロファイル)
キーの段差(Cherryプロファイル)

Sandy keyboard, キーの段差(KATプロファイル)
キーの段差(KATプロファイル)

Sandy keyboard, キーの段差(横と後ろ
キーの段差(横)

残る課題

Sandyは複数基板を重ねるという手法で製作しているため、その技術的な制限や、製作工程を複雑にしすぎない配慮により、全てのスイッチをなめらかな高さ変化で配置できていません。
そのため、高さ方向へ最適化しきれていない部分が残っています。

参考事例

  • Genesis2.5(販売ページ
    行ごとに高さと傾きを変えることができる自作キーボードキット。

  • Thumbs Up!
    カラムスタガをベースに親指や中央のキーを高くした設計の自作キーボードキット。

  • Kinesis Advantage series
    ”エルゴノミクス”、”3Dキーボード”と言えばこれが思い浮かぶのはこれ。凹形状にキーが配置されている。

  • Microsoft Sculpt
    ほんのり放射状に並んだキーと、中央部が高くなった形状。

  • Dactyl
    3Dプリンタで作る、スイッチを3D配置したキーボード。

  • "3D" キーキャップ
    キーボードはそのままに、キーごとに高さを変えた3D形状のキーキャップ。MXスイッチ用。

  • Gravity Keycaps
    Choc用の3D形状キーキャップ。

開発経緯

元々の計画

当初(2021年1月ごろ)は、Chocスイッチを使用するキーボード、Noraの打鍵しやすさ向上を目的に、スイッチの配置を立体的に改修する計画でした。
Choc用キーキャップには、行ごとに高さの異なるプロファイルのものが存在しません。すべてのキーが同じ形状になっているため、1行目の数字行や、ホームポジションから遠いキーへ指が届きにくくなります。
その状況を改善するための改修計画でしたが、あまりモチベーションも上がらず、手をつけずに放置していました。

Sandy計画の始動

2022年12月の末ごろ、SMKJのアドベントカレンダーを久しぶりに読み返しながら、様々なアイデアや取り組みについて思いをめぐらせていました。 そのとき、ふとした思いつきでJonesのキーキャップを部分的に背の高いものに入れ替えたところ、思いのほか打鍵しやすくなることに気がつきました。

Jonesのキーキャップを部分的に背の高いものに入れ替えたテスト機
奥:通常のJones,手前:一部のキーを入れ替えたJones

Cherryプロファイルをベースにして、T Yは倍ほどの高さのSAプロファイル、GやQなどは少しだけ背の高いKATプロファイルに交換しました。
この時点では左右のシフトなどをOEMプロファイルでほんの少し高くしようとしていますが、後にボツとなります。

これをきっかけとして、MXスイッチを使用するキーボード、Jonesを改修する計画として復活することになりました。

ロードテスト

先ほどのテスト機を使い部分的にキーキャップを交換してどのキーを最適化の対象にするかを調べたり、スチレンボードにスイッチをのせたモックアップを作成して最適な高さを探ったりしました。(0+2+2は、ベースの0mmに対して、1段目が2mm、2段目も2mmの段差を意味するメモ)

モックアップ

テスト機は、数字行をSAプロファイルへ、また、T YをSAプロファイル1行目のキーに交換してさらに高くした最終形態になりました。

最終形のテスト機

この形態をロードテストとして3ヶ月ほど使用し、日常的な使用で問題ないことを確認した上で基板の製作に取り掛かりました。

Parts

172
QtyValueFootprintReferences
39Dlocallib:D_SOD-123_Emphasized_Direction_Line_Reference_on_bottomD1, D2, D10, D11, D12, D13, D14, D15, D16, D17, D18, D19, D20, D21, D22, D23 +23
28SW_PushMX_Alps_Hybrid:MXOnly-1U-Hotswap-guideSW_;1, SW_<1, SW_>1, SW_A1, SW_C1, SW_CenterL1u2, SW_CenterR1u2, SW_D1, SW_DOWN1, SW_E1, SW_F1, SW_Fn1u1, SW_I1, SW_J1, SW_K1, SW_L1 +12
18Conn_01x01TestPoint:TestPoint_THTPad_D2.0mm_Drill1.0mmEXT_C0, EXT_C1, EXT_C2, EXT_C3, EXT_C4, EXT_C5, EXT_C6, EXT_C7, EXT_R0, EXT_R1, EXT_R2, EXT_R3, EXT_R4, EXT_R5, EXT_R6, EXT_R7 +2
18SK6812MINI-Elocallib:YS-SK6812MINI-E_middle_hole_with_small_padL1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L10, L11, L12, L13, L14, L15, L16, L17, L18 +2
11MountingHolelocallib:MountingHole_2.2mm_M2_Pad_minimalH6, H7, H8, H9, H10, H11, H12, H13, H14, H40, H41
6Conn_02x02_Top_Bottomlocallib:JST_SH_SM04B-SRSS-TB_1x04-1MP_P1.00mm_Horizontal_wCable_housing_spare_pinJ1, J2, J3, J4, J5, J6
6SW_PushMX_Alps_Hybrid:MXOnly-1.25U-Hotswap-guideSW_CTL1.25u1, SW_ENT1.25u1, SW_LALT1.25u1, SW_LWIN1.25u1, SW_RALT1.25u1, SW_ROPT1.25u1
50.1uFCapacitor_SMD:C_0805_2012MetricC4, C5, C7, C8, C9
4MountingHolelocallib:MountingHole_2.2mm_M2_No_CuH1, H2, H3, H4
4SW_PushMX_Alps_Hybrid:MXOnly-1.5U-Hotswap-guideSW_CTL1.5u1, SW_ENT1.5u1, SW_LSPC1.5u1, SW_RSPC1.5u1
3RotaryEncoder_Switchlocallib:RotaryEncoder_Alps_EC11K-Switch_Vertical_H20mm_NPTH_MP_minimalRE_L1, RE_L2, RE_R1
3SW_PushMX_Alps_Hybrid:MXOnly-1U-Hotswap-on-RE-guideSW_CAPS1u1, SW_CenterC1u1, SW_RIGHT1
210kResistor_SMD:R_0805_2012MetricR5, R6
222Resistor_SMD:R_0805_2012MetricR3, R4
222pFCapacitor_SMD:C_0805_2012MetricC2, C3
24.7kResistor_SMD:R_0805_2012MetricR8, R9
25.1kResistor_SMD:R_0805_2012MetricR1, R2
1clipboard:1d23b097-72e0-487b-bec7-a328ee8b6ed7
110uFCapacitor_SMD:C_0805_2012MetricC1
116MHzCrystal:Crystal_SMD_3225-4Pin_3.2x2.5mm_HandSolderingY1
11uFCapacitor_SMD:C_0805_2012MetricC6
124LC64Package_SO:SO-8_3.9x4.9mm_P1.27mmU2
15.2x5.2mmButton_Switch_SMD:SW_SPST_TL3342ResetSW1
1500mAFuse:Fuse_1206_3216Metric_Pad1.42x1.75mm_HandSolderF1
1ATmega32U4-MUPackage_DFN_QFN:QFN-44-1EP_7x7mm_P0.5mm_EP5.2x5.2mmU1
1Conn_01x02Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_VerticalJ9
1Conn_01x03Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_VerticalJ10
1Conn_02x03_Odd_EvenConnector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_2x03_P2.54mm_VerticalJ8
1LOGOlocallib:QR_code_Sandy_on_github_360dpiG***
1Logo_BaseJones.local:Sandy_logo_w60_newLOGO1
1PRTR5V0U2XPackage_TO_SOT_SMD:SOT-143_HandsolderingD99
1SolderJumper_3_OpenJumper:SolderJumper-3_P1.3mm_Open_RoundedPad1.0x1.5mmJP1
1USB_C_Receptacle_USB2.0Connector_USB:USB_C_Receptacle_HRO_TYPE-C-31-M-12J7

The 171 most common of 172 parts.

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Questions

How big is the Sandy Base PCB?

It measures 285 × 95.1 mm and has 2 copper layers, 1.6 mm thick.

What parts does the Sandy Base use?

172 parts, built around the ATMEGA32U4-MU, 24LC64(LX), SK6812MINI-E and PRTR5V0U2X. The full list of its parts is on this page, with links to each part's symbol and footprint where PCBKit's library has them.

Where can I download the Sandy Base KiCad files?

From the jpskenn/Sandy repository on GitHub, at the commit this page was made from: the board is PCB/Sandy_Base/Sandy_Base.kicad_pcb and its schematic PCB/Sandy_3in1/Sandy_3in1.kicad_sch. PCBKit opens the board in the browser, with nothing to install.

Can I use the Sandy Base design in my own project?

Its repository publishes it under the MIT licence: you may reuse it on that licence's terms (keep the author's notice, and for a copyleft licence share your changes alike).