Войти
Четырехуровневая конструкция клавиатуры типичной клавиатуры ноутбука Компьютерные клавиатуры могут быть классифицированы по используемой ими технологии switch. Компьютерные буквенно-цифровые клавиатуры обычно имеют от 80 до 110 прочных переключателей, обычно по одному на каждую клавишу. Выбор технологии переключения влияет на реакцию клавиш (положительная обратная связь о нажатии клавиши) и предварительное перемещение (расстояние, необходимое для нажатия клавиши для надежного ввода символа). В некоторых более новых моделях клавиатуры используются гибриды различных технологий для достижения большей экономии.
Есть два типа мембранные клавиатуры, плоские мембранные клавиатуры и полноразмерные мембранные клавиатуры:
плоские мембранные клавиатуры чаще всего встречаются на таких устройствах, как микроволновые печи или копировальные аппараты. Обычный дизайн состоит из трех слоев. На верхнем слое нанесены этикетки на лицевой стороне и токопроводящие полосы на обратной стороне. Под ним находится разделительный слой, который разделяет передний и задний слои, так что они обычно не имеют электрического контакта. Задний слой имеет проводящие полосы, напечатанные перпендикулярно полоскам переднего слоя. При совместном размещении полосы образуют сетку. Когда пользователь нажимает на определенное положение, его палец толкает передний слой вниз через промежуточный слой, чтобы замкнуть цепь на одном из пересечений сетки. Это указывает компьютеру или процессору управления клавиатурой, что была нажата определенная кнопка.
Как правило, плоские мембранные клавиатуры не производят заметной физической обратной связи. Поэтому устройства, использующие эти устройства, издают звуковой сигнал или мигают при нажатии клавиши. Они часто используются в суровых условиях, где требуется водонепроницаемость или герметичность. Несмотря на то, что они использовались в первые дни персональных компьютеров (на Sinclair ZX80, ZX81 и Atari 400 ), они были вытеснены благодаря более тактильной купольной клавиатуре и механическим переключателям.
Полнопроходные мембранные клавиатуры сегодня являются наиболее распространенными компьютерными клавиатурами. Они имеют цельную пластмассовую панель клавиш / толкатели переключателя, которые давят на мембрану, приводя в действие контакт в матрице электрического переключателя.
Как работает клавиатура переключателя купола: палец нажимает на купол, чтобы замкнуть цепь 
Переключатель купола соединяется с клавишами (на этом изображении клавиатура перевернута) Купол Клавиатуры с переключателями представляют собой гибрид плоскопанельных мембранных и механических клавиатур с переключателями. Они соединяют вместе две дорожки на печатной плате под резиновой или силиконовой клавиатурой, используя либо металлические «купольные» переключатели, либо полиуретановые купола. Переключатели с металлическим куполом представляют собой элементы из нержавеющей стали, которые при сжатии дают пользователю четкую положительную тактильную обратную связь. Эти металлические типы купольных переключателей очень распространены, обычно надежны более 5 миллионов циклов и могут быть покрыты никелем, серебром или золотом. Переключатели с резиновым куполом, чаще всего называемые полидомами, представляют собой полиуретановые купола, внутренний пузырь которых покрыт графитом. Хотя полидомы обычно дешевле металлических куполов, им не хватает четкости металлических куполов и, как правило, они имеют меньший срок службы. Полидомы считаются очень тихими, но пуристы склонны находить их «мягкими», потому что обрушивающийся купол не дает такого положительного отклика, как металлические купола. Для металла или полидомов при нажатии клавиши происходит сворачивание купола, который соединяет две дорожки цепи и завершает соединение для ввода персонажа. Рисунок на печатной плате часто позолочен.
Обе технологии коммутации распространены сегодня в клавиатурах массового рынка. Этот тип коммутационной технологии чаще всего используется в портативных контроллерах, мобильных телефонах, автомобилях, бытовой электронике и медицинских устройствах. Клавиатуры с купольным переключателем также называют клавиатурами с прямым переключением.
Ножничный механизм переключения Особым случаем купольного переключателя компьютерной клавиатуры является ножничный переключатель. Клавиши прикреплены к клавиатуре с помощью двух пластиковых деталей, которые сцепляются «ножницами» и прикрепляются к клавиатуре и клавише. В нем по-прежнему используются резиновые колпачки, но специальный пластиковый «ножничный» механизм соединяет колпачок с поршнем, который вдавливает резиновый купол с гораздо более коротким ходом, чем у типичной клавиатуры с резиновым куполом. Обычно в клавиатурах с ножничным переключателем также используются трехслойные мембраны в качестве электрического компонента переключателя. У них также обычно более короткое общее расстояние перемещения клавиш (2 мм вместо 3,5 - 4 мм для стандартных клавишных переключателей с купольным переключателем). Этот тип клавишного переключателя часто встречается на встроенных клавиатурах ноутбуков и клавиатурах, которые продаются как «низкопрофильные». Эти клавиатуры обычно тихие, и для нажатия клавиш требуется небольшое усилие.
Клавиатуры с ножничным переключателем обычно немного дороже. Их сложнее чистить (из-за ограниченного движения клавиш и их многочисленных точек крепления), но также меньше вероятность попадания в них мусора, поскольку зазоры между клавишами часто меньше (поскольку нет необходимости в дополнительном пространстве для «покачивание» клавиши, как это обычно бывает на мембранной клавиатуре).
На клавиатуре этого типа нажатие клавиши изменяет емкость набора конденсаторных площадок. Шаблон состоит из двух D-образных контактных площадок для каждого переключателя, напечатанных на печатной плате (PCB) и покрытых тонкой изолирующей пленкой паяльной маски, которая действует как диэлектрик.
Несмотря на сложность концепции, механизм емкостной коммутации физически прост. Подвижная часть заканчивается плоским вспененным элементом размером примерно с таблетку аспирина, покрытым алюминиевой фольгой. Напротив переключателя находится печатная плата с площадками конденсатора. При нажатии клавиши фольга плотно прилегает к поверхности печатной платы, образуя гирляндную цепь из двух конденсаторов между контактными площадками и саму себя, разделенную тонкой паяльной маской, и, таким образом, «закорачивает» «контактные площадки с легко обнаруживаемым падением емкостного реактивного сопротивления между ними. Обычно это позволяет распознавать импульс или последовательность импульсов. Поскольку переключатель не имеет фактического электрического контакта, устранение вибраций не требуется. Для приведения в действие клавиши не нужно нажимать полностью, что позволяет некоторым людям печатать быстрее. Датчик достаточно сообщает о положении клавиши, чтобы пользователь мог настроить точку срабатывания (чувствительность клавиши). Эту настройку можно выполнить с помощью прилагаемого программного обеспечения и индивидуально для каждой клавиши, если она реализована.
Клавиатура IBM Модель F представляет собой конструкцию с механическими клавишами, состоящую из изгибающейся пружины. емкостная печатная плата, подобно более поздней клавиатуре модели M, в которой вместо печатной платы использовалась мембрана.
Самой известной компанией в области емкостной (электростатической) коммутации является Topre Corporation из Японии. Однако, хотя их продукты продаются на eBay, Amazon и других сайтах, они, как правило, менее доступны в большей части мира. В клавишных переключателях Topre используется пружина под резиновым куполом. Купол обеспечивает большую часть усилия, которое удерживает клавишу от нажатия, подобно мембранной клавиатуре, в то время как пружина помогает с емкостным действием.
Два механических переключателя клавиатуры Cherry MX ( в разобранном виде справа) Каждая клавиша на клавиатуре с механическим переключателем содержит полный переключатель внизу. Каждый переключатель состоит из корпуса, пружины и стержня, а иногда и других частей, таких как отдельный тактильный лист или панель управления. Переключатели бывают трех вариантов: «линейные» с постоянным сопротивлением, «тактильные» с неслышимым ударом и «щелкающие» с ударом и слышимым щелчком. В зависимости от сопротивления пружины ключ требует разного давления для срабатывания и выхода за край. Форма штока, а также конструкция корпуса переключателя изменяют расстояние срабатывания и расстояние перемещения переключателя. Уровень звука, производимого при срабатывании, также можно изменить, добавив резиновые демпферы. Как и другие типы клавиатур, механические клавиатуры позволяют снимать и заменять колпачки клавиш, но их замена чаще встречается у механических клавиатур из-за общей формы стержня.
Механические клавиатуры обычно имеют более длительный срок службы, чем мембранные или купольные клавиатуры. Например, переключатели Cherry MX имеют ожидаемый срок службы 50 миллионов нажатий на переключатель, а переключатели от Razer имеют расчетный срок службы 60 миллионов нажатий на переключатель.
Механический переключатель основного тока производитель Cherry. Alps Electric, бывший крупный производитель, прекратил производство в начале 2000-х, но переключатели в стиле Alps по-прежнему производятся другими компаниями, такими как Matias, Xiang Min (XM), Tai-Hao. (БТР) и Хуа-Цзе (АК). К другим производителям переключателей относятся Gateron, Kaihua (Kailh), Gaote (Outemu), Greetech, TTC и Omron.
Иллюстрация оригинальной пружины сгибания США. Патент 4,118,611, выданный IBM в 1978 году. Многие машинисты предпочитают изгибающуюся пружину клавиатуры. Механизм изгибающейся пружины (истекший патент США 4,118,611 ) на переключателе отвечает за тактильный и звуковой отклик клавиатуры. Этот механизм управляет небольшим молотком, который ударяет по емкостному или мембранному переключателю.
В 1993 году, через два года после появления Lexmark, IBM передала операции с клавиатурой дочерней компании.. Новые клавиатуры модели M продолжали производиться для IBM компанией Lexmark до 1999 года, когда Unicomp приобрела клавиатуру.
Сегодня Unicomp производит новые клавиатуры с изгибающейся пружиной. Unicomp также ремонтирует старые клавиатуры IBM и Lexmark.
Клавиатура с эффектом Холла использует магниты и датчики Холла вместо переключателей с механическими контактами. Когда клавиша нажата, она перемещает магнит, который обнаруживается твердотельным датчиком. Поскольку для срабатывания не требуется физического контакта, клавиатуры с эффектом Холла чрезвычайно надежны и могут принять миллионы нажатий клавиш до выхода из строя. Они используются для приложений сверхвысокой надежности, таких как атомные электростанции, кабины самолетов и критические промышленные среды. Их легко сделать полностью водонепроницаемыми и устойчивыми к большому количеству пыли и загрязнений. Поскольку для каждой клавиши требуются магнит и датчик, а также специальная управляющая электроника, их производство дорого.
Лазерное проекционное устройство размером примерно с компьютерную мышь проецирует очертания клавиш клавиатуры на плоскую поверхность, например стол или стол. Этот тип клавиатуры достаточно портативен, чтобы ее можно было легко использовать с КПК и мобильными телефонами, и многие модели имеют убирающиеся шнуры и возможности беспроводной связи. Однако внезапное или случайное отключение лазера регистрирует нежелательные нажатия клавиш. Кроме того, если лазер выходит из строя, весь блок становится бесполезным, в отличие от обычных клавиатур, которые можно использовать, даже если сняты различные части (например, колпачки клавиш). Использование этого типа клавиатуры может быть неприятным, поскольку она подвержена ошибкам даже в процессе обычного набора текста, а полное отсутствие тактильной обратной связи делает ее даже менее удобной для пользователя, чем мембранные клавиатуры самого низкого качества.
Большинство клавиатур жесткие, но эта клавиатура гибкая. Клавиатуры из гибкого силикона или полиуретана можно свернуть в связку. Плотно сложите клавиатуру, чтобы повредить внутренние мембранные схемы. Когда они полностью закрыты резиной, они водонепроницаемы. Сообщается, что к ним, как и к мембранным клавиатурам, очень трудно привыкнуть, так как тактильная обратная связь незначительна, а силикон притягивает грязь, пыль и волосы.
Также известна как фотооптическая клавиатура, светочувствительная клавиатура, фотоэлектрическая клавиатура и технология оптического обнаружения срабатывания клавиш.
Технология оптической клавиатуры была представлена в 1962 году Харли Э. Келчнером для использования в пишущей машинке с целью уменьшения шума, генерируемого при нажатии клавиш пишущей машинки.
Технология оптической клавиатуры использует светоизлучающие устройства и фотодатчики для оптического обнаружения нажатых клавиш. Чаще всего излучатели и датчики располагаются по периметру на небольшой печатной плате. Свет свет направлен из стороны в сторону внутренней части клавиатуры и может быть заблокирован только нажатыми клавишами. Большинству оптических клавиатур требуется как минимум 2 луча (чаще всего вертикальный луч и горизонтальный луч) для определения нажатой клавиши. В некоторых оптических клавиатурах используется особая структура клавиш, которая блокирует свет по определенной схеме, позволяя использовать только один луч на ряд клавиш (чаще всего горизонтальный луч).
Механизм оптической клавиатуры очень прост - световой луч направляется от излучателя к приемному датчику, и задействованная клавиша блокируется, отражает, преломляет или иным образом взаимодействует с лучом, в результате чего получается идентифицированный ключ.
Некоторые более ранние оптические клавиатуры были ограничены по своей конструкции и требовали специального корпуса для блокировки внешнего света, не поддерживалась функциональность с несколькими клавишами, и дизайн был очень ограничен толстым прямоугольным корпусом.
Преимущества технологии оптической клавиатуры заключаются в том, что она предлагает настоящую водонепроницаемую клавиатуру, стойкую к пыли и жидкостям; и он использует около 20% объема печатной платы по сравнению с клавиатурами с мембранными или купольными переключателями, что значительно сокращает электронные отходы. Дополнительные преимущества технологии оптической клавиатуры по сравнению с другими технологиями клавиатуры, такими как клавиатура с эффектом Холла, лазерная, сворачивающаяся и прозрачная клавиатура, заключаются в стоимости (клавиатура с эффектом Холла) и ощущении - технология оптической клавиатуры не требует других механизмов клавиш и тактильного ощущения набор текста остается неизменным более 60 лет.
В специальной клавиатуре DataHand используется оптическая технология для распознавания нажатия клавиш с помощью одного светового луча и датчика для каждой клавиши. Клавиши удерживаются в исходном положении с помощью магнитов ; когда магнитная сила преодолевается для нажатия клавиши, оптический путь разблокируется, и нажатие клавиши регистрируется.
При ударе по клавише она несколько раз колеблется (или отскакивает) от ее контактов перед установкой. При отпускании он снова колеблется, пока не вернется в состояние покоя. Хотя это происходит в таком маленьком масштабе, что его невозможно увидеть невооруженным глазом, для компьютера достаточно случайно зарегистрировать несколько нажатий клавиш.
Чтобы решить эту проблему, процессор в клавиатуре «отклоняет» нажатия клавиш, объединяя их во времени, чтобы произвести одно «подтвержденное» нажатие клавиши, которое (обычно) соответствует тому, что обычно является твердым контактом. Ранние мембранные клавиатуры имели ограниченную скорость набора текста, потому что им приходилось делать значительный отклик. Это была заметная проблема на ZX81.
Keycaps, которые используются на клавиатурах с полным ходом. Хотя современные колпачки для клавиш обычно имеют поверхностную печать, они также могут быть формованными двойным формованием, лазерной печатью, сублимационной печатью, гравировкой или они могут быть изготовлены из прозрачного материала с печатными бумажными вставками.
Есть также колпачки для клавиш, которые представляют собой тонкие оболочки, которые размещаются над основанием клавиш. Они использовались на клавиатурах IBM PC.
Современная клавиатура ПК также включает в себя процессор управления и световые индикаторы, чтобы сообщить пользователю, в каком состоянии находится клавиатура. В зависимости от сложности клавиатуры программирования контроллера, клавиатура может также предлагать другие специальные функции. Процессор обычно представляет собой вариант микроконтроллера 8048 на одной микросхеме. Матрица переключения клавиатуры подключена к ее входам, она обрабатывает входящие нажатия клавиш и отправляет результаты по последовательному кабелю (шнур клавиатуры) на приемник в главном блоке компьютера. Он также управляет подсветкой индикаторов «caps lock », «num lock » и «scroll lock ».
Обычной проверкой того, не произошел ли сбой компьютера, является нажатие клавиши «Caps Lock». Клавиатура отправляет код клавиши в драйвер клавиатуры, работающий на главном компьютере; если главный компьютер работает, он дает команду на включение света. Все остальные световые индикаторы работают аналогичным образом. Драйвер клавиатуры также отслеживает состояние клавиатуры shift, alt и control.
Матрица переключения клавиатуры часто рисуется с горизонтальными и вертикальными проводами в сетке, которая называется схемой матрицы . У него есть переключатель на некоторых или на всех перекрестках, как у мультиплексного дисплея . Почти на всех клавиатурах есть только переключатель на каждом перекрестке, что вызывает «призрачные клавиши» и «заклинивание клавиш» при нажатии нескольких клавиш (опрокидывание ). Некоторые, часто более дорогие клавиатуры имеют диод между каждым пересечением, что позволяет микроконтроллеру клавиатуры точно определять любое количество одновременных нажатий клавиш, не генерируя ошибочные фантомные клавиши.
