Как работает механическая клавиатура

Клавиатура. Назначение, состав и принцип работы.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Существует три основных типа механизма клавиш: мембранный, полумеханический и механический. Мембранные клавиатуры обычно дешевле механических в несколько раз.

Мембранные клавиатуры

Название происходит оттого, что при нажатии клавиши замыкаются две мембраны. Возврат клавиши осуществляется резиновым куполом (с «шахтой» в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями.

Так как мембраны находятся на внутренних сторонах пленок, то конструкция хорошо защищена, например, от пролитого кофе.

В более защищенной реализации все выглядит как единый резиновый коврик с выступающими куполами, расположенными под клавишами.

Плюсами мембранного типа клавиш являются защищенность, низкий шумицена.

Минус данного типа — недолговечность.

Полумеханические клавиатуры

В этих клавиатурах используются более долговечные и не протирающиеся металлические контакты. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом.

Механические клавиатуры

В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной.

Механические клавиатуры не требуют полного нажатия «до упора» чтобы зарегистрировать сигнал, потому сила для сдвижения клавиши с места является единственной силой, которую вам требуется приложить для регистрирования сигнала. Бить клавишу о каркас клавиатуры уже не обязательно.

Минусы такого механизма: отсутствие герметичности, стоимость.

Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены.

Долговечность (число нажатий, при котором обеспечивается надежный контакт):

для мембранных клавиатур: 10—30 млн;

для механических (полумеханических): 50 млн и даже 100 млн для позолоченных контактов.

Для обычного пользователя 20 млн при обычной работе хватит на 10 лет и более. За это время сменится минимум 2 поколения клавиатур.

Принцип действия.

Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверов.

Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ (Постоянное Запоминающие Устройство) в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Контролер процессора сканирует переключатели клавиш и при нажатии на любую клавишу, передается уникальный скан-код размером один байт. Когда скан-код попадает в процессор инициализируется аппаратное прерывание. Скан-код анализируется процессором и преобразуется в код символа. Далее полученный код символа помещается в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

Каждой клавише присвоен уникальный цифровой код и существуют специальные таблицы кодировки клавиатуры, как правило, они записана в специальную микросхему – знакогенератор процессора. Для смены кодировки клавиатуры применяются специальные программы – клавиатурные драйверы. Современные клавиатуры способны не только передавать данные в процессор, но и воспринимать команды от него.

Состав клавиатуры.

АЛФАВИТНО - ЦИФРОВЫХ КЛАВИШИ

Предназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ (F1- F12)

Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

СЛУЖЕБНЫЕ КЛАВИШИ

SHIFT; ENTER; ALT; CTRL; TAB; ESC; BACKSPACE;

PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).

SCROLL LOCK – переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.

PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.

УПРАВЛЕНИЕ КУРСОРОМ

Курсор - экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации, используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.

UP / DOWN / LEFT / RIGHT

HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

INSERT переключает режим ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.

DELETEпредназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.

Настройка клавиатуры.

Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода.

infopedia.su

МЕХАНИЧЕСКАЯ КЛАВИАТУРА – ДОРОГАЯ ИГРУШКА ИЛИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ?

Клавиши механических клавиатур работают за счет специальных переключателей, свитчей (switch – переключать, англ.), расположенных внутри клавиш.

• С отдачей, но без звука – приятные тактильно, в работе не громкие, отличный вариант для длительной работы с текстом
• С отдачей и звуком – повсеместно используются в киберспортивной среде, за счет быстрого отклика, отсутствия ложных срабатываний и отличной надежности
• Линейные — отсутствует звук и сопротивление нажатию. Тактильно самые «мягкие» из всех переключателей

• Black имеют равномерное нажатие, без тактильных ощущений и клика, и являются лучшим выбором для игр
• Red имеют меньшую силу нажатия, чем предыдущие (Black) и позиционируются, как игровые
• Brown нечто среднее между игровыми и клавишами для набора текстов
• Clear очень схожи с предыдущими (коричневыми), т.к. тактильные ощущения более сильные и приятные, и сила нажатия схожа с мембранной клавиатурой, однако в современных механических клавиатурах встречаются довольно редко
• Blue идеальны для работы с текстом благодаря хорошему тактильному ощущению, силе нажатия схожей с мембранной клавиатурой
• Green можно охарактеризовать сильным щелчком и большой силой нажатия с хорошим откликом
• Silent обладают мягкой амортизацией в конце хода, да и сам ход достаточно плавный. К тому же это самые тихие переключатели.
• Speed самые быстрые свитчи, хорошо подходят для игр

• ALPS - Black Alps,  White Alps
• MATIAS - Matias quiet click, Matias click, Matias linear
• RAZER - Razer Orange Switch, Razer Green Switch, Razer Yellow Switch
• Topre, Buckling Spring, Romer-G

• Высокая скорость печати, за счёт быстрых и точных нажатий
• Легкий ход клавиш из-за отсутствия сопротивления нажатия
• Длительный срок службы - порядка 50млн. нажатий против 10млн. клавиатур мембранного типа
• Высокое качество сборки

• Высокая стоимость
• Некоторые модели излишне громко «клацают», хотя даже самые тихие «свитчи» издают отчетливый щелчок, который в ночной тишине и вовсе выводит громкостью из зоны комфорта

Механические клавиатуры являются устройствами премиального уровня, и отлично подойдут для геймеров и очень активных пользователей, работающими с большим количеством текста. И если мембранные клавиатуры имеют широкий ассортимент преимущественно недорогих моделей, то механические клавиатуры открывают весь спектр высококачественных профессиональных и игровых решений. А для киберспорта и активного гейминга хорошая механическая клавиатура также важна, как монитор или игровая мышь с большим ковриком.

server.by

Виды клавиатур: какие бывают по принципу действия

Некоторые люди понятие «клавиатура» ассоциируют исключительно с устройством ввода персональных компьютеров или ноутбуков. На самом деле, смысл этого термина намного шире.

Производители электронной техники, вычислительных машин и интеллектуальных систем всегда стремились сделать свою продукцию универсальной, подходящей как можно большему количеству потенциальных пользователей. Как следствие, возникла необходимость создания промежуточных устройств, с помощью которых компьютеру задаются команды.

Сейчас невозможно представить никакую технику без клавиатуры. Бытовые приборы, автомобильные устройства и промышленное оборудование – все многообразие существующих электронных приспособлений от сложнейших агрегатов до привычных пультов дистанционного управления домашней электроники снабжаются кнопочными системами управления того или иного типа.

Основным фактором, по которому различают клавиатуры разного типа, является принцип их действия. Можно выделить две основные категории:

• механические, в которых управление осуществляется физическим замыканием контакта;
• сенсорные, в работе которых используются различные электротехнические свойства материалов и полупроводников и их свойства.

Такое разграничение довольно условно, но для лучшего понимания можно классифицировать в рамках этих двух принятых групп.

Механические клавиатуры

В общем случае принцип действия механических клавиатур схож с работой обычной электрической кнопки. При нажатии на подвижную поверхность происходит замыкание двух контактов, через которые происходит передача логического сигнала к обрабатывающим узлам электронного устройства. Клавиши обычно имеют пружинящие части, возвращающие кнопку в исходное состояние после прекращения нажатия.

Яркий пример подобных систем управления – привычные компьютерные устройства ввода персональных компьютеров или ноутбуков.

Основные достоинства:

• чрезвычайная долговечность (до 50 миллионов нажатий и более);
• удобство работы в связи с высокой тактильностью;
• простота обслуживания.

Основные недостатки:

• высокая цена ввиду сложности производства;
• большие габариты, не позволяющие минимизировать размер общей рабочей поверхности;
• отсутствие герметичности, что приводит к возможному засорению внутренних областей.

Мембранные клавиатуры

Снизить рабочую площадь поверхности клавиатуры позволяют мембранные клавиатуры. Эти устройства взаимодействия с электронными аппаратами по принципу действия аналогичны простым механическим клавиатурам. Единственное — в них отсутствует кнопка как таковая, функции которой выполняют упругие мембраны. Нажатие на мембрану вызывает придавливание токопроводящего контакта, вмонтированного в один из ее слоев к стационарному контакту, расположенному непосредственно на плате электронного устройства.

В качестве примера оборудования, в которых используются клавиатуры мембранного типа, можно назвать пульты дистанционного управления теле- и аудиооборудования, панели программирования других бытовых приборов – микроволновых печей, стиральных машин и тому подобных.

В изготовлении компьютерных клавиатур мембранные технологии сейчас используют редко.

Плюсы мембранных клавиатур:

• невысокая стоимость;
• практически бесшумные;
• возможность полной герметизации;
• возможность минимализировать размер устройства управления.

Отрицательные стороны:

• самый небольшой ресурс из всех существующих видов, что обусловлено износом мембраны;
• низкая чувствительность, уменьшающаяся со временем эксплуатации;
• плохая тактильность работы.

Ножничные клавиатуры

По своей сути устройства ввода данных подобного типа – это гибрид обычной механической клавиатуры с мембранной. С одной стороны кнопки снабжены специальным приспособлением, напоминающим классический тип с небольшим отличием. Вместо упругой мембраны, контакт наносится на специальный шток.

Перемещение клавиш осуществляется нехитрым механизмом — скрещенные пластины, соединённые между собой посередине подвижным шарниром. В целом все устройство напоминает ножницы — отсюда и пошло название.

Основные достоинства:

• не самая высокая цена;
• отличная тактильная отдача, позволяющая проводить скоростной набор;
• высокая долговечность, мало уступающая механическим разновидностям;
• малошумная работа.

Отрицательные стороны:

• свойственная механическим клавиатурам проблема больших габаритов — не каждое оборудование возможно оснастить подобным устройством ввода информации;
• чувствительность от попадания влаги.

Емкостные сенсоры

Миниатюризация современных устройств вызвала необходимость создания нового типа клавиатур. Одним из решений явилось применение емкостных сенсоров, которые используются в большинстве гаджетов, планшетов и смартфонов.

Толщина таких сенсоров может быть всего несколько миллиметров.

Упрощенно принцип действия можно описать следующим образом. Вся рабочая поверхность разбита на множество (от 1000 до нескольких миллионов) сегментов. Каждый сегмент содержит микроконденсатор — радиоэлектронный прибор, имеющий определённую ёмкость. Нажатие на сегмент приводит к изменению ёмкости. Этот факт фиксируется микропроцессором, который обрабатывает это по заложенной программе.

В заключении

Необходимо отметить, что не всегда  понятие «выбор типа клавиатуры» имеет место. Так, среди тонкоэкранных устройств разнообразия практически никакого не существует. Точно такая же ситуация и с бытовыми приборами, где преимущественно используются мембранные кнопочные панели. Однако, если говорить об устройствах взаимодействия с процессорами персональных компьютеров, тогда лучше останавливаться на ножничных. В них максимально сочетаются высокое качество конструктивного решения с приемлемой для большинства ценой.

Полезно:

Клавиатуры: лучшие, новейшие, удобнейшие

Наши Читатели

Это сборный образ присланных в редакцию статей от непостоянных авторов. Мы их прочли, подредактировали и опубликовали. Вы так же можете присылать нам ваши работы или стать постоянным автором ТехноПанорамы.

tehnopanorama.ru

Смотрите также

• 
  Можно ли приклеить напольный плинтус на жидкие гвозди
• 
  Как дома постирать пиджак
• 
  Какой телефон лучше хуавей или зте
• 
  Как вывести замазку с одежды
• 
  Над кроватью что повесить
• 
  Плетение мебели из искусственного ротанга своими руками
• 
  Дизайн ванной в серых тонах
• 
  Против мышей средства
• 
  Как бороться с пищевой молью в домашних условиях
• 
  Как убрать ржавчину с чугунной сковородки
• 
  Что значит деликатная стирка