Ножова клавіатура - що це таке: пристрій, принцип дії

Структура клавіатури являє собою дуже простий механізм, який заснований на взаємодії кнопки і контакту через мембрану. Дані пристрої бувають різних типів, але найбільш популярні ножові пристрої.

Мембранна клавіатура (Dome Membrane Keyboard) - клавіатура з мембранними ковпачками перемикачів.

Більшість комп'ютерних клавіатур, доступних сьогодні на ринку, оснащено мембранними перемикачами клавіш з гумовими або силіконовими прокладками, за формою своєю нагадуючими куполоподібні ковпачки, перекинуті «вгору тормашками» (англійською такою ковпачок називається «dome»).

Конструкція клавіші являє собою кришку, яка кріпиться на вертикальний пластиковий стрижень з ковпачком внизу, розташований прямо над тришаровою мембраною. Коли користувач натискає на клавішу до упору, стрижень спочатку опускається до верхнього шару мембрани, торкаючись його ковпачком-прокладкою, а потім проштовхує цей шар крізь отвір в середньому шарі до самого нижнього. Це замикає ланцюг контактів, в результаті чого спрацьовує клавіша - і відповідний сигнал передається комп'ютеру. Середній шар мембрани необхідний для того, щоб запобігати подібним замиканням контактів між верхнім і нижнім шарами, якщо ви задінете клавішу випадково: так вона спрацьовує тільки при повному натисканні:

Особливості ходу, рівень опору і тактильний зворотний зв'язок від роботи з такими клавішами залежать від форми і товщини використаної прокладки-ковпачка. Найважливіша особливість полягає в тому, що клавіша спрацьовує тільки при натисканні до упору (по-англійськи «bottoming out»).

Особливості мембранних клавіатур з прокладками-ковпачками:

• Довжина ходу клавіші. Для мембранних перемикачів характерний «повний хід», тобто клавіша продавлюється вниз на 3,5-4,0 мм, перш ніж зупинитися - а еластичний мембранний шар потім повертає її на вихідну позицію. В окремих випадках довжина ходу клавіші може становити всього 2,5 мм.
• Звук. Мембранні перемикачі - найтиповіші з доступних на ринку, оскільки в їх конструкції відсутні будь-які жорсткі елементи, які могли б зачіпати один одного і видавати стукіт; гумові та силіконові прокладки скрадають звуки роботи клавіш.
• Термін служби. Термін експлуатації більшості стандартних перемикачів з прокладкою-ковпачком становить 1 млн. натискань, однак, використання надякісних матеріалів дозволяє деяким виробникам доводити цей показник до 10 млн натискань. Незалежно від своїх вихідних показників деякі ковпачки з часом втрачають еластичність, в той час як інші, навпаки, стають занадто чутливими до натискань: це може бути пов'язано із забрудненням клавіатури, надмірним навантаженням на гумові/силіконові прокладки, недосконалостями виконання і навіть ультрафіолетовим опроміненням (від нього гума «вулканізується»).

У результаті при друку на одній і тій же клавіатурі доводиться натискати на різні клавіші з різною силою; і навіть якщо на ній вказано робочий цикл у «10 млн натискань», вже в перший рік використання може утворитися помітна різниця в спрацьовуванні окремих клавіш.

• Сила спрацьовування. Заводський діапазон сили спрацьовування досить широкий - від 25 грамів (або «грам-сил», як іноді кажуть) до 150. Більшість мембранних перемикачів потрапляє в діапазон 60-80 грамів.
• Тактильність (відчуття від дотику): у більшості своїй мембранні перемикачі з ковпачками не є тактильними за архітектурою, і при використанні передають користувачеві досить «м'який» зворотній зв'язок - адже вся суть їх конструкції в амортизації. При бажанні їх можна «довести» до певного рівня тактильності - але зрівнятися з дзвінким і яскраво вираженим стуком ножничних або механічних клавіш вони ніколи не зможуть.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ: важливо відрізняти куполоподібні («dome») мембранні перемикачі від плоскопанельних («flat-panel») - у останніх немає ніякого округлого ковпачка-прокладки (такі клавіші часто зустрічаються, наприклад, на панелях управліннях мікрохвильових печей), а їх хід зведений до мінімуму. Правда, перемикачі з плоскопанельною конструкцією іноді зустрічаються на спеціалізованих комп'ютерних клавіатурах - портативних моделях для подорожей - або, скажімо, в промислових версіях.

Як працюють клавіатури з електропровідною гумою (Conductive Rubber Keyboard)?

Це окремий невеликий клас мембранних клавіатур з гумовими ковпачками перемикачів. З механічної точки зору конструкція перемикача може повністю повторювати традиційну мембранну (куполоподібну або ножову), тільки електроніка в даному випадку складається всього з одного шару. «Верхівка» ковпачка виготовляється з особливої гуми, що проводить електричний струм: при натисканні клавіші до упору такий перемикач відразу замикає ланцюг контактів - і клавіша спрацьовує. Такі клавіатури зустрічаються відносно рідко, не в останню чергу тому, що їх собівартість відчутно вище собівартості традиційних мембранних клавіатур.

При цьому одна з основних переваг моделей з електропровідною гумою полягає в тому, що їх досить легко лагодити: достатньо почистити або замінити гумову прокладку і провідний шар. Для порівняння, звичайна мембранна клавіатура вимагає виготовлення і складання в максимально чистих умовах, і розбирати і лагодити (або чистити) таку клавіатуру в цілому не дуже хороша ідея - і не завжди результативно.

Що таке мембранна

Це найпоширеніший тип клавіатур. Така популярність обумовлена простотою їх конструкції. У найпростіших конструкцій, механізм як такий, відсутній в принципі.

Мембрана ж являє собою кілька шарів еластичного матеріалу, на якому відповідно розташуванню кнопок на клавіатурній матриці, змонтовані пари контактів, на невеликій відстані один від одного.

При натисканні на кнопку, два контакти з'єднуються, а мікропроцесор отримує сигнал про те, що введена конкретна команда. Окремо варто уточнити, що такий принцип роботи у клавіатур типу PS/2, тобто обладнаних круглим штекером - як правило, маркованих фіолетовим кольором.

У пристроїв, що підключаються через порт USB, принцип розпізнавання трохи відрізняється: контролер постійно сканує стан девайсу, реагуючи на будь-які його зміни. У найпростіших модифікацій мембранних клавіатур, клавіші можуть зовсім відсутні: їх наявність для того, щоб замкнути контакти, не потрібна.

Іноді може бути відсутнім і сам корпус з пластику. У цьому випадку клавіатуру можна згорнути в рулон і зручно транспортувати навіть у кишені.

Втім, такі конструкційні особливості - швидше екзотика та експерименти конструкторів, а частка їх на ринку несуттєва. Частіше, мембранну клавіатуру без клавіш можна побачити на побутовій техніці - наприклад, мікрохвильовці або мультиварці.

Як діє ножовий механізм клавіатури

Цей тип пристроїв набув поширення завдяки зручності, надійності та довговічності. Полягає він у наступному.

Куполоподібна силіконова кнопка знаходиться під клавішею. Під нею розташовується тришарова мембрана, при натисканні на яку замикаються контакти і відбувається передача сигналу. Силіконова кнопка за рахунок упругої структури повертає клавішу на місце, запобігаючи залипанню.

Цей опис універсальний для будь-якого типу девайсів. Однак ножична конструкція відрізняється від інших тим, що за фіксацію кнопки і прокладки відповідають спеціальні пластикові ніжки. Цей механізм дозволяє поліпшити деякі характеристики пристрою.

Спеціальні ніжки фіксують кнопку через спеціальні пази і забезпечує плавність натискання і відсутність залипань або зміщень клавіш.

ДОВІДКА! Така клавіатура майже не відрізняється силою спрацювання. Однак все навантаження в такому випадку припадає не на мембрану, а на пластиковий механізм. Це підвищує зносостійкість такого гаджета.

Плюси і мінуси ножових конструкцій

Цей механізм має свої особливості.

Переваги

Основні параметри, які були поліпшені, завдяки цій технології:

• сила спрацювання;
• термін служби;
• надійність пристрою.

Термін служби продовжується за рахунок того, що основний вплив проводиться саме на ніжки, а не на мембрану, яка часто піддається зносу. На зазначених клавіатурах термін життя однієї клавіші сягає 10 мільйонів натискань.

Великою перевагою даного девайса також є менше навантаження на пальці і кисті рук. Це досягається завдяки меншій силі натискання, яка потрібна для натискання кнопок. На відміну від механічної конструкції, ножичний механізм дозволяє забезпечити більш тривалу роботу без ознак втоми.

Недоліки

• Серед недоліків слід виділити більш складну конструкцію, що ускладнює заміну поламаних деталей.
• Рамки також більш схильні до забруднення. Це не тільки знижує термін їх служби, але і є причиною залипань або поломок.

ДОВІДКА! Водночас ножова клавіатура володіє більш прилеглими клавішами. Це знижує ступінь забруднення внутрішньої конструкції.

• Ще одним істотним недоліком є підвищений шум при роботі на такому пристрої. Оскільки основне навантаження випадає не на силіконову мембрану, а на пластикову конструкцію, звук при натисканні кнопок більш гучний. Однак у сучасних моделях намагаються скоротити цей параметр, завдяки м'яким прокладкам.

ДОВІДКА! Мембранні механізми відрізняються майже безшумною роботою, що є одним з головних недоліків ножичних.

В основному цей тип пристрою використовується в ноутбуках, оскільки така технологія дозволяє знизити розміри кнопок.

Виробник і ціна

Ціна «механіки» сильно залежить від того, сувої якого виробника стоять на клавіатурі. Найдорожче обійдеться повноформатна клавіатура зі сувоями Cherry.

Втім, сувої компаній Logitech, SteelSeries і A4tech (серії LK) коштують дешевше, а якість тримається на висоті. Останнім часом на ринку з'явилися кілька китайських брендів, що пропонують механічні сувої невисокого цінового сегмента. Клавіатури, засновані на таких сувоях, стоять недорого і мають всі приємні властивості «механіки». Але ось ресурс мають помітно менший - при активному використанні нерідкі випадки виходу сувоїв з ладу вже через кілька місяців експлуатації.

Ще один спосіб зниження ціни «механіки», що зберігає при цьому високу надійність пристрою - поєднання мембрани і механічних сувоїв в одній клавіатурі. Від шести до десяти найбільш використовуваних клавіш у таких моделях механічні, решта - мембранні. Такі клавіатури добре підійдуть для ігор (традиційно використовують клавіші WASD і найближчі до них).

Кастомізація

Ще однією перевагою механіки, а точніше - уніфікації сувою під один стандарт - є можливість заміни ковпачків клавіатури. Справа в тому, що всі сувої Cherry MX (і всі повністю сумісні з ними аналоги) мають однакові розміри і однакове кріплення ковпачків. Тому під потреби любителів кастомізації виробляється безліч ковпачків різних забарвлень з різних матеріалів - при бажанні можна знайти навіть дерев'яні або гранітні.

Але майте на увазі, що не всі сувої, які ви можете знайти в інтернеті або магазинах, сумісні зі стандартом cherry. Світчі серій Romer G, Torpe мають свій стандарт ковпачків і знайти до них альтернативу може бути непросто.