Компьютерная клавиатура
Продолжаем знакомиться с устройством компьютера, и сегодня поговорим о периферии, конкретнее – о клавиатурах. Любой человек, который хотя бы раз видел ПК или ноутбук, имеет представление о том, что такое клавиатура и как ей пользоваться. Но эта статья для тех, кто хочет почерпнуть больше информации о том, как устроены эти устройства и какими бывают.
Устройство мембранной клавиатуры
Мембранная клавиатура является самой распространенной из всех, по причине низкой стоимости изготовления и относительно невысокого уровня шума, издаваемого клавишами при наборе. Принцип действия довольно прост, при нажатии одной из клавиш замыкаются контактные мембраны в форме диска, расположенные на пластиковой пленке, сложенной как бы в два слоя (по одной мембране на каждый слой). На фото ниже клавиатура перевернута, т.е. расположена клавишами к столу.
Между этими слоями находится еще один — слой, изолирующий контакты верхнего и нижнего слоев. За возврат клавиш отвечает резиновый «купол», вот откуда «бесшумность» клавиатур такого типа.
Кстати, использование резинового «купола» вместо классической пружины, позволяет еще и повысить надежность, такие клавиатуры достаточно герметичны, что возможно избавит вас от покупки новой, в том случае, если на нее случайно прольется кофе (само). Из недостатков такого типа клавиатур можно отметить относительно малый ресурс (в среднем 10 млн. нажатий — около 5 лет работы), а так же «эффект усталости», когда нажимать клавиши становится все легче.
А что насчет полумеханических клавиатур? В клавиатурах этого типа вместо обычных контактов используются более долговечные металлические контакты, размещенные на печатной плате. Однако, как и прежде, здесь за возврат клавиш в начальное положение отвечает все тот же резиновый купол. Получается, что эффект «усталости» клавиш присутствует здесь во всей «красе». Но в целом, такие устройства более надежны, скажем так — они средние по надежности, но и цена на них тоже средняя, уже не такая низкая, как на клавиатуры мембранного типа. Таким образом, скрестив «ужа с ежом», получили хорошо сбалансированную по всех характеристикам клавиатуру, на нее и кофе пролить не так страшно, и шумит она не сильно. Правда, в яндекс маркете я нашел только одну! клавиатуру, устроенную подобным образом.
Устройство клавиатур
Мембранные . Самый популярный и самый недорогой вид. Внутри каждой клавиши находится специальная мембрана. При нажатии она продавливается и замыкает контакт. Срок службы каждой клавиши около 5 млн. нажатий.
Ножничные . Такие клавиатуры устанавливаются во все ноутбуки. Принцип работы клавиш похож на ножницы – от того и такое название. Нажатие мягкое и четкое, что очень удобно при печати. Но стоит она дороже. Срок службы около 10 млн. нажатий.
Механические . Лучший, но и самый дорогой вид. Под каждой клавишей находится выключатель с металлической пружиной и металлическими контактами. Благодаря ему кнопка срабатывает еще до того, как опущена до конца. Пользоваться такой клавиатурой легко и приятно – совсем другие тактильные ощущения. Но звук при нажатии клавиш громче. Срок службы около 50 млн. нажатий.
Клавиши у них бывают разных типов в зависимости от потребностей: игровые, для работы с текстом, универсальные и всякие другие.
Полумеханические . Что-то среднее между мембранными и механическими. Фактически это те же мембранные, но с увеличенным сроком эксплуатации.
Устранение простых неисправностей
В дешевых клавиатурах иногда начинают заедать клавиши – те, которые нажимают чаще всего (например «Enter»). Это происходит вследствие выработки направляющих и выступов в клавише и верхней крышке клавиатуры.
Они трутся друг о друга и изнашиваются. К тому же, там могут появиться заусенцы. Если нажимать на клавишу не строго вертикально, а под некоторым углом (что чаще всего и бывает), она будет «затирать» и заедать. Чтобы этого не было, нужно смазать изношенные трущиеся части капелькой силиконового масла.
Иногда по клавиатурам бьют слишком сильно. Это бывает в процессе игры, когда монстры обступили со всех сторон.
Со временем направляющая в верхней крышке (это опять же относится к дешевым клавиатурам) может растрескаться, и клавиша будет выпадать из гнезда.
И в этом случае можно помочь. На выступ с направляющими нужно надеть проволочный бандаж. Он должен сидеть достаточно плотно, чтобы не соскакивать при работе. Можно даже вплавить его в верхнюю крышку нагретым паяльником.
Надписи на клавишах дешевых клавиатур стираются достаточно быстро. Это не относится к изделиям среднего и высокого класса. На качественных клавиатурах надписи на клавишах уже защищены специальным покрытием. Чтобы защитить знаки на недорогой клавиатуре, можно нанести на верхние площадки клавиш тонкий слой прозрачного лака.
Существуют специальные стикеры на клейкой основе – в виде прозрачных квадратных кусочков пластиковой пленки с изображением знаков шрифта. Но они, как правило, не очень долговечные, и надписи стираются достаточно быстро.
Щёлкать иль не щёлкать, вот в чём вопрос
На представленной ниже фотографии показана бюджетная клавиатура, похожая на бесчисленное множество других, используемых сегодня в школах, офисах и дома. Схема расположения её клавиш является почти полной копией классической IBM Model M 102, но это справедливо для большинства современных клавиатур.
И корпус, и отдельные клавиши изготовлены литьём под давлением из АБС-пластика, потому что этот процесс изготовления недорог, а материал слабо подвержен износу.
Работа с клавиатурой даёт полную информацию о том, к какой категории она относится. Полное отсутствие щёлканья и треска при нажатии на клавиши сообщает нам, что это мембранная клавиатура. Ещё одна подсказка — ощущения при нажатии клавиши; несмотря на бюджетность клавиатуры, нажатие ощущается мягким и слабым.
Вскрытие корпуса это подтверждает — первым делом мы видим мягкий слой силикона.
Каждая клавиша опирается на выпирающую часть слоя силикона, которая, в свою очередь, обеспечивает необходимое сопротивление движению клавиши (благодаря чему мы получаем тактильный отклик при вводе) и смягчает удар клавиши (чтобы нажатие ощущалось плавным).
Недостаток такой схемы заключается в отсутствии чёткого указания того, успешным ли было нажатие на клавишу — чтобы понять, нажалась ли клавиша, нужно смотреть на монитор. Для некоторых пользователей притупленность обратной связи становится причиной не пользоваться мембранными клавиатурами.
Благодаря мягкости нажатий клавиатура довольно тиха, поэтому если вы работаете в одном пространстве со множеством людей, клавиатуры такого типа могут оказаться спасением от шума.
Сняв слой силикона, мы увидим набор из трёх пластиковых листов: два создают «контакты переключателей», а третий способствует их разделению, предотвращая ошибочные считывания.
При нажатии клавиши мембраны сдвигаются друг к другу, после чего соединяются и «точки» под клавишей, в результате чего цепь замыкается, и это считывает соответствующий чип.
Если мы пройдём по дорожкам от мембран к небольшой печатной плате, то увидим, что всего есть 26 дорожек. Они выстроены таким образом, что несколько точек находятся на одной дорожке, допустим, у верхней мембраны, но соответствующие точки нижней мембраны расположены на отдельных дорожках.
Это может показаться чересчур сложным, но на самом деле такая система намного проще, чем создание отдельных дорожек для каждой клавиши. В этой модели соединения не прикреплены несъёмно к плате (что позволяет снизить стоимость), поэтому её нужно надёжно прикрепить прижать к мембране, чтобы обеспечить надёжное соединение.
Плата также содержит пару светодиодов, сообщающих о нажатии определённых клавиш, а именно Caps Lock, Num Lock и Scroll Lock.
Перевернув печатную плату, мы увидим чип контроллера. К сожалению, он залит твёрдым пластиком (для герметизации от жидкостей), который невозможно снять, не повредив остальную часть платы.
Чип может быть стандартным микроконтроллером USB HID (human interface device), которых на рынке есть тысячи разновидностей (например, такая).
Подобные типы клавиатур могут работать годами, не вызывая при этом никаких проблем. Когда же они всё-таки возникают, это часто связано с соединяющимися точками — постоянное нажатие и отпускание приводит к их постепенному стиранию, пока, наконец, они не протрутся до такой степени, что не смогут обеспечивать контакт.
После этого остаётся или заменить мембраны, или, как поступает большинство людей, отправить клавиатуру в рай для электроники и купить новую. Но, разумеется, не каждую клавиатуру можно купить за пару долларов и не в каждой используются мембраны.
Механические клавиатуры относятся к другой категории, обычно находящейся на другом крае спектра цен, и на то есть уважительная причина.
На фотографии выше показана механическая клавиатура Corsair K100 RGB, продающаяся по довольно неожиданной цене в 210 долларов. Не все модели такого типа настолько дороги, однако подобный дизайн и набор функций сегодня очень популярен.
Под каждой клавишей расположена отдельная система микропереключателя. В рассматриваемой K100 используются системы, изготовленные знаменитой немецкой компанией Cherry. Переключатели Cherry MX уже приобрели почти легендарную репутацию, но в конечном итоге это всего лишь качественно изготовленные устройства.
Cherry производит широкий ассортимент переключателей, каждый тип имеет свою силу и размер пружин, что обеспечивает разные уровни тактильных ощущений. Также конструкции разнятся в зависимости от того, насколько глубоко нужно нажать клавишу для активации контакта и необходимости создания аудиальной обратной связи.
Из-за наличия подвижных деталей механические клавиатуры обладают отчётливым «стуком». Благодаря использованию переключателей клавиатура становится более надёжной и тактильной по сравнению с мембранными моделями.
Дополнительная клавиатура
Для того, чтобы пользоваться цифрами на дополнительной клавиатуре, нажмите Num Lock. Если этого не сделать, мы будем двигать курсором:
- 2 — переместим курсор вниз;
- 8 — вверх;
- 4 — влево;
- 6 — вправо;
- 1, она же End, — переведет нас на конец страницы;
- 7, она же Home, — верх страницы;
- 3, или PgDn, — один раз прокрутит вниз;
- 9, или PgUp, — один раз прокрутит вверх;
- Del (Delete) — удаляет символ справа.
Другие компоненты обычной клавиатуры
Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу. Три линии порта 1 Р1.
Все клавиатуры, которые имеют стандартный разъем для подключения к материнской плате, используют обычный интерфейс клавиатуры независимо от 5-контактного разъема DIN или 6-контактного разъема mini-DIN. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.
Клавиатурный компьютер имеет два порта — выходной и входной.
Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического 0, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу.
Клавиши пустого места «white space» : К этим клавишам относятся основная клавиша Enter, клавиша Tab и клавиша пробела.
Корпус оказывает влияние на комфорт и эргономику клавиатуры.
Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ПККИ приведено в таблице 3. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задачи.
[Natalex] Ремонт клавиатуры, восстановление дорожек…
Почему клавиатура не любит грязь и жидкости
Теперь мы представляем себе, как устроена компьютерная клавиатура, что называется, изнутри. Там много разных элементов. Одни из них «намертво» установлены, закреплены и припаяны на печатной плате. Другие же имеют довольно много степеней свободы, чтобы двигаться. Как же иначе, если нужно дать возможность пользователям клавиатуры нажимать на клавиши и получать от них соответствующие отклики?!
Попробуем себе представить, что внутрь клавиатуры попадает, скажем, пыль, грязь, а то и вода или иная жидкость, парфюмерия, сладкие газированные напитки и прочее. Пыль, грязь, жидкость обязательно полностью или частично останутся на внутренних элементах клавиатуры. Посторонние предметы и жидкости загрязнят внутренние элементы. Также они могут лишить их возможности полноценно двигаться в такт нажатиям на клавиши.
Что и говорить про некоторые составы. Некоторые из них вообще в состоянии растворить лак, которым покрывают печатные платы. Такие составы могут испортить соединение микро-чипа с печатной платой, лишить эластичности «резинки» и подушечки. И тогда уже никто не даст никаких гарантий того, что клавиатура дальше будет работать, как надо.
Так чаще всего и ломаются клавиатуры: из-за попадания внутрь пыли и грязи, которой предостаточно в домах и офисах или, тем более, на улицах. Иногда на клавиатуры банально проливают напитки. Такие клавиатуры называют на языке ремонтников «утопленниками». Мало что помогает таким клавиатурам, далеко не всегда спасает чистка. В итоге загрязненная или залитая клавиатура идет в утиль.
Особенно уязвимы в этом отношении клавиатуры в ноутбуках. Ведь под клавиатурами переносных компьютеров — ноутбуков находятся все остальные его компоненты. Значит пыль, грязь и жидкости будут попадать внутрь не только клавиатуры, но на все остальные детали компьютера. Ноутбуки часто ломаются именно из-за попадания внутрь посторонних предметов и жидкостей через клавиатуру. Увы, проливаем напитки и воду прямо на нее!
Ремонт клавиатуры: стоит ли овчинка выделки
Поврежденную клавиатуру почти никогда не целесообразно ремонтировать, кроме клавиатур ноутбуков. Клавиатуры, которые стали работать нестабильно (например, отдельные клавиши перестали откликаться) или вообще отказываются работать, обычно заменяют на другую. Новая клавиатура подключается вместо старой, вот и весь ремонт.
В ноутбуках, если отказала основная клавиатура, можно воспользоваться внешней дополнительной клавиатурой. Она подключается к одному из портов USB ноутбука. Правда, такая замена основной клавиатуры ноутбука на внешнюю клавиатуру не всегда бывает эквивалентной. Например, могут перестать работать функциональные клавиши ноутбука, которые несут большую смысловую нагрузку, управляют переключениями режимов его работы. Также при настройках BIOS ноутбуков внешняя клавиатура может не работать. А BIOS настраивают, как правило, только с помощь основной клавиатуры ноутбука, мышка здесь не помогает.
При нормальном же уходе (беречь, периодически аккуратно чистить снаружи) клавиатуры обычно работают долго даже у тех, кто много ими пользуется. Благодаря своим конструкциям и применяемым методам изготовления компьютерные клавиатуры позволяют длительное время плодотворно ими пользоваться.
