Механическая клавиатура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
См. также: Технологии клавиатур

Механическая клавиатура — клавиатура с металлическими пружинами и контактами, в отличие от более простых мембранных клавиатур и её разновидностей.

Такие клавиатуры отличаются долговечностью, определёнными звуковыми и тактильными ощущениями, а также увеличенным ходом от срабатывания до отсечки. В дополнение могут даваться: улучшенный процессор с повышенной скоростью реакции, ремонтопригодность, одновременная регистрация шести и более произвольных клавиш, настраиваемая RGB-подсветка каждой клавиши по отдельности.

Особенности большинства механических систем[править | править код]

Мембранные (резиномембранные) Механические (как правило)
5…50 долларов США (за исключением эргономичных и геймерских моделей) 50…300 долларов США
Монолитные — могут не выдержать полной разборки, ремонт оправдан лишь в ноутбуках, где клавиатура в сборе труднодоступна Модульные — клавиши, выключатели и скобы-стабилизаторы снимаются и заменяются
От срабатывания до удара в дно — доля миллиметра (зависит от жёсткости «пальца» на резинке) От срабатывания до удара в дно — миллиметр и более, что позволяет быстро печатать без усталости
Малошумные Зачастую шумные
Тонкие (порядка 6 мм в ноутбуках, от 15 мм — традиционные) Толстые (габарит выключателя Cherry MX от выводов до штока — 18,5 мм)
Гарантирует одновременное нажатие двух клавиш, диоды в клавишах невозможны. Часто разводят особые цепи для модификаторов и игровых клавиш, которые нажимают помногу одновременно Возможны диоды в выключателях, и количество одновременно нажатых клавиш будет ограничиваться протоколом:
  • PS/2 — сколько угодно;
  • Bluetooth — шесть + любая комбинация клавиш-модификаторов;
  • USB — шесть на виртуальное устройство (коих обычно два или три) + любая комбинация клавиш-модификаторов
Клавиатура подсвечивается большими одноцветными полями Многие системы могут подсвечивать каждую клавишу по отдельности
В настольных клавиатурах из-за плохой ремонтопригодности и малой долговечности самое простое устройство колпачков клавиш Возможны дорогостоящие клавиши: из прочных пластмасс, с качественными надписями
Клавиатура, имеющая 65 % клавиш

Существуют три основные разновидности механических выключателей:

  • Линейные — по всему ходу сила пружины постоянна или слегка повышается. Считается, что на таких клавишах лучше всего производить повторные нажатия[1], и такие клавиатуры адресованы киберспортсменам.
  • Малошумные тактильные — в середине хода клавиша сначала сопротивляется, а потом «проваливается». Считаются универсальным видом переключателей.
  • Со щелчком — к тактильному отклику прилагается отчётливый щелчок. Удобны для скоростной печати.

Из-за дороговизны и ориентации на игроков распространены клавиатуры меньшего размера. Помимо полноразмерной (104 или 105 клавиш), существуют 80%-е (без цифрового поля), 75%-, 65%- и 60%-е (также отсутствуют некоторые клавиши по типу Delete, End и другие, а также функциональный ряд), 40%-е (также отсутствуют цифры).

История[править | править код]

При нажатии на клавишу пишущая машинка подбрасывает рычаг, тот ударяет по чернильной ленте. Это диктует особенности печати на машинке: на неё надо нажимать с усилием до срабатывания механизма, но не до упора. В 1920-е годы появились машинки с электроусилителем: даже лёгкое нажатие на клавишу вызывает срабатывание[2].

В те же 1920-е годы распространился телетайп, разновидность электрического телеграфа, печатавшая то, что набирал оператор на другом конце. Технологии телетайпных клавиш были разные, в послевоенные годы остановились на герконах. В 1962 году в попытках уменьшить шум от машинки предложили оптомеханическую клавиатуру. В любом случае разработчики первых электрических клавиатур подстраивались под нужды машинисток.

С популяризацией компьютеров появилось поколение людей, не бравших в руки машинку, и для них стали делать другие технологии — более дешёвые, но и не требующие большого хода клавиш. Компания Cherry, созданная в 1953 году Уолтером Черри, занялась разработкой микропереключателей и достигла в этом немалых успехов — её продукция стояла в игровых автоматах и автомобилях[3]. Знаменитый её патент на клавиатурный выключатель[4] был подан в 1984 году. В 1978 году компания Key Tronic предложила ёмкостную клавиатуру — по цене она была как с металлическими контактами, а по надёжности — как магнитная. «Возвратной пружиной» был блок губчатой резины[5], с обеих его сторон располагались части ёмкостного датчика.

Помимо Cherry, в 1980-е годы были и другие механические технологии — Alps с прямоугольным штоком и IBM Model F/Model M с изгибающейся пружиной.

В разных рядах разная форма клавиш. Видны крестообразные штоки системы Cherry MX

Иногда удешевление доходило до абсурда — в компьютере БК-0010 использовалась чисто мембранная технология, и некоторые энтузиасты наклеивали на клавиши деревянные кубики. К началу 1990-х годов уже была отработана ставшая традиционной резиномембранная технология — толкатель (как у механической клавиатуры) сжимает резиновый колпачок (как у резиновой), а тот замыкает мембраны (как у мембранной). Дорогие клавиатуры Microsoft Natural, продвигавшиеся, например, Владимиром Шахиджаняном, вдохновителем и дизайнером программы «Соло на клавиатуре», тоже были резиномембранными[6]. Механика Cherry упоминается, например, в «Записках невесты программиста»[7] Алекса Экслера (1999), но это скорее исключение, чем правило.

Снова механику начали популяризовать в конце 2000-х фирмы, занимающиеся геймерским снаряжением. К тому же патент Cherry прошёл, и сторонние фирмы стали разрабатывать клавиатурные выключатели в её конструктиве.

В 2015 году малоизвестная фирма Adomax разработала оптомеханические выключатели стандарта Cherry MX[8]. Но про оптомеханику стали говорить только около 2018, когда похожую технологию разработала A4Tech. Вскоре в 2018 по лицензии A4Tech вышла оптомеханическая клавиатура Razer Huntsman. Ни у тех, ни у других не было малошумных тактильных выключателей, только линейные и со щелчком.

Распространённые на 2010—2020 системы[править | править код]

Если противное не указано, то имеются такие недостатки:

  • Клавиатура собирается на плоской панели или плате. Чтобы получить выгнутый профиль, в разных рядах используется разная форма клавиш.
  • Тактильный отклик и замыкание обеспечивают две разные системы, и потому замыкание плохо привязано к тактильному отклику — бывает как раннее, так и позднее. А при нестабильном качестве выключателей или сильно изношенной клавиатуре — и то, и другое на разных клавишах.

Cherry MX и совместимые[править | править код]

Система Cherry MX. Видны штоки синего цвета — выключатели со щелчком для машинисток
Разобранный Cherry MX

Самый распространённый стандарт выключателей механической клавиатуры, с крестообразным штоком. В больших количествах продаются готовые клавиатуры, выключатели россыпью, клавиши россыпью, скобы-стабилизаторы, комплекты для самостоятельной сборки. Совместимые выключатели производятся Kaihua (Kailh)[9], Gateron[10], Gaote (Outemu)[11], Greetech[12], TTC[13], A4Tech (Bloody), Razer, Logitech (GX[1]) и другими.

Её цветовое кодирование выключателей было принято многими участниками рынка механических клавиатур: красные и чёрные — линейные, коричневые — тактильные, синие — со щелчком.

A4Tech и Razer производят легкосменные оптомеханические переключатели (не совместимы с обычными клавиатурами, но совместимы с клавишами сторонних производителей). При этом они, наоборот, отходят от этого цветового кода, предлагая выключатели зелёного, оранжевого и фиолетового цветов.

У оригинальных Cherry MX точка срабатывания — около 2 мм при ходе 4 мм. У клонов возможны другие цифры.

Преимущества:

  • Распространённость и ассортимент: найдётся много готовых клавиатур на этом конструктиве, а также деталей для ремонта и тюнинга.
  • Варианты на любой кошелёк: дешёвые бренды вроде Motospeed на AliExpress (2020) стоят порядка 60 долларов.
  • В конце 2010-х в этом конструктиве реализовали горячую замену[14] — на плату припаяны не выключатели, а разъёмы горячей замены. Специальным съёмником можно снять и установить выключатель — сам потребитель, не паяя, может разобрать, почистить и смазать выключатели, или заменить плохо работающий выключатель на новый (или на менее разбитый из маловажной клавиши), или установить на тактильную клавиатуру несколько линейных геймерских кнопок.

Недостатки:

  • Сильный шум и не лучшие ощущения при ударе в дно (bottoming-out) у оригинальных выключателей Cherry, кроме промаркированных как «silent»[15]. Распространились методы обесшумливания клавиатуры: заполнить корпус автомобильной обесшумкой (а также некоторыми видами жвачки для рук, прессованной пробкой[16]), установить стабилизаторы на лейкопластырь, откусив пластмассовый амортизатор[17], смазать выключатель, натянуть на клавишу амортизатор — уплотнительное кольцо подходящего размера. Иногда кольца разные для алфавитно-цифровых клавиш (участвующих в быстрой печати), специальных и длинных вроде ⇧ Shift.
  • Подсветку клавиш приходится ставить в стороне от штока. Отсюда много постороннего света в «скелетных» (с торчащими, неутопленными выключателями) клавиатурах и плохо подсвеченный второй язык.
  • Сам факт распространения горячей замены вне игр — это признание, что выключатели не идеальны и требуют вмешательства пользователя, обычно из-за шума или западания.

Omron B3K = Logitech Romer-G[править | править код]

Система Logitech Romer-G; видны гранёные кнопки старой G910. На длинной клавише — гнёзда под стабилизаторы Cherry MX

Выключатели Omron B3K перебрендировались в Logitech Romer-G, Das Keyboard Gamma-Zulu и Creative PRES. Бывают тактильные малошумные (белые) или линейные (серые), с точкой срабатывания 1,5 мм при ходе 3 мм[1] (считается небольшим ходом, удобно в играх, но может давать промахи при печати).

Клавиатура Logitech G910 имела клавиши необычной многогранной формы, впоследствии вернулись к традиционным цилиндрическим.

Преимущества:

  • Малошумность[15][18].
  • Равномерная подсветка на все языки: в штоке выключателя есть встроенный световод с рассеивателем[19][18].
  • Две независимых точки контакта в разных углах для повышения надёжности[19].
  • Основной производитель, Logitech, не стал придумывать свой стандарт скоб-стабилизаторов, а взял Cherry MX[18].

Недостатки:

  • Минимальный ассортимент и труднодоступные ремкомплекты: в розницу бывшего СССР попадал только Logitech.
  • Хрупкость: клавиша встаёт на четыре выступа, которые легко ломаются[20].
  • Второе слабое место — дублированные контакты более склонны к раннему срабатыванию, обычно на клавишах наподобие ввода, по которым много бьют. Из-за среднего качества стабилизаторов поведение такой клавиши сильно зависит от того, на какой угол нажать — первым может сработать как сломанный контакт, так и целый.
  • Присущая Logitech дороговизна, даже по меркам недешёвых механических клавиатур — 175…200 долларов за Logitech G910 (2020).
  • И при этом не самые качественные клавиши и стабилизаторы «из коробки» — лучшие клавиатуры на Cherry MX предлагают и соответствующего качества комплектующие.

IBM Model M с изгибающейся пружиной (buckling spring)[править | править код]

Устройство IBM Model M

IBM Model M — клавиатура, производившаяся 1985—1999 IBM, потом Lexmark и Unicomp. Изначально шла в комплекте с компьютером IBM PC/AT, и применённая на ней раскладка клавиш в дальнейшем стала стандартом де-факто. Имеет уникальный механизм активации, достаточно шумный при срабатывании, но имеющий узнаваемый тактильный отклик. На купленном у IBM оборудовании Unicomp и поныне (2020) продолжает малыми сериями делать клавиатуры и запчасти.

Преимущества[21]:

  • Несложно найти и восстановить: клавиатура выпускалась массово, а на 2020 Unicomp продолжает техподдержку.
  • Прочные клавиши из ПБТ с термосублимационными надписями. Долговечнее только двухкомпонентное литьё, которое чаще делается из затирающегося АБС.
  • Момент срабатывания привязан к щелчку.
  • Форма клавиш одинакова, а удобный профиль обеспечивается изогнутым корпусом, что позволяет переоборудовать QWERTY в AZERTY или Colemak.

Недостатки[21]:

  • Сильный шум.
  • Немодульная конструкция: ремонт отказавшей клавиши не сводится к замене выключателя.
  • Нет NKRO (регистрации нажатия многих клавиш одновременно), даже с подменным контроллером: не удаётся своими силами оснастить матрицу диодами.
  • Клавиатура не подсвечивается.

Низкопрофильные системы[править | править код]

Недостаток выключателя Cherry MX в немалой высоте — 18,5 мм, включая выводы и шток[22]. В 1984 году это было достижением, но на 2000-е уже не шло ни в какое сравнение с резиномембранными конструкциями (толщина ноутбучных клавиатур — порядка 6 мм[23], а настольных — от 15[24]).

На 2020 среди низкопрофильных клавиатур продолжается война форматов, и распространены[25] Kailh Choc, Cherry MX Low-profile (совместимы с обычными клавишами для Cherry MX), Logitech GL[1].

Электроёмкостные выключатели[править | править код]

Электроемкостные выключатели, в частности, Topre
Переключатели Niz

Гибридная резинопружинная технология. Шток традиционно цилиндрический (иногда с крестовым сердечником, чтобы можно было ставить клавиши Cherry MX[26]). Есть два известных производителя данных выключателей: Topre и Niz.Topre производятся только в Японии, поэтому их цена такая высокая. Выключатели Topre используются, например, в Happy Hacking Keyboard или же в Topre Realforce. Выключатели Niz используются в одноименных клавиатурах.

Преимущества:

  • Есть ёмкостные варианты с программным управлением точкой срабатывания[26].

Недостатки:

  • Единственный вариант — малошумный тактильный.
  • Для моделирования надлежащей кривой отклика полагается на упругость пластмассы[26].

Примечания[править | править код]

  1. ↑ 1 2 3 4 Новейшие механические переключатели для игровых клавиатур от Logitech G. Дата обращения: 20 марта 2020. Архивировано 9 апреля 2020 года.
  2. ↑ Mercedes Elektra – Technical Museum Vienna. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 23 октября 2020 года.
  3. ↑ Клац, клац: история компании Cherry, прославившейся переключателями для клавиатур / Хабр
  4. ↑ Патент США № 4 467 160. Low profile switch. Описание патента на сайте Ведомства по патентам и товарным знакам США.
  5. ↑ Keytronic Capacitive Keyboard Repair. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 10 августа 2020 года.
  6. ↑ Microsoft Natural Keyboard Elite - Deskthority wiki. Дата обращения: 11 апреля 2020. Архивировано 11 апреля 2020 года.
  7. ↑ https://www.exler.ru/archive/wife.htm Архивная копия от 11 апреля 2020 на Wayback Machine Известен также как «Записки жены программиста», но после профессиональной редактуры (2007) жена стала невестой.
  8. ↑ Adomax Flaretech - Deskthority wiki. Дата обращения: 11 апреля 2020. Архивировано 11 апреля 2020 года.
  9. ↑ Официальный сайт Kaihua. Дата обращения: 23 февраля 2021. Архивировано 24 марта 2021 года.
  10. ↑ Официальный сайт Gateron. Дата обращения: 23 февраля 2021. Архивировано 5 марта 2021 года.
  11. ↑ Официальный сайт Gaote. Дата обращения: 23 февраля 2021. Архивировано 22 января 2021 года.
  12. ↑ Официальный сайт Greetech. Дата обращения: 23 февраля 2021. Архивировано 26 февраля 2021 года.
  13. ↑ Официальный сайт TTC. Дата обращения: 23 февраля 2021. Архивировано 24 февраля 2021 года.
  14. ↑ https://www.corsair.com/us/en/explorer/gamer/keyboards/what-is-a-hot-swappable-keyboard/
  15. ↑ 1 2 Mechanical Keyboard Sound Comparison! Cherry MX, Romer G, Razer, All compared! - YouTube. Дата обращения: 15 марта 2020. Архивировано 9 февраля 2020 года.
  16. ↑ 7 Ultra-Budget Keyboard Mods to INSTANTLY Improve your keyboard - YouTube
  17. ↑ How to Clip, Lube, and Band-aid Mod Your Stabilizers - YouTube
  18. ↑ 1 2 3 [1]Архивная копия от 31 октября 2021 на Wayback Machine [Обзор] Logitech G810 Orion Spectrum. Чудо эргономики / Хабр
  19. ↑ 1 2 A technical and physical breakdown of Logitech's Romer-G mechanical keyboard switch - Neowin. Дата обращения: 27 марта 2020. Архивировано 27 марта 2020 года.
  20. ↑ Feedback on G910 and Romer G switches : LogitechG
  21. ↑ 1 2 Как правильно приготовить IBM Model M / Хабр. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 28 мая 2019 года.
  22. ↑ Developer Page - CherryMX. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 10 мая 2020 года.
  23. ↑ По результатам измерения клавиатуры от IBM Thinkpad T40
  24. ↑ Logitech DiNovo Edge - Deskthority wiki. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 13 апреля 2019 года.
  25. ↑ Best Low Profile Mechanical Keyboard for Typing & Gaming in 2020. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 4 октября 2020 года.
  26. ↑ 1 2 3 Topre Realforce RGB LED Double Shot ABS Mechanical Keyboard with Topre 45g switches. Дата обращения: 14 марта 2020. Архивировано 27 сентября 2020 года.

Литература[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Механическая_клавиатура&oldid=136811264