Механическая клавиатура

Механическая клавиатура — размытый маркетинговый термин, означающий более сложное устройство компьютерной клавиатуры и более приятное ощущение печатания, чем у традиционных резиномембранных клавиатур[1]. Граница этого понятия довольно условная, и механическими гарантированно считаются клавиатуры с металлическими пружинами и металлическими контактами, и гарантированно не считаются — мембранно-купольные, резиновые, виртуальные, проекционные и сенсорные.

См. также: Технологии клавиатур

Особенности большинства механических систем
Мембранные (резиномембранные) Механические (как правило)
5…50 долларов США (за исключением эргономичных и геймерских моделей) 50…300 долларов США
Монолитные — могут не выдержать полную разборку, 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 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 исполнять повторные нажатия, 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 % (без цифрового поля), 75 %, 65 % и 60 % (также отсутствуют некоторые клавиши по типу Delete, End и другие, а также функциональный ряд), 40 % (также отсутствуют цифры).

История

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 80-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

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 разбитой клавиатуре — и то, и другое на разных клавишах.

Cherry MX и совместимые
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. Совместимые выключатели производятся Kaihua (Kailh)[9], Gateron[10], Gaote (Outemu)[11], Greetech[12], TTC[13], A4Tech (Bloody), Razer, Logitech (GX[14]) 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 цвета.

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.

Недостатки:

  • Cильный шум и не лучшие ощущения при ударе в дно (bottoming-out) у оригинальных выключателей Cherry, кроме промаркированных как «silent»[15]. Из-за этого распространились амортизаторы — уплотнительные кольца подходящего размера.
  • Подсветку клавиш приходится ставить в стороне от штока. Отсюда много постороннего света в «скелетных» (с торчащими, неутопленными выключателями) клавиатурах и плохо подсвеченный второй язык.

Omron B3K = Logitech Romer-G
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[14] (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][16].
  • Хорошая подсветка: в штоке выключателя есть встроенный световод с рассеивателем[17][16].
  • Две независимых точки контакта в разных углах для повышения надёжности[17].
  • Основной производитель, Logitech, не стал придумывать свой стандарт скоб-стабилизаторов, а взял Cherry MX[16].

Недостатки:

  • Минимальный ассортимент и труднодоступные ремкомплекты: в розницу бывшего СССР попадал только Logitech.
  • Хрупкость: клавиша встаёт на четыре выступа, которые легко ломаются[18].
  • Присущая Logitech дороговизна, даже по меркам недешёвых механических клавиатур — 175…200 долларов за Logitech G910 (2020).

IBM Model M с изгибающейся пружиной (buckling spring)
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[19]:

  • 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[19]:

  • 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

Недостаток выключателя Cherry MX в немалой высоте — 18,5 мм, включая выводы и шток[20]. 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[21], а настольных — от 15[22]).

На 2020 среди низкопрофильных клавиатур продолжается война форматов, и распространены[23] Kailh Choc, Cherry MX Low-profile (совместимы с обычными клавишами для Cherry MX), Logitech GL[14].

Электроемкостные выключатели
Электроемкостные выключатели, в частности, Topre
Переключатели Niz

Гибридная резинопружинная технология. Шток традиционно цилиндрический (иногда с крестовым сердечником, чтобы можно было ставить клавиши Cherry MX[24]). 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[24].

Недостатки:

  • Единственный вариант — малошумный тактильный.
  • Для моделирования надлежащей кривой отклика полагается на упругость пластмассы[24].

Примечания
  1. When is a keyboard "mechanical" (англ.).
  2. Mercedes Elektra – Technical Museum Vienna
  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
  6. Microsoft Natural Keyboard Elite - Deskthority wiki
  7. https://www.exler.ru/archive/wife.htm Известен также как «Записки жены программиста», но после профессиональной редактуры (2007) жена стала невестой.
  8. Adomax Flaretech - Deskthority wiki
  9. Официальный сайт Kaihua
  10. Официальный сайт Gateron
  11. Официальный сайт Gaote
  12. Официальный сайт Greetech
  13. Официальный сайт TTC
  14. Новейшие механические переключатели для игровых клавиатур от Logitech G
  15. Mechanical Keyboard Sound Comparison! Cherry MX, Romer G, Razer, All compared! - YouTube
  16. [Обзор] Logitech G810 Orion Spectrum. Чудо эргономики / Хабр
  17. A technical and physical breakdown of Logitech's Romer-G mechanical keyboard switch - Neowin
  18. Feedback on G910 and Romer G switches : LogitechG
  19. Как правильно приготовить IBM Model M / Хабр
  20. Developer Page - CherryMX
  21. По результатам измерения клавиатуры от IBM Thinkpad T40
  22. Logitech DiNovo Edge - Deskthority wiki
  23. Best Low Profile Mechanical Keyboard for Typing & Gaming in 2020
  24. Topre Realforce RGB LED Double Shot ABS Mechanical Keyboard with Topre 45g switches
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.