Механические клавиатуры

Даже если вы не думаете, слыша про механические клавиатуры, что речь идет исключительно о клавиатурах IBM из 80-х годов прошлого века, всегда интересно пополнить и/или систематизировать свои знания – хотя бы для того, чтобы понять, почему так много людей предпочитают именно механические клавиатуры. Для понимания технической разницы между различными типами клавиатур и переключателей нужно понимать, что означает тот или иной термин. Если вы не слишком близко знакомы с устройством клавиатур, во втором разделе помещен небольшой словарик, поясняющий основные термины, используемые в данной статье.

Раздел 1: Мембранные и механические клавиатуры

В большинстве бюджетных клавиатур, например, в тех, которые часто поставляются в комплекте с компьютером, для замыкания контактов клавиш используется гибкие мембраны, расположенные под клавишами. Когда вы нажимаете клавишу, верхняя мембрана прогибается вниз и создает электрический контакт с нижней мембраной. Протекающий через этот контакт электрический ток регистрируется приемным устройством как нажатие соответствующей клавиши. Самый большой недостаток клавиатур этого типа – то, что вам приходится каждый раз нажимать клавишу до конца («до упора»). Тактильная обратная связь здесь отсутствует или почти отсутствует, а без тактильной обратной связи очень трудно печатать, не нажимая клавиши до упора; такой вынужденный стиль печатания ведет к перенапряжению и переутомлению пальцев и кистей рук, что в дальнейшем может привести к развитию лучезапястного туннельного синдрома.

В механических клавиатурах под каждой клавишей имеется свой переключатель. Эти переключатели, в зависимости от типа, обладают различной величиной хода и различным временем отклика. Типы переключателей мы рассмотрим ниже, а пока отметим, что разница между ними проявляется главным образом в характере обратной связи – тактильной и акустической, т.е. в ощущениях и звуке от нажатий клавиш. Ресурс механических переключателей может составлять 50 млн нажатий. Представьте, что вы нажимаете одну клавишу 50 млн раз подряд – это займет довольно много времени. Для сравнения: ресурс мембранных переключателей обычно составляет 5-10 млн нажатий. Теперь вы понимаете, почему многие пользователи предпочитают сразу покупать механическую клавиатуру. Кроме того, только механические клавиатуры (в том числе с интерфейсом USB) позволяют регистрировать одновременное нажатие всех клавиш – так называемый N-Key Rollover. Это полезная функция для тех, кто печатает быстро и кому нужна возможность быстрого последовательного нажатия клавиш. Геймеры, часто использующие комбинации клавиш для уничтожения противника одним махом, при наличии у клавиатуры этой функции также получают преимущество. Попробуйте сделать это на мембранной клавиатуре, и вас, вероятнее всего, самих разнесут в щепки. К щелканью механических переключателей, конечно, нужно привыкнуть, но что интересно – на многих людей эти по-своему ритмичные звуки действуют успокаивающе. Некоторым людям эта «музыка» помогает подобрать более быстрый темп печатания. К тому же механические переключатели позволяют переходить к следующей клавише без необходимости нажимать до упора предыдущую, благодаря чему можно печатать быстрее и с меньшими физическими усилиями. Попробуйте сами и посмотрите, как изменится ваша скорость печатания.

Раздел 2: Основные термины, используемые в описаниях клавиатур

Основные определения и спецификации

Точка срабатывания (Actuation Point) – это точка (положение клавиши), в которой механизм замыкания контакта регистрирует нажатие клавиши.

Точка отпускания (Reset Point) – это точка (положение клавиши), в которой механизм переключателя размыкает контакт и клавиатура перестает регистрировать клавишу как нажатую.

Тактильный порог срабатывания (Tactile Point) – это точка (положение клавиши), в которой палец благодаря специальной «ступеньке» в механизме переключателя ощущает, что клавиша сработала.

Блокировка нажатий (Key Blocking) включается тогда, когда вы одновременно нажимаете больше клавиш, чем клавиатура может зарегистрировать: нажатия новых клавиш не регистрируются, пока не будут отпущены предыдущие.

Фантомное нажатие (Key Ghosting) происходит, например, тогда, когда вы нажимаете одновременно три клавиши, а компьютер регистрирует нажатие еще и четвертой, которую вы не нажимали.

Поддерживаемая длина последовательности нажатых клавиш (Key Rollover, KRO) – это количество клавиш, которые могут быть нажаты последовательно без отпускания предыдущих. Термин KRO используется для обозначения максимального количества клавиш, которые могут быть нажаты без возникновения блокировки. Например, 3KRO в спецификациях клавиатуры означает, что эта клавиатура может регистрировать три клавиши, одновременно находящиеся в нажатом состоянии, при этом ни одно из этих нажатий не блокируется. Ультимативная характеристика NKRO (N-Key Rollover) означает, что данная клавиатура может регистрировать сколько угодно нажатых клавиш, не блокируя ни одно из последующих нажатий. На практике это означает, что клавиатура с NKRO сможет зарегистрировать столько нажатых клавиш, сколько вы сможете одновременно удерживать в нажатом состоянии. Ранее опцию N-Key Rollover поддерживали только клавиатуры с интерфейсом PS/2, теперь она доступна и на клавиатурах с USB.

PS/2 – это опция интерфейса с 6-пиновым коннектором Mini-DIN, используемая в некоторых моделях клавиатур и мышей для подключения к совместимым компьютерам.

USB (Universal Serial Bus) – это текущий отраслевой стандарт интерфейса подключения периферийных устройств к ПК.

Основные типы клавиатур (переключателей)

Клавиатуры с переключателями с изгибающейся пружиной (Buckling Spring) используют пружинный механизм с молоточком – когда вы нажимаете клавишу, пружина изгибается и приводит в действие молоточек, который нажимает на контактную мембрану переключателя. Эта пружина отвечает за тактильную и акустическую обратную связь. Такие переключатели использовались в легендарных клавиатурах IBM серии Model M.

Клавиатуры с купольными переключателями (Dome Switch) используют гибридный механизм замыкания контакта, сочетающий в себе принципы работы мембранных и механических переключателей. В них могут быть установлены как металлические купольные переключатели, так и полиэстеровые колпачки, которые сжимаются (продавливаются) при нажатии клавиш. Продавливание колпачка обеспечивает замыкание контакта между мембранами клавиатуры и регистрацию ввода символа. Оба варианта – «жесткие» и «мягкие» купольные переключатели – часто встречаются в клавиатурах пользовательского класса.

Механические клавиатуры имеют дискретные механические переключатели под каждой клавишей. В зависимости от вида переключателей эти клавиатуры предлагают разнообразные опции величины хода клавиш и времени отклика, что делает их привлекательными для геймеров и много печатающих людей.

Мембранные клавиатуры имеют клавиши с пластмассовым корпусом, который выполнен как единая деталь с плунжером переключателя, создающим давление на мембрану и обеспечивающим замыкание электрического контакта в соответствующей точке. Эти клавиатуры являются самыми бюджетными вследствие дешевизны их производства и распространены наиболее широко, но они изнашиваются быстрее, чем клавиатуры других типов.

Клавиатуры с ножничными переключателями (Scissor-switch) используют разновидность купольных переключателей. В этих переключателях резиновые колпачки продавливаются с помощью специального ножничного механизма, соединяющего корпус клавиши с плунжером, который нажимает на колпачок; этот механизм позволяет существенно сократить ход клавиш по сравнению с обычными купольными переключателями с резиновыми колпачками. Эти переключатели часто встречаются в клавиатурах ноутбуков и низкопрофильных клавиатурах.

Клавиатуры с купольными емкостными переключателями Topre используют гибридный механизм, сочетающий элементы механических, купольных и емкостных переключателей. В переключателях Topre под резиновым колпачком находится пружина, сжатие которой изменяет емкость контактов, обеспечивающих регистрацию нажатия клавиши. Благодаря амортизирующим свойствам резиновых колпачков эти клавиатуры работают намного тише большинства механических клавиатур.

Раздел 3: Типы корпусов клавиш

Форма клавиш прошла долгий эволюционный путь, у истоков которого стояли плоские дискообразные клавиши древних пишущих машинок. За эти долгие годы производители клавиатур выработали серьезный научный подход к форме клавиш и ощущениям от их нажатий, однако выбор того или иного типа корпуса клавиш все равно определяется главным образом предпочтениями пользователя.

Клавиши с цилиндрической верхней гранью

Этот тип клавиш используется чаще всего. Их верхняя грань имеет вогнутый цилиндрический профиль с приподнятыми правой и левой кромками, создающими удобное углубление для кончиков пальцев.

Клавиши с плоской верхней гранью (Chiclet)

Такие клавиши обычно используются в ноутбуках. Их часто называют “чиклетными”, поскольку они похожи на квадратные «кубики» жевательной резинки Chiclet с закругленными углами.

Клавиши со сферической верхней гранью

Эти клавиши имеют сферический вогнутый профиль с центральным углублением, образуемым всеми четырьмя кромками. Такие клавиши можно найти на старых клавиатурах, например, IBM Selectric, и на некоторых современных винтажных моделях.

Раздел 4: Технологии нанесения надписей на клавиши

Существуют различные технологии принтинга – от обычного штемпельного до сублимационного. В этих терминах полезно разбираться, чтобы легче было решить, покупать ли вам клавиатуру со штемпельным принтингом или все-таки потратиться на клавиши с технологией двойного литья.

Штемпельный принтинг

Наиболее дешевым и самым распространенным способом маркировки клавиш является штемпельный принтинг с использованием стойкой краски. Часто производители поверх надписей, сделанных этим способом, дополнительно наносят прозрачное покрытие, чтобы надписи дольше не стирались. К сожалению, эта технология обычно не обеспечивает достаточную стойкость надписей при интенсивной эксплуатации клавиатуры и плохо подходит для много печатающих пользователей.

Лазерное выжигание

При этом способе маркировки клавиш нужный символ на корпусе клавиши выжигается лазером и практически является нестираемым. Эта технология лучше всего смотрится на светлых клавишах, контрастирующих с черными выжженными надписями, но может использоваться и на черных клавишах. Многие производители заполняют след от лазерной гравировки цветными филлерами, чтобы соответствующий символ выделялся на фоне черного пластика. Вы также можете встретить вариант текстуры, также полученной с помощью лазера, где надписи слегка выступают над поверхностью клавиш.

Сублимационный принтинг

При сублимационном принтинге красящее вещество под воздействием тепла внедряется (впитывается) в пластик, из которого сделаны корпуса клавиш. Достоинством этого способа является то, что красящее вещество становится частью материала корпуса клавиш и в дальнейшем не стирается, в отличие от штемпельного принтинга. Эта технология значительно дороже и применяется только тогда, когда красящее вещество темнее материала, на который оно наносится.

Двойное литье

Вместо нанесения маркировки на пластиковую поверхность клавиши в технологии двойного литья надпись отливается заодно с нижней (внутренней) частью корпуса клавиши, которая затем сплавляется с верхней (наружной) частью корпуса, отлитой отдельно. В результате получается двухслойный корпус с высококонтрастной маркировкой. Это наиболее дорогой и качественный вид принтинга, в котором надпись является частью корпуса клавиши и поэтому не стирается. Этот способ чаще всего ограничивается двумя цветами на фон клавиши, поскольку большее количество цветов приводит к усложнению технологии двойного литья и еще большему ее удорожанию. Большинство компаний не могут себе это позволить, более того, производители клавиатур часто отказываются даже от стандартного варианта принтинга по технологии двойного литья из-за высокой стоимости такого производства.

Раздел 5: Виды механических переключателей

В механических клавиатурах используются различные виды переключателей. Благодаря долговечности механических клавиатур часто можно встретить работающие клавиатуры с переключателями, которые уже не выпускаются. Единственный способ узнать, какие переключатели установлены в клавиатуре, – разобрать ее и иногда даже сами переключатели, рискуя их сломать. Переключатели различаются по способу замыкания электрических контактов, а также по типу обратной связи и по степени ее выраженности – насколько сильно ощущается тактильный порог срабатывания или насколько громкий щелчок слышен при нажатии клавиши.

Переключатели Cherry MX

Cherry MX – это механические переключатели, основными функциональными элементами которых служат пружина и два металлических контакта. При нажатии на клавишу пластмассовый шток идет вниз, сжимая стальную пружину; при определенной величине сжатия пружины цепь контактов замыкается и происходит регистрация нажатия клавиши. Одно из преимуществ переключателей Cherry MX – позолоченные контакты. В отличие от других металлов, золото не ржавеет, поэтому такие переключатели служат дольше. Этот вид переключателей предлагает несколько вариантов, которые можно идентифицировать по цвету штока, сняв корпус клавиши.

Линейный переключатель: Cherry MX Black (черный)

Переключатели Cherry MX Black исторически были первыми механическими переключателями для массовых клавиатур. Это линейные переключатели с гладким ходом, в механизме которых отсутствует ступенька, обеспечивающая выраженное ощущение тактильного порога срабатывания, и которые не дают громкого щелчка. Многие геймеры предпочитают именно эти переключатели из-за гладкости хода и одинаковой глубины точек срабатывания и отпускания, что облегчает серии повторных нажатий клавиш по сравнению с другими переключателями.

Усилие срабатывания: 60 сН.

Легкий тактильный переключатель: Cherry MX Brown (коричневый)

Переключатели Brown занимают промежуточное положение между игровыми переключателями и переключателями для набора текста. В отличие от черных линейных, коричневые переключатели имеют мягкий тактильный порог срабатывания примерно в середине хода клавиши. Некоторые пользователи выбирают эти переключатели для гейминга, поскольку они обеспечивают достаточно быстрые повторные нажатия клавиш, а заодно и для набора текста за достаточно хорошую тактильную обратную связь, но щелчок у них не настолько выраженный, как у переключателей Blue, и для срабатывания требуется меньшее усилие.

Усилие срабатывания: 55 сН

Щелкающий переключатель: Cherry MX Blue (синий)

Переключатели Blue популярны в печатающем сообществе благодаря выразительному щелчку в дополнение к тактильному порогу срабатывания. В целом переключатели Blue обеспечивают опыт, похожий на опыт использования пишущей машинки, однако не все являются фанатами такой громкой акустической обратной связи.

Усилие срабатывания: 60 сН

Тактильный переключатель: Cherry MX Clear (прозрачный)

Найти клавиатуры с переключателями Cherry MX Clear несколько сложнее, но многие пользователи предпочитают именно их – из-за более выраженной, чем у Brown, тактильной обратной связи без такого громкого щелчка, как у Blue. Прозрачные переключатели имеют более выраженный по сравнению с Brown тактильный порог срабатывания, и для срабатывания клавиши требуется большее усилие. Кроме того, переключатели Clear характеризуются наибольшим среди всех механических переключателей сопротивлением трения – из-за большего размера пороговой ступеньки.

Усилие срабатывания: 65 сН

Легкий линейный переключатель: Cherry MX Red (красный)

Переключатели Cherry MX Red похожи на Cherry MX Black в том плане, что и те и другие – линейные, а не тактильные. Это значит, что на всей глубине хода клавиши не ощущается никаких порогов при движении клавиши вниз или вверх. Но, в отличие от Black, переключатели Red имеют меньшее сопротивление пружины, и для их срабатывания требуется меньшее усилие. Клавиши с переключателями Red воспринимаются как “менее тугие” и “более быстрые”, поэтому они популярны главным образом среди энтузиастов динамичных игр.

Усилие срабатывания: 45 сН

Другие виды механических переключателей

Переключатели с изгибающейся пружиной (Buckling Spring)

Механизм этих переключателей содержит пружину, которая изгибается при нажатии на клавишу и приводит в действие молоточек, который в свою очередь нажимает на контактную мембрану и посылает на управляющее устройство сигнал о том, что клавиша нажата.

Переключатели Topre

Переключатели Topre – это относительно новая разработка, представляющая собой гибрид механических и резиновых купольных переключателей. Переключатели Topre также являются разновидностью емкостных переключателей. Под резиновым колпачком находится пружина; при нажатии клавиши она сжимается, возбуждая в контактной мембране емкостной ток, который регистрируется как сигнал нажатия клавиши.

Переключатели Alps

Существует несколько вариантов переключателей ALPS. Иногда их называют “Bigfoot”, потому что оригинальные клавиатуры ALPS имели большой формат и занимали на столе много места. Переключатели Bigfoot различаются по цвету и типу обратной связи: тактильные со щелчком, тактильные без щелчка и линейные переключатели. Все эти виды переключателей встречаются в двух версиях: «сложные» (Complicated) и «простые» (Simplified). Переключатели ALPS Simplified отличаются от Complicated менее плавным ходом и более громким щелчком. В относительно новых клавиатурах чаще можно найти именно эти переключатели, поскольку ALPS Complicated больше не выпускаются. Помимо различных фирменных версий каждого вида переключателей ALPS, существует множество дешевых клонов ALPS, которые выглядят как настоящие, но дают совершенно другие ощущения от нажатий клавиш. Поэтому, чтобы определить, какие переключатели ALPS установлены в конкретной клавиатуре и действительно ли это ALPS, необходимо разобрать сам переключатель, а это сложная задача, требующая грамотного подхода, поскольку даже просто снятие переключателя несет в себе потенциальный риск его повреждения.

Раздел 6: Чистка механической клавиатуры

Если печатать потными руками или есть за компьютером, роняя крошки, клавиатура загрязняется. После того, как вы потратили время на выбор удобной, надежной и долговечной модели механической клавиатуры и деньги на ее покупку, рано или поздно приходит время заняться ее чисткой. Хотите ли вы провести поверхностную очистку или снять клавиши и тщательно очистить каждый квадратный сантиметр клавиатуры, делать это нужно правильно. Ниже приводится несколько советов, как производить простые процедуры по поддержанию чистоты клавиатуры и как снимать корпуса клавиш для их очистки или замены.

Простая очистка механической клавиатуры

Для очистки механической клавиатуры от мелкого мусора переверните ее клавишами вниз и потрясите, чтобы частицы мусора могли выпасть из межклавишных промежутков наружу. Возьмите пневмоочиститель и слегка продуйте межклавишные промежутки для удаления оставшихся частиц. Для большей эффективности процедуры держите клавиатуру в наклонном положении клавишами вниз. Продувку осуществляйте короткими быстрыми нажатиями.

Детальная очистка механической клавиатуры

1. Чтобы произвести глубокую детальную очистку механической клавиатуры от пыли и мусора, сначала снимите корпуса маленьких клавиш. Если вы раньше никогда этого не делали, посмотрите сначала обучающий видеоролик, где показано, как снимать клавиши с механической клавиатуры и устанавливать их обратно. Для снятия клавиш используйте специальный ключ-съемник. Обратите внимание на разную форму клавиш, занимающих различные функциональные позиции на клавиатуре, и не перепутайте клавиши одинаковой формы при установке их обратно после чистки. Мы рекомендуем раскладывать снятые клавиши в порядке, соответствующем раскладке клавиатуры, чтобы потом было проще устанавливать их обратно. И мы категорически не рекомендуем снимать клавиши «пробел», «ввод» и другие большие клавиши. Эти клавиши имеют под собой специальную поддерживающую планку, которая может существенно затруднить снятие этих клавиш и еще больше затруднить установку их обратно на место. Как видно на рисунке ниже, поддерживающая планка соединяется с двумя маленькими белыми деталями, прикрепленными к корпусу клавиши. Эти детали легко повредить или потерять, если они отлетят куда-нибудь во время снятия корпуса клавиши. К сожалению, замена этих деталей не предусмотрена, и в случае их поломки или потери клавиша уже не будет работать как следует. Глубокую очистку клавиатуры можно произвести и без снятия этих клавиш, поэтому мы настоятельно рекомендуем оставить их на месте.
2. Сняв клавиши, переверните клавиатуру и потрясите ее, чтобы вытрясти мусор. Затем удалите оставшиеся частицы с помощью щетки и пневмоочистителя.
3. Если вы чем-то залили клавиатуру, возьмите влажную хлопчатобумажную тряпку или салфетку из микрофибры и протрите место залива. При необходимости капните на тряпку немного изопропилового спирта или используйте слабый мыльный раствор (1 капля жидкого мыла на 4 литра воды), чтобы удалить липкие загрязнения. Не лейте жидкие чистящие средства непосредственно на клавиатуру – только на тряпку. Позолота контактов переключателей предохраняет их от коррозии, однако при попадании жидкости в область контактов переключателя цепь контактов остается замкнутой (как при нажатии клавиши) до тех пор, пока контакты не просохнут. Всегда читайте рекомендации производителя по использованию чистящих средств – некоторые клавиатуры нельзя чистить спиртовыми составами, которые могут повредить материалы составных частей клавиатуры. Замачивание клавиатуры в растворе изопропилового спирта представляет собой очень рискованную операцию, но если больше ничего не помогает, то можно попробовать сохранить клавиатуру таким способом.
4. Установите клавиши на место и протрите слегка влажной тряпкой или салфеткой верхнюю поверхность клавиш и корпус клавиатуры. Если клавиши загрязнены настолько, что надписи на них плохо видно, протрите их небольшим количеством изопропилового спирта или раствором жидкого мыла, как описано в пункте 3.
5. Переверните клавиатуру клавишами вниз и в таком положении оставьте сохнуть на ночь. Сушка может занять и больше времени, в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха. В любом случае, не подключайте клавиатуру к компьютеру и не работайте на ней, пока не убедитесь, что она полностью высохла. Несмотря на то, что в некоторых статьях описывается опыт успешной мойки клавиатуры в посудомоечной машине, загрузка электронного устройства в посудомоечную машину, где оно насквозь промокнет, представляет собой неоправданный риск. Во-первых, это можно сделать, только полностью разобрав клавиатуру, что, как правило, означает потерю гарантии. Во-вторых, горячая или жесткая вода, содержащая различные минеральные примеси, а также средства для умягчения воды могут вызвать коррозию внутренних компонентов клавиатуры. Изопропиловый спирт или мыльный раствор – гораздо более надежные средства очистки клавиатуры, чем машинная мойка.