• Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

    Клавиатура ПК представляет собой унифицированное устройство со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой. В качестве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе проводящих материалов, емкостные датчики (рис.1). Под каждой клавишей находится пластмассовый штырь, направленный вер­тикально, нижний конец которого выполнен в виде штемпеля (клейма), изготовленного из смеси резины с металлом или углеродом. Ниже этого штемпеля находится пластина с направляющими и контактными площадками, которая стационарно привинчена к корпусу панели. При нажатии клавиши штемпель соприкасается с этими контактными площадками, благодаря чему замыкается цепь.

    Техническое обслуживание клавиатуры

    Клавиатура - это устройство, используемое людьми для взаимодействия с компьютером. Ввод происходит, когда пользователь нажимает клавиши на клавиатуре. Ключи сами по себе состоят из электромеханических переключателей, точность работы которых зависит от типа используемой клавиатуры. Каждый ключ посылает уникальный сигнал на компьютер при нажатии, так что компьютер знает, какое нажатие клавиши произошло. Вход принимает форму буквенно-цифровых символов, знаков препинания или команд, каждый из которых может включать в себя либо одно нажатие клавиши, либо комбинацию из двух или более клавиш одновременно.

    Назначение клавиатуры компьютера состоит в том, чтобы передавать команды или информацию в компьютер, для дальнейшей ее обработки.

    Клавиатура ПК состоит из четырех основных компонентов (рис.2):

    Кабель;
    корпус;
    панель с клавишами;
    клавишные колпачки.

    Рис. 1 - Принцип нажатия клавиши

    Каждый ключ на клавиатуре содержит символ, который сообщает пользователю, какой символ или функция управления он представляет. Во многих случаях на клавише появляются дополнительные символы, указывающие на вторичную функцию, которую можно вызвать, нажав клавишу, пока удерживается другая клавиша или комбинация клавиш.

    Расположение клавиатуры и общее количество предоставленных клавиш могут значительно различаться. Вообще говоря, большинство раскладок клавиатуры, используемых сегодня, основаны на традиционной компоновке механических и электронных пишущих машинок с добавлением ряда клавиш управления компьютером. Эта традиционная компоновка была сохранена, поскольку она упростила переход от использования пишущей машинки к использованию клавиатуры на современном текстовом процессоре или компьютере и устранила необходимость какой-либо значительной переподготовки машинисток или секретарского персонала.

    Рис. 1 - Клавиатура ПК

    Принцип действия клавиатуры представлен на рис. 3.
    Клавиатура – это матрица переключателей. При нажатии клавиши выключатель под ней замыкается и подает сигнал, распознаваемый контроллером клавиатуры как сигнал нажатия соответствующей клавиши. При отпускании клавиши выключатель размыкается, что контроллер воспринимает как сигнал отпускания этой клавиши. По зашитой в ПЗУ таблице контроллер преобразует сигналы нажатия и отпускания в так называемые стандартные скэн-коды нажатия и освобождения(scan codes ). Скэн-код – это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. Скэн-код передается через буфер клавиатуры второму специальному контроллеру, раcположенному уже на материнской плате компьютера. Для компьютера типа AT в качестве такого контроллера обычно применяется микросхема универсального периферийного интерфейса (Universal Peripheral Interface, UPI) 8049. Компьютер преобразует скэн-коды в конкретные символы и управляющие команды.

    Устройства ввода данных

    Количество клавиш может варьироваться от 80 до 110, в зависимости от типа компьютерного оборудования, для которого предназначена клавиатура. Компьютеры для ноутбуков и нетбуков, как правило, имеют меньше ключей и больше ограничений на пути размещения клавиатуры, чем настольные компьютеры, поскольку доступное пространство ограничено. Общая компоновка клавиш может варьироваться в зависимости от того, где в мире будет использоваться клавиатура, поскольку разные страны имеют разные наборы символов. Макет также может меняться в соответствии с требованиями различных эргономичных конструкций.


    Когда скэн-код поступает в контроллер клавиатуры (8049), то инициализи­руется аппаратное прерывание (IRQ1), процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Данное прерывание об­служивается специальной программой, входящей в состав RОM BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш , , , , изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скэн-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или рас­ширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код ("а" или "А"). Результат обработки помещается в буфер клавиатуры, расположенный в ОЗУ и представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводи­мых символов, пока прикладная программа не может их обработать. В случае переполнения буфера очередное слово не записывается и подается звуковой сигнал.
    Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и переда­вать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др.

    Из приведенной выше раскладки клавиатуры видно, что основной функцией каждой клавиши является печать буквы алфавита или символа пунктуации. Поведение клавиш по умолчанию, используемое для ввода букв алфавита, заключается в том, чтобы напечатать строчную версию символа при ударе. Если вы изучите раскладку клавиатуры ниже, которая является довольно стандартной компоновкой для клавиатуры настольного компьютера, вы заметите, что буквенные цифровые клавиши и пробел присутствуют в более или менее одинаковых положениях, которые они занимают на клавиатуре пишущей машинки.

    Контроллер 8049 отвечает не только за генерирование скэн-кодов, но и не­обходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых кла­виш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается однократным миганием трех индикаторов LED клавиатуры во время выполнения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатуры выявля­ется уже на стадии загрузки PC.

    Основные отличия в том, что числовые ключи теперь отделены от верхней строки символов и общего количества ключей. Справа от основного корпуса имеется группа клавиш управления, которые используются для различных целей, включая навигацию по экрану, путем изменения положения курсора. Справа от этого есть цифровая клавиатура, которая позволяет пользователю вводить числа и основные арифметические операторы. Более тщательный осмотр цифровой клавиатуры покажет, что большинство этих клавиш дублируют функциональность клавиш управления курсором, найденных в группе слева.

    Простейшая схема клавиатуры компьютера показана на рис.4.


    Дешифратор последовательно опрашивает состояние ключей, расположенных в столбцах X матрицы клавиатуры. Если какая-либо клавиша нажата, то сигнал через замкнутый контакт поступает на соответствующую горизонтальную шину Y и через селектор (регистр) поступает на вход ПЛМ (ПЗУ). Сигналы с дешифратора и селектора образуют адресный вход ПЛМ (ПЗУ), в ячейках которой записаны коды символов (их младшие разряды). Код символа записывается в выходной регистр. Старшие разряды кода определяются содержимым специального регистра, изменяющего своё значение только при нажатии клавиши изменения регистров (Shift, Alt и др.).

    Эти клавиши используются либо самостоятельно, либо в сочетании для изменения сигналов, посылаемых на компьютер при нажатии других клавиш. Наведите курсор на изображение выше, чтобы увидеть описание функции каждой клавиши или группы клавиш. Раскладка клавиатуры, а также количество клавиш и точная функция каждой клавиши могут широко варьироваться в зависимости от страны. Он также может значительно варьироваться в зависимости от цели, для которой предназначена клавиатура. Например, компьютеры с ноутбуками и нетбуками имеют тенденцию пропускать некоторые клавиши или группы ключей из-за ограничений на доступное пространство.

    Клавиа­туры PS/2 подключаются через 6-контактный разъем мини-DIN (рис.5). Назначение контактов этого разъема приве­дено в табл. 2. На стороне компьютера для клавиатуры PS/2 устанавливается та же интерфейсная микросхема Intel 8042 или аналогичная ей. Этой микро­схеме назначается то же прерывание (IRQ 1) и тот же адрес порта ввода-вы­вода (0060).

    Современные клавиатуры для настольных компьютеров часто имеют дополнительные ключи для специализированных целей, такие как вызов мультимедийного программного обеспечения, доступ в Интернет через веб-браузер, управление объемом аудиовыхода или отправка компьютера в режим энергосбережения. Однако буквенно-цифровые клавиши в основе клавиатуры обычно попадают в один и тот же шаблон.

    Этот макет, который явно не соответствует алфавитному порядку, назван в честь первых шести букв в верхнем ряду клавиш на ранних механических пишущих машинах. Он обязан своим принятием физических характеристик этих устройств, в которых шрифт находился в конце механического рычага. Когда клавиша была нажата, рычаг будет толкать шрифт к ленте, пропитанной чернилами, заставляя ее против бумаги и создавая изображение персонажа на бумаге. Когда ключ был отпущен, рычаг вернется в исходное положение. Проблемы возникли, когда две или несколько клавиш были нажаты в быстрой последовательности, что позволило сократить время между нажатиями клавиш для каждой клавиши, чтобы вернуться в исходное положение.

    Рис. 5. Разъем клавиатуры PS/2

    Таблица 1. Сигналы и контакты интерфейса клавиатуры PS/2

    Описание

    Ни к чему не подключается

    Ключи будут сталкиваться друг с другом и часто застревают вместе. Макет был выбран для обеспечения того, чтобы ключи, которые часто использовались вместе, располагались на некотором расстоянии друг от друга, уменьшая скорость, с которой происходили последовательные нажатия клавиш.

    В некоторых арабских или азиатских странах клавиатура в западном стиле может переименовывать свои ключи, чтобы иметь возможность создавать символы, не найденные в западных алфавитах. Это переназначение обычно выполняется операционной системой или прикладным программным обеспечением, а персонаж, создаваемый нажатием клавиши, часто не имеет сходства с символом, который появляется на лицевой стороне ключа. Фактически, большинство современных операционных систем позволяют пользователю выбирать конкретную раскладку клавиатуры во время установки или во время последующей реконфигурации.

    5 В постоянного тока

    Синхронизирующий сигнал

    Ни к чему не подключается

    Все компоненты персонального компьютера условно можно разделить на две категории: те, с которыми пользователь работает непосредственно (мышка, клавиатура, монитор) и соприкасается лишь косвенно (винчестер, видеокарта, процессор). Как это ни удивительно, но при выборе компьютера основное внимание уделяется именно второй категории. Чтобы в этом убедиться достаточно открыть на сайте любого магазина вычислительной техники спецификацию к какому-либо компьютеру: там указано и количество памяти, и тип процессора, и объем винчестера, а вот о мышке и клавиатуре просто сказано, что они есть. Из-за подобного игнорирования у покупателя впоследствии возникают вопросы, почему то или иное периферийное устройство «плохо» работает.

    Совет по безопасной работе с клавиатурой

    Размер, форма и расстояние между клавишами, как правило, согласуются с одной клавиатурой на другую независимо от макета и развиваются в соответствии с потребностями оператора. Ключи сами по себе должны быть достаточно большими для индивидуального нажатия пальцами оператора и относительно близко друг к другу, чтобы свести к минимуму количество физических движений, необходимых при вводе данных.

    Коммутаторы на клавиатуре компьютера подключены к микропроцессору, который управляет работой клавиатуры с помощью довольно сложной электрической схемы, называемой клавиатурной матрицей. Технология примечательна тем, что она не включала замыкание цепи, в нижней части ключа был нанесен пенный диск с нижней стороны пленкой из проводящего материала. Под каждой клавишей были две полукруглые проводящие прокладки, покрытые диэлектрическим материалом, каждый из которых был соединен с клавиатурной матрицей. нажата, емкость между диском в нижней части ключа и полукруглыми прокладками была увеличена.

    Интерфейс

    Один из ключевых параметров любой клавиатуры - это используемый способ соединения с основным вычислительным блоком. В настоящее время подключение может осуществляться по проводу (классический вариант), а также по радиоканалу. Преимущество второго способа заключается в мобильности устройства и порядке на рабочем месте благодаря отсутствию мешанины проводов. Как это обычно бывает, недостатки являются продолжениями достоинств: будучи условно мобильным решением, беспроводная клавиатура для своей работы использует батарейки или аккумуляторы, за зарядом которых необходимо следить; приемный модуль, подключаемый к системному блоку, является отдельным устройством и может быть утерян; а дополнительный источник радиоизлучения вряд ли улучшает экологию в доме (споры о вреде для человека не утихают до сих пор).

    Эта увеличенная емкость вызвала небольшой ток, протекающий в цепи, который мог быть обнаружен микроконтроллером клавиатуры. Это, в свою очередь, заставило металлическую пластину под пружиной поворачиваться вниз, коротко увеличивая емкость в этой точке клавиатуры.

    Большинство современных компьютерных клавиатур используют технологию, основанную на идее гибкой мембраны, покрытой ее нижней стороной проводящим материалом и отделенной от клавиатуры матрицей слоем непроводящего материала. Непроводящий материал имеет отверстия под каждой клавишей, так что при нажатии клавиши проводящий материал на мембране входит в контакт с матрицей клавиатуры и завершает схему в этой точке. Матрица клавиатуры является либо стандартной печатной платой, либо может состоять из проводящих дорожек, напечатанных на пластиковом листе.

    Для проводных решений мобильность определяется длиной шнура. В таких моделях распространены два типа интерфейсов: USB и PS/2. Хотя второй является отголоском прошлого, иногда сама клавиатура настолько удачна, что принимается решение использовать переходник «PS/2 - USB», если на материнской плате не предусмотрен такой разъем.

    Беспроводные решения целесообразно использовать для планшетов, ноутбуков и гибких модификаций клавиатур, то есть там, где провод явно лишний.

    Над ним находится лист из непроводящего материала с отверстиями в нем, соответствующими положению клавиш. Верхний слой представляет собой литой резиновый или силиконовый лист, который имеет несколько куполообразных выступов. Нижняя сторона каждого купола покрыта проводящим материалом, а верхняя часть каждого купола соответствует положению ключа. Когда клавиша нажата, нижняя сторона купола нажимается вниз, вступая в контакт с матрицей клавиатуры и завершая электрическую цепь в этой точке.

    Разделение клавиш клавиатуры

    Клавиши расположены в определенных местах в верхней части корпуса клавиатуры, которая представляет собой цельное пластиковое литье. Каждый ключ изготовлен из одного куска пластмассы и зажимов относительно свободно в его положении внутри корпуса, что обеспечивает его вертикальное перемещение. Каждый ключ включает в себя плунжер, который проходит вниз через корпус и опирается на один из куполообразных выступов. При нажатии плунжер заставляет купол вниз, а проводящее покрытие завершает схему на клавиатуре.

    Дополнительные возможности

    Подавляющее большинство клавиатур являются мультимедийными: в отличии от классических у них присутствуют дополнительные клавиши, позволяющие регулировать системную громкость, запускать некоторые приложения и прочее. Более «продвинутые» модели оборудованы колесиком, частично дублирующим функцию мышки; небольшим информативным или информационным экраном.

    Устранение простых неисправностей

    Когда ключ отпущен, резиновый купол возвращается в первоначальную форму, нажав ключ обратно в исходное положение и снова сломав цепь. Вертикальное расстояние, на которое движется клавиша, когда оно полностью нажато, называется его перемещением. Физический ответ оператора при нажатии клавиши называется тактильным ответом и является формой положительной обратной связи. Частично это было связано с используемыми механизмами, но также было попыткой подражать клавиатуре пишущей машинки. Современные клавиатуры, как правило, более тихие, требуют меньше усилий для полного нажатия клавиши и имеют меньшую дистанцию.

    Весьма интересным вариантом является размещение в корпусе клавиатуры USB разъемов (встроен хаб), благодаря которым при подключении маломощных устройств (флешка) нет необходимости искать USB на системном блоке, так как все, в самом прямом смысле, под рукой.

    При выборе клавиатуры на указанные дополнительные возможности стоит обратить особое внимание. Причина в том, что производители, размещая кнопки, колесики и дисплеи, часто не ограничиваются одной лишь верхней частью кнопочного блока, а располагают их даже по бокам. В результате возникает ситуация, когда пользователь, привыкший к стандартному размещению кнопок, иногда случайно нажимает какую-либо дополнительную клавишу.

    Действие нажатия или нажатия клавиши часто сопровождается вибрацией, следствием чего является то, что воспринимается пользователем как однократное нажатие клавиши, фактически приводит к тому, что несколько отдельных экземпляров схемы поочередно открываются и закрываются быстро, прежде чем фирма контакт установлен. Аналогия - это объект, который падает на землю и отскакивает несколько раз, прежде чем приступить к отдыху. Действительно, при применении к электрическим схемам явление часто называют «отскоком».

    Видео обзор мембранных и механических клавиатур

    Если ключ удерживается непрерывно в течение значительного периода времени, на с другой стороны, его обычно интерпретируют как несколько последовательных нажатий клавиш. Количество нажатий клавиш, зарегистрированных в заданном временном интервале, когда ключ удерживается таким образом, обычно определяется программным обеспечением операционной системы, хотя его обычно можно настроить пользователем если необходимо. Матрица клавиатуры состоит из большого количества взаимосвязанных цепей, подключенных к входам микроконтроллера клавиатуры, который монтируется на печатной плате внутри клавиатуры.

    Не стоит «гнаться» за количеством кнопок, так как маловероятно, что все они окажутся востребованными.

    Форма и различные конструктивные «бонусы»

    Приверженцы «слепого» набора текста знают, что работа выполняется более эффективно в случае, когда используется клавиатура не привычной прямоугольной формы. Если положить кисти рук на клавишный блок в расслабленном состоянии, то окажется, что полная доступность копок возможна в случае, когда корпус клавиатуры условно разделен на две части, развернутые на небольшой угол относительно оси эталонной прямоугольной модели. То есть, в идеале угол «клавиатура - кисть» должен составлять 90 град. Такие эргономичные модели предлагают практически все производители.


    Для снижения нагрузки на кисти рук были разработаны модификации клавиатур, у которых на корпусе со стороны оператора присутствует дополнительная пластиковая панель (иногда это может быть специальный валик). При наборе запястья опираются на данное дополнение, а выбор нужных кнопок полностью зависит от пальцев.

    На практике удобство работы с подобными клавиатурами зависит от предпочтений самого пользователя. Кроме того, как правило, они более громоздкие, чем классические. Для комплектации игрового компьютера они малопригодны.

    Есть клавиатуры, в которых кнопки расположены одна от другой на расстоянии. Благодаря этому риск нажать не ту клавишу значительно снижен.

    В последнее время на рынке появились модели с сокращенным кнопочным блоком. Например, покупатель может лишь дома обнаружить, что в его новой клавиатуре отсутствует кнопка Pause.

    Внутреннее устройство

    Наверное, каждый владелец компьютера обращал внимание на мягкость хода кнопок ноутбуков. И тишина при наборе такая, что домочадцы могут спокойно спать в той же комнате. Однако многие модели клавиатур персональных компьютеров такими возможностями не обладают. В чем же причина?

    Все объясняется конструктивными особенностями исполнения внутреннего механизма. По данной характеристике клавиатуры делятся на три разновидности: механические (подпружиненные), мембранного типа и с резиновыми колпачками-куполами. Чтобы понять, о чем идет речь, давайте вспомним, как выглядят кнопки на многих микроволновых печах: едва выступающие над поверхностью «кнопки-пуговки». Это мембранный тип клавиш: в нем на нижнем слое в определенном порядке нанесены токопроводящие дорожки, замыкание которых расценивается схемой как нажатие. Далее идет слой диэлектрического материала с перфорированными отверстиями. И, наконец, верхний слой содержит в нужных местах токопроводящие пятаки (чаще всего напыление). Общая толщина составляет несколько миллиметров. При нажатии «кнопки» происходит соприкосновение двух внешних слоев и срабатывание схемы. Ярким примером могут служить сверхтонкие калькуляторы с изображенными на прорезиненном покрытии кнопками, которые были невероятно популярны в 90-е годы из-за низкой стоимости. «Чистая» разновидность в конструкции компьютерных клавиатур практически не встречается.

    Клавиатуры с мембранно-резиновым механизмом в настоящее время активно применяются в ноутбуках. Примером может служить пульт дистанционного управления ТВ: в нем схема с нанесенными проводниками нанесена на текстолитовую основу, а на ней располагается отдельный слой резины с выдавленными куполами, размещенными точно над проводниками кнопок. С нижней части куполов - токопроводящие вставки. При нажатии соответствующий резиновый колпачок продавливается и замыкает контакт. Стоит убрать внешнее усилие, и его форма восстанавливается, разрывая цепь. В пультах на верхней части колпачков нанесены обозначения кнопок. В компьютерных клавиатурах для увеличения срока службы обозначения наносятся не на колпачки, а на пластиковые кнопки-толкатели.



    Механическая модификация отличается от мембранно-резиновой тем, что возврат кнопки с токопроводящим пятаком происходит благодаря действию пружины, а не резинового купола. К достоинствам подобного решения относится долговечность: клавиши выдерживают более 50 миллионов нажатий.

    Хотя покупателю, как правило, совершенно не интересно, какой именно механизм реализован в его клавиатуре, косвенно от исполнения зависит удобство работы. Несмотря на то, что ничего не мешает производителю так подобрать пружины, чтобы усилие нажатия было оптимальным, а ход клавиш мягким, обычно клавиатуры с механическим типом привода кнопок при наборе шумят. Пружины установлены так, что клавиши относительно тяжело нажимаются. В большинстве случаев по этим параметрам более интересны мембранно-резиновые варианты, хотя есть и исключения.

    Нужно помнить, что чем более «весомая» модель, тем меньше шума она издает при работе. Понимая это, некоторые производители начали для придания веса выполнять нижнюю крышку корпуса клавиатур металлической, а не пластиковой.

    Следующая особенность, на которую следует обращать внимание - это ход кнопок и их размер. Так, в некоторых моделях для срабатывания кнопку нужно продавить на значительную глубину в корпус, а вот для других характерно срабатывание после смещения всего на несколько миллиметров.

    Последнее, что хотелось бы отметить - это «именитость» производителя. Пожалуй, ни для кого не секрет, что если продукт изготовлен известной компанией, то его стоимость выше, чем аналогичное по функциональности и надежности решение от фирмы «среднего эшелона».

    Видео обзор мембранных и механических клавиатур

    5 Rating 5.00 (1 Vote)

    Читать еще: