Tastaturi cu membrană

Capitolul 1: Ce este o tastatură cu membrană? Cum funcționează?

Tastatura cu membrană este o tehnologie găsită în multe gadget-uri și aparate electronice. O tastatură, după cum știm cu toții, este un hardware esențial care ne permite să introducem date, informații și comenzi pe un dispozitiv electronic sau un computer. Tastaturile computerelor sunt utilizate în principal pentru tastare și jocuri. Dar exact cum funcționează o tastatură cu membrană?

O tastatură cu membrană este formată din câteva straturi. Stratul superior al tastaturii conține toate tastele. Aici utilizatorii ating și apasă tastatura și pot cunoaște suprafață. Poate fi producată din diverse materiale cum ar fi plastic sau cauciuc. Sub taste sunt suporturi de presiune - aceste suporturi de presiune sunt realizate din cauciuc subțire, flexibil sau membrană din plastic, cu urme conductoare imprimate pe partea din spate. Următorul strat este format din găuri (hole layer); acest strat separă suportul de presiune de lângă o tasta de stratul inferior, astfel încât să nu existe contact mecanic atunci când tasta nu este apăsată. În cele din urmă, stratul cel mai inferior conține și urme conductoare imprimate conectate la circuitul tastaturii.

Când o anumită tastă este apăsată, traseul conductiv de sub tastă atinge următorul conductor atașat la circuitul din interiorul tastaturii. Circuitul are o serie de switch-uri, iar fiecare switch este alocat unei chei. Acest contact mecanic face ca switch-ul atribuit să se închidă și să permită curgerea curentului electric. Această acțiune înregistrează caracterul alfanumeric sau comanda apăsată prin trimiterea semnalului corespunzător către sistemul de procesare al dispozitivului. Toate switch-urile din circuitul tastaturii sunt în mod normal deschise când tasta nu este utilizată.

Tastaturile cu membrană se găsesc într-o mulțime de dispozitive, cum ar fi sistemele de control industrial, echipamentele medicale, sistemele telefonice, computerele, aparatele electrice, mașinile din magazinele și multe altele. Designul acestor tastaturi nu se limitează la formatul convențional QWERTY. În funcție de aplicație, aceasta poate fi personalizată flexibil pentru a oferi o experiență mai bună pentru utilizator. Sunt ușoare și mai portabile decât tastaturile mecanice, care folosesc un comutator cu arc. Vom compara ambele tipuri și vom discuta despre avantajele tastaturilor cu membrană în capitolele următoare.

Capitolul 2: Tipuri de tastaturi cu membrană

Există câteva tipuri de tastaturi cu membrană:

Tastaturi cu membrană cu panou plat

Tastaturile cu membrană cu panou plat sunt cele mai simple tastaturi și sunt cele găsite în tastaturile aparatelor de uz casnic (de exemplu, mașini de spălat, aparate de aer condiționat, frigidere, cuptoare cu microunde), automate, imprimante și fotocopiatoare. Cu toate acestea, ele abia se găsesc în computere. Sunt compuse din mai multe straturi:

• Stratul superior este un film puternic, subțire, în care este imprimat caracterul sau pictograma comenzii care urmează să fie introdusă în mașină. Designul pictogramei poate fi personalizat in functie de preferinta clientului. Acest strat are, de asemenea, o bandă metalică conductivă imprimată pe partea din spate.
• Stratul distanțier este umplut cu aer sau uneori cu un gaz inert. Scopul său este de a separa straturile de sus și de jos.
• Stratul inferior are, de asemenea, o bandă metalică conductivă conectată la un circuit electric al dispozitivului. Când butonul de pe stratul superior este apăsat, banda metalică din spatele acesteia va atinge banda metalică a stratului inferior, înregistrând un caracter sau o comandă în sistem.

Datorită designului lor, tastaturile cu membrană cu panou plat necesită doar o ușoară apăsare a degetului la activarea unui buton, ceea ce mărește ergonomia dispozitivului. Cu toate acestea, au un feedback fizic tactil scăzut. Pentru a crește feedback-ul fizic tactil al tastaturilor cu membrană cu panou plat, dispozitivul sau aparatul poate fi proiectat astfel încât să apară lumini, vibrații sau sunete atunci când este apăsat un anumit buton; aceasta este pentru a comunica utilizatorului că comanda s-a înregistrat în sistem. Un exemplu al acestei caracteristici se găsește în cuptoarele cu microunde; pe măsură ce butoanele sunt apăsate, se creează un sunet.

Tastaturi cu membrană Full Travel (cu cursă completă)

Tastaturile cu membrană Full Travel sunt tipul de tastatură întâlnit mai frecvent la computere. Tastele lor sunt integrate direct în tastatură și sunt realizate dintr-o singură bucată de material plastic sau cauciuc. Membrana lor flexibilă este poziționată peste o matrice de switch-uri electrice. Tastele acționează ca un piston: pe măsură ce o anumită tastă este apăsată, tasta împinge membrana spre stratul inferior al tastaturii, ceea ce face ca comutatorul atribuit să se închidă. Elasticitatea membranei va face ca tasta să se miște în sus atunci când presiunea degetului este eliberată. Cele mai multe tastaturi cu membrană de tip Full Travel au un arc sub fiecare tastă.

Tastaturile cu membrană Full Travel sunt o opțiune economică. Cu toate acestea, feedback-ul lor fizic tactil este mai mic decât tastaturile mecanice.

Tastaturi cu membrană cu switch tip cupolă (Dome switch)

Tastaturile cu membrană cu switch tip cupolă sau tastaturile cu switch direct combină caracteristicile tastaturii cu membrană cu panou plat și cu switch-uri mecanice. Keypad-ul lor este din cauciuc sau silicon, iar sub fiecare tastă se află o cupolă din metal sau cauciuc. Cupolele conțin o urmă conductivă în fiecare tastă care închide switch-ul corespunzător atunci când este apăsată.

Cupolele metalice sunt foarte fiabile și oferă feedback tactil clar și pozitiv pentru fiecare apăsare a tastei. Oțelul inoxidabil este materialul des utilizat pentru cupolele metalice. Poate fi placat cu aur, argint sau nichel. Cupolele din cauciuc, pe de altă parte, sunt mai ieftine și mai silențioase în timpul funcționării decât cupolele metalice. Cu toate acestea, unii consideră că cupolele din cauciuc sunt foarte moi, deoarece nu oferă feedback pozitiv la fel de mult ca cupolele metalice atunci când sunt apăsate. Cupolele de cauciuc sunt de obicei realizate din poliuretan, iar bula lor interioară este acoperită cu grafit.

 Tastaturile cu membrană cu switch tip cupolă deseori se află în controlerele portabile, electrocasnicele mici, telefoanele mobile și dispozitivele medicale. Se găsesc și în computerele personale.

Tastaturi cu switch tip foarfeca (Scissor-Switch)

Tastaturile cu switch tip foarfecă sunt un tip special de tastatură cu switch tip cupolă. Acestea au un mecanism asemănător unei foarfece în apăsarea tastei. „Picioarele foarfecelor” conectează fiecare tastă la tastatură. În partea de jos a fiecărei taste se află un piston sau o cupolă de cauciuc care împinge membrana în jos în stratul inferior, determinând închiderea switch-ului. Picioarele foarfecelor scurtează cursa cheii, a cupolei de cauciuc și a membranei în timpul apăsării tastei. Prin urmare, durata de viață a membranei este prelungită, deoarece este mai puțin întinsă atunci când este apașată.

Tastaturile cu switch tip foarfecă sunt silențioase în timpul funcționării, în ciuda includerii componentelor asemănătoare foarfecilor. Se găsesc în tastaturile laptopurilor și în tastaturile încorporate. Cu toate acestea, sunt puțin mai scumpe decât tipurile anterioare. Sunt mai greu de curățat din cauza mișcării limitate a tastelor și a atașamentelor lor multiple, dar este mai puțin probabil ca resturile să rămână prinse, deoarece golurile dintre taste sunt adesea mai mici.

Tastaturi Chiclet

Tastaturile Chiclet, sau tastaturile tip insulă, sunt unul dintre cele mai populare tipuri de tehnologie modernă de tastatură găsită în cele mai recente laptopuri și desktop-uri. Sunt cunoscuți pentru stilul lor elegant și minimalist, caracterizat prin tastele lor pătrate sau dreptunghiulare cu colțuri rotunjite și înălțime relativ mică. Tastele individuale sunt separate una de cealaltă printr-o placă de plastic perforată care acoperă întreaga zonă a tastaturii.

Tastaturile Chiclet au apărut pentru prima dată la sfârșitul anilor 1970 până la mijlocul anilor 1980 în computerele personale TRS-80 Color Computer, TRS-80 MC-10 și Timex Sinclair 2068. Aceste tastaturi sunt numite după marca de gumă de mestecat „Chiclet”, pentru că cheile seamănă cu guma lor. Tastaturile Chiclet au avut o mulțime de recenzii negative după primele lansări din cauza calității slabe. Cu toate acestea, în anii 1990, designul tastaturilor chiclet a fost reinventat și a câștigat aprobarea a milioane de utilizatori din întreaga lume. Până în acest moment, chiclet rămâne unul dintre modelele de tastatură utilizate pe scară largă adaptate de mulți producători de PC-uri.

Tastaturile Chiclet au același mecanism de funcționare ca și tastaturile convenționale cu membrană, dar cu diferențe minore. Pentru a închide un anumit switch și a înregistra apăsarea tastei, contactul mecanic al urmelor conductoare de sus și de jos poate fi realizat prin oricare dintre cele două metode:

• Tastele sunt conectate la un cauciuc turnat subiacent. Pe măsură ce tasta este apăsată în jos, părțile subțiri ale cauciucului turnat se prăbușesc, permițând centrului cauciucului să se miște în jos. Acest lucru forțează stratul superior de membrană împotriva stratului inferior. Prăbușirea tastelor la acest tip se simte brusc, ceea ce produce mai mult feedback tactil.
• Celălalt tip elimină utilizarea unei membrane superioare. În schimb, cheile au un strat conductiv pe partea din spate. Când tastele sunt apăsate, stratul de dedesubt atinge stratul inferior.

Tastaturile Chiclet funcționează mai silențios decât tastaturile mecanice și oferă o experiență bună de tastare. Sunt considerate „tastaturi de afaceri”. Cu toate acestea, feedback-ul utilizatorilor cu privire la aceste tastaturi este împărțit. Deoarece distanța dintre fiecare tastă este mai mare, apariția erorilor tipografice este redusă la minimum. Datorită înălțimii lor mici, apăsarea tastei în timpul fiecărui clic este, de asemenea, mai scurtă și mai plată, ceea ce unii dactilografe îl percep ca fiind confortabil. Cu toate acestea, spațiile mai largi pot fi o problemă pentru unii, deoarece trebuie să-și extindă prea mult degetele atunci când tastează. Feedback-ul tactil nu este comparabil cu tastaturile mecanice. Tastaturile Chiclet nu sunt, de asemenea, cele mai bune pentru jocurile hardcore, deoarece sunt predispuse la „ghosting”. Prin urmare, producătorii inovează designul tastaturii lor chiclet pentru a găzdui aplicații de jocuri mai extinse. 

După cum a fost introdus în capitolul anterior, formele de feedback tactil sunt feedback-ul sonor, tactil și vizual. O combinație a acestor forme există în majoritatea tastaturilor.

După cum a fost introdus în capitolul anterior, formele de feedback tactil sunt feedback-ul sonor, tactil și vizual. O combinație a acestor forme există în majoritatea tastaturilor.

• Feedback-ul sonor este sunetul pe care îl emite o tastă în timpul apăsării tastei. Un sunet de click este adesea cauzat în mod natural de tasta în sine. În dispozitivele electronice, cum ar fi telefoanele mobile și telefoanele, poate fi activat un ton artificial de la tastatură. Când tonul de la tastatură este activat, se va auzi un ton pe măsură ce utilizatorul tasta sau formează un număr de pe tastatură.
  O altă caracteristică care rezultă din feedback-ul sonor este nivelul de zgomot, care este determinat de mecanismul switch-ului. Pe măsură ce feedback-ul sonor produs de o tastatură crește, crește și nivelul de zgomot.
• Feedback-ul tactil sau haptic este senzația fizică resimțită de utilizator atunci când o tastă este apăsată. Oferă o „textură” fizică în timpul tastării. Săriturile și creșterea rezistenței în timpul cursei tastei sunt formele obișnuite de feedback tactil cauzate de tastă. Vibrațiile sunt produse pe măsură ce tastele sunt apăsate în unele dispozitive pentru a crește feedback-ul tactil.
• Feedback-ul vizual este indiciul vizual generat în timpul apăsării tastei. Poate fi la fel de simplu ca să vă vedeți tastele mișcându-vă în jos în timp ce introduceți text. Un alt exemplu al acestui feedback este atunci când apăsați un buton al unui dispozitiv (de exemplu, butonul de pornire, tasta caps lock sau num lock), o lumină va fi afișată pe tastatură sau pe ecran.

Capitolul 4: Comparație între tastaturi cu membrană și tastaturi mecanice

Ce sunt tastaturile mecanice?

Tastaturile mecanice sunt una dintre principalele categorii de tastaturi bazate pe mecanism. Tastaturile mecanice au un switch, format dintr-un arc, un piston și o pereche de contacte metalice, sub fiecare tastă. Când o anumită tastă este apăsată, pistonul se mișcă în jos pentru a împinge arcul, forțând perechea de contacte metalice împreună. Aceasta închide comutatorul și înregistrează intrarea pe tastatură. Când presiunea degetului este eliberată, arcul și pistonul se vor întoarce în poziția inițială, ceea ce dă o senzație de lovire în timpul tastării. Diferitele tipuri de switch-uri sunt liniare, tactile și clicky, caracterizate prin tactilitatea lor, forța de acționare și nivelul de zgomot.

Switch-urile liniare produc cel mai mic zgomot și oferă o apăsare lină a tastei. Tastele se deplasează în sus și în jos cu rezistență mică. Prin urmare, ele pot fi acționate rapid, dar nu oferă feedback tactil. Switch-urile tactile si switch-urile Clicky dau o senzație de săritură lângă sau la punctul de acționare. Switch-urile tactile produc zgomot moderat, în timp ce switch-urile clicky sunt cele mai puternice dintre toate.