Расположение клавиш и символов

Клавиши по функциональному назначению подразделяются на несколько групп. Многорядная матрица клавиш, расположенных в центре клавиатуры и предназначенных для ввода алфавитно-цифровых символов (для текстов и чисел) и управления, составляет основное наборное поле клавиатуры (рис. 3.1). Помимо основного наборного поля, клавиатуры могут содержать также одно либо несколько вспомогательных полей, необходимых для ввода в ПЭВМ числовой информации, редактирования и т. д.

Относительное положение клавиши на клавиатуре характеризуется ее позицией. Позиции алфавитно-цифровых клавиш обозначаются указанием ряда и столбца, на пересечении которых расположена клавиша в условной координатной сетке. Расположение клавиш алфавитно-цифрового поля неизменно, оно должно соответствовать приведенному на рис. 3.2. Такое расположение символов на клавишах алфавитно-цифрового наборного поля соответствует стандартному расположению символов (QWERTY) иа пишущих машинках, принятому в начале века. Это позволяет пользователю ПЭВМ, работавшему на пишущих машинках, достигать высокой производительности ввода. Возможны и другое варианты расположения символов клавиатуры (Дворака и Делея).

Рис. 3.1. Расположение основных групп клавиш на клавиатуре:

1 — алфавитно-цифровое поле; 2 — управляющие клавиши; 3 — поле редактирования; 4 — отдельное цифровое поле; 5 — функциональные клавиши

Рис. 3.2. Расположение букв и цифр на алфавитно-цифровом поле клавиатуры

В большинстве клавиатур профессиональных ПЭВМ для ввода цифр предусматривается также дополнительное цифровое поле, где, кроме цифр, могут располагаться символы арифметических операций и некоторые другие.

Кроме алфавитно-цифровых клавиш, в клавиатурах ПЭВМ имеются управляющие клавиши, которые предназначены для переключения алфавитов, режимов ввода прописных или строчных букв, а также других действий по управлению клавиатурой. Управляющие клавиши располагаются обычно слева и справа от алфавитно-цифровых и входят в состав основного наборного поля. Срабатывание управляющих клавиш вызывает включение или переключение режимов работы клавиатуры или изменение кодов, посылаемых в системное устройство ПЭВМ другими клавишами. К управляющим клавишам относятся, например, клавиши управления курсором (маркером или меткой, указывающей положение текущей позиции ввода на экране дисплея), клавиши удаления символов, клавиши, определяющие вид используемых букв, алфавита. В некоторых моделях клавиатур клавиши управления курсором с целью обеспечения быстрого перемещения курсора по экрану дисплея размещаются в отдельной зоне.

К управляющим клавишам относятся и так называемые функциональные клавиши (F1-F12), предназначенные для ввода в ПЭВМ часто задаваемых пользователем команд или функций.

Функции их могут быть заданы программно пользователем, хотя при использовании некоторых программных средств, например дисковой операционной системы, значение этих клавиш может быть определено уже заранее.

Рис. 3.3. Расположение функциональных клавиш в моделях клавиатур для ПЭВМ

В настоящее время используется 101-клавишный стандарт клавиатуры, применяемый сейчас во всех ПЭВМ фирмы IBM и в ПЭВМ большинства других изготовителей компьютеров

Клавишные переключатели. Технические и эргономические характеристики клавиатур ПЭВМ - удобство пользования, максимальная скорость набора, показатели надежности (например, количество переключений) и ряд других — во многом определяются техническими характеристиками клавишных переключателей. Важны форма и размер клавиш, шаг их расположения, величина хода, усилия нажатия, окраска, надписи и прочие характеристики.

В зависимости от требований, предъявляемых к клавиатурам, в них используются клавишные переключатели различных типов. По способу управления клавишные переключатели делятся на клавиши нажатия (тактильные) и прикосновения (сенсорные). Применяются как контактные (с электрическим контактом), так и бесконтактные переключатели.

Контактные переключатели, в которых электрическое замыкание и размыкание цепи электромеханического контакта происходит после нажатия клавиши, просты в конструкции, обеспечивают низкое омическое сопротивление контакта, дешевы. Однако такие переключатели не могут обеспечить в цепи четкого фронта сигнала замыкания (размыкания). В момент нажатия клавиши, стоящей в электрической цепи, происходит нерегулярное замыкание этой цепи («дребезг» контакта) до тех пор, пока не установится надежный сигнал. Влияние «дребезга» устраняют схемным либо программным путем. К недостаткам контактных переключателей можно отнести сравнительно малый срок службы (число переключений до отказа), непостоянство переходного сопротивления контакта вследствие окисления покрытий контактирующих поверхностей под воздействием окружающей среды или электроэрозии. Лучшие показатели по долговечности дают герконовые переключатели (рис. 3.4), в них коммутация герметизированных контактов осуществляется под воздействием миниатюрного постоянного магнита, приводимого в движение клавишным стержнем.

Рис. 3.4. Устройство герконового контактного клавишного переключателя: 1 — геркон; 2 — миниатюрный постоянный магнит; 3 — клавишный стержень		Рис. 3.5. Устройство контактного клавишного переключателя мембранного типа: 1 — головка клавиши; 2 — возвратная пружина; 3 — элемент корпуса; 4 — гибкие печатные платы с контактами; S — металлическое основание; 6 — лавсановая изоляционная прокладка; 7 — контактная пружина

В последние годы при изготовлении клавиатур ПЭВМ широко используются контактные переключатели на основе токопроводящей резины, в которых ряд элементов клавиши изготавливается из силиконовой резины. На нижней поверхности колпачка клавиши из непроводящей резины помещается прокладка из токопроводящей резины. Клавиши закрепляются на плате, на которой печатным способом выполнены необходимые электрические контакты и схемы их соединения. В момент нажатия клавиши токопроводящая резиновая прокладка прижимается к плате и замыкает необходимые контакты. Конструкции переключателей на основе токопроводящей резины обеспечивают, как правило» малый ход клавиш.

Мембранные клавиатуры (рис. 3.5) отличаются хорошей герметичностью, малыми размерами и массой, помехозащищенностью, малым «дребезгом», незначительным расходом драгоценных металлов. Они просты по конструкции, содержат минимальное число деталей, обладают высокой степенью автоматизации и возможностью крупносерийного производства. Мембранная клавиатура состоит из соединенных в пакет пластмассового корпуса и мембранной панели, состоящей из двух гибких лавсановых контактных пластин (печатных плат) с металлизированными токопроводящими головками, являющимися контактирующими и токоведущими частями переключателя. Гибкие печатные платы изолированы друг от друга диэлектрической пластиной и находятся на металлическом основании. При нажатии на клавишу усилие через демпфирующую пружину, расположенную в корпусе, передается на гибкие печатные платы, замыкая их контакты между собой. С помощью пружины клавиша возвращается в исходное положение. Несмотря на высокую технологичность и другие достоинства, мембранные клавиатуры до сих пор находят ограниченное применение в профессиональных ПЭВМ. Это связано прежде всего с трудностями размещения в корпусе клавиатуры электронной части, а также ее низкой ремонтопригодностью

В случае, когда требуется обеспечить высокую надежность работы, бесшумную эксплуатацию, а также устойчивость против влаги, коррозия, пыли, а стоимость не играет определяющей роли, в конструкциях клавиатур применяются бесконтактные клавишные переключатели.

В бесконтактных переключателях механическое воздействие (перемещение или прикосновение) вызывает изменение емкости, индуктивности или сопротивления, а затем это изменение преобразуется в электрический сигнал. К бесконтактным относятся также сенсорные и оптоэлектронные переключатели.

В клавишном переключателе, использующем изменение емкости при нажатии и включении его в схему (рис. 3.6), на печатное плате нанесены в виде прямоугольных пластинок обкладки конденсатора, сверху на обкладки нанесен слой изолятора, например лавсановая пленка. На одну из обкладок от генератора подается специальный сигнал, например частотой 200 кГц и амплитудой до 100 В. При нажатии на клавишу соединенная с ней металлическая пластина опускается на обкладки конденсатора, в результате его емкостное сопротивление уменьшается и на второй обкладке появляется сигнал, поступающий на электронную схему.

Клавишный переключатель индуктивного типа (рис. 3.7) состоит из неподвижной части (направляющей) и подвижной (штока, на одном конце которого находится подвижная часть датчика — металлическая пластина, которая прижимается к штоку за счет пружины).

Рис. 3.6. Устройство бесконтактного клавишного переключателя емкостного типа 7 — клавиша; 2 — металлическая пластина; 3 — изолятор; 4 — обкладки печатного конденсатора; G высокочастотный генератор; VT — транзистор		Рис. 3.7. Устройство бесконтактного клавишного переключателя индуктивного типа: 1 — направляющая; 2 — подвижный шток; 3 — клавиша; 4 — подвижная металлическая пластина; 5 — пружина; б — печатная индуктивность; 7 — защитная пленка

На другом конце на шток насажена клавиша. Неподвижная часть датчика электрически представляет собой индуктивность и выполнена печатным способом. Для предотвращения механического износа эта часть защищаете» склеивающей лентой. При нажатии на клавишу металлическая пластина приближается к индуктивности, вызывая уменьшение значения последней. При изменении индуктивности формируется сигнал о срабатывании датчика. Клавиша возвращается в исходное состояние за счет пружины, прижимающей металлическую пластину к штоку.

В бесконтактных переключателях, управляемых магнитным полем, эффект включения может достигаться изменением сопротивления магниторезистивного элемента под действием постоянного магнита, укрепляемого на подвижном стержне клавиши. Вместо магниторезистивных элементов могут быть применены также датчики Холла.

В оптоэлектронных клавишных переключателях нажатие клавиши приводит к вводу заслонки между источником излучения (обычно светодиодом) и приемником излучения (фотодиодом). Характеристики оптоэлектронных переключателей близки к характеристикам переключателей, управляемых магнитным полем.

Дата добавления: 2014-01-06