Tecnologia de teclado - Keyboard technology
A tecnologia de teclados de computador inclui muitos elementos. Entre as mais importantes delas está a tecnologia de switch que eles usam. Os teclados alfanuméricos de computador normalmente têm de 80 a 110 interruptores duráveis, geralmente um para cada tecla. A escolha da tecnologia de switch afeta a resposta da tecla (o feedback positivo de que uma tecla foi pressionada) e o pré-deslocamento (a distância necessária para pressionar a tecla para inserir um caractere de forma confiável). Os teclados virtuais em telas sensíveis ao toque não têm interruptores físicos e, em vez disso, fornecem áudio e feedback tátil . Alguns modelos de teclado mais novos usam híbridos de várias tecnologias para obter maiores economias de custo ou melhor ergonomia .
O teclado moderno também inclui um processador de controle e luzes indicadoras para fornecer feedback ao usuário (e ao processador central ) sobre o estado do teclado. A tecnologia Plug and Play significa que seu layout ' pronto para uso ' pode ser notificado para o sistema, tornando o teclado imediatamente pronto para uso, sem a necessidade de outras configurações, a menos que o usuário assim deseje.
Tipos
Teclado de membrana
Existem dois tipos de teclados baseados em membrana, teclados de membrana de tela plana e teclados de membrana de curso completo:
Os teclados de membrana de tela plana são encontrados com mais frequência em aparelhos como fornos de microondas ou fotocopiadoras . Um design comum consiste em três camadas. A camada superior tem as etiquetas impressas na frente e faixas condutoras impressas no verso. Abaixo dele, há uma camada espaçadora, que mantém as camadas frontal e traseira separadas para que normalmente não façam contato elétrico. A camada posterior possui faixas condutoras impressas perpendicularmente às da camada anterior. Quando colocadas juntas, as listras formam uma grade. Quando o usuário empurra para baixo em uma posição específica, seu dedo empurra a camada frontal para baixo através da camada espaçadora para fechar um circuito em uma das interseções da grade. Isso indica ao computador ou ao processador de controle do teclado que um determinado botão foi pressionado.
Geralmente, os teclados de membrana de tela plana não produzem um feedback físico perceptível. Portanto, os dispositivos que usam estes emitem um bipe ou piscam uma luz quando a tecla é pressionada. Eles são freqüentemente usados em ambientes hostis onde a impermeabilização ou a prova de vazamento é desejável. Embora usados nos primeiros dias do computador pessoal (no Sinclair ZX80 , ZX81 e Atari 400 ), eles foram suplantados por uma cúpula mais tátil e teclados de interruptores mecânicos.
Teclados baseados em membrana de viagem completa são os teclados de computador mais comuns hoje em dia. Eles têm teclas / êmbolos de chave de uma peça de plástico que pressionam uma membrana para acionar um contato em uma matriz de chave elétrica.
Teclado dome-switch
Os teclados de comutação dome são um híbrido de membrana de tela plana e teclados de comutação mecânica. Eles reúnem dois traços de placa de circuito sob um teclado de borracha ou silicone usando interruptores de "domo" de metal ou domos formados de poliuretano . Os interruptores de domo de metal são peças formadas de aço inoxidável que, quando comprimidas, fornecem ao usuário um feedback tátil positivo e nítido. Esses tipos de metal de chaves de domo são muito comuns, geralmente são confiáveis para mais de 5 milhões de ciclos e podem ser revestidos em níquel, prata ou ouro. Os interruptores de cúpula de borracha, mais comumente chamados de polidomonas, são cúpulas de poliuretano formadas, onde a bolha interna é revestida de grafite. Embora os polidomos sejam normalmente mais baratos do que os de metal, eles não têm o encaixe nítido dos domos de metal e geralmente têm uma especificação de vida útil inferior. Polydomes são considerados muito silenciosos, mas os puristas tendem a considerá-los "piegas" porque a cúpula em colapso não fornece uma resposta tão positiva quanto as cúpulas de metal. Para metal ou polydomes, quando uma tecla é pressionada, ela desmorona a cúpula, que conecta os dois traços de circuito e completa a conexão para inserir o caractere. O padrão na placa do PC é geralmente banhado a ouro.
Ambas são tecnologias de switch comuns usadas em teclados do mercado de massa hoje. Esse tipo de tecnologia de switch é mais comumente usado em controladores portáteis, telefones celulares, automotivos, eletrônicos de consumo e dispositivos médicos. Os teclados de troca de domo também são chamados de teclados de troca direta.
Teclado de tesoura
Um caso especial da chave da cúpula do teclado do computador é a chave da tesoura. As teclas são presas ao teclado por meio de duas peças de plástico que se encaixam em forma de tesoura e se encaixam no teclado e na tecla. Ele ainda usa cúpulas de borracha, mas um mecanismo especial de 'tesoura' de plástico liga a tampa da tecla a um êmbolo que pressiona a cúpula de borracha com um curso muito mais curto do que o teclado de cúpula de borracha típico. Normalmente, os teclados com chave de tesoura também empregam membranas de 3 camadas como o componente elétrico do interruptor. Eles também costumam ter uma distância total de deslocamento da chave mais curta (2 mm em vez de 3,5–4 mm para chaves com chave dome padrão). Este tipo de chave seletora é freqüentemente encontrado em teclados embutidos em laptops e teclados comercializados como 'discretos'. Esses teclados são geralmente silenciosos e as teclas exigem pouca força para pressioná-las.
Os teclados de troca de tesoura costumam ser um pouco mais caros. Eles são mais difíceis de limpar (devido ao movimento limitado das teclas e seus vários pontos de fixação), mas também menos propensos a ficar com detritos, pois os espaços entre as teclas são geralmente menores (já que não há necessidade de espaço extra para permitir o 'wiggle' na tecla, como normalmente encontrado em um teclado de membrana).
Teclado capacitivo
Nesse tipo de teclado, pressionar uma tecla altera a capacitância de um padrão de almofadas de capacitor. O padrão consiste em dois capacitores em forma de D para cada chave, impressos em uma placa de circuito impresso (PCB) e cobertos por uma fina película isolante de máscara de solda que atua como um dielétrico .
Apesar da sofisticação do conceito, o mecanismo de chaveamento capacitivo é fisicamente simples. A parte móvel termina com um elemento de espuma plana do tamanho de um comprimido de aspirina , com acabamento em folha de alumínio. Em frente ao switch está um PCB com os capacitores. Quando a tecla é pressionada, a folha se apega firmemente à superfície do PCB, formando uma cadeia de dois capacitores entre as almofadas de contato e ela própria separada com uma máscara de solda fina, e assim "causando curto" nas almofadas de contato com uma queda facilmente detectável de reatância capacitiva entre eles. Normalmente, isso permite que um pulso ou trem de pulso seja detectado. Como a chave não possui um contato elétrico real, não há necessidade de neutralização. As teclas não precisam ser totalmente pressionadas para serem acionadas, o que permite que algumas pessoas digitem mais rápido. O sensor informa o suficiente sobre a posição da chave para permitir que o usuário ajuste o ponto de atuação (sensibilidade da chave). Esse ajuste pode ser feito com a ajuda do software incluído e individualmente para cada chave, se implementada.
O teclado IBM Modelo F tem um design de tecla mecânica que consiste em uma mola dobrável sobre um PCB capacitivo, semelhante ao teclado do modelo M posterior que usava uma membrana no lugar do PCB.
O projeto da Topre Corporation para interruptores de chave usa uma mola abaixo de uma cúpula de borracha. A cúpula fornece a maior parte da força que impede a tecla de ser pressionada, semelhante a um teclado de membrana, enquanto a mola ajuda na ação capacitiva.
Teclado de interruptor mecânico
Cada tecla em um teclado de chave mecânica contém uma chave completa embaixo. Cada switch é composto de um invólucro, uma mola e uma haste e, às vezes, outras peças, como uma folha tátil separada ou uma barra de clique. Os interruptores vêm em três variantes: "linear" com resistência consistente, "tátil" com uma colisão não audível e "clicky" com uma colisão e um clique audível. Dependendo da resistência da mola, a chave requer diferentes quantidades de pressão para atuar e atingir o fundo. A forma da haste, bem como o design do invólucro da chave, varia a distância de atuação e a distância de deslocamento da chave. O som pode ser alterado pela placa, caixa, lubrificação e até mesmo teclas. Teclados mecânicos permitem a remoção e substituição de teclas, mas substituí-los é mais comum com teclados mecânicos devido ao formato de haste comum.
Os teclados mecânicos geralmente têm uma vida útil mais longa do que os teclados de membrana ou de interruptor de dome. Os switches Cherry MX, por exemplo, têm uma vida útil esperada de 50 milhões de cliques por switch, enquanto os switches da Razer têm uma vida útil estimada de 60 milhões de cliques por switch.
Um grande produtor de interruptores mecânicos é a Cherry , que fabrica a família MX de interruptores desde os anos 1980. O sistema de codificação de cores de interruptores de categorização da Cherry foi imitado por outros fabricantes de interruptores.
Teclado hot-swappable
Teclados hot-swappable são teclados em que os interruptores podem ser retirados e substituídos, em vez de exigir a conexão de solda típica . Os teclados hot-swap são normalmente mecânicos ou opto-mecânicos. Em vez de o switch ser soldado ao PCB do teclado , os soquetes hot-swap são soldados. Eles são usados principalmente por entusiastas de teclado que criam teclados personalizados e recentemente começaram a ser adotados por empresas maiores em teclados de produção. Os soquetes hot-swap normalmente custam entre US $ 10-25 dólares para preencher uma placa completa e podem permitir que os usuários experimentem uma variedade de interruptores diferentes sem ter as ferramentas ou o conhecimento necessário para soldar eletrônicos.
Teclado de molas dobráveis
Muitos digitadores preferem teclados de molas dobráveis. O mecanismo de mola de flambagem (expirada Patente dos EUA 4.118.611 ) no topo da chave é responsável pela resposta tátil e auditiva do teclado. Este mecanismo controla um pequeno martelo que atinge um interruptor capacitivo ou de membrana.
Em 1993, dois anos após o surgimento da Lexmark , a IBM transferiu suas operações de teclado para a empresa filha. Os novos teclados Modelo M continuaram a ser fabricados para a IBM pela Lexmark até 1996, quando a Unicomp foi estabelecida e comprou as patentes de teclado e equipamento de ferramentas para continuar sua produção.
A IBM continuou a fazer o Modelo M em sua fábrica na Escócia até 1999.
Teclado de efeito Hall
Os teclados de efeito Hall usam ímãs e sensores de efeito Hall em vez de interruptores com contatos mecânicos. Quando uma tecla é pressionada, ela move um ímã que é detectado por um sensor de estado sólido. Como não exigem contato físico para acionamento, os teclados de efeito Hall são extremamente confiáveis e podem aceitar milhões de pressionamentos de tecla antes de falhar. Eles são usados para aplicações de altíssima confiabilidade, como usinas nucleares, cockpits de aeronaves e ambientes industriais críticos. Eles podem ser facilmente feitos totalmente à prova d'água e podem resistir a grandes quantidades de poeira e contaminantes. Como um ímã e sensor são necessários para cada chave, bem como eletrônicos de controle customizados, eles são caros de fabricar.
Teclado de projeção a laser
Um dispositivo de projeção a laser aproximadamente do tamanho de um mouse de computador projeta o contorno das teclas do teclado em uma superfície plana, como uma mesa ou escrivaninha. Esse tipo de teclado é portátil o suficiente para ser usado facilmente com PDAs e telefones celulares, e muitos modelos têm cabos retráteis e recursos sem fio. No entanto, uma interrupção repentina ou acidental do laser registrará pressionamentos de tecla indesejados. Além disso, se o laser não funcionar corretamente, toda a unidade se tornará inútil, ao contrário dos teclados convencionais, que podem ser usados mesmo se várias peças (como as capas das teclas) forem removidas. Esse tipo de teclado pode ser frustrante de usar, pois é suscetível a erros, mesmo durante a digitação normal, e sua completa falta de feedback tátil o torna ainda menos amigável do que os teclados de membrana de qualidade inferior.
Teclado de enrolar
Teclados feitos de materiais flexíveis de silicone ou poliuretano podem enrolar em um pacote. Dobrar o teclado com força pode danificar os circuitos da membrana interna. Quando totalmente vedados com borracha, são resistentes à água. Como os teclados de membrana, é relatado que eles são muito difíceis de acostumar, pois há pouco feedback tátil e o silicone tende a atrair sujeira, poeira e cabelo.
Tecnologia de teclado óptico
Também conhecido como teclado foto-óptico, teclado responsivo à luz, teclado fotoelétrico e tecnologia de detecção de ativação de tecla óptica.
A tecnologia do teclado óptico foi introduzida em 1962 por Harley E. Kelchner para uso em uma máquina de escrever com o objetivo de reduzir o ruído gerado pelo acionamento das teclas da máquina de escrever.
Uma tecnologia de teclado óptico utiliza dispositivos emissores de luz e fotossensores para detectar opticamente as teclas acionadas. Mais comumente, os emissores e sensores estão localizados no perímetro, montados em um pequeno PCB . A luz é direcionada de um lado a outro do interior do teclado e só pode ser bloqueada pelas teclas acionadas. A maioria dos teclados ópticos requer pelo menos dois feixes (mais comumente um feixe vertical e um feixe horizontal) para determinar a tecla acionada. Alguns teclados ópticos usam uma estrutura especial de teclas que bloqueia a luz em um determinado padrão, permitindo apenas um feixe por linha de teclas (mais comumente um feixe horizontal).
O mecanismo do teclado óptico é muito simples - um feixe de luz é enviado do emissor para o sensor receptor e as teclas acionadas bloqueiam, refletem , refratam ou interagem de outra forma com o feixe, resultando em uma tecla identificada.
Alguns teclados ópticos anteriores eram limitados em sua estrutura e exigiam um invólucro especial para bloquear a luz externa, nenhuma funcionalidade multi-teclas era suportada e o design era muito limitado a uma caixa retangular espessa.
As vantagens da tecnologia do teclado óptico são que ela oferece um verdadeiro teclado à prova d'água, resistente a poeira e líquidos; e usa cerca de 20% do volume de PCB, em comparação com teclados de membrana ou chave de cúpula, reduzindo significativamente o desperdício eletrônico . Vantagens adicionais da tecnologia de teclado óptico em relação a outras tecnologias de teclado, como teclado de efeito Hall, laser, roll-up e teclados transparentes estão no custo (teclado de efeito Hall) e sensação - a tecnologia de teclado óptico não requer mecanismos de tecla diferentes e a sensação tátil de a digitação permaneceu a mesma por mais de 60 anos.
O teclado especialista DataHand usa tecnologia ótica para detectar pressionamentos de tecla com um único feixe de luz e sensor por tecla. As chaves são mantidas em sua posição de repouso por ímãs ; quando a força magnética é superada para pressionar uma tecla, o caminho óptico é desbloqueado e o pressionamento da tecla é registrado.
Debouncing
Quando uma tecla é pressionada, ela oscila ( salta ) contra seus contatos várias vezes antes de se estabelecer. Ao ser liberado, ele oscila novamente até parar. Embora aconteça em uma escala muito pequena para ser visível a olho nu, pode o suficiente para registrar vários toques no teclado.
Para resolver isso, o processador em um teclado elimina os pressionamentos de tecla, calculando a média do sinal ao longo do tempo para produzir um pressionamento de tecla "confirmado" que (geralmente) corresponde a um único pressionamento ou liberação. Os primeiros teclados de membrana tinham velocidade de digitação limitada porque tinham que fazer um debouncing significativo. Este era um problema perceptível no ZX81 .
Keycaps
Os keycaps são usados em teclados full-travel. Embora os keycaps modernos sejam normalmente impressos na superfície, eles também podem ser moldados em duplo disparo , impressos a laser, impressos por sublimação, gravados ou podem ser feitos de material transparente com inserções de papel impresso.
Também existem keycaps, que são conchas finas colocadas sobre as bases das teclas. Eles foram usados em teclados de PC IBM.
Outras Partes
O teclado moderno do PC também inclui um processador de controle e luzes indicadoras para fornecer feedback ao usuário sobre o estado do teclado. Dependendo da sofisticação da programação do controlador, o teclado também pode oferecer outros recursos especiais. O processador é geralmente uma variante do microcontrolador 8048 de chip único . A matriz de alternância do teclado é conectada às suas entradas e processa os pressionamentos de tecla recebidos e envia os resultados por um cabo serial (o cabo do teclado) para um receptor na caixa do computador principal. Ele também controla a iluminação das luzes " caps lock ", " num lock " e " scroll lock ".
Um teste comum para verificar se o computador travou é pressionando a tecla "Caps Lock". O teclado envia o código-chave para o driver de teclado em execução no computador principal; se o computador principal estiver funcionando, ele comanda a luz para acender. Todas as outras luzes indicadoras funcionam de maneira semelhante. O driver do teclado também rastreia o shift , alt e o estado de controle do teclado.
Matriz de troca de teclado
A matriz de comutação do teclado é freqüentemente desenhada com fios horizontais e fios verticais em uma grade que é chamada de circuito de matriz . Ele tem um interruptor em algumas ou todas as interseções, muito parecido com um display multiplexado . Quase todos os teclados têm apenas o interruptor em cada interseção, o que causa "teclas fantasmas" e "bloqueio de teclas" quando várias teclas são pressionadas ( rollover ). Certos teclados, geralmente mais caros, têm um diodo entre cada interseção, permitindo que o microcontrolador do teclado detecte com precisão qualquer número de teclas simultâneas sendo pressionadas, sem gerar teclas fantasmas erradas.
Métodos alternativos de inserção de texto
O reconhecimento óptico de caracteres (OCR) é preferível a recodificação para converter texto existente que já está escrito, mas não em formato legível por máquina (por exemplo, um livro composto de Linotype da década de 1940). Em outras palavras, para converter o texto de uma imagem em texto editável (ou seja, uma sequência de códigos de caracteres), uma pessoa poderia redigitá-lo ou um computador poderia olhar para a imagem e deduzir o que cada caractere é. A tecnologia OCR já atingiu um estado impressionante (por exemplo, Pesquisa de Livros do Google ) e promete mais para o futuro.
O reconhecimento de fala converte a fala em texto legível por máquina (ou seja, uma sequência de códigos de caracteres). Esta tecnologia também atingiu um estado avançado e está implementada em vários produtos de software . Para certos usos (por exemplo, transcrição de ditado médico ou jurídico; jornalismo; redação de ensaios ou romances) o reconhecimento de fala está começando a substituir o teclado. No entanto, a falta de privacidade ao emitir comandos de voz e ditado torna esse tipo de entrada inadequado para muitos ambientes.
Dispositivos apontadores podem ser usados para inserir texto ou caracteres em contextos onde o uso de um teclado físico seria inadequado ou impossível. Esses acessórios geralmente apresentam caracteres em um display, em um layout que fornece acesso rápido aos caracteres ou combinações de caracteres usados com mais frequência. Exemplos populares desse tipo de entrada são Graffiti , Dasher e teclados virtuais na tela .
Outros problemas
Registro de pressionamento de tecla
Teclados Bluetooth não criptografados são conhecidos por serem vulneráveis a roubo de sinal para keylogging por outros dispositivos Bluetooth no alcance. Os teclados sem fio da Microsoft 2011 e anteriores têm essa vulnerabilidade documentada.
O registro de pressionamento de tecla (geralmente chamado de registro de tecla ) é um método de captura e registro de pressionamentos de tecla do usuário. Embora possa ser usado legalmente para medir a atividade dos funcionários ou por agências de segurança pública para investigar atividades suspeitas, também é usado por hackers para atos ilegais ou maliciosos. Os hackers usam keyloggers para obter senhas ou chaves de criptografia.
O registro de pressionamento de tecla pode ser obtido por meio de hardware e software. Os keyloggers de hardware são conectados ao cabo do teclado ou instalados dentro de teclados padrão. Keyloggers de software trabalham no sistema operacional do computador de destino e obtêm acesso não autorizado ao hardware, conectam-se ao teclado com funções fornecidas pelo sistema operacional ou usam software de acesso remoto para transmitir dados gravados do computador de destino para um local remoto. Alguns hackers também usam sniffers de keylogger sem fio para coletar pacotes de dados que estão sendo transferidos de um teclado sem fio e seu receptor e, em seguida, quebram a chave de criptografia usada para proteger as comunicações sem fio entre os dois dispositivos.
Os aplicativos anti-spyware são capazes de detectar muitos keyloggers e removê-los. Fornecedores responsáveis de monitoramento de software apóiam a detecção por programas anti-spyware, evitando assim o abuso do software. Habilitar um firewall não interrompe os keyloggers em si, mas pode impedir a transmissão do material registrado pela rede, se configurado corretamente. Monitores de rede (também conhecidos como firewalls reversos) podem ser usados para alertar o usuário sempre que um aplicativo tentar fazer uma conexão de rede. Isso dá ao usuário a chance de evitar que o keylogger " ligue para casa " com suas informações digitadas. Os programas de preenchimento automático de formulários podem impedir o keylogging inteiramente, pois não usam o teclado. A maioria dos keyloggers pode ser enganada alternando entre digitar as credenciais de login e digitar caracteres em outro lugar na janela de foco.
Os teclados também são conhecidos por emitir assinaturas eletromagnéticas que podem ser detectadas usando equipamento especial de espionagem para reconstruir as teclas pressionadas no teclado. Neal O'Farrell, diretor executivo do Conselho de Roubo de Identidade, revelou à InformationWeek que "Mais de 25 anos atrás, alguns ex-fantasmas me mostraram como eles podiam capturar o PIN do ATM de um usuário, de uma van estacionada do outro lado da rua, simplesmente por capturar e decodificar os sinais eletromagnéticos gerados por cada tecla pressionada ", disse O'Farrell. "Eles podiam até capturar as teclas digitadas em computadores em escritórios próximos, mas a tecnologia não era sofisticada o suficiente para se concentrar em qualquer computador específico."
Lesão física
O uso de qualquer teclado pode causar lesões graves (como a síndrome do túnel do carpo ou outras lesões por esforço repetitivo ) nas mãos, pulsos, braços, pescoço ou costas. Os riscos de lesões podem ser reduzidos fazendo pausas curtas e frequentes para se levantar e caminhar algumas vezes a cada hora. Os usuários também devem variar as tarefas ao longo do dia, para evitar o uso excessivo das mãos e pulsos. Ao digitar em um teclado, a pessoa deve manter os ombros relaxados com os cotovelos ao lado, com o teclado e o mouse posicionados de forma que não seja necessário alcançar. A altura da cadeira e a bandeja do teclado devem ser ajustadas de forma que os pulsos fiquem retos e não apoiados nas bordas afiadas da mesa. Apoios para o pulso ou para as mãos não devem ser usados durante a digitação.
Algumas tecnologias adaptativas, desde teclados especiais, substituições de mouse e interfaces de pen tablet a software de reconhecimento de voz, podem reduzir o risco de lesões. O software de pausa lembra o usuário de pausar com frequência. Mudar para um mouse muito mais ergonômico, como um mouse vertical ou um mouse com joystick, pode fornecer alívio.
Usando um touchpad ou uma caneta stylus com uma mesa gráfica, no lugar de um mouse, pode-se diminuir o esforço repetitivo nos braços e nas mãos.
Veja também
Referências
links externos
- Schofield, Jack (9 de maio de 2014). "Quais laptops ThinkPad têm os melhores teclados?" . The Guardian . Página visitada em 4 de janeiro de 2018 .
- Seo, Hannah (8 de junho de 2021). "O mundo colorido e caro dos entusiastas de teclados personalizados" . Com fio . ISSN 1059-1028 .