Tecnología de teclado
La tecnología de los teclados de computadora incluye muchos elementos. Entre los más importantes se encuentra la tecnología de interruptores que utilizan. Los teclados alfanuméricos de computadora suelen tener de 80 a 110 interruptores duraderos, generalmente uno para cada tecla. La elección de la tecnología del interruptor afecta la respuesta de la tecla (la retroalimentación positiva de que se ha presionado una tecla) y el recorrido previo (la distancia necesaria para presionar la tecla para ingresar un carácter de manera confiable). Los teclados virtuales en las pantallas táctiles no tienen interruptores físicos y en su lugar brindan retroalimentación de audio y háptica. Algunos modelos de teclados más nuevos usan híbridos de varias tecnologías para lograr un mayor ahorro de costos o una mejor ergonomía.
El teclado moderno también incluye un procesador de control y luces indicadoras para proporcionar información al usuario (y al procesador central) sobre el estado en el que se encuentra el teclado. La tecnología Plug and Play significa que está listo para usar. #39; El diseño se puede notificar al sistema, haciendo que el teclado esté inmediatamente listo para usar sin necesidad de configuración adicional a menos que el usuario así lo desee.
Tipos
Teclado de membrana
Hay dos tipos de teclados de membrana, teclados de membrana de panel plano y teclados de membrana de recorrido completo:
Los teclados de membrana de panel plano se encuentran con mayor frecuencia en electrodomésticos como hornos microondas o fotocopiadoras. Un diseño común consta de tres capas. La capa superior tiene las etiquetas impresas en el frente y las rayas conductoras impresas en la parte posterior. Debajo tiene una capa espaciadora, que mantiene separadas la capa delantera y la trasera para que normalmente no hagan contacto eléctrico. La capa posterior tiene rayas conductoras impresas perpendicularmente a las de la capa frontal. Cuando se colocan juntas, las rayas forman una cuadrícula. Cuando el usuario empuja hacia abajo en una posición particular, su dedo empuja la capa frontal hacia abajo a través de la capa espaciadora para cerrar un circuito en una de las intersecciones de la cuadrícula. Esto indica a la computadora o al procesador de control del teclado que se ha presionado un botón en particular.
Por lo general, los teclados de membrana de panel plano no producen una respuesta física notable. Por lo tanto, los dispositivos que utilizan estos emiten un pitido o parpadean una luz cuando se presiona la tecla. A menudo se utilizan en entornos hostiles donde es deseable la impermeabilización o la estanqueidad. Aunque se utilizaron en los primeros días de la computadora personal (en Sinclair ZX80, ZX81 y Atari 400), han sido suplantados por los teclados de domo más táctiles y de interruptores mecánicos.
Los teclados basados en membrana de recorrido completo son los teclados de computadora más comunes en la actualidad. Tienen émbolos de interruptor/techo de plástico de una pieza que presionan una membrana para accionar un contacto en una matriz de interruptor eléctrico.
Teclado domo-interruptor
Los teclados domo con interruptor son un híbrido de membrana de panel plano y teclados con interruptor mecánico. Reúnen dos trazas de placa de circuito debajo de un teclado de goma o silicona utilizando una "cúpula" de metal. interruptores o cúpulas de poliuretano. Los interruptores de cúpula de metal son piezas formadas de acero inoxidable que, cuando se comprimen, brindan al usuario una respuesta táctil positiva y nítida. Estos tipos de interruptores de domo de metal son muy comunes, por lo general son confiables para más de 5 millones de ciclos y pueden ser enchapados en níquel, plata u oro. Los interruptores de cúpula de goma, más comúnmente conocidos como polidomos, son cúpulas de poliuretano formadas donde la burbuja interior está recubierta de grafito. Si bien los polidomos suelen ser más baratos que los domos metálicos, carecen del chasquido nítido de los domos metálicos y, por lo general, tienen una especificación de vida útil más baja. Los polidomos se consideran muy silenciosos, pero los puristas tienden a encontrarlos "blandos" porque la cúpula que se derrumba no proporciona una respuesta tan positiva como las cúpulas de metal. Para los domos de metal o de polidomo, cuando se presiona una tecla, colapsa el domo, lo que conecta las dos pistas del circuito y completa la conexión para ingresar al personaje. El patrón en la placa de circuito impreso suele estar chapado en oro.
Ambas son tecnologías de conmutación comunes que se utilizan actualmente en los teclados del mercado masivo. Este tipo de tecnología de interruptores se usa más comúnmente en controladores portátiles, teléfonos móviles, automóviles, electrónica de consumo y dispositivos médicos. Los teclados de interruptor de domo también se denominan teclados de interruptor directo.
Teclado con interruptor de tijera
Un caso especial del interruptor de domo del teclado de la computadora es el interruptor de tijera. Las teclas se unen al teclado a través de dos piezas de plástico que se entrelazan en forma de 'tijera' y se ajustan al teclado y a la tecla. Todavía usa cúpulas de goma, pero un plástico especial en forma de "tijera" El mecanismo vincula la tapa de la tecla a un émbolo que presiona la cúpula de goma con un recorrido mucho más corto que el típico teclado de cúpula de goma. Por lo general, los teclados con interruptor de tijera también emplean membranas de 3 capas como componente eléctrico del interruptor. También suelen tener una distancia total de recorrido de la tecla más corta (2 mm en lugar de 3,5–4 mm para los interruptores de llave de interruptor de domo estándar). Este tipo de interruptor de tecla se encuentra a menudo en los teclados integrados de las computadoras portátiles y los teclados comercializados como 'perfil bajo'. Estos teclados son generalmente silenciosos y las teclas requieren poca fuerza para presionar.
Los teclados con interruptor de tijera suelen ser un poco más caros. Son más difíciles de limpiar (debido al movimiento limitado de las teclas y sus múltiples puntos de fijación), pero también es menos probable que entren residuos en ellas, ya que los espacios entre las teclas suelen ser más pequeños (ya que no hay necesidad de espacio adicional para permitir el 'movimiento' de la tecla, como suele ocurrir en un teclado de membrana).
Teclado capacitivo
En este tipo de teclado, al presionar una tecla se cambia la capacitancia de un patrón de almohadillas de capacitores. El patrón consta de dos almohadillas de condensadores en forma de D para cada interruptor, impresas en una placa de circuito impreso (PCB) y cubiertas por una película aislante delgada de máscara de soldadura que actúa como dieléctrico.
A pesar de la sofisticación del concepto, el mecanismo de conmutación capacitiva es físicamente simple. La parte móvil termina con un elemento plano de espuma del tamaño de una aspirina, rematado con papel de aluminio. Frente al interruptor hay una placa de circuito impreso con las almohadillas del condensador. Cuando se presiona la tecla, la lámina se adhiere firmemente a la superficie de la PCB, formando una cadena de dos capacitores entre las almohadillas de contacto y separados con una máscara de soldadura delgada y, por lo tanto, se produce un "cortocircuito" las almohadillas de contacto con una caída de reactancia capacitiva fácilmente detectable entre ellas. Por lo general, esto permite detectar un pulso o un tren de pulsos. Debido a que el interruptor no tiene un contacto eléctrico real, no es necesario eliminar el rebote. No es necesario presionar completamente las teclas para activarlas, lo que permite que algunas personas escriban más rápido. El sensor informa lo suficiente sobre la posición de la tecla para permitir que el usuario ajuste el punto de actuación (sensibilidad de la tecla). Este ajuste se puede realizar con la ayuda del software incluido e individualmente para cada tecla, si así se implementa.
El teclado IBM Model F tiene un diseño de teclas mecánicas que consiste en un resorte de pandeo sobre una placa de circuito impreso capacitiva, similar al teclado modelo M posterior que usaba una membrana en lugar de la placa de circuito impreso.
El diseño de Topre Corporation para interruptores de llave utiliza un resorte debajo de una cúpula de goma. El domo proporciona la mayor parte de la fuerza que evita que se presione la tecla, similar a un teclado de membrana, mientras que el resorte ayuda con la acción capacitiva.
Teclado de interruptores mecánicos
Cada tecla de un teclado con interruptor mecánico contiene un interruptor completo debajo. Cada interruptor se compone de una carcasa, un resorte y un vástago y, a veces, otras partes, como una hoja táctil separada o una barra de clic. Los interruptores vienen en tres variantes: "lineal" con resistencia consistente, "táctil" con un golpe no audible y un "clicky" con un golpe y un clic audible. Dependiendo de la resistencia del resorte, la llave requiere diferentes cantidades de presión para actuar y tocar fondo. La forma del vástago, así como el diseño de la carcasa del interruptor, varían la distancia de actuación y la distancia de recorrido del interruptor. El sonido puede verse alterado por el material de la placa, la caja, la lubricación, el perfil de la tecla e incluso modificando el interruptor individual. Estas modificaciones, o "mods" incluyen la aplicación de lubricante para reducir la fricción dentro del propio interruptor, la inserción de "películas de interruptor" para reducir la oscilación, cambiar el resorte interior para modificar la resistencia del interruptor y mucho más. Los teclados mecánicos permiten quitar y reemplazar las teclas con un tipo de vástago común.
Junto al interruptor del teclado mecánico se encuentra el estabilizador, que admite teclas más largas como la "barra espaciadora", "ingresar", "retroceso" y "cambio" llaves. Aunque estos no son tan diversos como los interruptores, vienen en diferentes tamaños. Estos diferentes tamaños están diseñados para teclados que son más largos de lo normal. Similar a un interruptor de teclado mecánico, el estabilizador se puede modificar para alterar el sonido y la sensación de ciertas teclas. Se puede usar lubricante para reducir el traqueteo del alambre de metal que forma un estabilizador. Además, implementar acolchado en la "carcasa" del estabilizador disminuirá el traqueteo y mejorará la acústica.
Los teclados mecánicos suelen tener una vida útil más larga que los teclados de membrana o de interruptor de cúpula.
Un importante productor de interruptores mecánicos es Cherry, que ha fabricado la familia de interruptores MX desde la década de 1980. El sistema de codificación por colores de Cherry para clasificar los interruptores ha sido imitado por otros fabricantes de interruptores mecánicos, como Gateron y Kailh, entre muchos otros.
Teclado intercambiable en caliente
Los teclados intercambiables en caliente son teclados en los que los interruptores se pueden extraer y reemplazar en lugar de requerir la típica conexión de soldadura. En lugar de soldar el interruptor a la PCB del teclado, los enchufes intercambiables en caliente están soldados. Los utilizan principalmente los entusiastas de los teclados que construyen teclados personalizados, y recientemente comenzaron a ser adoptados por compañías más grandes en teclados de producción. Los enchufes intercambiables en caliente generalmente cuestan entre $ 10 y $ 25 USD para llenar una placa completa y pueden permitir a los usuarios probar una variedad de interruptores diferentes sin tener las herramientas o los conocimientos necesarios para soldar componentes electrónicos.
Teclado con muelle de pandeo
Muchos mecanógrafos prefieren los teclados con muelles que se doblan. El mecanismo de resorte de pandeo (caducado Patente de EE. UU. 4,118,611) encima del interruptor es responsable de la respuesta táctil y auditiva del teclado. Este mecanismo controla un pequeño martillo que golpea un interruptor capacitivo o de membrana.
En 1993, dos años después de generar Lexmark, IBM transfirió sus operaciones de teclados a la empresa filial. Lexmark siguió fabricando nuevos teclados Modelo M para IBM hasta 1996, cuando se estableció Unicomp y compró las patentes de teclado y el equipo de herramientas para continuar con su producción.
IBM siguió fabricando Model M en su fábrica de Escocia hasta 1999.
Teclado de efecto Hall
Los teclados de efecto Hall utilizan imanes y sensores de efecto Hall en lugar de interruptores con contactos mecánicos. Cuando se presiona una tecla, mueve un imán que es detectado por un sensor de estado sólido. Debido a que no requieren contacto físico para su activación, los teclados de efecto Hall son extremadamente confiables y pueden aceptar millones de pulsaciones de teclas antes de fallar. Se utilizan para aplicaciones de confiabilidad ultra alta, como plantas de energía nuclear, cabinas de aviones y entornos industriales críticos. Se pueden hacer fácilmente totalmente impermeables y pueden resistir grandes cantidades de polvo y contaminantes. Debido a que se requieren un imán y un sensor para cada tecla, así como un control electrónico personalizado, su fabricación es costosa.
Teclado de proyección láser
Un dispositivo de proyección láser del tamaño aproximado de un mouse de computadora proyecta el contorno de las teclas del teclado sobre una superficie plana, como una mesa o un escritorio. Este tipo de teclado es lo suficientemente portátil como para usarse fácilmente con PDA y teléfonos celulares, y muchos modelos tienen cables retráctiles y capacidades inalámbricas. Sin embargo, la interrupción repentina o accidental del láser registrará pulsaciones de teclas no deseadas. Además, si el láser funciona mal, toda la unidad se vuelve inútil, a diferencia de los teclados convencionales que se pueden usar incluso si se quitan una variedad de partes (como las teclas). Este tipo de teclado puede ser frustrante de usar, ya que es susceptible a errores, incluso en el transcurso de una escritura normal, y su falta total de respuesta táctil lo hace aún menos fácil de usar que los teclados de membrana de menor calidad.
Teclado enrollable
Los teclados fabricados con silicona flexible o materiales de poliuretano se pueden enrollar en un paquete. Doblar el teclado con fuerza puede dañar los circuitos internos de la membrana. Cuando están completamente sellados en caucho, son resistentes al agua. Los teclados enrollables brindan relativamente poca respuesta táctil y la silicona tiende a atraer la suciedad, el polvo y el cabello.
Tecnología de teclado óptico
También conocido como teclado fotoóptico, teclado sensible a la luz, teclado fotoeléctrico y tecnología de detección de activación de teclas ópticas.
La tecnología de teclado óptico fue introducida en 1962 por Harley E. Kelchner para su uso en una máquina de escribir con el propósito de reducir el ruido generado al accionar las teclas de la máquina de escribir.
La tecnología de un teclado óptico utiliza dispositivos emisores de luz y fotosensores para detectar ópticamente las teclas accionadas. Por lo general, los emisores y sensores están ubicados en el perímetro, montados en una pequeña placa de circuito impreso. La luz se dirige de un lado a otro del interior del teclado y solo puede bloquearse con las teclas accionadas. La mayoría de los teclados ópticos requieren al menos dos haces (más comúnmente un haz vertical y un haz horizontal) para determinar la tecla accionada. Algunos teclados ópticos usan una estructura de tecla especial que bloquea la luz en un patrón determinado, lo que permite solo un haz por fila de teclas (más comúnmente un haz horizontal).
El mecanismo del teclado óptico es muy simple: se envía un haz de luz desde el emisor al sensor receptor, y la tecla accionada bloquea, refleja, refracta o interactúa con el haz, dando como resultado una tecla identificada.
Algunos teclados ópticos anteriores tenían una estructura limitada y requerían una carcasa especial para bloquear la luz externa, no se admitía la funcionalidad de teclas múltiples y el diseño estaba muy limitado a una carcasa rectangular gruesa.
Las ventajas de la tecnología de teclado óptico son que ofrece un teclado a prueba de agua real, resistente al polvo y los líquidos; y utiliza aproximadamente un 20 % del volumen de PCB, en comparación con los teclados de interruptor de membrana o domo, lo que reduce significativamente los desechos electrónicos. Las ventajas adicionales de la tecnología de teclado óptico sobre otras tecnologías de teclado como los teclados de efecto Hall, láser, enrollables y transparentes radican en el costo (teclado de efecto Hall) y la sensación: la tecnología de teclado óptico no requiere mecanismos de teclas diferentes y la sensación táctil de la tipificación se ha mantenido igual durante más de 60 años.
El teclado especializado DataHand utiliza tecnología óptica para detectar las pulsaciones de teclas con un solo haz de luz y un sensor por tecla. Las teclas se mantienen en su posición de reposo mediante imanes; cuando se supera la fuerza magnética para presionar una tecla, el camino óptico se desbloquea y se registra la pulsación de tecla.
Antirrebote
Cuando se presiona una tecla, ésta oscila (rebota) contra sus contactos varias veces antes de asentarse. Cuando se suelta, vuelve a oscilar hasta detenerse. Aunque ocurre en una escala demasiado pequeña para ser visible a simple vista, puede ser suficiente para registrar varias pulsaciones de teclas.
Para resolver esto, el procesador en un teclado rebota las pulsaciones de teclas, promediando la señal a lo largo del tiempo para producir una "confirmada" pulsación de tecla que (generalmente) corresponde a una sola pulsación o liberación. Los primeros teclados de membrana tenían una velocidad de escritura limitada porque tenían que hacer un gran rebote. Este fue un problema notable en el ZX81.
Teclas
Las teclas se usan en teclados de recorrido completo. Si bien las teclas modernas suelen estar impresas en la superficie, también pueden moldearse por inyección doble, imprimirse con láser, imprimirse por sublimación, grabarse o pueden estar hechas de material transparente con inserciones de papel impreso.
También hay teclas que son carcasas delgadas que se colocan sobre las bases de las teclas. Estos se utilizaron en teclados de PC IBM.
Otras piezas
El teclado de PC moderno también incluye un procesador de control y luces indicadoras para proporcionar información al usuario sobre el estado en el que se encuentra el teclado. Dependiendo de la sofisticación de la programación del controlador, el teclado también puede ofrecer otras funciones especiales. El procesador suele ser una variante de microcontrolador 8048 de un solo chip. La matriz de interruptores del teclado está conectada a sus entradas y procesa las pulsaciones de teclas entrantes y envía los resultados por un cable serial (el cable del teclado) a un receptor en la caja de la computadora principal. También controla la iluminación de las teclas "bloqueo de mayúsculas", "bloqueo numérico" y "bloqueo de desplazamiento" luces.
Una prueba común para saber si la computadora se ha bloqueado es presionar la tecla "bloqueo de mayúsculas" llave. El teclado envía el código clave al controlador del teclado que se ejecuta en la computadora principal; si la computadora principal está funcionando, ordena que la luz se encienda. Todas las demás luces indicadoras funcionan de manera similar. El controlador del teclado también rastrea el estado de cambio, alt y control del teclado.
Matriz de interruptores de teclado
La matriz de interruptores del teclado a menudo se dibuja con cables horizontales y cables verticales en una cuadrícula que se denomina circuito de matriz. Tiene un interruptor en algunas o todas las intersecciones, muy parecido a una pantalla multiplexada.
Llaves fantasma
Casi todos los teclados tienen solo el interruptor (pero no el diodo) en cada intersección, lo que hace que aparezcan "teclas fantasma" y "bloqueo de teclas" cuando se presionan múltiples teclas (rollover). Ciertos teclados, a menudo más caros, tienen un diodo entre cada intersección, lo que permite que el microcontrolador del teclado detecte con precisión cualquier cantidad de teclas simultáneas que se presionan, sin generar teclas fantasma erróneas.
Métodos alternativos de introducción de texto
El reconocimiento óptico de caracteres (OCR) es preferible a la reintroducción para convertir texto existente que ya está escrito pero que no está en un formato legible por máquina (por ejemplo, un libro compuesto por Linotype de la década de 1940). En otras palabras, para convertir el texto de una imagen en texto editable (es decir, una cadena de códigos de caracteres), una persona podría volver a escribirlo o una computadora podría mirar la imagen y deducir qué es cada carácter. La tecnología OCR ya ha alcanzado un estado impresionante (por ejemplo, la Búsqueda de libros de Google) y promete más para el futuro.
El reconocimiento de voz convierte el habla en texto legible por máquina (es decir, una cadena de códigos de caracteres). Esta tecnología también ha alcanzado un estado avanzado y está implementada en varios productos de software. Para ciertos usos (por ejemplo, transcripción de dictados médicos o legales, periodismo, redacción de ensayos o novelas), el reconocimiento de voz está comenzando a reemplazar al teclado. Sin embargo, la falta de privacidad al emitir comandos de voz y dictados hace que este tipo de entrada no sea adecuado para muchos entornos.
Los dispositivos señaladores se pueden usar para ingresar texto o caracteres en contextos en los que usar un teclado físico sería inapropiado o imposible. Estos accesorios normalmente presentan caracteres en una pantalla, en un diseño que brinda acceso rápido a los caracteres o combinaciones de caracteres que se usan con más frecuencia. Ejemplos populares de este tipo de entrada son Graffiti, Dasher y teclados virtuales en pantalla.
Otros problemas
Registro de pulsaciones de teclas
Se sabe que los teclados Bluetooth sin cifrar son vulnerables al robo de señales para el registro de teclas por parte de otros dispositivos Bluetooth dentro del alcance. Está documentado que los teclados inalámbricos de Microsoft 2011 y anteriores tienen esta vulnerabilidad.
El registro de pulsaciones de teclas (a menudo denominado registro de pulsaciones de teclas) es un método para capturar y registrar las pulsaciones de teclas del usuario. Si bien se puede usar legalmente para medir la actividad de los empleados, o por parte de las fuerzas del orden para investigar actividades sospechosas, los piratas informáticos también lo usan para actos ilegales o maliciosos. Los piratas informáticos utilizan registradores de pulsaciones de teclas para obtener contraseñas o claves de cifrado.
El registro de pulsaciones de teclas se puede lograr tanto por medios de hardware como de software. Los registradores de teclas de hardware se conectan al cable del teclado o se instalan dentro de los teclados estándar. Los keyloggers de software funcionan en el sistema operativo de la computadora de destino y obtienen acceso no autorizado al hardware, se conectan al teclado con funciones proporcionadas por el sistema operativo o usan software de acceso remoto para transmitir datos grabados desde la computadora de destino a una ubicación remota.. Algunos piratas informáticos también utilizan rastreadores de registradores de teclas inalámbricos para recopilar paquetes de datos que se transfieren desde un teclado inalámbrico y su receptor, y luego descifran la clave de cifrado que se utiliza para proteger las comunicaciones inalámbricas entre los dos dispositivos.
Las aplicaciones antispyware pueden detectar muchos keyloggers y eliminarlos. Los proveedores responsables de software de monitoreo admiten la detección mediante programas anti-spyware, evitando así el abuso del software. Habilitar un cortafuegos no detiene los registradores de teclas per se, pero posiblemente puede evitar la transmisión del material registrado a través de la red si se configura correctamente. Los monitores de red (también conocidos como firewalls inversos) se pueden usar para alertar al usuario cada vez que una aplicación intenta establecer una conexión de red. Esto le da al usuario la oportunidad de evitar que el registrador de teclas "llame a casa" con su información mecanografiada. Los programas de llenado automático de formularios pueden evitar el registro de teclas por completo al no usar el teclado en absoluto. La mayoría de los keyloggers pueden ser engañados al alternar entre escribir las credenciales de inicio de sesión y escribir caracteres en otro lugar de la ventana de enfoque.
También se sabe que los teclados emiten firmas electromagnéticas que se pueden detectar mediante un equipo de espionaje especial para reconstruir las teclas presionadas en el teclado. Neal O'Farrell, director ejecutivo del Identity Theft Council, reveló a InformationWeek que 'Hace más de 25 años, un par de ex-espías me mostraron cómo podían capturar el PIN del cajero automático de un usuario, de una camioneta estacionada al otro lado de la calle, simplemente capturando y decodificando las señales electromagnéticas generadas por cada pulsación de tecla," dijo O'Farrell. "Incluso podían capturar pulsaciones de teclas de computadoras en oficinas cercanas, pero la tecnología no era lo suficientemente sofisticada como para enfocarse en una computadora específica."
Lesión física
El uso de cualquier teclado puede causar lesiones graves (como el síndrome del túnel carpiano u otras lesiones por esfuerzo repetitivo) en las manos, las muñecas, los brazos, el cuello o la espalda. Los riesgos de lesiones pueden reducirse tomando breves descansos frecuentes para levantarse y caminar un par de veces cada hora. Los usuarios también deben variar las tareas a lo largo del día, para evitar el uso excesivo de las manos y las muñecas. Al escribir en un teclado, una persona debe mantener los hombros relajados con los codos a los lados, con el teclado y el mouse colocados de modo que no sea necesario alcanzarlos. La altura de la silla y la bandeja del teclado deben ajustarse para que las muñecas queden rectas y no deben descansar sobre los bordes afilados de la mesa. No se deben usar reposamuñecas o palmas mientras se escribe.
Algunas tecnologías adaptativas que van desde teclados especiales, reemplazos de mouse e interfaces de pen tablet hasta software de reconocimiento de voz pueden reducir el riesgo de lesiones. El software de pausa recuerda al usuario que haga una pausa con frecuencia. Cambiar a un mouse mucho más ergonómico, como un mouse vertical o un mouse con joystick, puede brindarle alivio.
Al usar un panel táctil o un lápiz óptico con una tableta gráfica, en lugar de un mouse, se puede disminuir la tensión repetitiva en los brazos y las manos.