علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

وقتی به جدید ترین کیبورد ها با طراحی های شیک و پیشرفته نگاه می کنیم، باورش برایمان سخت است که بدانیم طرح اصلی همه ی آن ها از ماشین های تایپ مکانیکی که اصلا به برق نیازی نداشتند، گرفته شده است اما امروزه کیبوردهای مستطیلی با عرضی کم و کلید های مربعی طوری ساخته شده اند که کمترین آسیب را به انگشتان و مچ دست وارد کنند و حتی علاوه بر این سبک چینش کلید ها به گونه ای است که کار با کیبورد را برای کاربر آسان تر می کند .

در سال 1874 میلادی اولین ماشین تایپ با نام «Remington & Sons» توسط آقای «Christopher Sholes»  طراحی شد، این ماشین تایپ مانند کیبورد های معولی از سبک QWERTY پیروی می کرد (در کیبورد های معمولی، 6 حرف متوالی که از سمت چپ شروع می شود کلمه ی QWERTY را تشکیل می دهند) اما فرقی نمی کند کیبورد ها چگونه طراحی شده باشند، بیشتر آن ها از تکنولوژی یکسانی استفاده می کنند ؛ سوییچ ها و مدار ها کلیدهایی که فشار می دهید را به صورت سیگنال به کامپیوتر ارسال می کنند .

مفاهیم پایه ای شناخت کیبورد

بیشتر کیبورد ها به واسطه ی کابل به پورت (ورودی) USB و یا  PS2 کامپیوتر متصل می شوند و برای این که یک کلمه ای تایپ شود ابتدا باید سیگنال هایی از کیبورد به کامپیوتر ارسال شود سپس پردازنده لغتی را که وارد کرده اید پردازش می کند و در آخر بر روی صفحه ی مانیتور نمایش داده می شود اما این مسئله برای لپ تاپ ها متفاوت است، کیبورد یک لپ تاپ بر روی خود آن جاسازی شده است پس بنابراین سرعت انتقال سیگنال در لپ تاپ ها بیشتر از کامپیوتر های رومیزی است .

کلید های یک کیبورد بستگی به شرکت سازنده و سیستم عاملی که برای آن طراحی شده است، دارند و معمولا به بیشتر آن ها «Keycap» (پوششی پلاستیکی بر روی سوئیچ ها) می گویند که دارای شکل و شمایل یکسانی هستند، معمولا کیبورد ها حدود 80 تا 110 کلید دارند، عبارت اند از :

• کلید های تایپی
•  کلید های ماشین حساب
•  کلید های تابعی
•  کلید های کنترلی

کلید های تایپ شامل حروف الفبا هستند و همان طور که ذکر شده بیشتر آن ها از سبک QWERTY پیروی می کنند اما سبک های گوناگونی برای طرح بندی حروف الفبای کیبورد ها وجود دارد یکی از دیگر سبک های آشنا «Dvorak» است، این سبک به احترام سازنده ی آن آقای «August Dvorak» نام گذاری شده است، دراین سبک حروف صدا دار در سمت چپ کیبورد و حروف صامت در سمت راست چیده شده اند، بیشتر مردم این سبک آرایش را نسبت به دیگر سبک ها ترجیح می دهند چون هم سرعت تایپ را افزایش می دهد و هم به دست آسیب کمتری می رساند اما دلیل اصلی آن، وجود حروف پر کاربرد مانند حروف صدا دار در «Home Row» کیبورد است. (Home Row ردیف اصلی حروف کیبورد است که موقع تایپ انگشتان دست باید روی آن قرار گیرد)

طرح های دیگری هم با نام های «ABCDE ، XPERT،QWERTY ،AZERTY» وجود دارند اما معمولا پر کاربرد ترین آن ها در اروپا QWERTY   و  AZERTY هستند .

بخش کلید های ماشین حسابی از ابتدای ورود کیبورد ها همراه آن ها نبوده و اخیرا به کیبورد ها اضافه شده است، این قسمت چون به نوعی یک ماشین حساب محسوب می شود کاربرد زیادی در فعالیت های تجاری و محاسباتی دارد اما قسمت جالب این است که این کلید ها استفاده ی دیگری هم به جز نوشتن اعداد دارند زمانی که کلید «Num Lock» خاموش است کلید های 4،8،6،2 عملکردی مانند «Arrow Keys» و شماره های 7،9،1،3 عملکردی مانند «Home، Page up، Page down، End» دارند .

در سال 1986 میلادی شرکت «IBM» (International Business Machines) اولین کیبورد های دارای کلید های تابعی و کنترلی را عرضه کرد، کلید های تابعی دستورات مهم و ویژه را در سیستم عامل ها و برنامه ها برعهده دارند (نقش هر کدام از کلید های تابعی در برنامه های مختلف، متفاوت است)، از سوی دیگر کلید های جهت دار «Arrow keys» مانند یک T بالعکس در بین کلید های تایپی و ماشین حسابی قرار دارند، یکی از راه های حرکت دادن نشانگر در صفحه نمایش می باشند و درنهایت، کلید های کنترلی نقش هایی از جمله کنترل صفحه نمایش و میانبر های ویندوزی را ایفا می کنند . (البته برخی از کیبورد ها دارای کلید های کنترلی برای نرم افزار های معروف مانند مدیا پلیر و … هستند .)

کلید های کنترلی شامل موارد زیر هستند :

• Home
• End
• Insert
• Delete
• Page Up
• Page Down
• Control ( ctrl
• Alternate (Alt
• Escape (Esc

امروزه طراحی کلید های کیبورد توسط کمپانی های مختلف، متفاوت است یعنی بیشتر سازندگان کیبورد، کلیدهای خاصی را به ساختار اصلی کیبورد (کیبورد استاندارد) اضافه می کنند، به عنوان مثال : شرکت مایکروسافت دو کلید با لوگوی ویندوز در دو طرف کیبورد برای باز کردن استارت منو (Start menu) طراحی کرده است، همین طور سیستم عامل های «Apple و Linux» تعدادی کلید دستوری برای کاربرهای خود بر روی کیبورد ها در نظر گرفته اند .

درون کیبورد ها

طرز کار کیبورد بیشتر شبیه به یک ریز کامپیوتر (Miniature Computer) است. هر کیبورد دارای پردازنده و مدارهایی است که اطلاعات را به پردازنده انتقال می دهند. بزرگترین بخش این مدار ها، «key Matrix» است .

ماتریس کلید ها (key Matrix) شبکه ای از مدار هاست که در زیر کلید ها قرار دارد (به جز مدل های خازنی که در قسمت بعد توضیح داده می شود) طوری که جریان مدار در زیر هر کلید قطع است و زمانی که کلیدی فشرده می شود در واقع کلید، سوئیچ را فشار می دهد که مدار را کامل می کند و جریان وصل می شود، حرکت دادن یک سوئیچ، چون عملی مکانیکی است همواره ارتعاشاتی را به همراه دارد، به این عمل «Bounce» می گویند، یعنی وقتی سوئیچی فشرده می شود چندین بار قطع و وصل می شود تا به پایداری برسد و پردازنده آن را شناسایی کند ولی در صورتی که کلیدی برای مدتی نگه داشته شود، پردازنده آن را به عنوان تکرار در نظر می گیرد، به این عملیات «Typematic» گفته می شود .

هر کیبورد مانند کامپیوتر دارای پردازنده ای است، این پردازنده سوئیچی را که وصل شده است (مداری که کامل شده) به صورت اعداد دودویی یا باینری تشخیص می دهد اما برای پیدا کردن مدار احتیاج به نقشه ای در حافظه ی «ROM» پردازنده است، این نقشه «Character map» نام دارد که پردازنده از روی آن محل کلید را شناسایی می کند .

نقشه ی کارکتر ها «Character map» یک نوع جدول مراجعه است که موقعیت هر کلید را بر روی ماتریس کلید ها به پردازنده اطلاع می دهد ؛ به عنوان مثال : وقتی حرف «a» فشرده می شود (صرف نظر از روشن بودن کلید Caps lock) جدول مراجعه فقط حرف کوچک را در نظر می گیرد اما وقتی کلید «Shift» نگه داشته شود سپس کلید a فشرده شود، جدول مراجعه نتیجه ی ترکیب دو کلید را به صورت حرف بزرگ «A» به پردازنده اطلاع می دهد .

نقشه ی کارکتر ها کاربرد دیگری مبنی بر تغییر آرایش کلید ها «Layout» دارد یعنی در واقع می توانید با سبک Dvorak تایپ کنید در صورت اینکه سبک واقعی که کلید های کیبورد شما بر اساس آن مرتب شده اند QWERTY است به عبارت دیگر سیستم عامل ها و برنامه ها به واسطه ی نقشه ی کارکتر ها دسترسی به تنظیماتی از جمله تغییر آرایش کلید ها دارند .

سوئیچ ها

تکنولوژی های مختلفی از سوئیچ ها وجود دارد که کیبورد ها از آن ها استفاده می کنند ؛ یکی از گران ترین و بادوام ترین آن ها سوئیچ های خازنی هستند، این نوع سوئیچ ها بر خلاف سوئیچ های دیگری عملی مکانیکی انجام نمی دهند و در این صورت مشکلی هم با ارتعاش (Bounce) ندارند چون برخلاف دیگر کیبورد ها مداری به صورت فیزیکی کامل نمی شود . در عوض جریانی به صورت پایدار از تمامی قسمت های ماتریس کلیدها در حال عبور است، ازسوی دیگر هر کلید هم دارای صفحه ای فلزی است که به زیر آن متصل شده و وقتی کلیدی فشرده می شود، این صفحه به صفحه ی فلزی دیگری که در زیرش قرار دارد نزدیک می شود، مقدار جریان موجود، از تغییر ماتریس عبور می کند . پردازنده این تغییر را شناسایی می کند و آن را به عنوان محل یک کلید تفسیر می کند .

توجه : این دو صفحه هیچ وقت به یکدیگر برخورد نمی کنند به همین دلیل Bounce به وجود نمی آید .

زمانی که تایپ می کنید صدای فشردن یا لمس کردن کلید ها چه احساسی به شما می دهند، آیا از آن ها لذت می برید، بیشتر سوئیچ ها مکانیکی هستند ولی هر کدام سطح متفاوتی از حس شنیدن و لمس کردن کلید ها را برای ما به وجود می آورند، سوئیچ های مکانیکی عبارت اند از :

• پلاستیکی گنبدی شکل (Rubber dome)
• پوسته ای (Membrane)
• اتصال فلزی (Metal contact)
• اسفنجی (Foam element)

سوئیچ های «Rubber Dome» معمولی ترین نوع سوئیچ هستند و در بسیاری از کیبورد ها می توان آن ها را مشاهده کرد، این نوع سوئیچ ها از پلاستیک قابل انعطافی به شکل گنبد استفاده می کنند که در نقطه ی بالای آن گنبد عنصر شیمیایی کربن وجود دارد، زمانی که کلیدی فشرده می شود ابتدا پیستونی در زیر کلید، پلاستیک گنبدی شکل کلید را به سمت داخل خم می کند و کربن موجود در گنبد به صفحه ای سخت در زیر ماتریس کلید ها برخورد می کند، تا زمانی که یک کلید نگه داشته شود کربن مدار را کامل و جریان را وصل می کند اما وقتی که کلید رها شود پلاستیک گنبدی شکل به حالت و موقعیت اولیه ی خود باز می گردد، این نوع سوئیچ ها گران قیمت هستند و احساس لمس خوبی را به وجود می آورند علاوه بر این، بسیار مقاوم در برابر ضربه هستند چون صفحه ای از پلاستیک های گنبدی شکل از ماتریس کلید ها محافظت می کند .

کیبورد های دارای سوئیچ پوسته ای «Membrane» به جای داشتن یک سوئیچ برای هر کلید، از پوسته ای پیوسته که بر روی ماتریس کلید ها امتداد یافته است استفاده می کنند.  زمانی که کلیدی فشرده می شود گذرگاه های  پوسته، مدار را کامل و جریان را عبور می دهند . بعضی از کیبورد های پوسته ای از یک سطح صاف به جایKeycap  (پوششی پلاستیکی بر روی سوئیچ ها) استفاده می کنند، این نوع ساختار کیبورد حس لمس چندان خوبی ایجاد نمی کند، همچنین با وجود این که عمل مکانیکی صورت نمی گیرد پس صدایی هم از فشردن کلید ها تولید نمی شود، با وجود این مشکلات ولی بسیار گران قیمت هستند .

کیبورد های دارای سوئیچ های اسفنجی و اتصال فلزی «Metal contact، Foam element» بسیار کمیاب هستند و در بازار به ندرت یافت می شوند، سوئیچ های اتصال فلزی دارای کلیدی با حالت فنری و شیاری در پایین پیستون هستند، این شیار به دو قسمت مدار متصل می شود و جریان را عبور می دهد، سوئیچ های اسفنجی هم همین طرز کار را دارند اما با این تفاوت که اسفنجی در بین پیستون و شیار وجود دارد، همان طور که از اسم و طرز کار سوئیچ مشخص است اسفنج باید حالت فنری بودن به کلید بدهد طوری که هنگام تایپ حس خوبی از لمس کردن و یا صدای کلید ایجاد شود تا به انگشتان و مچ دست آسیب کمتری وارد شود و تایپیست مدت زمان بیشتری بتواند از کیبورد استفاده کند .

اما دو مشکل اصلی کیبورد ها عبارت اند از :

1) پوسیده شدن سوئیچ ها در اثر انجام عملی مکانیکی (به غیر از سوئیچ های خازنی)

2) هیچ مانعی که از تماس آب یا گرد و غبار برماتریس کلید ها جلوگیری کند، وجود ندارد .

کیبورد وایرلسی چگونه کار می کند ؟

 

 

یک کیبورد وایرلسی، مانند کیبورد های معمولی به وسیله کابل به کامپیوتر متصل نیست . پس چطور پیام ها را به کامپیوتر ارسال می کند ؟

جواب بسیار ساده است، اساس کار این کیبورد ها دقیقا مثل کنترل تلویزیون است. هر کیبورد وایرلسی دارای یک گیرنده است که به کامپیوتر متصل می شود و زمانی که کلیدی فشرده می شود ابتدا سیگنال ها توسط گیرنده دریافت و سپس به کامپیوتر فرستاده می شوند، این کیبورد ها از نظر ارسال سیگنال به چند دسته تقسیم می شوند : بعضی توسط امواج اکترومغناطیسی رادیو «Radio Frequencies»، بعضی با اشعه ی مادون قرمز «Infrared» و حتی بلوتوث (در حال حاضر از جدید ترین مدل ها محسوب می شود) سیگنال ها را ارسال می کنند .

گیرنده ها همانند کیبورد معمولی توسط کابل به پورت USB کامپیوتر متصل می شوند اما برای اولین استفاده نیاز به سینک شدن «sync» با کیبورد خود را دارند که این کار به وسیله ی کلید هایی که روی گیرنده و کیبورد قرار دارند انجام می شود، اما مهم ترین مسئله این است که کیبورد چگونه برق خود را تامین می کند ؟ چیزی که بیشتر وسایل مانند ساعت ها، رادیو ها و … از آن استفاده می کنند .

باتری ، این کیبورد ها با باتری کار می کنند اما نه از نوع باتری های معمولی و نه از نوع باتری های شارژی ؛ این نوع باتری ها دارای طول عمری معین هستند که معمولا باتری اورجینال بیشترین طول عمر را دارد .

مزایا و معایب

اگر در بانک و یا اداره ای کار می کنید که فضای خالی زیادی دارد این کیبورد ها بسیار مفید هستند چون اجازه می دهند حداقل تا فاصله ی 300 متری از گیرنده خود دور شوید اما از طرف دیگر، کیبورد هایی که با امواج رادیویی کار می کنند می توانند باعث اختلال در دستگاه های وایرلسی دیگر که در مجاورت آن ها قرار دارند بشوند .

انتخاب یک کیبورد معمولی یا وایرلسی

اگر به فکر خرید کیبوردی مناسب هستید و نمی دانید چه نوع کیبوردی بخرید بهتراست بگویم که خرید کیبورد بستگی به نیاز شما دارد، اگر یک لپ تاپ دارید که کیبوردی توکار دارد، از نظر من خرید یکی دیگر آنقدر هم ضروری نیست اما اگر کامپیوتر رومیزی دارید که کیبوردی معمولی و کابل دار دارد، کیبورد وایرلسی هم می تواند یک گزینه دیگر باشد، ولی اگر کیبورد خود را زیاد جا به جا می کنید و یا در جایی کار می کنید که سیم کیبورد خیلی دردسر ساز است، کیبورد وایرلسی می تواند گزینه ی مناسبی باشد .

کیبورد های لیزری مجازی «Virtual Laser Keyboard»

 

 

به احتمال زیاد باید خبر های زیادی راجع به تکنولوژی کیبورد های لیزری شنیده باشید، اما به نظر شما اساس کار آن چگونه است ؟

کبیورد لیزری تصویری مجازی از یک کیبورد است که به نوعی یکی از سخت افزار های ورودی محسوب می شود، شرکت های مختلفی این نوع کیبورد را تولید می کنند اما شرکت IBM برای اولین بار آن را در سال 1992 توسط مهندس های خود اختراع کرد و صاحب امتیاز آن است .

یک دوربین یا پرتو افکن، پرتو های لیزری از طرح یک کیبورد را بر روی سطحی صاف ساتر می کند، سپس حرکات انگشتان توسط یک سنسور در پرتو افکن دریافت می شود و در آخر برنامه ای مختصات های وارد شده به عنوان هر کلید را به کارکتر یا عملی مشخص تبدیل می کند .

کیبورد های تاشو «Foldable keyboard»

 

 

کیبورد های تاشو از یک نوع پلاستیک نرم یا سیلیکون ساخته شده اند، (پلی‌ارگانوسیلوکسان‌ها را سیلیکون می‌نامند) چون بیشتر آنها ضد آب هستند در بسیاری از آزمایشگاه ها و بیمارستان ها مورد استفاده قرار می گیرند، از قابلیت های آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1) قابلیت تا شدن و تطبیق با سطوح ناهموار

2) اتصال به انواع دستگاه های قابل حمل از جمله : اسمارت فون «Smartphone» و …

حتما مطالب زیر رو هم بخونید