一、一點鍵盤歷史
鍵盤最早是作爲打字機的一個輸入部件出現的,早期的打字機都是機械式的,鍵盤相當於一種機械觸發的開關,用來觸發打字機內部的機械結構。後來隨着一些電子設備的出現,如電子計算機等等,鍵盤開始獨立成爲一個外設。同時,用來觸發機械結構的鍵盤逐漸成爲觸發電信號的鍵盤,鍵盤也逐漸變得電子化和模塊化,其中一種模塊我們稱爲軸體,其決定了鍵盤的觸發方式,同時決定了整個鍵盤手感。
在發展階段上,早期出現機械鍵盤,後來出現薄膜鍵盤,這兩種都是電阻式觸發。再後來出現靜電容鍵盤,然後出現光軸鍵盤,再接着出現電磁鍵盤,顧名思義,它們分別是電容觸發、光柵觸發、電磁觸發。
二、軸體介紹
現代鍵盤的主要構成是基本電路板、軸體、中控三大部分組成。基本電路板與中控都很成熟,電路板的線路構成基本不變,中控則是採用現成的芯片構成,包括外圍電路,都很相似(可能在RGB燈光上有一丁點差別),因此,軸體就成了各大鍵盤之間主要差異點,也成了賣點。目前市場上主要有機械軸、靜電容軸、光軸,電磁軸等。
軸體品質主要從靈敏度、手感、段落感、聲音、勞累程度四個方面來決定:
1、觸發方式
靈敏度主要由觸發方式決定。其主要有以下幾種類型:
電阻式(機械和薄膜)
電容式
光電式
電磁式
一般來說,光電式觸發最快,電容觸發次之,電磁式隨後,電阻式觸發最慢。(但是,觸發也取決於鍵程的設計,真正選擇的時候,還需要綜合考慮各種因素。)
2、手感
手感主要取決於軸體的力學結構,。主要有以下兩種:
1)、腕膠
腕膠的手感給人一種粘上去的感覺,主要是由於腕膠額彈性不足,在按壓和回彈的過程中,不能提供足夠的彈力,從而導致按壓的壓力不足,給人的感覺是不夠爽快,回彈的速度不夠,感覺就像粘上去一樣。但是其好處是足夠靜音,比較輕。主要有矽膠(NIZ)和硅膠兩種。
2)、彈簧
彈簧的彈力足夠,按壓過程有壓力足夠,讓人能夠感受到按壓過程,回彈的速度夠快,給人的感覺就是很乾脆。但問題在於,彈簧會發出聲音,需要設計消除彈簧聲音,否則會非常難聽。
3、段落感
段落感主要由軸體的中心柱的是否有凸起決定,在上半部分按壓的時候,需要較大的力,一旦過了某個點,阻力就變得非常小,類似於按壓圓珠筆。cherry的段落感軸的中心柱在設計的時候會有一個凸起,按壓的時候,遇到那個凸起,會明顯感覺到阻力變大,然後通過這個凸起之後,就會有明顯的卸力的感覺,形成非常明顯的段落感。
4、聲音
軸體上下兩部分之間碰撞會產生聲音,有的軸體有良好的設計,使得軸體之間的彈簧聲消除,只能聽到中心柱與下兩部分之間碰撞的聲音;另外的一些軸體設計有聲腔,碰撞的聲音經過聲腔放大,清脆而響亮。有的設計得比較差的聲音還會聽到彈簧框框的聲音,很難聽,這就是比較次的一類軸體。
5、勞累程度
所謂勞累程度主要是看一個軸體其每次按壓所需要損耗的精力,主要有鍵程和壓力決定。用物理方面的描述就是,每次按壓需要我們做更多的功。如果每次按壓所需要做更多的功,則長時間使用會感覺到更累,如果每次按壓所需要的功更少,那麼長時間使用會讓人感覺輕鬆一些。功=壓力*鍵程。
三、一些代表性軸體
機械軸:觸發依靠簧片導通電路。
代表廠商:cherry,一代MX軸可以說是機械軸的經典,曾經隨着電競行業的發展,火遍了大江南北。
cherry軸原理:cherry軸採用接觸觸發,軸體內部由兩個簧片,彈簧,上蓋,下蓋,中心柱等5部分組成。隨着中心柱的按壓,簧片上的出點會相互接觸,從而導通電路,完成觸發。簧片上的觸點採用十字接觸,減小接觸面積,降低磨損,並且鍍一層銀然後再鍍一層金,提高使用壽命。某些軸體中心柱下部還有一個活動體,形成明顯的段落感。
優點:使用壽命較長,手感一流,省電,壽命較長。
缺點:不防水也不防灰,一旦灰塵或者一些飲料沾到觸點上,就很容易造成雙擊、多次連擊或者毫無反應的情況,(ps:維修辦法就是把該軸體拆下來,拆解軸體,然後拿酒精多擦拭幾次。)而且觸發也比較慢。
圖片引用來自於:鍵盤
參數說明:
- 縱座標力度
- 橫座標距離
- operating point 觸發點
- reset point 重置觸點
- tactile point 觸發段落感的點(從曲線凸起那邊進入段落,迴歸平直,段落結束)
- 兩條線分別爲按下和回彈(reset回彈)
1、線性軸
線性軸是一類直上直下的軸體,沒有突觸的設計,所以沒有那種段落感。
1)、黑軸(靜音黑軸)
以下圖片引用來自於:
參數:
黑軸的特點在於,其壓力克數比較大,按壓需要較大的壓力,不會誤碰,回彈有力,能夠更快的進行下一次按壓,因而深受職業電競選手的喜愛,但是長時間使用會非常累。
2)、紅軸(靜音紅軸)
參數:
特點:手感輕盈,有阻尼感(這是由於中心柱與導向臂摩擦導致,長時間使用後,灰塵或者渣滓卡進去,摩擦力更大,就會更加有阻尼感(行話管這叫很澀),給點潤滑劑進去就好了,哈哈哈)可以說是輕量版的黑軸,非常適合辦公打字。
2、段落軸
1)、青軸
參數:
特點:段落感明顯,聲音清脆響亮,從上圖中可以明顯的看到,在按壓到一定程度下,下部白色的部分突然下沉。(某些時候,這個聲音可能會成爲噪音。)
2)、茶軸
參數:
特點:有段落感(其段落感來源於中心柱左邊與簧片接觸的那個凸起,所以就會讓然感覺有疙瘩一下的感覺,這就是那種段落感,然後直接整個中心柱裝機底部,發出聲音,相較於青軸沉悶一些。而青軸是分離式的,凸起在下部分,當疙瘩通過簧片之後,直接就下沉撞擊底部,就有會非常明顯的段落感,發出聲音,聲音顯得清脆。),但是聲音比較沉悶。
以上介紹的都是非常經典的cherry機械軸體,當然近年來,cherry也推出了新的軸體,具體的參數可以去其官網查看。
cherry的官網:cherry各種軸體的參數
隨着cherry軸專利的過期,國內機械軸遍地開花,各大軸廠推出紡 cherry軸,可以說是遍地開花,軸體進入百家爭鳴的時代。
薄膜軸:依靠腕膠上的凸起上的金屬線接觸電路板而導通電路。
代表廠商:富勒
原理:薄膜由三層組成,上層的電路觸點層,中間的絕緣隔開層,下層的電路層,上下兩片帖在一起,看起來沒有距離,實際上由中間絕緣層隔開了很小的距離,當腕膠按壓下來之後,他們就接觸在一起,然後導通電路,完成觸發。
優點:便宜耐操,很容易做到放水防灰。
缺點:觸發慢,手感差,壽命比較短,而且一旦壞了,也很難維修,如下圖。
薄膜電路示意:
ps:但是在一些高端的薄膜鍵盤上,會在導向柱和腕膠之間加上彈簧,增加手感和段落感。而且目前一些高端的薄膜鍵盤,其上蓋部分會模擬機械鍵盤的手感,小米就有一款RGB薄膜TTC定製混動軸,觸發仍然是薄膜式,但是上部按鍵部份是機械手感設計。
薄膜鍵盤的結構:
傳統的薄膜鍵盤是一整塊的腕膠鋪在電路板上,按壓和回彈完全依靠腕膠額彈力,這種在一些遙控器上比較常見。
接着,改進了完全依靠腕膠導致受力不均勻搖晃的問題,增加了鍵帽的“X”型結構,在一些筆記本電腦上比較常見。
後來,採用中心導向柱+彈簧來改進,仍然完全依靠腕膠,目前一些隨機附贈的鍵盤都是薄膜鍵盤都已經是這種結構了。
現在最高端的薄膜應該是模擬機械手感的混動軸了,如下圖,例如TTC定製的混動軸,按壓之時,上部的中心柱穿過底部的小孔到達腕膠,然後繼續按壓到底,觸發電路導通。。
靜電容軸:依靠測量兩個電介質之間的電容量來判斷是否導通電路。
1)、傳統靜電容
代表廠商:Niz,國產不錯的靜電容鍵盤。
原理:傳統的靜電容軸是使用腕膠提供彈力,後來通過改進,在腕膠內部裝上錐形彈簧提供彈力,一般的鍵盤,拆除掉上部的軸體,只會看到腕膠,打開腕膠,就一定會看到錐形彈簧。(這裏可以看到一個與薄膜相比很明顯的區別,薄膜的腕膠是一整塊,可能是爲了保護薄膜電路板,而腕膠的獨立的按鍵上一塊腕膠,可以單獨拿下來,所以這也爲在腕膠中增加彈簧提供了可能。)如下圖所示:
按壓的時候,通過彈簧擠壓電容感應片,引起電容變化,從而觸發。
優點:觸發快,按鍵輕,手感可以帶有一點段落感,壽命長。
缺點:價格高昂(在以前只有日系的靜電容鍵盤,一把隨便1200+,國產NIZ入門只需要600+,),費電(限制了無線模式的使用時間,畢竟電池容量有限啊。),不正確使用可能造成電容損壞異常放電,引起觸電。
2)、靜電容機械軸
正如薄膜鍵盤一樣,爲了適應現在的市場需求,出現了模擬cherry機械軸手感的靜電容軸體。
代表廠商:阿米洛
原理:阿米洛的靜電容機械軸體,結構與cherry的機械結構軸體相似,由兩個簧片、上蓋、下蓋、中心柱和彈簧組成,當中心柱往下按壓的時候,兩個簧片接近,在其中一個簧片上有貼片電容,該貼片電容會受到擠壓,引起電容變化,從而觸發電路導通。如下圖所示:
優點:觸發快,手感接近機械鍵盤,壽命長。
缺點:不防水,費電,不正確使用可能造成電容異常放電,引起觸電。
目前似乎買不到靜電容機械軸的阿米洛鍵盤了,期待後續。
光電軸:傳統光軸依靠機械擋板來實現光路的導通,從而實現電路的導通;棱鏡光軸通過棱鏡來散射光源信號,隨着按壓,棱鏡位置改變導致其光源信號散射的光線信號強度發生變化,於是就可以判斷按壓距離,當到達導通的位置時,就使電路導通。
1)、傳統光軸
代表廠商:雙飛燕獨立品牌血守幽靈
原理:傳統光軸在中心柱上有一個凹陷,正常狀態下,其擋住紅外線,隨着按壓,紅外線通過凹陷處到達對面的感光部份上,從而導通觸發。(其實光電式開關在工業領域上用得很多,在鍵盤上也是引入好多年了。)如下圖:
優點:響應觸發速度極快,很耐用(實際上,光源LED比較容易壞,哈哈哈),號稱1億次按鍵,而且防塵防潮溼。
缺點:按鍵手感差一些,而且光源燈通常壽命較短(軸還沒壞,光源沒了)。
2)、棱鏡光軸
代表廠商:FlareTech
原理:紅外光線從底部的透光孔進來,經過棱鏡兩次反射,返回到底部的PT部份,當中心柱按下的時候,三棱鏡一起往下,光的強度也隨着三棱鏡往下而逐漸加強,從而就可以測出三棱鏡所處的位置,當三棱鏡到達觸發位置的時候,從而觸發導通電路。如下圖:
軸體由上蓋、下蓋、中心柱和彈簧等組成。下蓋上有透明的導光柱,可以將LED燈的光源導到軸體上部,形成發光,彌補了軸體內部不能裝LED燈的缺點。中心柱上,有一個三棱鏡的特殊結構,這就是該軸體的核心部分。
優點:響應觸發速度極快,可以配合特殊的PCB測試到按鍵的深度,實現調節觸發距離,能夠熱插拔,壽命長。
缺點:價格貴,PCB板上的光源一旦壞了,必須返廠修,中心柱很搖晃,手感不如cherry軸。
電磁軸:依靠測量磁場變化來判斷電路是否導通。(核心原理當然是霍爾效應了,畢竟這是最簡單有效的磁場信號轉換爲電信號的辦法。)
代表廠商:賽睿
原理:軸體部分由上蓋、下蓋、中心柱和彈簧組成。在中心柱中有磁鐵,隨着中心柱的按壓,磁鐵會引起PCB板上的磁場變化,位於PCB板上的霍爾元件,感受到磁場變化,電位信號就會發生改變,從而觸發按鍵。如下圖:
優點:觸發響應速度極其快,可調節觸發深度(即鍵程,從而達到快速觸發或者較慢觸發),壽命很長,防灰塵,防水,手感較好。
缺點:價格昂貴,霍爾元件一旦壞了,就得返廠修理,手感不如cherry的機械手感。
雖然電磁按鍵開關在工業領域應用廣泛,但是在鍵盤上似乎只有賽睿一家出了一款電磁軸鍵盤,畢竟這是獨家的專利技術。
四、一些鍵盤原理及手感
鍵盤=原理+力學結構
機械鍵盤=簧片觸發+彈簧
薄膜鍵盤=薄膜電路+腕膠
機械薄膜鍵盤=薄膜檢錄+膠腕和彈簧
傳統靜電容=電容+膠腕和彈簧
機械靜電容哥=電容+彈簧
光軸鍵盤=光路通斷+彈簧
棱鏡光軸鍵盤=棱鏡光路反射+彈簧
電磁鍵盤=霍爾效應+彈簧
五、選擇鍵盤的主要因素
選購鍵盤先要知道鍵盤有哪些可以考慮的屬性,這裏我簡單列舉我想到的所有屬性:(排名大致分先後)
1.手感
1.1段落感
1.2 清脆
1.3輕柔
1.4大力
2.鍵位選擇
2.1多少鍵(66/82/84/87/108等等)
2.2鍵的位置設計
3.鍵帽選擇(ps:這個可以單獨拿來寫一下,這直接影響到我們的接觸手感,很重要。)
3.1鍵帽材質
3.2鍵帽高度
3.3鍵帽大小是否標準(決定你可不可以自己重新配鍵帽)
3.4鍵帽裝配(衛星軸還是平衡杆)
4.鍵盤鍵值功能
4.1有無程序員模式(隨意更換鍵功能)
4.2是否無衝
4.3節能高頻模式
4.4鎖鍵盤
4.5其他功能等(根據自身需求詢問商家)
5.靈敏度
6.可調節性
(靜電容鍵盤作爲數字鍵盤,觸發深度等參數可以由程序控制,所以可調節型好)
7.穩定性
8.耐用性
9.長時間使用舒適性(主要看壓力大小)
10.是否背光
11.是否多模態(有線/藍牙/2.4G等)
11.1模態參數比如藍牙是3.0還是4.0,續航時間等
11.2續航是內置鋰電池還什麼其他電池
11.3如果是2.4G 適配器可否替換等
12.是否防水
13.是否防塵
14.外觀
15.鍵盤大小重量續航(決定是否便攜)
16.端口(usb連接還是其他)
17.價格
18.售後(保修,詢問什麼的)
19.是否7天無理由退貨(買來用用,不合適,趕緊退貨)
20.試軸器幫助你找到適合自己的鍵盤
六、更好的鍵盤----自行定製
一些廠商支持定製化鍵盤,一把幾千塊,着實貴。例如,cherry就提供客戶定製化鍵盤,阿米洛也提供客戶定製化鍵盤,淘寶上也有商家提供定製化鍵盤,最好玩的,還是自己買配件手搓,整他一塊紅木鍵盤。
七、一些鍵盤圖片
機械鍵盤
filco的聖手二代:
杜迦的k320:
達爾優的機械鍵盤:
薄膜鍵盤
富勒:
小米混合軸:
靜電容(鍵盤中價格第一,俗稱“鍵皇”)
HHKB:
燃風(RealForce,簡稱RF):
寧芝(NIZ):
機械靜電容
阿米洛:
光軸鍵盤
血手幽靈的傳統光軸:
赤度的棱鏡光軸:
電磁鍵盤
賽睿:
參考:
鍵盤原理(機械鍵盤 靜電容鍵盤 薄膜鍵盤 光軸鍵盤 靜電容機械鍵盤)+鍵盤選購推薦
後記:
國內各種軸廠近年來突飛猛進,國內鍵盤開關逐漸形成自主專利,真的是一件令人欣慰的事兒。
國際一線開關代工廠---佳達隆------------堪比cherry原廠的機械軸
軸廠凱華------------------防水防塵的Box軸
TTC代工廠-----------------TTC混動軸
阿米洛機械軸靜電容軸--------機械靜電容軸
雙飛燕的LK光軸----------光軸
赤度-------------------棱鏡光軸