Donanım & Gadget

Hall-etki, TMR ve diğer yeni 'mekanik' klavye anahtarları nasıl çalışıyor

Hall-etki, TMR ve diğer yeni 'mekanik' klavye anahtarları nasıl çalışıyor
Yaz Boyunca Malta'da İngilizce

Mekanik klavye artık her zaman o kadar mekanik değil.

Son altı yılda optik, Hall-etki ve diğer temassız anahtarlar kullanan klavyeler giderek yaygınlaştı ve genellikle geleneksel mekanik klavyelerden daha yüksek fiyatlara satılıyor. Geleneksel mekanik klavyeler zaten temel membran klavyelere göre prim yapıyor. Karşılığında özellikle oyunculara yönelik bazı teorik avantajlar vaat ediliyor. Günlük kullanımda ise farklar oldukça sönük kalabiliyor.

Peki tam olarak ne için para ödüyorsunuz? Bu rehberde en yeni anahtarların nasıl çalıştığını, temassız tasarımların neden daha popüler hale geldiğini ve avantajlarının ile dezavantajlarının gerçekten nerede önemli olduğunu inceliyoruz.

İçindekiler

Geleneksel mekanik anahtarlar nasıl çalışır

Önce geleneksel mekanik anahtarın içinde bir tuşa bastığınızda neler olduğunu hatırlayalım.

Aşağıdaki Cherry MX Brown anahtar diyagramında görüldüğü gibi standart mekanik anahtarların iki metal yaprağı vardır; bu örnekte “çapraz nokta”. Yapraklar farklı şekilde şekillendirilmiştir ve daha büyük yaprağın üst kısmı daha küçük yapraktan uzak duracak şekilde bükülmüştür.

Mekanik bir anahtara bastığınızda plastik sap klavyenin PCB’sine doğru aşağı hareket eder ve sapın etrafındaki yay sıkışır. Düğmeyi bıraktığınızda yay genişler ve sapı orijinal konumuna geri iter.

Anahtar dinlenirken plastik sapın çıkıntılı bir parçası anahtarın iki yaprağının temas etmesini engeller. Sap aşağı indiğinde bu parça onunla birlikte hareket eder ve yaprakların temas edip PCB üzerindeki devreyi kapatmasına izin verir. Bu da klavyenin mikrodenetleyicisine sinyal gönderir ve bilgisayara hangi girişin yapıldığını bildirir.

bfffd332972bf238d6dbf809b3a49edb.jpg62a57ce6dc463f08391fc431a5101340.jpg

Ama mekanik anahtarlar iç bileşenlerin fiziksel temasına güvendiği için zamanla bozulabilir.

Neden yeni anahtarlar?

Bu rehberdeki anahtarlar geleneksel mekanik anahtarlardan farklıdır çünkü girişi iki metal yaprak arasındaki temasla kaydetmezler; bu yüzden “temassız” terimi kullanılır. Üreticiler temassız anahtarların normal anahtarlara göre daha uzun ömürlü olduğunu ve uzun süreli kullanımdan sonra mekanik anahtarları etkileyebilecek oksidasyon veya korozyona karşı hassas olmadığını sık sık iddia eder.

012efa0320c1afe2021abf3c219e5dda.jpg

Ama ömür açısından göz önünde bulundurulması gereken başka şeyler de var. Temassız anahtarlar belirli PCB’ler gerektirir ve bunlar standart mekanik anahtarlarda kullanılanlara göre daha az yaygındır. Ve bir klavyenin ömrünü uzatabilen hot-swappable özellik, bozuk bir tuşu değiştirmeyi veya anahtarları değiştirmeyi kolaylaştırır, ancak temassız anahtarlar için hot-swappable PCB’ler ve temassız anahtarları destekleyen ve hot-swapping sunan hazır klavyeler bulmak daha zordur.

100 milyon tuş vuruşu dereceli bazı Cherry MX2A serisi anahtarlar gibi daha yeni standart mekanik anahtarlar, temassız seçeneklerle benzer ömre sahip olabilir. Ömür önceliğinizse temassız anahtarları hâlâ göz önünde bulundurabilirsiniz, ancak derecelendirmelerini standart anahtarlarla karşılaştırmaya özen gösterin.

Bazı kullanıcılar ve şirketler temassız anahtarların metal yaprakların temas etmemesi nedeniyle basıldığında ve sıfırlanırken daha pürüzsüz hissettirdiğini iddia eder. Ama anahtarın yay ve sapı gibi diğer parçaları da sürtünme yaratabilir. Bazı temassız anahtarlarda daha pürüzsüz basışlar fark ettim, ancak özellikle uygun şekilde yağlanmış olanlar gibi bazı premium standart anahtarlar da son derece pürüzsüz hissedebilir.

En iyi hissi veren anahtarları istiyorsanız mekanik olarak mı yoksa ışık huzmeleri veya mıknatıslar aracılığıyla mı çalıştıklarına bakmanın ötesine geçin. Anahtarın özellikleri, kuvvet eğrisi ve malzemeleri bir anahtarın nasıl hissettirdiği üzerinde daha büyük etkiye sahip olabilir.

Özelleştirilebilir tetikleme

Birçok temassız anahtarın geleneksel mekanik anahtarlardan mümkün olmayan özelleştirilebilir tetikleme noktaları vardır. Bu, bazı tuşların diğerlerinden daha sert veya daha hafif hissetmesini istiyorsanız, tuşların nasıl tepki verdiği üzerinde daha fazla esneklik istiyorsanız veya analog giriş istiyorsanız faydalı olabilir; ben örneğin daha sert bir boşluk çubuğu tercih ederim.

Ama yazılım bir anahtarın gerçek tetikleme noktasını doğru şekilde yansıtmayabilir. İnceleme sitesi RTINGs, 11 markadan 14 ayarlanabilir tetiklemeli klavyeyi test etti ve her klavyede tuşların, arkadaş uygulamasında ayarlanan mesafeden farklı bir mesafede tetiklendiğini buldu. Milimetrenin kesirleri kadar farklardan bahsediyoruz, ancak temassız anahtarları özelleştirilebilir tetikleme için düşünüyorsanız bunu aklınızda bulundurmakta fayda var.

Bazı temassız anahtarlı klavyeler daha da ileri giderek kullanıcıların tuşları programlamasına izin verir, böylece tek bir tam basış iki girişle sonuçlanır. Örneğin bir tuşu 0,5 mm bastığınızda “A” girdisi yapacak ve ardından 0,5 mm daha bastığınızda “B” girdisi yapacak şekilde ayarlayabilirsiniz.

Bazı temassız anahtarlı klavyeler analog girişi de destekler; bu, klavyenin bir anahtarın ne kadar basıldığını algılamasına ve girdiyi buna göre ayarlamasına izin verir ve oyunculara joystick benzeri bir deneyim sunar. Geleneksel mekanik klavyeler analog girişi desteklemez.

Oyun avantajları

Temassız anahtarlar büyük ölçüde oyunculara potansiyel çekiciliği nedeniyle daha yaygın hale geliyor. Satıcılar temassız anahtarlı klavyelerin geleneksel mekanik klavyelerden daha hızlı giriş kaydettiğini sık sık iddia eder, çoğunlukla anahtarların debounce gerektirmemesi nedeniyle.

Debounce gecikmesi, mekanik bir klavyede bir tuşa basıldığı an ile klavyenin tuş basışını giriş olarak kabul ettiği an arasındaki süredir. Gecikme standart anahtarlar için gereklidir çünkü metal yaprakları bir tuşa basma sırasında temas ettiklerinde birbirlerine karşı hızla zıplayabilir. Debouncing, klavyenin mikrodenetleyicisinin bu sıçramaları ek girişler olarak yorumlamasını engeller; bu da “a” tuşuna basmanın “aaaa” olarak kaydedilmesine neden olur. Klavye yazılımı genellikle debouncing’i işler, ancak FPGA gibi donanım da bunu yapabilir.

Çoğumuz debounce gecikmelerini hiç fark etmiyoruz ve üreticiler klavyelerde ne kadar debounce gecikmesi kullandığını nadiren açıklıyor, ancak klavye meraklıları genellikle 5 ms ila 20 ms arasında yaygın olduğunu söylüyor. Cherry, bazı MX2A anahtarlarının debouncing için “1 ms’den az” gerektirdiğini söylüyor. Ve klavye üreticileri zamanla anahtar bozulmasını telafi etmek için bazen gerekli olandan daha uzun debounce süreleri uyguluyor.

Ama klavye gecikmesi, yani bir tuşa basmaya başladığınız andan ekranda o tuşun kaydedilmesine kadar geçen süre, sadece algılama teknolojisine bağlı değildir. Diğer faktörler tuşların hareket ve tetikleme süreleri ile klavyenin anketleme hızını içerir. Örneğin 133 Hz kablosuz anketleme hızına sahip tam yükseklikte optik anahtarlı bir Bluetooth klavye, kablolu bağlantı üzerinden 8.000 Hz anketleme hızına sahip alçak profil anahtarlı geleneksel bir mekanik klavyeden daha fazla gecikme gösterecektir.

Yine, çoğu insan için hiçbiri önemli değil. Ultra düşük gecikmeye sahip bir klavyeye ihtiyaç duyanlar öncelikle profesyonel oyunculardır ve bu, GPU, CPU ve monitör gibi daha temel alanlarda gecikmeyi zaten azaltmış oldukları varsayımıyla.

Ve temassız anahtarlar sık sık oyunculara yöneldiği için dokunsal veya tıklamalı olanlardan çok daha fazla lineer seçenek var.

Optik anahtarlar

Alıcı ışını kullanarak tetiklenen optik anahtarlar ilk kez 2016’da tüketici klavyelerine ulaştı.

Optik anahtarlar üreticiye göre farklı çalışır, ancak genel olarak her anahtar, bastırıldığında yönlendirilen bir ışık huzmesi içerir. Bu, ışının özel bir fotoelektrik sensöre ya çarptığını ya da çarpmadığını değiştirir ve bir giriş kaydedilir. Yay anahtarı sıfırlar, ışık huzmesi orijinal konumuna döner.

c0b0d0cd1b8a64075efd590039f07abd.jpg075fbb8784bdb072c11572ad83caf12e.jpg

Çoğu optik anahtar, klavyenin PCB’sine entegre bir kızılötesi ışık ve sensöre güvenir.

“Hem Razer Optik Anahtarlarda hem de Analog Optik Anahtarlarda IR verici ve sensör klavyenin PCB’sine monte edilmiştir ve anahtar sapı ışık yolu için ‘deklanşör’ görevi görür,” dedi bana bir Razer sözcüsü. “Bu PCB tabanlı tasarım nesiller boyunca tutarlı kaldı. Zamanla gelişen şey, ayarlanabilir tetikleme noktaları, Rapid Trigger ve analog anahtarlarımızda tam seyahat mesafesi takibi gibi özellikleri mümkün kılan kesin konumlandırma, bileşenler ve yazılım işlemedir, basit açık/kapalı algılama yerine.”

0dad10ce56c6ead2486a638c1718ed52.jpg

Optik anahtarlar geleneksel mekanik anahtarlara göre daha hızlı mı?

Optik anahtar satan şirketler bunların geleneksel anahtarlara göre daha hızlı olduğunu sık sık iddia eder. Debounce gerektirmediğinden bu teknik olarak doğrudur. Ve PC oyun çevre birimi şirketleri genellikle optik anahtarları yüksek anketleme hızlarıyla eşleştirir ve ultra düşük gecikme iddialarını daha da genişletir.

9f4bd10224c7dee46c3176152972cd9b.jpg

Ama ortalama bir kişi optik bir klavyeyle e-posta yazarken daha hızlı giriş fark eder mi? Neredeyse kesinlikle hayır.

Erişilebilirlik

Hot-swappable, hazır optik klavyeler nadirdir. Ve optik anahtarları geleneksel mekanik anahtarlar için yapılmış hot-swappable bir klavyeye takamazsınız.

Razer’ın optik klavyelerinin hot-swappability’sini engelleyip engellemediğini Razer sözcüsüne sordum. Optik anahtarlar geleneksel mekanik anahtarlara göre aynı miktarda bozulmaya tabi olmadığından, temsilciye göre kullanıcıların zamanla onları değiştirmelerine gerek kalmayacak. Ama bu argüman ömürle ilgili, özelleştirilebilirlikle ilgili değil.

“Anahtarların kendileri lehimlenmemiş olsa da, klavyeler tutarlı ve doğru performans için gereken hassas hizalamayı korumak amacıyla sabit bir montaj olarak tasarlanmıştır,” dedi Razer temsilcisi.

b1124e6938f661cd13d7e232375fe6a2.jpg

Elektrostatik kapasitif anahtarlar

Elektrostatik kapasitif (EC) mekanik klavyeler geleneksel mekanik klavyelerden farklıdır, ancak teknolojinin kökenleriyle yakından bağlantılı kalır.

IBM’in Model F’si — ilk ve en etkili mekanik klavyelerden biri — ünlü buckling spring anahtarlarıyla kapasitif bir PCB kullandı. Buckling spring anahtarı bastırıldığında, anahtarın yayının altına bağlı kapasitif bir çevirici öne doğru zorlanır. Bu, altındaki iki kapasitif yastığın kapasitesini değiştirir ve bir giriş kaydedilir.

Bugünün EC klavyelerinde her anahtarın iletken bir elemanı vardır. Anahtar bastırıldığında, iletken eleman sensör yastığına daha da yaklaştıkça iletken eleman ile PCB altındaki kapasitif sensör yastığı arasındaki kapasitans artar.

2aab0585bcfa8245dbe37aeeabbf103a.jpg

Bugünün EC klavyeleri, yeni, IBM dışı “Model F” klavyeleri ve Topre klavyeleri dahil, kapasitans algılayan bir PCB kullanır ancak değişen anahtar tasarımlarıyla.

Topre anahtarları

Topre anahtarları en iyi bilinen ve en pahalı EC anahtarları arasındadır. Topre klavyeler “thocky” sesleriyle övülür: rattly veya clacky olmayan temiz, yumuşak, belirgin bir tok ses; ping-free, kaliteli stabilizatörler kullanıyorsanız.

Kullandığım Type-S Topre sessiz elektrostatik kapasitif anahtarlar bastırıldıklarında ve sıfırlandıklarında son derece pürüzsüz bir yol sundu ve tuş basışının her kısmını öngörülebilir ve kasıtlı hissettirdi.

302427a3879f4d8d730d95f919da3bb5.jpg

Topre klavyeler sözde “mekanik klavyeler” arasında benzersizdir çünkü kauçuk kubbeli membran klavyelere benzer şekilde çalışır. Bu rehberde bahsedilen diğer anahtarlarla, bir tuşa basarken hissettiğiniz direnç anahtarın yayından gelir. Topre anahtarında bu direnç kauçuk kubbeden gelir.

ec9b1faa04697b47b4dfa00afe9c00aa.jpg

Topre anahtarlarının nasıl çalıştığına dair daha fazla ayrıntı Topre Corporation’ın 1986 tarihli patentinden (PDF) gelir:

Bir klavye anahtarı, bir yalıtkan alt tabaka, yalıtkan alt tabaka üzerinde serilen bir ilk elektrot, ilk elektrota bakan ve konik bir bobin yaydan oluşan ikinci bir elektrot, ilk elektrot üzerinde bulunan bir dielektrik, ikinci elektrotun üst kısmında konumlandırılmış bir düğme ve düğmeye bastırıldığında operatöre snap hissi vermek ve anahtarın kapasitansı belirli bir değeri aştığında bir anahtarlama işlemi için kapasitif olarak eşlenmek üzere düğme ve ikinci elektrot arasında yerleştirilmiş bir kauçuk kapak ile sağlanır. Kapasitans, düğmenin bastırılma derinliği ile orantılı olarak önemli ölçüde değişen karşılıklı alanın değişmesiyle değişir. Anahtara bastırıldığında operatöre snap hissi verildiğinde kapasitans belirli değeri aşar.

Gece Eğlen, Gündüz Öğren

Kaynak: Ars Technica