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奕专栏:键盘原理(二)-机械式键盘

来源:http://www.yamatoshokai.com 作者:www.041.net 时间:2019-08-03 06:44

[撰文:J Chiang]奕之华目前主持艺之都网站,专门讨论键盘和摄影新鲜事,有兴趣的朋友可前往瞧瞧:

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相对于薄膜式键盘的蓬勃,机械式键盘可以说几乎是消声匿迹了。虽然有不少人听过「机械式键盘」这样的名词,但若不是有心的人,很有可能连接触的机会都没有,毕竟十几年前键盘市场就已经被薄膜式键盘取代,再加上价位又高,通常只有玩家才会注意到这样类型的键盘。所谓的机械式键盘,主要是以Switch用机械的方式来触发信号。

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图片 3图片 4轴是机械式键盘的硬件核心之一,影响寿命与手感甚巨。由于种类繁多,日后将于专文介绍。图片 5若读者手上有机械式键盘,只要将键帽拔下,就可以看到轴了。虽然键盘的外型与薄膜式键盘相同,但若拆开键盘后,会发现内在的部分与薄膜式键盘大不相同。薄膜式键盘会看到橡胶帽以及三层薄片,而机械式键盘会看到已固定在PCB上的轴(不过有的键盘在轴与PCB板的中间还有铁板,以帮助轴固定在PCB板上的稳定性)。把PCB板翻转过来看,还可以看到轴下方有突出的接脚,就是导电接点。轴内有两个接点,在平常没使用的时候,藉由卡榫顶住,而没有接触导通。在按下键帽后,就会将轴压下,便可导通,来触发讯号。图片 6最前方为轴,中间黑黑一片为铁板,最后方为PCB板。不过有的键盘没有中间的铁板。图片 7从侧面的角度来看,最上方为轴,中间为铁板,最下方为PCB板。图片 8若翻到PCB背面,可以看到已被焊的轴接脚。图片 9PCB板背面特写,图中有四个轴,其中左下方已被笔者解焊。图片 10由于每个按键都是由一个轴来作触发,因此各自独立的,所以若某个按键发生了问题,只要将该按键下的轴换掉,就可以正常使用。而薄膜式键盘的接点与电路,都在那薄膜上,所以只要当那有电路的薄膜有问题时,就是直接换一把新的。也由于机械式键盘是采用轴做开关的动作,所以在使用寿命上远比塑料片来得长。一般薄膜式键盘往往会号称整把键盘可键入次数高达1000万或2000万次,但机械式键盘依所使用轴的不同,一个按键就可使用1000万至5000万不等的使用寿命。若以整把来算的话,机械式键盘的寿命则是薄膜式键盘的数倍。常用键盘的人应该知道,薄膜式键盘用数个月后,通常都会有卡卡的、键入不顺的情形发生(当然,要视使用程度,毕竟也有人薄膜式键盘用了两、三年也是好好的)。就以个人的使用频率来说,薄膜式键盘大约使用六、七个月,就需要换一把。但改为机械式键盘后,使用了两、三年,仍然在服役中。一般说来,好的机械式键盘在使用五、六年后,虽然手感不可能跟新的键盘一样,但仍然具备还不错可以使用的手感。笔者手上还有十几年前被操得算凶的机械式键盘,手感虽然比新的差得远了,但真要用起来,还是很OK的,不会有卡键等输入不顺的情形发生。而这也就是为何高阶服务器、实验器材或是医疗器材会采用机械式键盘的原因,耐用度是一大关键。不过,机械式键盘有个极大的缺点,就是成本过高。上下盖、键帽、IC等等薄膜式键盘与机械式键盘都有的就不算了。以薄膜式键盘来说,电路板长宽可能不用3公分,然后橡胶帽与三片薄膜就是最主要的成本了。若在没有特殊性的功能或外型,在现今极大量生产的情形下,几十元新台币就可以制造出一把。但机械式键盘就不同了,光是用不同的轴就有不同的成本,而轴一次也要一百多颗,电路板与键体同大,轴整个要焊在PCB板上,而且大多数机械式键盘有采用铁板设计,再加上量又远比薄膜式来得少。因此机械式键盘的成本比上一般薄膜式键盘,贵个十倍也不会令人意外。所以在市面上所贩卖的机械式键盘,破千元是很正常的,好一点的也要超过两千元。若市面上有贩卖几百元的机械式键盘,通常有两种可能,一种是几年前的产品要清仓;另一种是伪机械式键盘。至于为什么有「伪机械式」键盘这样的称呼,个人将于下篇文章中把键盘解体,就很容易可以了解了。

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左边是一个完整的青轴,右边是一个拆解开来的茶轴,由 5 个零件组成:上盖、底座、按键、弹簧,底座的内侧面有金属触片。

  • 手感好很大一部分原因要归结于青轴的缘故,不过机械键盘手感本来就好。

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这里有一点疑问,如果把这个钢板用铝合金钛合金等代替是否可行?据说现在有些机械键盘也用亚克力等塑料代替钢板,不知道手感上有什么差别,不过考虑到造价,终究要权衡。

小躯体,按键少到不能再少,这也是我喜欢它的原因之一,后来我发现了一个 IKBC 的比它还小。

拆的当时是有一种冲动把机械轴从钢板上卸下来的,试了一下拆不下来我就作罢,毕竟买到没几天,这要是暴力给拆坏了,手瘾都没过到就可惜了。

先来拆这个普通的,也就是叫做薄膜式的键盘。

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主控微处理器:Holtek HT82K94E

紧蹙的机身,居然只有背部一颗螺丝,少到我都有点不敢相信,上下壳通过卡扣连接。

硅胶帽,看起来像小乳头,就在键帽下面,由硅胶制作而成,键盘的弹性就由它产生,可想而知弹性的大小。

圆点区域就是触点,看上去几乎是贴合在了一起,其实中间还是那片塑料隔开了,相差就那么一丁点距离,按键按下去后,上下触经过亲密接触后,电路就接通了。

简单的拆解就完了,心中几个疑惑也一一解开。

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这里从网上找了个示意图:

侧面图,键帽,机械轴,钢板,电路板。

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这个键盘的轴是 CHERRY 青轴,轴分好几种,青茶黑红轴我想是根据键的颜色来区别,轴的键程和按压力大小决定了轴的不同手感。

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背面是一整款 PCB 电路板,薄膜键盘的电路板是软性,机械键盘则是硬性的电路板。

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拆之前虽然听说过大多数机械键盘里有钢板,想看看钢板在哪里,长什么样,为什么要有钢板。

有些薄膜式键盘的弹力也有由弹簧产生,例如图中这个在 286 时代十分活跃 IBM 曲蹲式弹簧的薄膜键盘。

  • 比较小巧,三围适中,桌面堆的东西够多了,我不想因为键盘再占据一部分面积。

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从电路板上看到,每一个按键对应了一个电阻。

至于为啥要选这一款,原因有以下几点:

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