In diesem Artikel wollen wir eintauchen in die technischen Feinheiten einer Tastatur. Die wenigsten wissen wirklich, was sich unter den einzelnen Tasten befindet, wie ein Signal ausgelöst wird und welche Produkteigenschaften sich daraus ergeben. Die Bandbreite an unterschiedlichen Techniken ist heute selbstverständlich unglaublich groß. Wir wollen versuchen, die Basics zu vermitteln und die wichtigsten Fragestellungen auszuräumen. Folgt uns auf dieser kleinen Rundreise der Tastaturtechnik!

Grundsätzlich: wie funktioniert eine Tastatur?

Eine Tastatur ist eine Schnittstelle zwischen einem Menschen und einer Maschine. Der Informationsweg geht größtenteils in eine Richtung, daher spricht man auch von einem Eingabegerät. Wir wollen also Text,  Ziffern und Symbole an bspw. einen Computer weitergeben. Hierfür liegt uns ein Brett mit Tasten vor, in Form und Funktion abgeleitet von den Schreibmaschinen.

Weitergabe von elektrischen Signalen

Wird eine Taste gedrückt, gibt sie ein elektrisches Signal weiter. Bereits hier gibt es interessante Feinheiten: viele Tastaturen haben eine Leitermatrix. Das klingt erst einmal kompliziert, was ist damit gemeint? Es gibt hier elektrische Leiterbahnen, die alle Tasten jeweils in einer Reihe verbinden. Das gleiche in senkrechter Richtung. Wir können die erste Reihe „A“, die zweite „B“, usw. nennen und die erste Spalte „1“, die zweite „2“, usw. Beim Drücken der Taste oben links wird dann der elektrische Kreis geschlossen und der Computer bekommt also Antwort: „A1“ wird gedrückt. Die Taste rechts daneben ist „B1“ und die Taste unter „B1“ heißt „B2“. Klingt genial einfach, hat aber auch einen Nachteil: werden mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt, kann es dazu führen, dass nicht mehr alle Tasten eindeutig erkannt werden können. Werden „A1“, „B1“ und „A2“ gleichzeitig gedrückt, kommt Strom aus den Leiterbahnen A, B, 1 und 2. Mit anderen Worten: könnte nicht auch „A2“ gerade gedrückt werden? Hier gibt es für den Computer keine Möglichkeit, dies auszuschließen und es kann zu einer fehlerhaften Eingabe kommen. Diesem Problem kann man auf unterschiedliche Weise begegnen: einerseits werden häufige Tastenkombinationen entsprechend verdrahtet, dass sie eindeutig sind. Andererseits wird die Anzahl an maximal erkennbaren Tasten (in der Fachsprache: Key-Rollover) beschränkt: ein typischer Wert günstiger Tastaturen ist ein Rollover von 2. Maximal zwei Tasten können gleichzeitig gedrückt werden.

Leitermatrix mit spezieller Verdrahtung, um fehlerhafte Eingaben zu vermeiden

Hinsichtlich dem Sensor, der einen elektrischen Kreis schließt bzw. ein Signal erzeugt, sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt. Es gibt einfache elektrische Schalter, kapazitive Taster, Piezo-Schalter, usw.

Die Mechanik einer Tastatur

Den Markt beherrschen mechanische Tastaturen und Rubberdome-Tastaturen.

Mechanische Tastaturen

Beispiel einer mechanischen Taste

Eine mechanische Tastaturen funktioniert als Zusammenspiel aus einer Führung und einer Gegenkraft (meist in Form einer Feder). Die Führung können ineinander verschachtelte Gehäuseteile sein,die sich teleskopartig ein- und ausfahren. Es können scherenartige Elemente sein. Die Bandbreite hier ist sehr groß. Federn sorgen i.d.R. dafür, dass eine gedrückte Taste beim Loslassen wieder in den Ausgangszustand zurückgehen.

Allen mechanischen Systemen ist gemein, dass sie über viele Jahre zuverlässig funktionieren und sich die Charakteristik des Tastendrucks nicht ändert. Sie sind oftmals eher etwas höher im Aufbau aufgrund des langen Hubs und die mechanischen Teile sorgen für eine Geräuschkulisse. Das taktile Feedback ist sehr gut, es gibt ein klar definiertes „Klick“, das dem Anwender mitteilt, wenn eine Taste erfolgreich gedrückt wurde.

Nachteilig ist der oft höhere Anschaffungspreis. Dieser kann sich jedoch lohnen, dass mechanische Tastaturen zu den langlebigsten auf dem Markt gehören.

Rubberdome-Technik

Während mechanische Tastaturen mit Federn und einer Führungsmechanismus arbeiten, übernimmen bei den Rubberdome-Tastaturen kleine Gummiglocken diese Aufgabe. Sie sind Führung und Feder in einem. Wie leicht vorstellbar ist, dämpft Gummi den Tastendruck und es lässt sich erstaunlich leise damit tippen. Darüber hinaus ist kein langer Hub notwendig, sodass sehr flache Tastaturen mit dieser Bauform realisierbar sind.

Nachteilig ist das Alterungsverhalten aller Kunststoffe: mit der Zeit verändern sich die mechanischen Eigenschaften des Gummi und damit ändert sich auch das Tippverhalten vom Rubberdome-Eingabegeräten. Es ist also mit einer begrenzten Lebensdauer von einige Jahren zu rechnen. Dafür bekommt man diese Tastaturen zu einem deutlich günstigeren Preis.

Mischform: Rubberdome-Tastatur mit Scissor-Technik

Scherenmechanismus stabilisiert den Hub. Schwarz zu sehen die Gummiglocke.

Ein Zwitter der beiden voran erklärten Bauformen sind Rubberdome-Tastaturen, die zusätzlich zu den Gummiglocken kleine scherenartige Führungen unter den Tasten verbaut haben. Das sorgt für eine erhöhte Stabilität bei geringem Hub und verlängert zusätzlich die Lebensdauer des Gummis dank einer gleichmäßigeren Abnutzung. Ein Nachteil ist, dass bereits kleine Krümmel die Taste blockieren können.