Студенты Нового физтеха ИТМО разработали прототип компактной портативной клавиатуры для ПК, смартфонов и планшетов. Ее толщина ― всего 3 мм, при этом она обладает виброоткликом. На сборку первого прототипа команда потратила менее тысячи рублей. Что отличает устройство от аналогов, уже существующих на рынке, и почему такие портативные клавиатуры использовать удобнее, чем сенсорные, мы спросили у разработчиков.

Прототип компактной клавиатуры. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

По данным исследовательской компании Statista, 54% опрошенных взрослых по всему миру пользуются смартфоном, чтобы решать рабочие задачи — например, отвечать на электронные письма и сообщения в мессенджерах. Как правило, чтобы набрать текстовое сообщение, пользователи используют встроенную в смартфон сенсорную клавиатуру. Но это не всегда удобно, особенно если во время ответа надо использовать другие приложения и постоянно переключаться между вкладками. 

Чтобы сделать работу на смартфоне более комфортной, производители аксессуаров для компьютерной техники (Logitech, Lenovo и другие компании) предлагают разные варианты компактных клавиатур ― например, складные или в монолитном корпусе, с питанием от батареек или аккумуляторов, проводные или беспроводные.

Студенты первого курса бакалавриата Нового физтеха ИТМО Елизавета Локун и Иван Осетров под руководством сотрудника компании «РосГеоПроект» Артёма Родичкина создали собственную версию тонкой клавиатуры ― первый прототип они представили накануне на защитах инженерных проектов Нового физтеха ИТМО. Как утверждают разработчики, она тоньше, чем большинство аналогов, и при этом гораздо дешевле.

Разработанную клавиатуру можно подключать к смартфону и планшету с помощью провода USB Type-C. Но в отличие от похожих устройств первокурсники образовательной программы «Беспроводные технологии» смогли собрать конструкцию из недорогих и доступных материалов (на сборку первого прототипа команда потратила менее тысячи рублей). Размер клавиатуры ― 16,5 на 7,5 см, устройство полностью помещается на ладони. К тому же у прототипа нет корпуса (кнопки выполнены прямо на печатной плате) и нажимных элементов для кнопок, которые есть у существующих клавиатур. Это позволило разработчикам сделать устройство еще более тонким — до 3 мм.

Добиться таких габаритов удалось в том числе благодаря необычной группировке символов русской и английской раскладки. Например, в классических клавиатурах точка и запятая на русской и английской раскладках находятся в разных местах, в то время как для прототипа студенты полностью переработали расположение символов, чтобы не возникало дубликатов. Также им удалось уменьшить количество кнопок — теперь их 55. При разработке первокурсники проанализировали, какие символы нужны пользователям чаще всего, обозначили их белым цветом и поместили на верхний уровень клавиатуры. А менее частотные символы, например буквы «ё», «ъ», «ф», «э» и «щ», отметили желтым цветом и убрали на нижний уровень. Чтобы вызвать эти символы, сначала нужно нажать кнопку «операция вызова функции» (это кнопка с тремя горизонтальными линиями), а затем нажать нужную букву.

Также клавиатура, разработанная студентами, поддерживает функцию высокоскоростного нажатия. В уже существующих клавиатурах нажатие символов считывается с помощью матрицы кнопок. Эта схема выглядит как сетка проводов, на пересечениях которых находятся клавиши, а для защиты от фантомных срабатываний используются диоды. В обычном состоянии, когда пользователь не взаимодействует с устройством, линии не замыкаются. Но во время печатания происходит контакт вертикальных и горизонтальных линий, и цепь замыкается. Благодаря этому контроллер клавиатуры понимает, что пользователь нажал на клавишу, и по клавиатуре проходит ток. Операционная система анализирует данные и, получив команду с клавиатуры, выводит символ на монитор.

«Наш способ экономичнее. Мы по очереди подаем напряжение на горизонтальные линии проводов и считываем его с вертикальных. В случае нажатия подается напряжение на пины (множество маленьких выводов микросхемы-контроллера), которые подключены к вертикальным линиям. В нашем случае палец служит резистором. Когда он касается клавиатуры, происходит замыкание и символ появляется на экране. Диоды при этом не используются», — объясняет Елизавета Локун.

Помимо физического прототипа, студенты также разработали программную версию клавиатуры, с помощью которой можно, печатая на смартфоне, сразу передавать информацию на ноутбук. По задумке разработчиков, программная версия поможет пользователю провести тест-драйв клавиатуры и определиться, удобно ли ему в принципе пользоваться раскладкой из 55 кнопок.

В течение месяца команда проекта планирует добавить к прототипу еще несколько компонентов ― в том числе светодиоды, чтобы клавиатурой можно было пользоваться в темноте, а также заменить текущий чип контроллера на более подходящий RP2040. Для программной версии предполагается дополнительно оптимизировать раскладку. В будущем команда намерена заказать первую партию устройств (примерно 30 штук), а в перспективе ― коммерциализировать разработку.

Алёна Мамаева

Журналист