Clavier d'ordinateur

Clavier intégré sur un ordinateur portable

Un clavier d'ordinateur est une interface homme-machine, un périphérique d'entrée de l'ordinateur composé de touches envoyant des instructions à la machine une fois actionnées. Plusieurs normes régissent les dispositifs claviers. Un clavier est parfois accompagné de pédales, de la même manière que peut l'être le clavier d'un instrument de musique.

Une touche est un interrupteur électronique similaire aux boutons d'une souris, d'une télécommande ou d'une manette de console de jeu. Un symbole, une lettre, un chiffre, un mot ou une image sont habituellement imprimées ou gravées sur la touche pour permettre à l'utilisateur de saisir les caractères pour écrire du texte ou pour exécuter une fonction particulière.

La dactylographie permet d'apprendre à utiliser un clavier en utilisant tous ses doigts. On dit alors qu'on a le "doigté".

La typographie désigne la manière d'agencer les caractères de façon à rendre la lecture la plus agréable et précise possible.

Historique

Ancien clavier japonais

Clavier solidaire de l'Amiga 600

Clavier ajustable Apple de type M1242: 69 touches sur le clavier principal et 43 sur le pavé numérique séparé

Clavier pliable

Au début des années 1960, les premiers claviers informatiques apparaissent en même temps que les premiers systèmes d'exploitation utilisées en ligne de commande. Pour ne pas dérouter les utilisateurs, ils se sont inspirés des claviers des téléscripteurs et des machines à écrire, qui se répartissaient en quatre classes:

.terminaux à boules (la frappe au clavier fait tourner une boule portant les différents caractères qui s'impriment), avec ou sans mise en tampon d'une ligne de texte avant envoi (exemple: IBM2741),

.appareils de type télétype, avec ou sans lecteur-perforateur de ruban (exemple: ASR33, KSR33),

.écrans associés à un tampon mémoire,

.claviers couplés à des écrans "plein écran" (full-screen) à zones programmables (exemple: série IBM 327x).

Vers la fin des années 1970, les claviers furent personnalisés en fonction des pays, par les grands constructeurs ou des entreprises locales (il n'en coûtait que le brûlage d'une ROM et la sérigraphie de quelques touches).

A la fin des années 1970 et au début des années 1980, le clavier est intégré au boîtier de l'ordinateur personnel qui contient l'unité centrale, chaque fabricant élaborant sa propre disposition des touches.

En 1981, le PC d'IBM sort avec un clavier de 88 touches d'excellente qualité mécanique, mais dont la disposition des touches s'avère peu pratique.

La configuration de la plupart des claviers informatiques et bureautiques européens 105 touches est régie par la norme ISO 9995. Cette norme est initiée en 1984 par l'Association française de normalisation (AFNOR) sous la direction de Bernard Vaucelle, à la demande d'Alain Souloumiac. La démarche est menée à son terme au sein de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) sous la direction d'Yves Neuville qui propose une répartition des touches, comprenant le bloc alphabétique et des zones de blocs logiques: diacritique, lettres accentuées, ponctuation, numérique, arithmétique et informatique.

L'étude menée grâce au financement du Ministère de l'Industrie français et l'Agence nationale d'amélioration des conditions de travail permis une amélioration sensible des claviers bureautiques et informatiques.Les préconisations du rapport d'Yves Neuville furent adoptées lors d'une réunion de l'ISO à Berlin et furent immédiatement reprises par tous les constructeurs de compatibles PC.

De nombreuses variantes de clavier existent:

.claviers téléphoniques,

.clavier en forme de manette de jeu,

.écrans tactiles,

.pavés numériques optimisés pour la saisie des nombres,

.pédales pour faciliter la saisie du texte,

.etc....

L'industrie utilise des modèles très variés sur les machines-outils assistées par ordinateur: ce sont généralement de grands pavés de touches disposées en matrice et programmées pour des tâches spécifiques.

Principes de fonctionnement

Membrane d'un clavier moderne, avec une touche et son plot de contact en plastique déformable servant aussi de ressort de rappel (en vert).

D'une façon simplifiée, l'appui sur une touche envoie un code, appelé scan code, à l'ordinateur, le système d'exploitation associe ce code à un caractère, qui est par exemple affiché à l'écran si l'utilisateur utilise un traitement de texte. La gestion logicielle du clavier et de ses touches est spécifique à chaque système d'exploitation, ainsi tout caractère affiché dépend de la page de code utilisée (ASCII, ou Unicode sur les systèmes plus récents).

La partie électronique des claviers comprend en général un microcontrôleur, qui envoie les scan codes, qui filtre les éventuels rebonds, et qui contrôle l'allumage ou l'extinction des voyants du clavier.

Types de claviers

Les dénominations associées aux claviers reposent principalement sur les technologies qu'ils emploient ou sur leur apparence.Les types présentés ci-dessous reprennent les termes les plus couramment utilisés, mais le clavier d'un utilisateur peut correspondre à plusieurs de ces types (ainsi, un clavier d'apparence chiclet pourra reposer sur une technologie à membrane).

Claviers à membrane

Un clavier à membrane, ou clavier souple, est constitué de multiples couches de polyester imprimé, qui constituent le décor et les différents circuits: l'appui sur une touche va déformer une première membrane qui va entrer en contact avec une membrane située en dessous, la connexion électrique permet, finalement, d'obtenir le caractère désiré.

Leur coût de production est réduit et la plupart des claviers sont construits selon ce principe.

Claviers chiclets

Sinclair 48K ZX Spectrum, clavier chiclet aux touches caoutchouc

Et voici de vrais chiclets

Un clavier chiclet est un clavier aux touches séparées et plates: les touches ne se touchent pas, ce qui peut éviter d'en enfoncer deux en même temps, et confère au clavier une ergonomie et une finesse particulière. Les premiers modèles étaient en gomme.

A l'origine, les chiclets désignaient de petits carrés de chewing-gum/gomme à mâcher vendus par Cadbury.

Claviers mécaniques

IBM: clavier modèle M  

La première technologie de clavier mécanique est connue sous le nom buckling spring: le doigt appuie sur une touche (autour de 30 à 40 g) qui comprime un ressort jusqu'à un point critique où le ressort plie au lieu de continuer à se comprimer, est appelé "flambage" (anglais: buckling) et n'a rien d'aléatoire, un interrupteur est actionné après dégagement latéral du ressort, ce qui permet d'envoyer un signal électrique et, finalement, d'afficher le caractère désiré. IBM a popularisé cette technologie avec ses modèles F des années 1980, puis avec ses modèles M, plus connus. La technologie buckling spring est actuellement propriété de la société Unicomp (Kentucky).

Une autre solution mécanique a été mise en oeuvre sur certains claviers de la marque Cherry, avec les interrupteurs de types MX divisés en plusieurs sous-catégories aux propriétés différentes: Cherry MX Black, Cherry MX Brown, Cherry MX Blue, Cherry MX Clear, Cherry MX Red. Les technologies mécaniques peuvent être combinées avec les technologies à membrane (interrupteurs de marque Topre, clavier dit "à dôme", etc...).

Claviers optiques

Le clavier optique est un clavier développé dans les années 1980 par la société QUINTEL pour améliorer la fiabilité de la frappe et sécuriser l'information en conservant la technologie key rollover des claviers rapides. Il s'intègre dans tous les développements entrepris par cette société pour développer la commande opto-électronique.A partir de 3 composants de base-cartes d'interface opto-électronique, connecteurs et interrupteurs optiques-, QUINTEL a en effet développé des interrupteurs et des prises opto-électroniques de puissance haute sécurité, des centrales domotiques et des lcaviers optiques.

Le principe du clavier optique réside dans la détection de l'enfoncement d'une touche par l'interruption d'un faisceau lumineux. Alors que les claviers électroniques classiques ont une durée de vie et une fiabilité limitées, les claviers optiques se caractérisent par des performances exceptionnelles. L'interrupteur Switchop, qui équipe les claviers Quintel, a été testé plus de 2 milliards de manoeuvres sans une erreur (voir notamment les essais d'endurance du Centre Electronique de l'ARmement-CELAR-).