Cómo funcionan los teclados de los ordenadores

La parte del ordenador con la que más contacto tenemos es probablemente la pieza en la que menos pensamos. Pero el teclado es una pieza de tecnología increíble. Por ejemplo, ¿sabías que el teclado de un sistema informático típico es en realidad un ordenador en sí mismo?


Tu teclado básico de Windows

En su esencia, un teclado es una serie de interruptores conectados a un microprocesador que supervisa el estado de cada interruptor e inicia una respuesta específica a un cambio en ese estado. En esta edición de Cómo Funcionan las Cosas, aprenderás más sobre esta acción de conmutación, y sobre los diferentes tipos de teclados, cómo se conectan y hablan con tu ordenador, y cuáles son los componentes de un teclado.

Tipos de teclados
Los teclados han cambiado muy poco su diseño desde su introducción. De hecho, el cambio más común ha sido simplemente la evolución natural de añadir más teclas que proporcionan una funcionalidad adicional.

Los teclados más comunes son:

  • Teclado mejorado de 101 teclas
  • Teclado Windows de 104 teclas
  • Teclado estándar de Apple de 82 teclas
  • Teclado extendido de Apple de 108 teclas

Los ordenadores portátiles, como por ejemplo los portátiles, suelen tener teclados personalizados que tienen una disposición de las teclas ligeramente diferente a la de un teclado estándar. Además, muchos fabricantes de sistemas añaden botones especiales a la disposición estándar. Un teclado típico tiene cuatro tipos básicos de teclas:

  • Teclas de escritura
  • Teclas numéricas
  • Teclas de función
  • Teclas de control

Las teclas de escritura son la sección del teclado que contiene las teclas de las letras, generalmente dispuestas en el mismo estilo que era común en las máquinas de escribir. Esta disposición, conocida como QWERTY por las seis primeras letras de la disposición, se diseñó originalmente para ralentizar a los mecanógrafos rápidos haciendo que la disposición de las teclas fuera algo incómoda. La razón por la que los fabricantes de máquinas de escribir hicieron esto fue porque los brazos mecánicos que imprimían cada carácter en el papel podían atascarse si las teclas se pulsaban demasiado rápido. Como la configuración QWERTY es un estándar desde hace mucho tiempo y la gente se ha acostumbrado a ella, los fabricantes han desarrollado teclados para ordenadores con la misma disposición, aunque los atascos ya no sean un problema. Los detractores de la disposición QWERTY han adoptado otra disposición, Dvorak, que coloca las letras más utilizadas en la disposición más conveniente.


Un teclado Apple Extended.

El teclado numérico forma parte de la evolución natural mencionada anteriormente. A medida que aumentaba el uso de los ordenadores en los entornos empresariales, también lo hacía la necesidad de agilizar la introducción de datos. Como una gran parte de los datos eran números, se añadió al teclado un conjunto de 17 teclas. Estas teclas están dispuestas en la misma configuración que utilizan la mayoría de las máquinas de sumar y las calculadoras, para facilitar la transición al ordenador a los oficinistas acostumbrados a estas otras máquinas.

En 1986, IBM amplió el teclado básico con la adición de teclas de función y control. Las teclas de función, dispuestas en una línea a lo largo de la parte superior del teclado, podían ser asignadas a comandos específicos por la aplicación actual o el sistema operativo. Las teclas de control permiten controlar el cursor y la pantalla. Cuatro teclas dispuestas en forma de T invertida entre las teclas de escritura y el teclado numérico permiten al usuario mover el cursor en la pantalla en pequeños incrementos. Las teclas de control permiten al usuario realizar grandes saltos en la mayoría de las aplicaciones. Las teclas de control más comunes son:

  • Inicio
  • Finalizar
  • Insertar
  • Borrar
  • Página arriba
  • Página abajo
  • Control (Ctrl)
  • Alternativa (Alt)
  • Escape (Esc)

El teclado de Windows añade algunas teclas de control adicionales: dos teclas de Windows o Inicio, y una tecla de Aplicación. Los teclados de Apple son específicos de los sistemas Mac de Apple.

Dentro del teclado
El procesador de un teclado tiene que entender varias cosas que son importantes para la utilidad del teclado, como:

  • Posición de la tecla en la matriz de teclas.
  • La cantidad de rebote y cómo filtrarlo.
  • La velocidad de transmisión de la tipografía.


El microprocesador y el circuito controlador de un teclado.

La matriz de teclas es la cuadrícula de circuitos que se encuentra debajo de las teclas. En todos los teclados, excepto en los capacitivos, cada circuito se interrumpe en el punto situado debajo de una tecla específica. Al pulsar la tecla se salva la brecha en el circuito, permitiendo el paso de una pequeña cantidad de corriente. El procesador supervisa la matriz de teclas en busca de signos de continuidad en cualquier punto de la red. Cuando encuentra un circuito cerrado, compara la ubicación de ese circuito en la matriz de teclas con el mapa de caracteres de su memoria ROM. El mapa de caracteres es básicamente una tabla de comparación para el procesador que le indica lo que representa la tecla en las coordenadas x,y de la matriz de teclas. Si se pulsa más de una tecla al mismo tiempo, el procesador comprueba si esa combinación de teclas tiene una designación en el mapa de caracteres. Por ejemplo, si se pulsa la tecla a sola, se enviará al ordenador la letra «a» minúscula. Si se mantiene pulsada la tecla Shift mientras se pulsa la tecla a, el procesador compara esa combinación con el mapa de caracteres y produce una letra «A» mayúscula.


Un vistazo a la matriz de teclas.

El mapa de caracteres del teclado puede ser sustituido por otro mapa de caracteres proporcionado por el ordenador. Esto se hace con bastante frecuencia en los idiomas cuyos caracteres no tienen equivalentes en inglés. Además, existen utilidades para cambiar el mapa de caracteres del QWERTY tradicional a DVORAK u otra versión personalizada.

Los teclados se basan en interruptores que provocan un cambio en la corriente que circula por los circuitos del teclado. Cuando la tecla presiona el interruptor contra el circuito, suele producirse una pequeña vibración entre las superficies, conocida como rebote. El procesador de un teclado reconoce que este encendido y apagado tan rápido no está causado por la pulsación repetida de la tecla. Por lo tanto, filtra todas las pequeñas fluctuaciones de la señal y la trata como una sola pulsación de tecla.

Si sigue manteniendo pulsada una tecla, el procesador determina que desea enviar ese carácter repetidamente al ordenador. Esto se conoce como tipemática. En este proceso, el retardo entre cada instancia de un carácter se puede establecer normalmente en el software, y suele oscilar entre 30 caracteres por segundo (cps) y tan sólo dos cps.

Tecnologías de teclado
Los teclados utilizan una variedad de tecnologías de conmutación. Es interesante observar que generalmente nos gusta tener alguna respuesta audible y táctil a nuestra escritura en un teclado. Queremos oír el «clic» de las teclas mientras escribimos, y queremos que las teclas se sientan firmes y se recuperen rápidamente al pulsarlas. Veamos estas diferentes tecnologías:

  • Cúpula de goma mecánica
  • Capacitivo no mecánico
  • Metal de contacto mecánico
  • Membrana mecánica
  • Elemento de espuma mecánico


Este teclado utiliza interruptores de cúpula de goma.

Probablemente la tecnología de interruptores más popular en la actualidad es la cúpula de goma. En estos teclados, cada tecla se asienta sobre una pequeña cúpula de goma flexible con un centro de carbono duro. Cuando se pulsa la tecla, un émbolo situado en la parte inferior de la tecla empuja hacia abajo la cúpula. Esto hace que el centro de carbono empuje también hacia abajo, hasta que presiona contra una superficie plana y dura debajo de la matriz de la tecla. Mientras se mantiene la llave, el centro de carbono completa el circuito para esa parte de la matriz. Cuando se suelta la llave, la cúpula de goma vuelve a su forma original, obligando a la llave a volver a su posición de reposo.

Los teclados con interruptor de cúpula de goma son baratos, tienen una respuesta táctil bastante buena y son bastante resistentes a las salpicaduras y a la corrosión debido a la capa de goma que cubre la matriz de la tecla. Los teclados de membrana tienen un funcionamiento muy similar al de los teclados de cúpula de goma. Sin embargo, un teclado de membrana no tiene teclas separadas. En su lugar, tiene una única lámina de goma con protuberancias para cada tecla. Los interruptores de membrana se encuentran en muchos dispositivos diseñados para un uso industrial intenso o en condiciones extremas. Debido a que casi no ofrecen respuesta táctil y pueden ser algo difíciles de manipular, estos teclados rara vez se encuentran en los sistemas informáticos normales.

Los interruptores capacitivos se consideran no mecánicos porque no completan simplemente un circuito como las otras tecnologías de teclado. En su lugar, la corriente fluye constantemente a través de todas las partes de la matriz de teclas. Cada tecla está cargada con un muelle y tiene una pequeña placa unida a la parte inferior del émbolo. Cuando se pulsa una tecla, esta placa se acerca mucho a otra placa situada justo debajo. Al acercarse las dos placas, afecta a la cantidad de corriente que circula por la matriz en ese punto. El procesador detecta el cambio y lo interpreta como una pulsación de tecla en ese lugar. Los teclados con interruptor capacitivo son caros, pero no sufren corrosión y tienen una vida útil más larga que cualquier otro teclado. Además, no tienen problemas de rebote ya que las dos superficies nunca entran en contacto real.

Los teclados de contacto metálico y de elementos de espuma no son tan comunes como antes. Los interruptores de contacto metálico simplemente tienen una tecla con resorte con una tira de metal en la parte inferior del émbolo. Cuando se pulsa la tecla, la tira de metal conecta las dos partes del circuito. El interruptor de elemento de espuma es básicamente el mismo diseño, pero con una pequeña pieza de espuma esponjosa entre la parte inferior del émbolo y la tira de metal, lo que proporciona una mejor respuesta táctil. Ambas tecnologías tienen una buena respuesta táctil, hacen «clics» satisfactorios y son baratas de producir. El problema es que los contactos tienden a desgastarse o corroerse más rápido que en los teclados que utilizan otras tecnologías. Además, no hay ninguna barrera que impida que el polvo o los líquidos entren en contacto directo con los circuitos de la matriz de las teclas.

Del teclado al ordenador
Mientras escribe, el procesador del teclado analiza la matriz de teclas y determina qué caracteres debe enviar al ordenador. Mantiene estos caracteres en un búfer de memoria que suele ser de unos 16 bytes. A continuación, envía los datos en un flujo al ordenador a través de algún tipo de conexión.


Un conector de teclado tipo PS/2.

Los conectores de teclado más comunes son:

  • Conector DIN (Deustche Industrie Norm) de 5 patillas
  • Conector mini-DIN IBM PS/2 de 6 patillas
  • Conector USB (Universal Serial Bus) de 4 patillas
  • Conector interno (para portátiles)

Los conectores DIN normales ya no se utilizan. La mayoría de los ordenadores utilizan el conector mini-DIN PS/2; pero un número cada vez mayor de nuevos sistemas están abandonando los conectores PS/2 en favor de los USB. Independientemente del tipo de conector que se utilice, hay dos elementos principales que se envían a través del cable de conexión. El primero es la alimentación del teclado. Los teclados necesitan una pequeña cantidad de energía, normalmente unos 5 voltios, para funcionar. El cable también transporta los datos del teclado al ordenador.

El otro extremo del cable se conecta a un puerto que es supervisado por el controlador del teclado del ordenador. Se trata de un circuito integrado (IC) cuyo trabajo es procesar todos los datos que provienen del teclado y enviarlos al sistema operativo. Cuando el sistema operativo recibe la notificación de que hay datos procedentes del teclado, pueden ocurrir varias cosas:

  • Comprueba si los datos del teclado son un comando de nivel de sistema. Un buen ejemplo de esto es Ctrl-Alt-Suprimir en un ordenador Windows, que inicia un reinicio.
  • El sistema operativo entonces pasa los datos del teclado a la aplicación actual.
  • La aplicación actual entiende los datos del teclado como un comando a nivel de aplicación. Un ejemplo de esto sería Alt – f, que abre el menú Archivo en una aplicación de Windows.
  • La aplicación actual es capaz de aceptar los datos del teclado como contenido de la aplicación (cualquier cosa, desde escribir un documento hasta introducir una URL o realizar un cálculo), o
  • La aplicación actual no acepta los datos del teclado y, por tanto, ignora la información.

Una vez que los datos del teclado se identifican como específicos del sistema o de la aplicación, se procesan en consecuencia. Lo realmente sorprendente es la rapidez con la que ocurre todo esto. Mientras escribo este artículo, no hay un lapso de tiempo perceptible entre que mis dedos presionan las teclas y los caracteres aparecen en mi monitor. Cuando piensas en todo lo que hace el ordenador para que aparezca cada uno de los caracteres, ¡es simplemente increíble!

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