Из чего сделана компьютерная мышь
Обновлено: 21.11.2024
Дизайнеры компьютерной индустрии стремятся не только "создать лучшую мышеловку", но и создать лучшую мышь. Компьютерная мышь — это аксессуар к персональному компьютеру, который стал неотъемлемой частью работы компьютера. Небольшое устройство аккуратно вписывается в изгиб руки пользователя и позволяет пользователю с помощью очень ограниченных движений руки и пальцев «указывать и щелкать» инструкции для компьютера. Катящийся шарик на нижней стороне мыши указывает, куда перемещать курсор (указатель) на мониторе или экране, а от одной до трех кнопок (в зависимости от дизайна) пользователь может сказать «да», нажимая кнопки справа. инструкции для следующей операции компьютера.
История
Доктор. Дуглас Энгельбарт, профессор Стэнфордского исследовательского института в Менло-Парке, Калифорния, разработал первое устройство, известное как мышь, в 1964 году. В то время клавиши со стрелками на клавиатуре были единственным способом перемещения курсора. на экране компьютера, а клавиши были неэффективными и неудобными. Доктор Энгельбарт изготовил небольшой механизм, похожий на кирпич, с одной кнопкой сверху и двумя колесами снизу. Два колеса обнаруживали горизонтальное и вертикальное движение, и устройством было несколько трудно маневрировать. Устройство было связано с компьютером кабелем, поэтому сигналы движения можно было электрически передавать на компьютер для просмотра на мониторе. Один из коллег доктора Энгельбарта подумал, что устройство с длинным хвостовым кабелем похоже на мышь, и название прижилось.
Другие ученые, в частности из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), также искали методы перемещения курсоров и указания на объекты на экране компьютера. Они попробовали рули, коленные переключатели и световые перья, но при тестировании этих устройств против мыши Энгельбарта ревела именно мышь. Однако инженеров НАСА беспокоили выходы мыши в открытый космос с рабочей поверхности в невесомости космоса.
К 1973 году колеса ходовой части мыши были заменены одним свободно катящимся шариком; и еще две кнопки (всего три) были добавлены вверху. Существо называлось и мышью, и указывающим устройством, и Xerox объединила его со своим компьютером Alto, одним из первых персональных компьютеров. У Alto был графический пользовательский интерфейс (GUI); то есть пользователь указывал на значки или символы изображения и списки операций, называемые меню, и нажимал на них, чтобы компьютер открывал файл, печатал и выполнял другие функции. Этот метод управления компьютером позже был адаптирован операционными системами Macintosh и Windows.
Развитие персонального компьютера вызвало бурный рост приложений для устройства, которое было достаточно маленьким, чтобы его можно было использовать на нескольких рабочих станциях. Инженеры могли разрабатывать компьютерные проекты за своими столами, а мышь идеально подходила для черчения и черчения. Мышь также начала генерировать потомство, вместе называемое устройствами ввода/вывода, например, трекбол, который по сути представляет собой мышь, лежащую на спине, так что пользователь может катить шарик, а не перемещать все устройство по поверхности. У военных, авиадиспетчеров и игроков в видеоигры появился собственный питомец. Механические датчики в устройствах обоих типов были заменены оптико-электронными сенсорными системами, запатентованными Mouse Systems; они были более эффективными и более дешевыми. Оптическая мышь без движущихся частей была разработана для использования на специальном коврике для мыши с линиями сетки; свет изнутри мыши освещает сетку, фотодетектор подсчитывает количество и ориентацию пересеченных линий сетки, а данные о направлении преобразуются в движения курсора на экране.
Мышь начала быстро размножаться. Apple Computers представила Macintosh в 1984 году, и в его операционной системе использовалась мышь. Другие операционные системы, такие как Amiga от Commodore, Microsoft Windows, Vision от Visicorp и многие другие, включали в себя графические пользовательские интерфейсы и мыши. Были внесены улучшения, чтобы сделать датчики менее склонными к собиранию пыли, упростить прокрутку с помощью дополнительного колеса наверху и сделать мышь беспроводной за счет использования радиочастотных сигналов (позаимствованных у устройств открывания гаражных ворот) или инфракрасных сигналов (адаптированных с телевидения). или пульты дистанционного управления).
Анатомия мыши
Тело
Кожа мыши – это внешнее твердое пластиковое тело, которое пользователь проводит по плоской поверхности. Его «хвост» — это электрический кабель, идущий от одного конца мыши и заканчивающийся соединением с центральным процессором (ЦП). В хвостовой части от одной до трех кнопок являются внешними контактами для небольших электрических переключателей. Нажатие кнопки замыкает переключатель со щелчком; электрически цепь замкнута, и компьютер получил команду.
На нижней стороне мыши пластиковый люк надевается на прорезиненный шарик, обнажая часть шарика. Внутри шар удерживается опорным колесом и двумя валами. Когда шарик катится по поверхности, один вал совершает горизонтальное движение, а второй отвечает за вертикальное движение. На одном конце каждого из двух валов также вращается колесо со спицами. Когда эти спицы вращаются, инфракрасные световые сигналы от светодиода (LED) мерцают через спицы и перехватываются детектором света. Свет и тьма преобразуются фототранзисторами в электрические импульсы, которые поступают на интерфейсную интегральную схему (ИС) мыши. Импульсы сообщают IC, что мяч перемещался влево-вправо и вверх-вниз, а IC дает указание курсору перемещаться по экрану соответствующим образом.
Интегральная схема интерфейса смонтирована на печатной плате (PCB), которая является каркасом, к которому крепятся все внутренние устройства мыши. Интегральная схема, или компьютерный чип, собирает информацию с переключателей и сигналы с фототранзисторов и отправляет поток данных на компьютер.
Мозг
Каждый дизайн мыши также имеет собственное программное обеспечение, называемое драйвером. Драйвер — это внешний мозг, который позволяет компьютеру понимать сигналы мыши. Драйвер сообщает компьютеру, как интерпретировать поток данных IC мыши, включая скорость, направление и команды щелчка. Некоторые драйверы мыши позволяют пользователю назначать определенные действия кнопкам и настраивать разрешение мыши (относительное расстояние перемещения мыши и курсора). Драйверы мышей, которые приобретаются как часть компьютерных комплектов, встроены или предварительно запрограммированы в компьютерах.
Сырье
Внешний корпус мыши и большинство ее внутренних механических частей, включая валы и колеса со спицами, изготовлены из акрилонитрил-бутадиен-стирольного (АБС) пластика, полученного методом литья под давлением. Мяч металлический, покрытый резиной; это сделано специализированным поставщиком. Электрические микропереключатели (сделанные из пластика и металла) также являются стандартными элементами, поставляемыми субподрядчиками, хотя разработчики мышей могут указать требования к усилию для переключателей, чтобы сделать их более легкими или жесткими при нажатии. Интегральные схемы или микросхемы могут быть стандартными элементами, хотя у каждого производителя могут быть собственные микросхемы, предназначенные для использования во всей линейке продуктов. Электрические кабели и накладки (концевые соединители) также поставляются из внешних источников.
Печатная плата (PCB), на которой установлены электрические и механические компоненты, изготавливается на заказ в соответствии с конструкцией мыши. Это плоский лист с полимерным покрытием. Электрические резисторы, конденсаторы, генераторы, интегральные схемы (ИС) и другие компоненты изготавливаются из различных металлов, пластика и кремния.
Дизайн
Дизайн новой мыши начинается со встречи менеджера по разработке продукта, дизайнера, представителя по маркетингу и консультанта-эргономиста (специалиста по человеческим движениям и влиянию различных движений на части тела). Разработан список руководств по человеческому фактору с указанием диапазона размеров рук, чувствительности к касанию, объема работы, поддержки руки в нейтральном положении, позы пользователя при работе с мышью, необходимого вытягивания пальцев для достижения кнопок, использования обеими левыми руками. - и правшам, отсутствие длительного статического электричества и другие требования комфорта и безопасности; они могут сильно различаться в зависимости от того, будет ли мышь использоваться, например, в офисах или с домашними компьютерами. Краткое описание дизайна предлагаемой мыши написано для описания цели продукта и того, чего он достигает; внешний вид также предлагается в соответствии с ожидаемым рынком.
Команда дизайнеров возвращается к столу с моделями из пенопласта; для одной конструкции мыши может быть изготовлено множество различных форм. На этих моделях проводится пользовательское тестирование; инженеры могут провести это предварительное тестирование самостоятельно, или они могут использовать фокус-группы в качестве типичных пользователей или наблюдать за тестированием один на один с выборочными пользователями. Когда выбор моделей сужается, деревянные модели, более изысканные и окрашенные, изготавливаются из победивших рисунков. Снова собирается информация об ощущениях, форме и внешнем виде моделей; эргономист также просматривает возможные конструкции и подтверждает, что рекомендации по человеческому фактору соблюдены.
После выбора оптимальной модели команда инженеров приступает к проектированию внутренних компонентов. Трехмерный рендеринг создается компьютером, и те же данные используются для машинной резки формы внешней оболочки со всеми ее деталями. Инженеры-механики и электронщики помещают печатную плату (и ее электронику) и механизм энкодера (шар, валы, колеса, светодиодный источник и детектор) внутрь конструкции.Процесс подгонки выработок к оболочке является итеративным; вносятся изменения, и процесс проектирования и подгонки повторяется до тех пор, пока мышь не достигнет поставленных целей, а команда дизайнеров не будет довольна результатами. Заказные чипы разрабатываются, производятся на пробной основе и тестируются; индивидуальная электроника поможет проекту достичь поставленных целей и придаст ему уникальные, конкурентоспособные и востребованные на рынке характеристики.
Завершенные проектные схемы передаются разработчику проекта, который начинает процесс модификации машин для производства мыши. Схемы оснастки создаются, например, для литья корпуса под давлением. Размер, форма, объем полости, количество литников, через которые пластик будет впрыскиваться в форму, и поток пластика через форму — все это изображено на диаграмме и изучено. После того, как окончательный план оснастки рассмотрен, инструменты нарезаются с использованием данных, сгенерированных компьютером. Образцы пластиковых оболочек изготавливаются в качестве «пробных выстрелов» для проверки фактических линий потока и подтверждения того, что пустоты не образуются. Изменения вносятся до тех пор, пока процесс не станет идеальным. Текстура добавляется к внешнему виду оболочки кислотным травлением или пескоструйной обработкой.
Тем временем команда инженеров наладила сборочную линию для мыши нового дизайна и провела пробную сборку. После окончательной доработки деталей дизайна, изготовления инструментов и соответствия результатов испытаний целям и стандартам группы разработчиков мышь готова к массовому производству.
Производственный
процесс
Чтобы сделать компьютерную мышь, несколько производственных процессов выполняются одновременно, чтобы сделать разные части устройства. Эти процессы описаны в первых трех шагах ниже. Затем детали соединяются для окончательной сборки, как описано в шагах с 4 по 7.
-
На одном из этапов изготовления и сборки печатная плата (PCB) вырезается и подготавливается. Это плоский лист с полимерным покрытием, который может иметь конструкцию для поверхностного монтажа или сквозную конструкцию. Версия для поверхностного монтажа собирается почти полностью на машине. Управляемый компьютером автоматический секвенсор размещает электрические компоненты в правильном порядке на плате по заданной схеме.
При монтаже печатной платы со сквозным отверстием провода крепления электронных компонентов вставляются в отверстия на печатной плате. У каждого работника сборочной линии есть чертеж части платы и конкретных узлов, которые нужно добавить. После того, как все компоненты установлены на плату, нижняя поверхность платы пропускается через расплавленный свинцовый припой в машине для пайки волной припоя. Эта машина промывает плату флюсом для удаления загрязнений, а затем нагревает плату и компоненты, которые она несет, инфракрасным излучением, чтобы уменьшить вероятность теплового удара. Когда нижняя сторона платы течет по совершенно гладкому тонкому жидкому листу расплавленного припоя, припой перемещается вверх по каждому проводу под действием капиллярных сил, герметизирует перфорацию и фиксирует компоненты на месте. Припаянные платы охлаждаются. На этом этапе производится визуальный осмотр печатной платы, и дефектные платы отбраковываются до того, как будет присоединен механизм энкодера.
Контроль качества
Использование компьютерных дизайнов обеспечивает качество и экономию времени при разработке продукта. Данные можно быстро сохранять и изменять, поэтому можно экспериментировать с формами, компоновкой компонентов и общим видом, а также вносить итеративные корректировки. Данные автоматизированного проектирования также ускоряют проверку
Под внешним твердым пластиковым корпусом, которым пользователь маневрирует по коврику для мыши, находится прорезиненный шарик, который вращается при движении мыши. Шар удерживается на месте опорным колесом и двумя валами. При вращении один вал совершает горизонтальное движение, а второй реагирует на вертикальное движение. На одном конце каждого из двух валов также вращается колесо со спицами. Когда эти спицы вращаются, инфракрасные световые сигналы от светодиода (LED) мерцают через спицы и перехватываются детектором света.Свет и тьма преобразуются фототранзисторами в электрические импульсы, которые поступают на интерфейсную интегральную схему (ИС) мыши. Импульсы сообщают ИС, что мяч перемещается влево-вправо и вверх-вниз, передает команду по кабелю на центральный процессор (ЦП) и дает указание курсору перемещаться по экрану соответствующим образом.
спецификации деталей, процесс изготовления инструментов и разработка процедур сборки, поэтому вероятность конфликтов минимальна.
Во время сборки выполняется не менее трех этапов контроля качества. Проверка электроники выполняется на печатной плате после того, как ее компоненты прикреплены (и припаяны на место, если используются методы сборки через отверстие) и перед креплением какого-либо пластикового механизма. Пластиковые детали (механизм энкодера и внешняя оболочка) проверяются визуально, когда они готовы, но до того, как они будут подключены к плате и электронике; это предотвращает разборку или потерю электроники, например, из-за дефектного корпуса. Наконец, полностью собранное устройство подвергается еще одной проверке электроники и производительности; 100% мышей, производимых Kensington Technology Group, подключаются к работающим компьютерам и тестируются перед упаковкой. Как отмечалось выше, и FCC, и CE регулируют аспекты работы с мышью, поэтому они также проверяют и утверждают данные драйверов.
Побочные продукты/отходы
Производители компьютерных мышей не производят побочных продуктов при производстве мышей, но большинство из них предлагают ряд похожих устройств для различных приложений. Совместимые или взаимозаменяемые детали включаются в новые конструкции или несколько конструкций, когда это возможно, чтобы избежать затрат на конструкцию, инструменты и модификацию сборки.
Отходы минимальны. Пластиковая кожа мыши из АБС-пластика легко перерабатывается и может многократно подвергаться шлифовке, формовке и повторной шлифовке. Другой пластиковый и металлический лом производится в незначительных количествах и может быть переработан или утилизирован.
Будущее
Устройства, являющиеся модификациями мышей, в настоящее время представлены на рынке. Интернет-мышь вставляет колесо прокрутки между двумя кнопками, чтобы упростить прокрутку веб-страниц; еще более сложная версия добавляет кнопки, которые пользователь может запрограммировать для выполнения интернет-функций, таких как переход назад или вперед, возврат на домашнюю страницу или запуск нового поиска. Одна версия мыши вернулась на пол, где шарик и кнопки заменены двумя подушечками для ног или педалями; одна педаль нажимается для перемещения курсора, а вторая щелкает. Доступны беспроводные мыши, которые общаются с помощью радиосигналов, а от мыши вообще отказались от тачпада. Пользователь проводит пальцем по сенсорной панели, чтобы изменить положение курсора, а веб-страницы можно прокручивать и продвигать другими, определенными движениями. Многие из этих адаптаций предназначены для устранения повторяющихся стрессовых заболеваний и уменьшения нагрузки на предплечья.
Изобретатель мыши, доктор Энгельбарт, никогда не верил, что мышь доживет до тридцати с лишним лет или сохранит свое нетехническое название. На самом деле, как мышь, так и ее потомство с трекболом становятся все более популярными, поскольку формы становятся более удобными, требуется меньше очистки и обслуживания, а надежность и долговечность повышаются. Будущие разработки мышей будут следовать эволюции Интернета и включать в себя больше возможностей для программирования, таких как переключение рук, чтобы удвоить количество доступных функций. Когда-нибудь мышь может исчезнуть, и наиболее вероятным кандидатом на ее замену является устройство, которое отслеживает движения глаз пользователя компьютера и следует за ними с помощью соответствующих движений курсора и функциональных сигналов.
Где узнать больше
Книги
Ed., Time-Life Books. Ввод/вывод: понимание компьютеров. Александрия, Вирджиния: Time-Life Books, 1990.
Периодические издания
Александр, Говард. «Созерцайте непритязательную мышь: умная технология под рукой». Нью-Йорк Таймс (1 октября 1998 г.): D9.
Крис Вудфорд. Последнее обновление: 1 марта 2022 г.
Когда-то, если бы вы увидели мышь в своей комнате, вы бы закричали и вскочили на стол. Сегодня вместо этого на вашем столе запрыгнула мышь: это удобный маленький указатель, который делает ваш компьютер простым в использовании. Первая мышь была сделана из дерева и сконструирована более четырех десятилетий назад, в 1961 году. Сегодня мыши продаются миллионными тиражами, и ни один компьютер не поставляется без нее. За это время они сильно изменились, но работают по-прежнему. Давайте заглянем внутрь!
Фото: компьютерная мышь — это удивительно эргономичный маленький гаджет, который соединяет человека и машину; технически это пример того, что называется HID (Human Interface Device). Тщательно выбирайте мышь и не бойтесь тратить на нее деньги: вы, вероятно, будете держать ее в руках по несколько часов в день в течение нескольких лет, так что она того стоит!
Содержание
<ПР>Что такое компьютерная мышь?
Мышь — это то, что вы перемещаете по рабочему столу, чтобы курсор (указывающее устройство) перемещался по экрану. Итак, мышь должна определить, насколько сильно вы двигаете рукой и в каком направлении. Существует два основных типа мышей, и они выполняют эту работу двумя разными способами: либо с помощью катящегося резинового шарика (в случае мышей-шариков), либо путем отражения света от стола (в оптических мышах).
Внутри компьютерной мыши в форме шарика
В обычных мышах есть резиновый шарик. Откройте один, и вы сможете ясно увидеть тяжелый шар и пружину, удерживающую его на месте.
Вот внутренняя часть старой шариковой мыши Logitech:
<ПР>
Как работает шариковая компьютерная мышь
Как на самом деле работает такая мышь? Когда вы перемещаете его по столу, мяч катится под собственным весом и давит на два пластиковых ролика, соединенных с тонкими колесами (на фото они обозначены цифрами 6 и 7). Одно из колес обнаруживает движения в направлении вверх и вниз (как ось Y на графике/диаграмме); другой обнаруживает движения из стороны в сторону (как ось X на миллиметровой бумаге).
Как колеса измеряют расстояние?
Когда вы двигаете мышь, шарик перемещает ролики, которые вращают одно или оба колеса. Если вы двигаете мышь прямо вверх, вращается только колесо оси Y; если вы двигаетесь вправо, вращается только колесо оси x. А если двигать мышкой под углом, шарик крутит сразу оба колеса. Теперь вот умный бит. Каждое колесо состоит из пластиковых спиц, и при вращении спицы многократно ломают световой луч. Чем больше крутится колесо, тем чаще ломается балка. Таким образом, подсчет количества поломок луча — это способ точного измерения того, как далеко повернулось колесо и как далеко вы толкнули мышь. Подсчет и измерение выполняются микрочипом внутри мыши, который отправляет информацию по кабелю на ваш компьютер. Программное обеспечение на вашем компьютере перемещает курсор на экране на соответствующую величину.
Фото: мышь-шарик обнаруживает движение, используя колесо со спицами, чтобы преломить световой луч. На одной стороне колеса есть светодиод (излучатель света), который генерирует инфракрасный луч. С другой стороны находится фотоэлемент (детектор света), принимающий луч. Когда тяжелый резиновый мяч движется, он заставляет колесо вращаться, поэтому его спицы ломают балку. Это генерирует последовательность импульсов, которые можно использовать для измерения перемещения мыши. Вы можете увидеть увеличенную версию этой фотографии на нашей странице Flickr.
Как они определяют направление?
То есть мышь может понять, как далеко вы ее переместили, но как она узнает, в каком направлении она переместилась? Если просто подсчитать, сколько раз световой луч прервался, он не сможет определить разницу между перемещением на 5 см влево и на 5 см вправо. может это? Да! На самом деле рядом два излучателя и два детектора. Когда колесо со спицами вращается, оно частично блокирует один луч излучателя-детектора, открывая другой. Сравнивая порядок, в котором два луча блокируются и разблокируются, схема мыши может определить, в каком направлении движется ваша рука. Подробнее о том, как работает этот тип кодирования, см. в патенте США 4 464 652 на мышь Apple, полученном в начале 1980-х годов: Устройство управления курсором для использования с системами отображения.
Недостатки
С такими мышами возникают разные проблемы. Они работают не на всех поверхностях. В идеале вам нужен специальный коврик для мыши, но даже если он у вас есть, резиновый шарик и его ролики постепенно собирают грязь, поэтому колесики по осям x и y вращаются хаотично и заставляют указатель перемещаться по экрану. Одно из решений — продолжать разбирать мышь на части и чистить ее; другой вариант — приобрести оптическую мышь.
Как работает оптическая мышь
Фото: оптическая мышь, вид снизу. Обратите внимание, как резиновый шарик, который вы найдете в мыши с шариковым колесом, был заменен фотоэлементом и светодиодом.
Оптическая мышь работает совершенно по-другому. Он освещает ваш стол ярким светом от светодиода (светоизлучающего диода), установленного в нижней части мыши. Свет прямо отражается от стола и попадает в фотоэлемент (фотоэлемент), также установленный под мышью, недалеко от светодиода. Перед фотоэлементом находится линза, которая увеличивает отраженный свет, поэтому мышь может более точно реагировать на движения вашей руки. Когда вы перемещаете мышь по столу, картина отраженного света меняется, и чип внутри мыши использует это, чтобы определить, как вы двигаете рукой.
Некоторые оптические мыши имеют два светодиода. Первый светит на стол. Свет от него улавливается фотоэлементом. Второй светодиод загорается красной пластиковой полосой вдоль задней части мыши, чтобы вы могли видеть, что она работает. Большинство оптических мышей также имеют колесико спереди, поэтому вы можете прокручивать страницы на экране намного быстрее. Вы также можете нажимать колесико, поэтому оно работает как третья (центральная) кнопка обычной мыши с шариком.
Внутри оптической компьютерной мыши
Оптическая мышь гораздо более технологична, чем шариковая. В то время как у шариковой мыши довольно много движущихся частей, оптическая мышь почти полностью электронная (у нее почти нет движущихся частей).
Вот обычная оптическая мышь внутри и несколько основных компонентов. Самые интересные места находятся в центре (где светодиод освещает ваш стол) и спереди (где нажатие кнопок определяется переключателями):
<ПР>
Фото: световод (справа от черной микросхемы) передает свет от светодиода на рабочий стол. Она немного похожа на призму, но сделана из легкого пластика, а на самом конце, где направляющая обращена к светодиоду, установлена небольшая линза.
Как работает беспроводная мышь?
Диаграмма. На сколько хватит батареек вашей мыши? Аккумуляторы служат не так долго, как щелочные аккумуляторы большой емкости, но в долгосрочной перспективе они обходятся дешевле. Duracell заявляет, что время автономной работы стандартной беспроводной мыши составляет от 35 до 85 часов для аккумуляторов AAA.
В беспроводных мышах нет ничего особенного. Они точно так же определяют движения ваших рук, но отправляют данные на ваш компьютер с помощью беспроводного соединения (обычно Bluetooth) вместо USB-кабеля. USB не только передает данные: он также обеспечивает питание для небольших подключаемых устройств, таких как мыши. Без этой мощности беспроводным мышам, очевидно, нужна одна или несколько батарей (что увеличивает скрытые эксплуатационные расходы), и поэтому они немного тяжелее проводных (не то, чтобы это имело большое значение, когда они на вашем столе). Соединения Bluetooth могут потреблять много энергии, поэтому вы можете заменять батареи мыши чаще, чем вам хотелось бы; один раз в пару месяцев кажется типичным, хотя, если вы используете аккумуляторы, это может сократиться до одного раза в неделю, а некоторые мыши могут похвастаться сроком службы батареи от 12 до 24 месяцев. Если вы постоянно пользуетесь компьютером, что вы будете делать, если батарейки вашей мыши внезапно разрядятся?Если вы используете перезаряжаемые аккумуляторы, это будет происходить чаще и будет более серьезной проблемой. К счастью, у некоторых мышей есть индикаторы уровня заряда батареи или способы предупредить вас, когда батареи вот-вот разрядятся. Тем не менее, вы можете предпочесть надежность, дешевизну и экологичность проводной мыши беспроводной.
Что делать, если вы не можете пользоваться мышью?
Фото. Сенсорные панели на ноутбуках фактически представляют собой встроенные мыши, но вы также можете купить более крупные внешние версии этих устройств, если вам трудно использовать что-то такое маленькое и неудобное.
Мышь требует довольно хорошей ловкости, и люди с нарушениями подвижности (или болезненными состояниями, такими как артрит) могут испытывать трудности с ее использованием. Какие есть альтернативы? Существуют мыши эргономичной формы со встроенными упорами для рук, джойстиками, которые можно перемещать другими частями тела, элементами управления головой, сенсорными шариками (например, перевернутыми шариковыми мышами), более крупными версиями сенсорных панелей, которые вы получаете на ноутбуках, и несколько других возможностей.
Хотя это не очевидно, многие программы имеют встроенные сочетания клавиш, которые могут заменить определенное количество действий мыши (большинство из нас знает сочетание клавиш CTRL + C для копирования, но у каждой программы есть свой небольшой набор, который стоит изучить). и учитесь, если вам удобнее пользоваться клавиатурой, чем мышью).
Если вы используете программное обеспечение для голосовой диктовки, вы, вероятно, обнаружите, что оно имеет встроенный словесный аналог управления мышью без помощи рук. Например, в некоторых программах Dragon Dictate вы говорите "сетка мыши", чтобы создать на вашем экране появится сетка из девяти прямоугольников, затем просто произнесите номер сегмента, который соответствует той части экрана, которую вы хотите. Затем сетка увеличивает этот сегмент с меньшей сеткой из девяти сегментов, и вы повторяете процесс, пока не нажмете именно ту часть экрана, которая вас интересует. Итак, никакой мыши. нет проблем!
Кто изобрел компьютерную мышь?
На протяжении большей части своей истории компьютеры были прерогативой ученых и математиков. Вам нужна была степень по математике только для того, чтобы понять руководство, и вы могли только сказать им, что делать, подав стопку учетных карточек с отверстиями. Все начало меняться, когда блестящий американский ученый-компьютерщик Дуглас Энгельбарт (1925–2013) изобрел компьютерную мышь.
Энгельбарт понял, что компьютеры слишком полезны только для ученых: он видел, что они могут изменить жизнь людей. Но он также мог видеть, что они должны быть намного проще в использовании. Итак, в 1960-х годах он был пионером в большинстве простых в использовании компьютерных технологий, которые мы сейчас принимаем как должное, включая экранную обработку текста, гипертекст (способ связывания документов, используемый на подобных веб-страницах), окна ( так что вы можете одновременно просматривать более одного документа или программы) и видеоконференций.
Но больше всего он известен тем, что изобрел мышь или "Индикатор положения X-Y", как его первоначально называли. Это скучное название было отброшено, когда кто-то заметил, что свисающий кабель выглядит точно так же, как мышиный хвост. С тех пор изобретение Энгельбарта было известно просто как «мышь».
Мы все видели и использовали их дома, в школе и на работе. Компьютерные мыши часто бывают недорогими и простыми, но некоторые из них могут похвастаться всевозможными дополнительными функциями и сотнями крошечных компонентов внутри. Устройства ввода и мыши, как правило, не попадают в заголовки газет так, как новый процессор или видеокарта, но нет ничего хуже плохо спроектированной клавиатуры или мыши.
В следующей главе серии "Анатомия оборудования" мы будем исследовать внутренности мыши, клавиатуры и геймпада. Вы также можете ознакомиться с предыдущими статьями, посвященными другим компонентам компьютера.
Серия изданий TechSpot "Анатомия компьютерного оборудования"
У вас может быть настольный ПК на работе, в школе или дома. Вы можете использовать его, чтобы работать с налоговыми декларациями или играть в новейшие игры; вы можете даже заниматься сборкой и настройкой компьютеров. Но насколько хорошо вы знаете компоненты, из которых состоит ПК?
Начнем с того, что покопаемся во внутренностях простой мыши, которая стоит меньше 10 долларов и используется миллионами людей по всему миру. Позже в этой же статье мы рассмотрим мышь Logitech более высокого класса, чтобы увидеть, как они выглядят внутри.
Подавляющее большинство недорогих и простых мышей будут похожи на эту модель Comppoint CP-390, показанную ниже, с двумя кнопками и колесиком, на котором также находится кнопка. Более сложные модели мышей будут поставляться с дополнительными элементами управления, но все они имеют те же основные функции, что и эта.
Левая и правая кнопки — это просто часть верхнего слоя пластика (обычно это литой АБС-пластик), а не отдельные детали. Этот слой достаточно тонкий, чтобы кнопки могли легко сгибаться, но при этом достаточно толстый, чтобы предотвратить их необратимую деформацию при нажатии.
Другими словами, именно естественная упругость пластика обеспечивает механизм для кнопок. В этой конкретной мыши колесо изготовлено из того же пластика, но в других моделях может использоваться более мягкий полимер или даже металл.
Перевернув его, мы можем увидеть, где мышь улавливает движение, но мы сможем лучше рассмотреть это, когда откроем его. Чтобы мыши было легче скользить по поверхности, многие модели снабжены подушечками из ПТФЭ (полимера с низким коэффициентом трения), хотя в нашем сверхдешевом предложении используются диски из гладкого полипропилена.
Хватит снаружи — давайте взломаем его! Неудивительно, что он в основном пустой. Наша модель содержит одну печатную плату, состоящую всего из 7 компонентов:
- Три микропереключателя
- Один поворотный потенциометр.
- Один красный светодиод
- Один конденсатор
- Один встроенный датчик и микросхема контроллера.
Звучит немного, но это все, что вам действительно нужно.
Внутри микропереключателей есть тонкий кусок металла, форма которого позволяет пружинить на месте после нажатия. Активация переключателя толкает металл вниз до тех пор, пока он не коснется контакта, создавая сигнал «включено» благодаря замыканию цепи.
Микропереключатели — это одна из первых важных областей, где качество мыши может варьироваться, поэтому в более дорогой мыши будут использоваться переключатели, которые предназначены для одинаковой работы в течение многих лет использования и неправильного использования.
Однако со временем металл может устать от работы, что повлияет на его способность быстро восстанавливаться; агрессивные среды также могут привести к коррозии металла, что повлияет на то, насколько хорошо он замыкает цепь.
Самая большая проблема с переключателями заключается в том, что они производятся серийно, и чем они дешевле, тем выше вероятность их поломки. Когда это происходит, большинство из нас просто утилизируют мышь и покупают новую, но если вы умеете обращаться с паяльником, заменить микропереключатели очень просто.
Там, где кнопки мыши являются просто устройствами включения/выключения, колесико должно обеспечивать какое-то дискретное, но безграничное изменение, т. е. возможность прокручивать колесико на «метку» за раз, но также иметь возможность прокручивать навсегда.
Наша сверхбюджетная мышь делает это с помощью поворотного потенциометра (редактор: благодаря зоркому читателю, это на самом деле поворотный энкодер): когда колесо вращается, контакт внутри компонента скользит по электрически резистивному материалу. Это приводит к увеличению или уменьшению сопротивления, что также приводит к изменению напряжения на контакте.
Измеряется именно это изменение, а не само фактическое напряжение — положительное изменение можно интерпретировать как прокрутку вверх, а отрицательное — как движение вниз. Точно так же можно использовать саму скорость изменения, чтобы указать, насколько быстро происходит прокрутка.
Что-то гораздо менее сложное используется для создания зубчатого механизма: изогнутый кусок металла упирается в пластиковые зубья, так что он натыкается на них при вращении.
А теперь перейдем к важной части мыши: встроенному чипу, который обрабатывает сигналы кнопок и колесиков, а также определяет движение мыши перед отправкой результатов по USB-соединению. Эти компоненты созданы исключительно для использования в мышах и больше ничего не делают, поэтому они могут выполнять так много задач одновременно.
В нашем примере красный светодиод освещает поверхность, на которой стоит мышь, пропуская свет через пластиковую направляющую. Оптический датчик делает регулярные снимки поверхности, а затем сигнальный процессор в чипе сравнивает последовательные изображения.
Предварительно запрограммированный алгоритм используется для определения направления и скорости движения мыши на основе различий в изображении. Красный светодиод используется потому, что он дешев, и большинство оптических датчиков хорошо реагируют на этот цвет.
На изображении выше вы можете увидеть сам кремниевый чип вместе с тонкими проводами, соединяющими его с остальной частью печатной платы. Небольшое синее пятно — это сам датчик освещенности. Он не обязательно должен быть очень большим или состоять из миллионов пикселей, этого достаточно, чтобы различить поверхность, на которой находится мышь.
Остальная часть кристалла обрабатывает алгоритм и сигнал USB; это все очень просто, но совершенно эффективно для того, что нужно делать. Более продвинутые версии позволяют изменять разрешение изображения, обычно известное как параметр DPI («точек на дюйм») мыши.
При максимальном разрешении сенсор будет лучше улавливать очень мелкие движения, что делает мышь более чувствительной; при более низком разрешении возникает противоположный эффект.
Значит, в качестве этих чипов заключается разница между этой мышью за 5 долларов и мышью, которая стоит почти в 20 раз дороже? Вот хорошо зарекомендовавший себя Logitech MX Master, который мы вскроем и узнаем!
У MX Master два колеса, шесть кнопок, а также беспроводная связь — подключение по Bluetooth и литий-ионный аккумулятор для беспроводного питания. Предлагаются дополнительные функции, такие как возможность управлять мышью тремя разными компьютерами, регулируемая чувствительность движения и свободная прокрутка колесика или его насечка.
Но когда вы откроете его, вы сможете лучше понять, за что платят дополнительные доллары.
Наша хорошо используемая (отсюда грязное колесо и внутренняя часть) мышь содержит 5 отдельных печатных плат, некоторые из которых содержат множество электронных компонентов.
Например, приведенный ниже чип предназначен только для системы Bluetooth: внутри него находится 32-разрядный процессор Arm Cortex-M0, 256 КБ флэш-памяти и 32 КБ ОЗУ. Чуть выше и правее вы можете видеть микросхему приемопередатчика 2,4 ГГц, которая отправляет и принимает сигнал Bluetooth.
Еще одна важная микросхема — оптический датчик. Logitech использует маркетинговый термин лазер темного поля для его описания, но что это на самом деле означает?
Вместо стандартных красных светодиодов используются лазерные светодиоды двух разных цветов. Лазерный свет является когерентным, что по существу означает, что все испускаемые световые лучи синхронизированы друг с другом, в результате чего отраженные изображения содержат больше деталей и лучшую контрастность.
Датчик не делает снимки самой поверхности (на самом деле она просто кажется черной, отсюда и название темное поле), а вместо этого фиксирует микроскопические дефекты, частицы пыли и другой мусор, чтобы создать картину. Для их освещения используются два лазера, чтобы они лучше выделялись.
Разумеется, датчик должен иметь возможность определять такие крошечные объекты, а значит, он должен быть более сложным и дорогим. Но в результате мышь может отслеживать движения по кажущимся гладкими поверхностям, таким как полированный металл или стекло.
Даже два колеса более сложны — боковое использует электромагнитную индукцию для генерации сигнала вращения. Магниты создают небольшие токи в кусках металла или витках проволоки, что соответствует генерируемому напряжению. Измерьте это, и вы получите результат своего колеса.
Верхнее колесо имеет пластиковые спицы, которые преломляют световой луч светодиода при вращении. Датчик улавливает эти вспышки, а микроконтроллер определяет направление и скорость движения колеса по световым узорам.
Для обеспечения свободного движения колеса используется соленоид: при активации он поднимает плунжер из корпуса компонента (слева от колеса на изображении выше), который толкает рычаг в одну сторону. Это похоже на отпускание экстренного тормоза автомобиля, чтобы он откатился.
Возможно, это просто мышь, но количество мыслей, дизайна и производства, затраченных на создание этой конкретной мыши, ясно показывает, почему она намного дороже (и интереснее для изучения!), чем дешевая. модель, которую мы рассмотрели первой.
Мы прошли долгий путь от Xerox Alto с его кирпичной мышью и громоподобной механической клавиатурой. Сегодня всего за несколько долларов вы можете купить надежные и точные устройства, которые позволят вам легко и плавно контролировать каждый аспект вашей компьютерной системы.
В этом анализе (а также в отношении клавиатуры и геймпада, которые скоро появятся) было мало сюрпризов, но все же было здорово увидеть, что самые простые и дешевые устройства ввода имеют очень мало компонентов. По сравнению с ним сложность и инженерная изобретательность таких устройств, как Logitech MX Master, были ошеломляющими.
Первый прототип компьютерной мыши меняет способ взаимодействия человека с компьютером, 1968 год.
Разработка мыши началась в начале 1960-х годов под руководством Дугласа Энгельбарта из SRI, когда он изучал взаимодействие между людьми и компьютерами. Билл Инглиш, в то время главный инженер SRI, построил первый прототип компьютерной мыши в 1964 году. Вскоре последовали конструкции с несколькими кнопками.
Для преобразования движения мыши в движение курсора на экране использовалось одно колесо или пара колес. Энгельбарт был изобретателем основного патента на то, что тогда называлось «Индикатор положения X-Y для системы отображения». Патент был подан в 1967 году и выдан в 1970 году.
SRI предоставила Apple, Xerox и другим компаниям лицензию на технологию компьютерной мыши. Мышь стала коммерчески жизнеспособной в 1984 году, за три года до истечения срока действия патента.
Мать всех демо
Событие 1968 года, оказавшее влияние на компьютеры и мир, было названо "матерью всех демонстраций".
Для Энгельбарта мышь была частью гораздо более крупной технологической системы, предназначенной для облегчения организационного обучения и глобального сотрудничества в Интернете. Когда он был аспирантом в области электротехники, Энгельбарт начал придумывать способы отображения всевозможной информации на экранах электронно-лучевых трубок, и он мечтал «летать» через разнообразные информационные пространства.
В начале 1959 года Энгельбарт реализовал свои дальновидные идеи, сформулировав теоретическую основу для совместной эволюции человеческих навыков, знаний и организаций. В основе его видения был компьютер как расширение человеческих коммуникативных возможностей и ресурс для увеличения человеческого интеллекта.
К 1968 году Энгельбарт создал и стал директором Исследовательского центра аугментации SRI. Вместе с группой молодых ученых-компьютерщиков и инженеров-электриков из центра 9 декабря 1968 года он устроил 90-минутную публичную мультимедийную демонстрацию на Осенней объединенной компьютерной конференции 1968 года в Сан-Франциско. Это был мировой дебют персональных и интерактивных вычислений с использованием компьютерной мыши, которая управляла сетевой компьютерной системой для демонстрации гипертекстовых ссылок, редактирования текста в реальном времени, нескольких окон с гибким управлением просмотром, катодных дисплеев и телеконференций с общим экраном. /p>
Подробнее
Видео демонстрации
Читайте также: