Принцип работы оптико механической мыши кратко
Обновлено: 05.07.2024
Но для начала, предлагаю перенестись на несколько десятилетий назад, как раз в то время, когда и придумали это сложное устройство. Первая компьютерная мышь появилась еще в 1968 году, и придумал ее американский ученый по имени Дуглас Энгельбарт. Мышку разрабатывало американское агентство космических исследований (NASA), которое и дало патент на изобретение Дугласу, но в один момент потеряло к разработке всяких интерес. Почему - читайте далее.
Первая в мире мышка представляла собой тяжелую деревянную коробочку с проводом, которая помимо своего веса была еще и крайне неудобной в использовании. По понятным причинам ее решили назвать "mouse", а чуть позже искусственно придумали расшифровку этой как бы аббревиатуры. Ага, теперь mouse, это не что иное, как "Manually Operated User Signal Encoder", то есть устройство, с помощью которого пользователь может вручную кодировать сигнал.
Все без исключения компьютерные мыши имеют в своем составе ряд компонентов: корпус, печатная плата с контактами, микрики (кнопки), колесо(-а) прокрутки - все они в том или ином виде присутствуют в любой современной мышке. Но вас наверняка мучает вопрос - что же тогда отличает их друг от друга (помимо того, что есть игровые, не игровые, офисные и т.д.), для чего придумали столько разных видов, вот посмотрите сами:
- Механические
- Оптические
- Лазерные
- Трекбол-мыши
- Индукционные
- Гироскопические
Дело в том, что каждый из вышеперечисленных видов компьютерных мышей появился в разное время и использует разные законы физики. Соответственно, у каждого из них есть свои недостатки и достоинства, о которых непременно будет сказано далее по тексту. Надо отметить, что наиболее подробно будут рассмотрены только первые три вида, остальные - не так подробно, в виду того, что они менее популярны.
Механические мыши
Механические мыши - традиционные шариковые модели, относительно большого размера, требующие постоянной чистки шарика для эффективной работы. Грязь и мелкие частицы могут оказаться между вращающимся шариком и корпусом, и необходимо будет проводить чистку. Без коврика она никак не будет работать. Лет 15 назад была единственной в мире. Буду писать про нее в прошедшем времени, ибо уже раритет.
Снизу у механической мышки находилось отверстие, которое прикрывало поворотное пластиковое кольцо. Под ним находился тяжелый шарик. Этот шарик изготавливали из металла и покрывали резиной. Под шариком находились два пластмассовых валика и ролик, который и прижимал шарик к валикам. При передвижении мышки шарик вращал валик. Вверх или вниз - вращался один валик, вправо или влево - другой. Поскольку в таких моделях сила тяжести играла решающее значение, в невесомости такое устройство не работало, поэтому NASA отказалось от нее.
Если движение было сложное, вращались оба валика. На конце каждого пластмассового валика устанавливалась крыльчатка, как на мельнице, только во много раз меньше. С одной стороны крыльчатки находился источник света (светодиод), с другой - фотоэлемент. При движении мышью крыльчатка крутилась, фотоэлемент считывал количество импульсов света, которые попали на него, а затем передавал эту информацию в компьютер.
Поскольку лопастей у крыльчатки было много, движение указателя на экране воспринималось как плавное. Оптико-механические мыши (они же - просто "механические") страдали большим неудобством, дело в том, что периодически их нужно было разбирать и чистить. Шарик в процессе работы натаскивал внутрь корпуса всякий мусор, нередко резиновая поверхность шарика настолько загрязнялась, что валики перемещения просто проскальзывали и мышь глючила.
По этой же причине такой мышке просто необходим был коврик для корректной работы, иначе бы шарик проскальзывал и быстрее загрязнялся.
Оптические и лазерные мыши
В оптических мышках разбирать и чистить ничего не нужно, так как в них нет вращающегося шарика, они работают по иному принципу. В оптической мышке используется светодиод-сенсор. Такая мышь работает как маленькая фотокамера, которая сканирует поверхность стола и "фотографирует" ее, таких фотографий камера успевает сделать около тысячи за секунду, а некоторые модели и больше.
Данные этих снимков обрабатывает специальный микропроцессор на самой мышке и отправляет сигнал на компьютер. Преимущества на лицо - такой мыши не нужен коврик, она легкая по весу и может сканировать почти любую поверхность. Почти? Да, все кроме стекла и зеркальной поверхности, а так же бархата (бархат очень сильно поглощает свет).
Лазерная мышь очень похожа на оптическую, но принцип работы ее отличается тем, что вместо светодиода используется лазер. Это более усовершенствованная модель оптической мыши, ей требуется гораздо меньше энергии для работы, точность считывания данных с рабочей поверхности у нее гораздо выше, чем у оптической мыши. Вот она то может работать даже на стеклянной и зеркальной поверхностях.
Фактически, лазерная мышь представляет собой разновидность оптической, поскольку в обоих случаях используется светодиод, просто во втором случае он излучает невидимый глазу спектр.
Итак, принцип работы оптической мыши отличается от работы шариковой. .
Процесс начинается с лазерного или оптического (в случае с оптической мышью) диода. Диод излучает невидимый свет, линза фокусирует его в точку, равную по толщине человеческому волосу, луч отражается от поверхности, затем сенсор ловит этот свет. Сенсор настолько точен, что может улавливать даже мелкие неровности поверхности.
Секрет в том, что именно неровности позволяют мышке замечать даже малейшие движения. Снимки, полученные камерой сравниваются, микропроцессор сравнивает каждый последующий снимок с предыдущим. Если мышка сдвинулась, между снимками будет отмечена разница.
Анализируя эти отличия мышь определяет направление и скорость любого передвижения. Если разница между снимками значительна, курсор перемещается быстро. Но даже в неподвижном состоянии мышь продолжает делать снимки.
Трекбол-мыши
Трекбол мышь - устройство, в котором используется выпуклый шарик - "Trackball". Устройство трекбола очень схоже с устройством механической мыши, только шар в ней находится сверху или сбоку. Шар можно вращать, а само устройство остается на месте. Шар заставляет вращаться пару валиков. В новых трекболах используются оптические датчики перемещения.
Устройство под названием "Трекбол" может понадобиться далеко не всем, в добавок его стоимость нельзя назвать низкой, кажется, минимум начинается от 1400 руб.
Индукционные мыши
В индукционных моделях используется специальный коврик, работающий по принципу графического планшета. Индукционные мыши имеют хорошую точность и их не нужно правильно ориентировать. Индукционная мышь может быть беспроводной или иметь индуктивное питание, в последнем случае ей не потребуется аккумулятор, как обычной беспроводной мышке.
Понятия не имею, кому могут понадобиться такие устройства, которые дорого стоят и которые сложно найти в свободной продаже. Да и зачем, может кто знает? Может быть есть какие-то преимущества по сравнению с обычными "грызунами"?
Гироскопические мыши
Ну а мы с вами незаметно подошли к заключительному виду компьютерных мышей - гироскопическим мышкам. Гироскопические мыши при помощи гироскопа распознают движение не только по поверхности, но и в пространстве. Ее можно взять со стола и управлять движениями кистью руки. Гироскопическую мышь можно использовать как указку на большом экране. Однако, если положить ее на стол, она будет работать как обычная, оптическая.
А вот этот вид мышек действительно может быть полезен и популярен в определенных ситуациях. Например, на какой-нибудь презентации она будет весьма полезной.
И напоследок: для нормальной работы с мышью очень важно, чтобы поверхность, по которой она передвигается, была ровной. Обычно, для этого применяются специальные коврики. Оптическая мышь более требовательна к поверхности, без коврика использовать можно, но на поверхностях с рытвинами или на стекле - будет глючить. Лазерная мышь может работать хоть на коленке, хоть на зеркале.
Думаю, эта статья помогла вам лучше понять устройство компьютерной мыши, а также узнать, какие существуют виды компьютерных мышей.
Мышь (рисунок 14.1)– это манипулятор, который является альтернативным источником ввода информации в компьютер.
Рисунок 14.1 Мышь
Сегодня можно встретить большое разнообразие всевозможных типов и моделей мыши, стоимостью от 700 до 15000 тенге.
Среди фирм разработчиков и производителей этого устройства наиболее крупными являются Microsoft и Logitech . Остальные фирмы производители выпускают аналоги разработанных данными фирмами устройства.
Мыши можно разделить на два основных типа:
Наиболее низкими по стоимости, а соответственно и наиболее распространенными являются проводные мыши с шариком.
Независимо от моделей и типов устройств, основными компонентами являются:
· Корпус, который пользователь держит в руке и передвигает по рабочему столу;
· Датчик перемещения мыши.
· Кнопки, расположенные на корпусе для подачи команд.
· Кабель для соединения мыши с компьютером.
· Разъем для подключения к компьютеру.
Корпус мыши сделан из пластмассы, и в нем практически нет движущихся компонентов. В верхней части корпуса, под пальцами, располагаются кнопки. Количество кнопок может быть разным, но обычно их две. Для работы дополнительных кнопок необходимо иметь специальные программы (драйверы) которые предоставляются фирмой изготовителем устройства. Внизу располагается датчик движения мыши, который зависит от типа мыши и представляет собой шарик в обычных моделях или светодиоды рабочей подсветки в оптических моделях. Электрические сигналы, преобразованные от датчиков перемещения, передаются в виде электрических сигналов по кабелю в компьютер. Длина кабеля мыши обычно составляет от 1,2 до 2 м. Существуют модели мыши, которые работают без кабеля – беспроводные оптические мыши. Тип соединительного разъема зависит от используемого интерфейса.
14.2.1 Оптико-механическая мышь
На сегодняшний день, данный тип мыши можно считать наиболее распространенной среди пользователей за счет ее низкой стоимости. Самыми простыми и недорогими моделями являются простые мыши с двумя кнопками. Однако в последнее время разработаны и широко выпускаются мыши с двумя кнопками и специальным колесиком или рычажком, расположенным между кнопками, для прокрутки вверх и низ содержимого окна в ОС Windows (рисунок 14.2). Также существуют модели с двумя колесиками прокрутки для прокрутки содержимого не только в вертикальном, но горизонтальном направлении.
Рисунок 14.2 Оптико-механическая мышь
В состав оптико-механической мыши входит (рисунок 14.3):
· валики с щелевыми прерывателями;
валик с щелевыми прерывателем
Рисунок 14.3 Устройство оптико-механической мыши
Работа оптико-механической мыши проста: шарик касается двух валиков, один из которых вращается по оси Х, а второй по оси У. На оси с валиками расположены небольшие диски с прорезями (щелевые прерыватели), через которые проходят (или не проходят) инфракрасные лучи от источников излучения. При движении мыши по столу, шарик вращает валики с прерывателями и лучи периодически прерываются, что регистрируется фотодатчиками. Каждый импульс прошедшего излучения расцениваются как один шаг по одной из координат, что и приводит к перемещению курсора мыши на экране монитора.
14.2.2 Оптическая мышь
Рисунок 14.4 Оптическая мышь IntelliMouse Optical
В состав оптической мыши входит (рисунок 14.5):
· светодиод рабочей подсветки;
· светодиод декоративной подсветки;
· блок управления колесиком прокрутки;
блок управления колесиком прокрутки
Рисунок 14.5 Устройство оптической мыши
Работа оптической мыши состоит в следующем: Свет, от светодиода рабочей подсветки отражается от поверхности рабочего стола (или коврика) и фокусируется с помощью линзы фокусировки отраженного света. Сфокусированный пучок света попадает на фотоприемник, обеспечивающим работу оптического сенсора мыши.
Мышь подключается к компьютеру тремя способами:
· через последовательный интерфейс (СОМ);
· через порт мыши ( PS /2);
· через интерфейс USB .
В более ранних моделях персональных компьютеров мышь подключалась через последовательный СОМ-порт. Соединительный кабель такой мыши обычно оканчивался 9-и штыревым разъемом. Т.к. в большинстве компьютеров предусмотрено два последовательных порта (СОМ1 и СОМ2), мышь можно подключать к любому из них. При запуске программа – драйвер определяет к какому из них подключена мышь.
В более современных компьютерных системах предусмотрен специальный порт мыши PS /2, встроенный в системную плату. Кабель такой мыши заканчивается разъемом mini-DIN.
Наряду с интерфейсом PS /2 в последнее время широко используется для подключения мыши и интерфейс USB .
Каждая мышь со временем выходит из строя, с появлением все новых и более мощных графических оболочек, это устройство становиться просто незаменимым. Возросла частота его использования и, как следствие этому, сократился срок ее эксплуатации.
Мыши среднего класса хватает на 1-2 года, после этого срока сильно повышается вероятность появления различных неприятностей с мышью. Однако на некоторые модели оптических мышей изготовитель дает гарантию в течение 5 лет.
С течением времени при использовании мыши наблюдается ее неустойчивая работа. Например, указатель мыши не перемещается, или перемещается рывками. В большинстве случаев это связано с загрязнением роликов внутри мыши, имеющих непосредственный контакт с шариком.
Для очистки мыши проделайте следующие действия:
· Переверните мышь так, чтобы был виден шарик. Он удерживается в гнезде крышкой, которую легко снять.
· Удалите крышку и вы увидите шарик и гнездо, в которое он вставлен.
· Удалите шарик из гнезда. На нем не должно быть грязи и мусора. В случае необходимости промойте его в мыльной моде (или спирте) и высушите.
· Осмотрите гнездо, в котором расположен шарик. Вы увидите два валика и прижимной ролик. Если на валиках и ли вокруг них скопилась пыль и грязь, удалите ее.
· По окончании чистки уложите шарик на место и аккуратно закройте крышку.
Еще одной часто встречаемой неисправностью является самопроизвольное отпускание кнопки мыши, или генерация двойного щелчка вместо одинарного. Это становиться заметным, когда во время перетаскивания объекта при помощи мыши наблюдается его срыв из-под курсора. Такой дефект появляется сначала очень редко, затем все чаще и чаще. Так же и с двойным щелчком, при попытке выбрать файл в списке, он вместо выделения приводит к его запуску. Причиной этих двух проблем является неисправность в контакте микровыключателей. Гибкая пластина-контакт, расположенная внутри него со временем начинает прогибаться и ненадежно замыкать цепь.
Это можно устранить следующим образом:
· Отключите компьютер и отсоедините мышь.
· Разберите ее и найдите интересующий вас контакт. Он имеет форму параллелепипеда с небольшим выступом (рисунок 14.6).
 |
Рисунок 14.6 Микровыключатель кнопки мыши
· Поддев ушки снимите верхнюю съемную часть. Перед вами предстанет сам контакт с пружинкой. Запомните как он стоит (особенно пружинка), а затем снимите пластину, которая создает цепь при нажатии. Ее необходимо выпрямить и поставить на место, можно даже немного выгнуть в противоположную сторону.
· Собирается все в обратном порядке. После этого кнопка должна работать как положено. Проверьте как щелкает отремонтированный контакт после того как его закрыли. Если щелчков нет, то, скорее всего вы перепутали расположение пружины, разберите вновь и поставьте ее в другую сторону.
Еще одной неисправностью встречающейся как в оптико-механических, так и оптических устройствах – потеря связи с мышкой. Т.е. мышь совершенно перестает управлять курсором в некоторых положениях (например, в крайних точках коврика). Это происходит из-за прогиба и перелома жилок в проводе, соединяющих мышь с компьютером. Наиболее частое место перелома – где провод входит в мышь.
Устраняется неисправность следующим образом:
· Убедитесь, что причина именно в пробое провода.
· Если потеря связи проявляется эпизодически, то разберите мышь и втолкните 2-4 см провода прямо вовнутрь мыши и проверьте, что связь с компьютером надежна.
· Соберите мышь. В данном случае вы просто убрали ненадежное место в ту часть мыши, в которой провод не деформируется, следовательно, не изнашивается. На его место встает еще не испорченный проводник. А старый, за счет фиксирующих выступов на корпусе мыши которые не дают проводам вытянутся наружу, обездвижен.
Если рассмотренный выше способ не помог, сделайте следующее:
Разберите мышь и обрежьте провод длиной 2-3 см в месте потери контакта, а затем соедините провод.
26 чел. помогло.
Тема 6.2. Оптико-механические манипуляторы
Мышь, как и клавиатура, является важнейшим средством ввода информации. Особенно возросла ее роль с появлением графических оболочек, поскольку мышь стала необходимой для эффективной работы на ПК с соответствующим программным обеспечением.
Важное преимущество графических оболочек — возможность инициализации многих команд без длительного ввода их с клавиатуры. Управление с помощью несложных процедур: выбор, щелчок (или двойной щелчок) на объекте в виде пиктограммы, символа или пункта меню — зачастую позволяет обходиться без использования клавиатуры.
Рис. 6.2. Принцип действия оптико-механической мыши.
Мышь как датчик перемещения была изобретена в 1968 г. Дугласом Энгельбартом. Но неотъемлемой составляющей компьютера Apple Macintosh она стала в конце 1970-х гг., поскольку именно этот компьютер был укомплектован полноцветным графическим интерфейсом, где пользователь отдавал команды, щелкая мышью по значкам-пиктограммам. Поскольку ПК получил такой интерфейс позже, мышь в составе ПК появилась только в середине 1980-х гг.
По принципу действия мыши подразделяются на механические, оптико-механические и оптические.
^ Механическая мышь — движение фиксируется механически и связано с перемещением частей устройства (у оптических мышей движение определяется оптически). Внутри корпуса располагается довольно тяжелый обрезиненный металлический шарик, который при перемещении мыши по поверхности стола перекатывается внутри корпуса. Два ролика, соприкасающиеся с этим шариком, монтируются под углом 90° относительно друг друга и также вращаются вокруг своих осей.
^ Оптико-механическая мышь состоит из следующих основных элементов. В нижей плоскости корпуса мыши находится отверстие, которое открывается поворотом пластмассовой шайбы. Под шайбой находится шарик диаметром 1,5 — 2 см, изготовленный из металла с резиновым покрытием (рис. 6.2). В непосредственном контакте с шариком находятся валики. Причем только один из валиков служит для управления шариком, а два других валика регистрируют механические передвижения мыши. При перемещении мыши по коврику шарик приходит в движение и вращает соприкасающиеся с ним валики. Оси вращения валиков взаимно-перпендикулярны. На этих осях установлены диски с прорезями, которые вращаются между двумя пластмассовыми цоколями. На одном цоколе находится источник света, а на другом — фоточувствительный элемент (фотодиод, фоторезистор или фототранзистор). С помощью такого фотодатчика растрового типа точно определяется относительное перемещение мыши. С помощью двух растровых датчиков определяется направление перемещения мыши (по последовательности освещения фоточувствительных элементов) и скорость перемещения в зависимости от частоты импульсов. Импульсы с выхода фоточувствительных элементов при помощи микроконтроллера преобразуются в совместимые с ПК данные и передаются на материнскую плату.
^ Оптическая мышь функционирует аналогично оптико-механической мыши, отличаясь тем, что ее перемещение регистрируется оптическим датчиком. Такой способ регистрации перемещения заключается в том, что оптическая мышь посылает луч на специальный коврик. Отраженный от коврика луч поступает на оптоэлектронное устройство, расположенное в корпусе мыши. Направление движения мыши определяется типом полученного сигнала. Преимуществами оптической мыши являются высокая точность определения позиционирования и надежность.
^ Инфракрасная мышь функционирует аналогично пульту дистанционного управления телевизора. Для этого рядом с компьютером или на самом компьютере устанавливается приемник инфракрасного излучения, который кабелем соединен с ПК. Движение мыши регистрируется рассмотренными выше механизмами и преобразуется в инфракрасный сигнал, который затем передается на приемник. Преимущество использования инфракрасной мыши заключается в отсутствии дополнительного кабеля на рабочем столе. Однако для передачи инфракрасного сигнала пространство между передатчиком мыши и приемником компьютера не должно перекрываться, иначе мышь будет не в состоянии передать сигнал на ПК. Инфракрасные мыши работают от аккумулятора или обычной батарейки.
Радиомышь обеспечивает передачу информации от мыши с помощью радиосигнала. При этом нет необходимости в свободном пространстве между приемником и передатчиком. Радиомышь передает данные с помощью радиоволн на небольшой приемник, который подключен к разъему СОМ или PS/2. Расстояние от приемника до мыши может составлять до 1,5 м. Питание радиомыши осуществляется от батареек в ее корпусе.
Для нормального функционирования мыши необходимо обеспечить ее свободное перемещение по плоской поверхности, в качестве которой обычно применяются специальные коврики (Mouse Pad). Однако выпускаются мыши, свободно работающие на любой поверхности. Устройствами ввода сигнала мыши являются кнопки, расположенные на ней. В зависимости от модели мыши на ней имеется от двух до четырех кнопок.
Функциональное назначение кнопок мыши различно и зависит от выполняемого приложения. Помимо кнопок многие мыши оборудованы специальными устройствами для быстрой прокрутки (скроллинга) окон. Наиболее удобным и простым является скроллинг с помощью колес, которым обеспечиваются отдельные модели.
Мыши подразделяются по способу подключения к ПК: подключаемые к СОМ-порту (Serial Mouse — последовательные мыши), подключаемые к PS/2 (PS/2-мыши) и мыши, подключаемые к порту USB. Комбинированные мыши можно подключать как к порту PS/2, так и к порту СОМ.
Наряду с эргономическими клавиатурами на компьютерном рынке появились эргономические, причудливо изогнутые мыши, форма которых призвана снизить нагрузку на кисть пользователя.
Основными производителями мышей являются компании Microsoft, Mitsumi, A4Tech, Logitech и KEY Systems (торговая марка мышей Genius).
Трэкбол (Trackball) по конструкции напоминает мышь, у которой шар расположен не внутри корпуса, а на верхней его части (рис. 6.3, б). Принцип действия и способ передачи данных трэкбола такой же, как у мыши. Обычно трэкбол использует оптико-механический принцип регистрации положения шарика. Большинство трэкбо-лов управляются через последовательный порт, причем назначение выводов аналогично разъему мыши. Основные отличия трэкбола от мыши в том, что трэкбол обладает стабильностью за счет тяжелого корпуса и не требует специальной площадки для движения. Для пользователей ПК типа Notebook и Laptop имеются встроенные или подключаемые трэкболы.
Рис. 6.3. Джойстик (а) и трекбол (б)
Джойстик — незаменимое устройство ввода в области компьютерных игр (рис. 6.3, а) .
Создавался джойстик для использования на специальных военных тренажерах и обычно имитировал устройство управления какой-либо военной техникой.
Цифровые джойстики, как правило, применяются в игровых приставках и в игровых компьютерах.
Любой джойстик состоит из двух элементов: координатной части — ручки или руля, перемещение которой меняет положение виртуального объекта в пространстве, и функциональных кнопок.
Оптико-механическая мышь содержит шар, который движет один из двух роликов внутри мыши. Эти ролики имеют отверстия, что пропускают свет светодиода во время вращения. При перемещении мыши ролик вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, которая соответствует скорости перемещения мыши пользователем. А разница фаз засветки между двумя фотодиодами определяет направление вращения (движения мыши). На изображении ниже показан пример оптико-механической мыши Sven L-31.
Оптико-механическая мышь намного точнее механической, состоящей только из шара и роликов, однако она менее точная оптической мыши.
Читайте также: