Принцип действия лазерные мышки п. Компьютерная мышь. Движение мыши и курсор

Добрый день, друзья!

Сегодня мы поговорим об одном очень удобном устройстве, к которому мы так привыкли и без которого уже не представляем работы на компьютере.

Что такое «мышь»?

«Мышь» — это кнопочный манипулятор, предназначенный вместе с клавиатурой для ввода информации в .

Действительно, он похож на мышь с хвостиком. Современный компьютер уже немыслим без этой штуковины.

«Мышью» пользоваться гораздо удобнее, чем, например, встроенным манипулятором ноутбука.

Поэтому частенько пользователи отключают это ноутбучный «коврик» и подключают «мышь».

Как же устроена эта удобная штука?

Первые конструкции манипуляторов

Первые манипуляторы включали в себя шарик, который касался двух валиков с дисками.

Внешний обод каждого диска имел перфорацию . Валы были расположены перпендикулярно друг к другу.

Один вал отвечал за координату Х (горизонтальное перемещение), другой – за координату Y (вертикальное перемещение).

При перемещении манипулятора по столу шарик вращался, передавая крутящий момент на валы.

Если перемещение манипулятора выполнялось в направлении «вправо-влево», то вращался преимущественно вал, отвечающий за координату Х. Курсор на экране монитора перемещался также вправо-влево. Если мышь перемещалась в направлении «к себе-от себя», вращался преимущественно вал, отвечающий за координату Y. Курсор на экране монитора перемещался вверх-вниз.

Если манипулятор перемешался в произвольном направлении, вращались оба вала, соответственно перемещался и курсор.

Оптические датчики в старых «мышах»

Такие устройства содержали в себе два оптических датчика – оптопары . Оптопара включает в себя излучатель (светодиод, излучающий в ИК диапазоне) и приемник – (фотодиод или фототранзистор). Излучатель и приемник расположены на близком расстоянии друг от друга.

При движении манипулятора вращаются валы с жестко закрепленными на них дисками. Перфорированный край диска периодически пересекает поток излучения от излучателя к приемнику. В итоге на выходе приемника получается серия импульсов, которая поступает на микросхему-контроллер. Чем быстрее будет перемещаться мышь, тем быстрее будут вращаться валы. Будет большей частота импульсов, и быстрее будет перемещаться курсор по экрану монитора.

Кнопки и колесо прокрутки

Любой манипулятор имеет, как минимум, две кнопки.

Двойной «клик» (нажатие) на одну из них (обычно левую) запускает исполнение программы или файла, нажатие на другую – запускает контекстное меню для соответствующей ситуации.

Устройства, предназначенные для компьютерных игр, могут иметь 5-8 кнопок.

Нажав на одну из них, можно пальнуть в монстра из гранатомета, на другую – пустить ракету, на третью – разрядить в него добрый старый винчестер.

Современные мыши имеют в себе и scroll – колесико прокрутки, что очень удобно при просмотре объемного документа. Просматривать такой документ можно, только вращая колесико и не используя кнопки. Некоторые модели имеют два колеса прокрутки, при этом можно просматривать текст или графическое изображение перемещаясь как вверх-вниз, так и влево-вправо.

Под колесиком прокрутки обычно имеется еще одна кнопка. Если, просматривать документ, вращая колесико и одновременно нажать на него, драйвер манипулятора подключает такой режим, что документ сам начинает перемещаться вверх по экрану. Скорость перемещения зависит от того, с какой скорость пользователь вращал колесико до нажатия на него.

В таком режиме курсор изменяет свое начертание. Это еще более повышает удобство… Короче говоря, добыли, приготовили, разжевали, осталось только проглотить. Повторное нажатие на колесико осуществляет переход от «автопросмотра» в обычный режим.

Оптические «мыши»

В дальнейшем манипулятор был усовершенствован.

Появились так называемые оптические «мыши».

Такие устройства содержат излучающий светодиод (обычно красного цвета), прозрачную отражающую призму из пластика, светочувствительный сенсор и управляющий контроллер.

Светодиод испускает лучи, которые, отражаясь от поверхности, улавливаются сенсором.

При движении манипулятора поток принятого излучения меняется, что улавливается сенсором и передается контроллеру, который вырабатывает стандартные сигналы для конкретного интерфейса. Оптическая мышь более чувствительна к перемещению и не требует для себя коврика, как старый манипулятор с шариком.

В оптической «мыши» нет трущихся частей (за исключением потенциометра, вращение на который передается с колеса прокрутки), которые изнашиваются или загрязняются. Это также является преимуществом.

Возможные проблемы с манипуляторами

Манипулятор «мышь», как и любая техника, имеет ограниченный срок службы. Ни для кого не секрет, что основная часть компьютерной техники делается в Китае. Цель любого бизнеса – это прибыль, поэтому китайские товарищи экономят даже на кабелях для «мышей», максимально утончая их.

Поэтому первое слабое место у манипуляторов – именно кабель.

Чаще всего внутренний обрыв одной или нескольких жил бывает в месте входа кабеля в мышь.

В кабеле имеется 4 провода, два из них – питание, третий – тактовая частота, четвертый – информационный.

Если мышь не видится компьютером, первым делом надо «позвонить» кабель .

Если обнаружен обрыв, следует отрезать часть кабеля с разъемом (за местом входа кабеля в корпус «мыши» ближе к разъему) и оставшийся кусок к печатной плате манипулятора, соблюдая, естественно, расцветку.

Мыши с разъемом PS/2 нельзя переключать «на ходу» .

В противном случае ее контроллер (крохотный ее «мозг») может выйти из строя. И хорошо еще, если дело ограничится только этим. Может выйти из строя и контроллер интерфейса PS/2 на материнской плате, что гораздо хуже.

Если кабель цел, а мышь не опознается контроллером, то, скорее всего, вышел из строя ее контроллер, и она подлежит замене. Обрыв кабеля у оптических мышей можно заподозрить и по отсутствию свечения светодиода (который расположен вблизи поверхности, которая ездит по столу). В других случаях свечения может не быть из-за неисправности светодиода или контроллера, но такое бывает редко.

Манипуляторы с интерфейсом COM или USB можно переключать «на ходу». Впрочем, в настоящее время устройства с интерфейсом COM практически не встречаются.

«Кликать» мышкой приходится многие тысячи раз, и кнопки после длительной работы могут отказывать. Чтобы заменить кнопку, надо разобрать манипулятор и припаять другую. Не обязательно использовать такую же, какая была. Главное здесь – соблюсти высоту, чтобы сохранить длину хода клавиши. Впрочем, манипуляторы давно уже весьма доступны, и большинство пользователей не заморачиваются с их ремонтом.

Скажем «спасибо» добрым старым «мышкам» с шариком в брюхе – они хорошо нам послужили…

Заканчивая статью, отметим, что существуют разновидности манипуляторов с лазерным излучателем вместо светодиода, которые обеспечивают более точное и быстрое позиционирование курсора. Эти скорость и точность особенно востребованы в играх.

Существуют и wireless (радио) «мыши», в которых обмен информацией с компьютером осуществляется не по проводу, а по радиоканалу. Поэтому они содержат собственный источник питания – пару пальчиковых гальванических элементов типоразмера АА или ААА. Напомним еще раз, что разъем манипулятора вставляется в один из портов .

На сегодня все.

С вами был Виктор Геронда.

До встречи на блоге!

Виды компьютерных мышей. Каких только компьютерных мышек нет. От такого разнообразия даже голова кружиться. А ведь еще совсем недавно выбора практически никакого не было. Казалось бы, что ещё можно придумать? Но оказывается можно. Каждая компания, выпускающая этих маленьких и таких необходимых «зверьков», находит всё новые и новые дизайны и функции и для них.

Какие виды компьютерных мышей существуют ?

Видов как раз не так уж много. Вот они:

• Механические или шариковые (уже практически не используются);
• Оптические;
• Лазерные;
• Трекбол-мыши.
• Индукционные;
• Гироскопические.

Механические или шариковые мышки

Механические или шариковые мышки можно встретить разве что у коллекционеров. Хотя еще каких-нибудь семь лет назад она была единственным видом. Работать с ней было не очень комфортно, но не имея других видов мы считали что это супер-мышь.

На вес она была тяжеловата и без коврика никак не хотела работать. И позиционирование у неё желало лучшего. Особенно это было заметно в графических программах и играх. И чистить её приходилось очень часто. Что только не наворачивалось под этот шарик? А уж если дома ещё живут животные, то этот процесс повторялся как минимум раз в неделю.

У меня постоянно лежал пинцет возле компьютера, т.к. мои мохнатые друзья всё время норовили спать возле компьютера, и пух их цеплялся за коврик, делая его мохнатым. Теперь у меня уже нет такой проблемы. На смену шариковому «грызуну» пришла более современная мышь – оптическая.

Оптическая светодиодная мышь

Оптическая светодиодная мышь – работает уже по-другому принципу. В ней используется светодиод и сенсор. Она работает уже как маленькая фотокамера, которая сканирует поверхность стола своим светодиодом и фотографирует её. Таких фотографий оптическая мышка успевает сделать около тысячи за секунду, а некоторые виды и больше.

Данные этих снимков обрабатывает специальный микропроцессор и отправляет сигнал на компьютер. Преимущества такой мыши налицо. Ей не нужен коврик, она очень легкая по весу и может легко сканировать почти любую поверхность.

Оптическая лазерная мышь

Оптическая лазерная мышь – очень похожа на оптическую, но принцип работы у неё отличается тем, что вместо фотокамеры со светодиодом уже используется лазер. Потому и называется она – лазерной.

Это более усовершенствованная модель оптической мыши. Ей требуется гораздо меньше энергии. Точность считывания данных с рабочей поверхности у неё гораздо выше, чем у оптической мыши. Она может работать даже на стеклянной и зеркальной поверхности.

Трекбол-мышь

Трекбол-мышь – устройство, в котором используется выпуклый шарик (трекбол). Трекбол представляет собой перевернутую шариковую мышь. Шар находится сверху или сбоку. Его можно вращать ладонью или пальцами, а само устройство стоит на месте. Шар приводит во вращение пару валиков. В новых трекболах используются оптические датчики перемещения.

Устройство компьютерной мыши. Многие уже и представить не могут, как можно работать на компьютере без мышки. А ведь ещё недавно о компьютерной мыши и мечтать не могли. Зато те, кто работал на компьютере хорошо знали клавиатуру. А с приходом мышек многие даже не знают, как выйти из положения, если . А сейчас этих устройств такое разнообразие, что иногда не сразу и поймешь, что это компьютерная мышка. Но, несмотря на это, внутреннее устройство таких мышей мало чем отличается. Я не думаю, что кто-то задумывается о внутреннем устройстве компьютерной мышки, но для общего развития это все-таки надо знать.

Каково же устройство компьютерной мыши?

Компьютерная мышь представляет собой небольшую коробочку для ввода информации в компьютер, и легко умещающуюся в руке. Для манипуляции имеется как минимум две кнопки и колёсико прокрутки. Кто первый назвал её мышкой, сейчас уже не так важно.

Важно то, что это название хорошо подходит к этому устройству и хорошо за ним закрепилось. Даже у маленьких детей первая ассоциация на слово «мышь» связана в первую очередь с компьютером.

Читая сказку про мышку-норушку ребенок скорее всего представит себе компьютерную «зверушку», а не обыкновенную домашнюю мышь, которую он и в глаза то не видел.

А теперь поговорим про устройство компьютерной мыши. Как внешне выглядит это устройство, думаю, вам рассказывать не надо.

При перемещении мышки по столу курсор на экране монитора также перемещается. Для работы необходимо навести курсор на необходимый объект, и щелкнуть по нему одной из кнопок мыши, в зависимости от выбора действия.

Кнопки мыши предназначены для того, чтобы дать команду на ввод информации. Каждая кнопка выполняет свою определённую функцию. Их можно программно перенастроить как для правшей, так и для левшей.

Колёсико располагается посередине между кнопками и служит в основном для прокрутки страниц в текстовых редакторах и окнах браузеров интернета. Им также можно выполнять функцию третье кнопки, т.к. оно не только вращается, но и нажимается.

Раньше вместе с мышкой был обязательный атрибут – «коврик », т.к. на нижней части мышки находился шарик, который проскальзывал по поверхности стола. С приходом оптической мыши коврик уже не нужен. Мышки стали более компактными и «шустрыми». Тот, кто впервые берёт её в руки, первое время никак не может навести курсор на нужный объект.

В оптических моделях находится специальный миниатюрный оптический датчик с микропроцессором, и мышь представляет собой уже видеокамеру. Микропроцессор обрабатывает сигнал, поступающий с оптического датчика, и указатель на мониторе перемещается вслед за перемещением мыши.

Достоинства компьютерной мыши

• Так, как рука находится не навесу в отличие от сенсорного интерфейса ввода, мышь пригодна для длительной работы;
• Высокая точность позиционирования курсора;
• Позволяет множество разных манипуляций, поэтому в одной руке концентрируется большое количество органов управления;
• Самое главное достоинство мыши – очень низкая цена.

Сейчас на наших рынках простая сенсорная модель стоит не больше 150 рублей.

Мышь является одним из инструментов, которые могут быть подсоединены к компьютеру для работы с курсором. Курсор, мерцающий прямоугольник света на экране, показывает, где будет расположено следующее действие оператора. Когда буква напеча­тана, она появляется на экране в месте, отмеченном курсором. Клавиши курсор-контроля позволяют оператору передвигать курсор вдоль экрана, вверх и вниз.

Но вращающаяся мышь на столе оператора (вни­зу) может передвигать курсор по экрану в любом на­правлении со скоростью движения руки. Кнопки на мыши позволяют оператору выбирать параметры из экранного меню или чертить на экране линии.

Существует два вида мышей - механическая и оптическая; любая легко помещается в человеческой ладони. Когда механическая мышь (справа) движется по поверхности, ее внутренний механизм измеряет расстояние, направление движения и приказывает компьютеру повторить это движение на мониторе. Оптическая мышь (нижняя им. слева) выполняет эту задачу при помощи световых лучей, определяя на­правление мыши на сетке. Джойстик (правая им. снизу) служит механизмом управления во многих ви­деоиграх.

Движение мыши и курсор

Связанная с клавиатурой электрическими прово­дами, мышь заставляет курсор имитировать на экране свои движения на любом расстоянии и направлении. Поэтому двигая мышь, оператор должен смотреть на экран. Поскольку мышь может двигаться в любом направлении, образуя изогнутые и диагональные линии, она является прекрасным чертежным инструментом.

Как «видит» оптическая мышь

Оптическая мышь устроена на специальной сетке. По мере передвижения мыши по сетке, свет из СИДа - светоизлучающего диода, поступает на сетку. Линзы и зеркало посылают лучи в датчик, или фотодетектор, который отмечает координаты пройденных линий.

Как работает механическая мышь

На внутренней стороне механической мыши имеется тормозящий шарик, связанный с щелевыми дисками (коричневый цвет), который вращается по мере движения мыши. СИД на каждом диске испускает свет, а фотодиод напротив считает импульсы света, проходящие через щели во вращающемся диске. Эти импульсы преобразуются в движение курсора на экране.

Внутри джойстика

Как и мышь, джойстик определяет движения в двух направлениях и координирует сигналы. Рукоятка проходит через подвижную ось (в центре) и входит в правый угол рычага (внизу). Два электронных устройства, называемые переменными резисторами, посылают сигналы, которые меняют позиции оси и рычага и заставляют курсор двигаться.

Устройство и принцип работы оптической мыши

Сегодня оптической мышью уже никого не удивишь. Но лет десять назад, когда только появилось первое поколение оптических "грызунов", не многие могли похвастать таким диковинным манипулятором. А между тем, возможность перемещать курсор с помощью "грызуна" с красным светодиодом в "брюшке" была еще одним шагом вперед в компьютерных технологиях.

Вообще-то в первых оптических мышах было два светодиода, и один из них излучал свет в красном диапазоне, а другой - в инфракрасном. Соответственно было и два фотодиода, которые работали "в паре" с вышеозначенными светодиодами. Для такой мыши был необходим специальный коврик с поверхностью из специального светоотражающего материала, на который наносилась мелкая сетка из синих и перпендикулярных им черных линий. Синие линии поглощали свет красного светодиода, а черные - инфракрасного.

Таким образом, один фотодиод "замечал" проход над синими линиями коврика, а другой - над черными. В момент прохода над линией фотодиод генерировал соответствующий электрический импульс. Контроллер мыши, подсчитывая импульсы, определял направление и величину перемещения.

Можно сказать, что коврик выполнял функцию, аналогичную той, которую выполняет вся механическая часть в оптико-механической мышке (обычная мышь с шариком, которую многие, наверное, не раз разбирали).

К достоинствам таких мышей можно отнести отсутствие движущихся и инерционных частей, надежность в работе, точность позиционирования. А к недостаткам - коврик, который требовал постоянного ухода и чистки, ну и, как всегда (куда ж без денег), - высокую стоимость. К тому же, при утрате или повреждении коврика мышь утрачивала свою работоспособность. Но в 1999 году фирмой Agilent Technologies была разработана своя технология оптической навигации, для которой коврик и вовсе не требовался. И так как на сегодняшний момент фирмой Agilent выпущено более 75 миллионов сенсоров различных модификаций для оптических мышей, то можно предположить, что данная технология пришлась ко двору как производителям, так и пользователям. К тому же, вышеозначенная фирма выпускает не только оптические сенсоры, но еще и практически все необходимые компоненты для сбора оптической мыши (этакий наборчик "сделай сам" (см. рис.1)), что делает доступным производство оптических мышей даже для небольших (так и хочется добавить "китайских") компаний. На рис.1 показаны два варианта линзы и зажима. Но какой бы из них ни предпочел производитель, принципиально на работу оптической системы это не влияет.

Суть данной технологии заключается в следующем: оптический сенсор последовательно считывает изображения поверхности (кадры), а затем математически определяет направление и величину перемещения.

красный

светодиод

зажим для светодиода

Полная оптическая система состоит из четырех компонентов: оптического сенсора, линзы, красного светодиода и зажима для светодиода. Как она выглядит в собранном виде, можно посмотреть на рис.2.

Оптический

Оптический сенсор включает в себя три функциональных блока: систему считывания изображения (IAS); цифровой сигнальный процессор(DPS); последовательный интерфейс передачи данных.

Конструктивно же оптический сенсор представляет собой микросхему с шестнадцатью ножками (хотя есть вариант и с восемью), на нижней части которой (со стороны ножек) расположен объектив.

За объективом расположена монохромная КМОП (CMOS) камера, которая и фотографирует небольшой участок поверхности площадью около квадратного миллиметра. Кадр поверхности разбивается на маленькие участки (квадраты). Для каждого такого участка вычисляется усредненное значение яркости. Диапазон присваиваемых значений - от 0 до 63, где 0 присваивается черному участку, а 63

Белому. Таким образом, получается мозаичное изображение, состоящее из квадратов различной яркости. Вот один такой квадрат, т.е. элемент изображения, и является точкой привязки, а точнее сказать, одним отсчетом (см. рис.3). И разрешающая способность оптической мыши определяется в отсчетах на дюйм (counts per inch), т.е. cpi, а не dpi, как у обычных мышей. Фирма Agilent выпускает сенсоры с разрешением как 400, так и 800 cpi, причем модели с разрешением 800 cpi могут быть запрограммированы на работу с разрешением 400 cpi. К слову сказать, некоторые фирмы в технических характеристиках своих оптических мышей заявляют разрешение в 420 или 500 cpi. Но просматривая техническую документацию на различные сенсоры, таких характеристик я не встречал. А в то, что какая-нибудь небольшая китайская компания выпускает сенсоры собственной разработки, когда такой признанный авторитет в этой области "мышестроения", как Logitech, покупает их у Agilent, очень слабо верится. И если уж я упомянул Logitech, то хочу добавить, что большинство своих моделей, за исключением самых дешевых, она снабжает сенсорами с разрешением в 800 cpi.

Но вернемся назад к технологии. Помня о том, что сенсор фотографирует очень небольшой участок поверхности, а курсор по экрану должен двигаться плавно и без запаздывания, а для этого последовательно считываемые кадры поверхности должны накладываться друг на друга с небольшим смещением, поверхность фотографируется с очень большой скоростью - 1500 снимков в секунду. Это позволяет перемещать мышь со скоростью до 12 дюймов (30 сантиметров) в секунду. Также существуют варианты сенсоров, которые фотографируют поверхность со скоростью в 2000 или 2300 снимков в секунду и позволяют перемещать мышь со скоростью в 14 дюймов (35 см) в секунду. Причем фирма Microsoft заявляет, что в ее последних разработках находятся сенсоры со скоростью съемки в 6000 кадров в секунду. Опять же, технического описания на

такой сенсор я не видел, но думаю, что в данном случае такое вполне возможно. Все вышерассмотренное относится к системе считывания изображения. Далее отснятые кадры обрабатываются цифровым сигнальным процессором по специальному, естественно, запатентованному алгоритму. Сравнивая полученные кадры, процессор определяет величину и направление перемещения мыши (см. рис.3), после чего преобразует эти данные в координаты.

Так как кварцуются сенсоры в большинстве своем генератором с частотой 18 МГц (есть варианты на 24 МГц), то можно предположить, что мощность цифрового процессора составляет 18 миллионов операций в секунду. Затем вычисленные координаты при помощи последовательного интерфейса передаются в компьютер. Первые модели сенсоров умели "общаться" с компьютером по интерфейсу PS/2, а для работы по интерфейсу USB требовался дополнительный контроллер. Кстати, частота посылки координат по умолчанию при использовании интерфейса USB - 125 раз в секунду, PS/2 - 100 раз. Но через последовательный порт могут устанавливаться некоторые параметры самого сенсора - в частности, разрешающая способность и частота посылки координат.

Теперь рассмотрим назначение других компонентов оптической системы. Так как под мышкой темно даже днем, то поверхность, которую фотографирует сенсор, необходимо подсвечивать. Камера сенсора настроена на восприятие света в красном спектре излучения (l= 639 nm). Поэтому и используется красный светодиод, главная задача которого - даже минимальным количеством излучаемого света обеспечивать работу сенсора на всей рабочей поверхности. Чем выше яркость освещения, тем на большем количестве поверхностей будет работать сенсор.

Чтобы обеспечить равномерное освещение поверхности, свет от светодиода проходит по световоду и рассеивается линзой. Через другую линзу сенсор считывает изображение поверхности. Конструктивно две линзы и световод выполнены как одна деталь и называются один словом "линза".

Кроме функции рассеивания и фокусирования света, линза выполняет еще одну важную функцию - защиту сенсора от разряда электростатического напряжения. Понятно, что линза должна располагаться на строго определенном расстоянии от рабочей поверхности и от сенсора. Поэтому печатная плата (PCB) и опорная поверхность (base plate), на которые устанавливаются элементы оптической системы, должны иметь строго определенные параметры, в том числе и по толщине. Ну и последний элемент оптической системы - это защелка. Служит она для фиксации элементов оптической системы относительно друг друга.

На этом можно оставить оптическую систему в покое и поговорить о поверхности, на которой должна работать данная система. Так как сенсор использует микроскопические особенности поверхности, то чем больше таких особенностей, тем лучше. К таковым можно отнести поверхности с хорошей текстурой (чем обладает любая ткань) и узорчатыми особенностями. Да и на обычной белой бумаге оптические мыши работают совсем неплохо. А вот с любой отражающей поверхностью сенсор работает плохо, будь то зеркало, стекло либо просто пластиковая поверхность коврика. Также к числу "плохих" поверхностей относятся полутоновые поверхности и коврики с трехмерным изображением.

Но как бы то ни было, такие положительные моменты, как отсутствие движущихся частей, точное позиционирование, плавные и легкие движения делают оптическую мышь довольно привлекательным объектом для покупки.

И если взять мыши в ценовой категории до 20 у.е., то, скорее всего, они будут иметь один и тот же тип сенсора и, соответственно, идентичные характеристики. В этом случае стоит обратить внимание на эргономику изделия, наличие

дополнительных кнопок, качество материалов и имя производителя. К тому же, важным моментом для оптических мышей является качество сборки. И если название фирмы вы слышите в первый раз, то стоит задуматься, брать такую мышь или нет. Во всяком случае, перед покупкой совсем не помешает почитать обзоры, посвященные конкретным моделям.

Вот, пожалуй, и все. Всего хорошего.

Игорь Масловский, [email protected]

Световод приподнят над микросхемой

Линза и рассеиватель

Вид на объективную часть оптической мыши

Вид снизу на объективную часть в собранном состоянии