Как работает компьютерная мышь?
Где бы мы были без компьютерных мышей? Мы постоянно используем эти устройства для управления нашими компьютерами, будь то игры или бизнес. Компьютерные мыши – неотъемлемая часть любой компьютерной системы. Однако мы редко задумываемся о том, что питает эти устройства или как они работают.
Первая компьютерная мышь
В начале 1960-х годов, когда компьютерные технологии все еще находились на ранней стадии развития, изобретатель по имени Дуглас Энгельбарт хотел разработать более простой способ для пользователей ориентироваться в своих компьютерах. В 1964 году он построил прототип устройства, которое могло перемещать курсор по экрану компьютера.
Это устройство, получившее броское название «Индикатор положения XY для системы отображения», никак не напоминает современную компьютерную мышь.
Это был довольно большой и неуклюжий деревянный ящик с выдолбленным отверстием. В нем было два больших колеса. Один повернулся по оси X, а другой по оси Y. Таким образом, одно колесо будет регистрировать движение по оси X, а другое – по оси Y. Индикатор положения XY для системы отображения имел длинный плетеный провод, заканчивающийся 13-контактным разъемом.
В 1968 году Энгельбарт подал патент на это устройство (выдан в 1970 году) и официально назвал устройство «мышью» на демонстрации 1968 года. С этого момента технология компьютерных мышей выросла и изменилась, чтобы стать тем, чем она является сегодня.
В настоящее время у нас есть выбор из различных типов компьютерных мышей. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки.
Механические компьютерные мыши
Механические компьютерные мыши, как следует из названия, имеют движущиеся части. У них есть шар внизу, который вращается при движении по поверхности. Механические мыши были основным типом, пока в 1999 году не появились оптические компьютерные мыши.
Первая механическая мышь, использовавшая мяч, была изобретена в 1968 году немецкой компанией Telefunken. Это устройство представляло собой полусферу с небольшим трекболом на нижней стороне. В 1973 году Билл Инглиш разработал первую мышь, напоминающую современную мышь; он продавался с компьютерной системой Xerox Alto I.
Как работают механические мыши
Есть несколько основных компонентов, которые заставляют механическую мышь работать:
- Мяч представляет собой тяжелую стальную сферу, покрытую резиной для дополнительного сцепления.
- Ролики представляют собой цилиндрические детали, которые контактируют с шаром и вращаются вместе с ним.
- Роликовые головки представляют собой плоские диски с прорезанными в них тонкими прорезями. Они прикреплены к роликам и вращаются вместе с ними.
- Светодиоды похожи на маленькие лампочки, пропускающие свет через щели в роликовых головках.
- Датчики света улавливают свет от светодиодов и преобразуют его в электрический сигнал.
- Микроконтроллер – это небольшая микросхема, обрабатывающая данные, полученные с роликов.
Мяч находится посередине мыши, при этом два ролика находятся в непосредственном контакте. Один ролик проходит вдоль нижней части мыши, а другой – по ширине. Когда шарик вращается по оси X, продольный ролик вращается, и наоборот.
Роликовые головки сидят на других концах роликов. Обе роликовые головки зажаты между светодиодом и датчиком освещенности. Светодиод направляет непрерывный луч света на датчик освещенности, который блокируется роликовой головкой. Однако, поскольку роликовые головки имеют прорези, тонкие лучи света могут проходить через роликовые головки.
Вращение роликовой головки заставляет световой датчик улавливать вспышки света. Вот как он может узнать, что мышь движется в нужном направлении. Когда датчик освещенности обнаруживает мигающий свет, он посылает сигнал на микроконтроллер. Затем эти данные обрабатываются микроконтроллером, который затем отправляет их на компьютер.
Оптические мыши
Примерно через десять лет после появления на рынке механических мышей начали появляться оптические мыши. Вместо шара и вращающихся роликов оптические мыши используют свет для перемещения курсора. В 1982 году компания Mouse Systems Corporation представила миру свою оптическую мышь. Хотя их история уходит далеко в прошлое, оптические мыши не стали популярными до начала 2000-х годов.
Как работают оптические мыши
В отличие от механических мышей, у оптических мышей нет движущихся частей. Основные части:
- Светодиод светит через призму.
- Призма находится прямо рядом со светодиодом.
- Датчик освещенности улавливает свет, отраженный от поверхности.
- DSP (цифровой сигнальный процессор) обрабатывает электрические сигналы, поступающие от светового датчика.
Светодиод светит ярким светом (обычно красным) прямо на призму. Свет отражается от края призмы и падает прямо на поверхность. Этот свет отражается от поверхности и попадает на датчик освещенности.
Датчик освещенности использует технологию, аналогичную большинству цифровых фотоаппаратов. Датчик обычно представляет собой датчик света CMOS (дополнительный металл-оксид-полупроводник). Он разделен на множество бесконечно малых разделов, называемых фотосайтами. Когда фотоны света попадают на фотосайты, они создают небольшие электрические токи. Затем эти токи направляются к DSP.
Затем DSP обрабатывает токи и создает небольшое изображение поверхности. Когда мышь перемещается, создается другое изображение, и мышь сравнивает два изображения. Этот процесс происходит миллионы раз в секунду, что приводит к плавному перемещению курсора.
Механические и оптические мыши
Хотя оба типа мышей делают одно и то же, существуют явные различия, которые являются решающими для большинства пользователей.
Почему оптические мыши лучше
Одним из основных преимуществ оптических мышей является отсутствие движущихся частей. Мяч в механической мыши будет собирать пыль и мусор во время катания, что через некоторое время отрицательно скажется на точности. Вам придется регулярно чистить мышь, чтобы не допускать скопления грязи.
Оптических мышей можно использовать на большинстве поверхностей, независимо от текстуры. Для правильной работы механической мыши мяч должен удерживать поверхность, а это значит, что о скользких поверхностях не может быть и речи. Поскольку оптические мыши используют свет, поверхность может быть гладкой или текстурированной.
Почему механические мыши лучше
Хотя оптические мыши могут использовать поверхности любой текстуры, механические мыши могут использовать поверхности любого цвета. Это связано с тем, что датчики света в оптических мышах не могут улавливать определенные цвета. Когда у оптических мышей возникают проблемы, курсор может прыгать с места на место.
Пользователям механической мыши не нужно беспокоиться о прыжке курсора. Однако, поскольку у них есть движущиеся части, курсор не может просто прыгнуть в другое место, когда мяч мало перемещается.
Маленькие устройства, большая помощь
Компьютерные мыши были жизненно важной частью пользовательского опыта на протяжении десятилетий. Хотя есть и другие способы управления компьютером, мыши по-прежнему являются наиболее удобным вариантом. От этого большого деревянного блока в 1964 году до изящных пластиковых устройств, которые мы используем сегодня, компьютерные мыши были и всегда будут одним из важнейших вкладов в компьютерные технологии.