Устройство и принцип работы оптической мыши. Как устроена беспроводная мышь Принцип работы шариковой мыши

В этой статье мы рассмотрим принципы работы сенсоров оптических мышей, прольем свет на историю их технологического развития, а также развенчаем некоторые мифы, связанные с оптическими «грызунами».

Кто тебя выдумал…

Привычные для нас сегодня оптические мыши ведут свою родословную с 1999 года, когда в массовой продаже появились первые экземпляры таких манипуляторов от Microsoft, а через некоторое время и от других производителей. До появления этих мышей, да и еще долго после этого, большинство массовых компьютерных «грызунов» были оптомеханическими (перемещения манипулятора отслеживались оптической системой, связанной с механической частью - двумя роликами, отвечавшими за отслеживание перемещения мыши вдоль осей × и Y; эти ролики, в свою очередь, вращались от шарика, перекатывающегося при перемещении мыши пользователем). Хотя встречались и чисто оптические модели мышей, требовавшие для своей работы специального коврика. Впрочем, такие устройства встречались не часто, да и сама идея развития подобных манипуляторов постепенно сошла на нет.

«Вид» знакомых нам нынче массовых оптических мышек, базирующихся на общих принципах работы, был «выведен» в исследовательских лабораториях всемирно известной корпорации Hewlett-Packard. Точнее, в ее подразделении Agilent Technologies, которое только сравнительно недавно полностью выделилось в структуре корпорации НР в отдельную компанию. На сегодняшний день Agilent Technologies, Inc. - монополист на рынке оптических сенсоров для мышей, никакие другие компании такие сенсоры не разрабатывают, кто бы и что не говорил вам об эксклюзивных технологиях IntelliEye или MX Optical Engine . Впрочем, предприимчивые китайцы уже научились «клонировать» сенсоры Agilent Technologies, поэтому, покупая недорогую оптическую мышь, вы вполне можете стать владельцем «левого» сенсора.

Откуда берутся видимые отличия в работе манипуляторов, мы выясним чуть позднее, а пока позвольте приступить к рассмотрению базовых принципов работы оптических мышей, точнее их систем слежения за перемещением.

Как «видят» компьютерные мыши

В этом разделе мы изучим базовые принципы работы оптических систем слежения за перемещением, которые используются в современных манипуляторах типа мышь.

Итак, «зрение» оптическая компьютерная мышь получает благодаря следующему процессу. С помощью светодиода, и системы фокусирующих его свет линз, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы - процессора обработки изображений. Этот чип, в свою очередь, делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой (кГц). Причем микросхема (назовем ее оптический сенсор) не только делает снимки, но сама же их и обрабатывает, так как содержит две ключевых части: систему получения изображения Image Acquisition System (IAS) и интегрированный DSP процессор обработки снимков.

На основании анализа череды последовательных снимков (представляющих собой квадратную матрицу из пикселей разной яркости), интегрированный DSP процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей × и Y, и передает результаты своей работы вовне по последовательному порту.

Если мы посмотрим на блок-схему одного из оптических сенсоров, то увидим, что микросхема состоит из нескольких блоков, а именно:

• основной блок, это, конечно же, Image Processor - процессор обработки изображений (DSP) со встроенным приемником светового сигнала (IAS);
• Voltage Regulator And Power Control - блок регулировки вольтажа и контроля энергопотребления (в этот блок подается питание и к нему же подсоединен дополнительный внешний фильтр напряжения);
• Oscillator - на этот блок чипа подается внешний сигнал с задающего кварцевого генератора, частота входящего сигнала порядка пары десятков МГц;
• Led Cоntrоl - это блок управления светодиодом, с помощью которого подсвечивается поверхность под мышью;
• Serial Port - блок передающий данные о направлении перемещения мыши вовне микросхемы.

Некоторые детали работы микросхемы оптического сенсора мы рассмотрим чуть далее, когда доберемся к самому совершенному из современных сенсоров, а пока вернемся к базовым принципам работы оптических систем слежения за перемещением манипуляторов.

Нужно уточнить, что информацию о перемещении мыши микросхема оптического сенсора передает через Serial Port не напрямую в компьютер. Данные поступают к еще одной микросхеме-контроллеру, установленной в мыши. Эта вторая «главная» микросхема в устройстве отвечает за реакцию на нажатие кнопок мыши, вращение колеса прокрутки и т.д. Данный чип, в том числе, уже непосредственно передает в ПК информацию о направлении перемещения мыши, конвертируя данные, поступающие с оптического сенсора, в передаваемые по интерфейсам PS/2 или USB сигналы. А уже компьютер, используя драйвер мыши, на основании поступившей по этим интерфейсам информации, перемещает курсор-указатель по экрану монитора.

Именно по причине наличия этой «второй» микросхемы-контроллера, точнее благодаря разным типам таких микросхем, довольно заметно отличались между собой уже первые модели оптических мышей. Если о дорогих устройствах от Microsoft и Logitech слишком плохо отозваться я не могу (хотя и они не были вовсе «безгрешны»), то масса появившихся вслед за ними недорогих манипуляторов вела себя не вполне адекватно. При движении этих мышей по обычным коврикам курсоры на экране совершали странные кульбиты, скакали чуть ли не на пол Рабочего стола, а иногда… иногда они даже отправлялись в самостоятельное путешествие по экрану, когда пользователь совершенно не трогал мышь. Доходило и до того, что мышь могла запросто выводить компьютер из режима ожидания, ошибочно регистрируя перемещение, когда манипулятор на самом деле никто не трогал.

Кстати, если вы до сих пор боретесь с подобной проблемой, то она решается одним махом вот так: выбираем Мой Компьютер > Свойства > Оборудование > Диспетчер устройств > выбираем установленную мышь > заходим в ее «Свойства» > в появившемся окне переходим на закладку «Управление электропитанием» и снимаем галочку с пункта «Разрешить устройству вывод компьютера из ждущего режима» (рис. 4). После этого мышь уже не сможет вывести компьютер из режима ожидания ни под каким предлогом, даже если вы будете пинать ее ногами:)

Итак, причина столь разительного отличия в поведении оптических мышей была вовсе не в «плохих» или «хороших» установленных сенсорах, как до сих пор думают многие. Не верьте, это не более чем бытующий миф. Или фантастика, если вам так больше нравится:) В ведущие себя совершенно по-разному мыши часто устанавливались совершенно одинаковые микросхемы оптических сенсоров (благо, моделей этих чипов было не так уж много, как мы увидим далее). Однако вот, благодаря несовершенным чипам контроллеров, устанавливаемых в оптические мыши, мы имели возможность сильно поругать первые поколения оптических грызунов.

Однако, мы несколько отвлеклись от темы. Возвращаемся. В целом система оптического слежения мышей, помимо микросхемы-сенсора, включает еще несколько базовых элементов. Конструкция включает держатель (Clip) в который устанавливаются светодиод (LED) и непосредственно сама микросхема сенсора (Sensor). Эта система элементов крепится на печатную плату (PCB), между которой и нижней поверхностью мыши (Base Plate) закрепляется пластиковый элемент (Lens), содержащий две линзы (о назначении которых было написано выше).

В собранном виде оптический элемент слежения выглядит как показано выше. Схема работы оптики этой системы представлена ниже.

Оптимальное расстояние от элемента Lens до отражающей поверхности под мышью должно попадать в диапазон от 2.3 до 2.5 мм. Это рекомендации производителя сенсоров. Вот вам и первая причина, почему оптические мыши плохо себя чувствуют «ползая» по оргстеклу на столе, всевозможным «полупрозрачным» коврикам и т. п. И не стоит клеить на оптические мыши «толстые» ножки, когда отваливаются или стираются старые. Мышь из-за чрезмерного «возвышения» над поверхностью может впадать в состояние ступора, когда «расшевелить» курсор после пребывания мыши в состоянии покоя становится довольно проблематично. Это не теоретические измышления, это личный опыт:)

Кстати, о проблеме долговечности оптических мышей. Помниться, некоторые их производители утверждали что, дескать «они будут служить вечно». Да надежность оптической системы слежения высока, она не идет ни в какое сравнение с оптомеханической. В то же время в оптических мышах остается много чисто механических элементов, подверженных износу точно так же, как и при господстве старой доброй «оптомеханики». Например, у моей старой оптической мыши стерлись и поотваливались ножки, сломалось колесо прокрутки (дважды, в последний раз безвозвратно:(), перетерся провод в соединительном кабеле, с манипулятора слезло покрытие корпуса… зато вот оптический сенсор нормально работает, как ни в чем не бывало. Исходя из этого, мы смело можем констатировать, что слухи о якобы впечатляющей долговечности оптических мышей не нашли своего подтверждения на практике. Да и зачем, скажите на милость, оптическим мышам «жить» слишком долго? Ведь на рынке постоянно появляются новые, более совершенные модели, созданные на новой элементной базе. Они заведомо совершеннее и удобнее в использовании. Прогресс, знаете ли, штука непрерывная. Каким он был в области эволюции интересующих нас оптических сенсоров, давайте сейчас и посмотрим.

Из истории мышиного зрения

Инженеры-разработчики компании Agilent Technologies, Inc. не зря едят свой хлеб. За пять лет оптические сенсоры этой компании претерпели существенные технологические усовершенствования и последние их модели обладают весьма впечатляющими характеристиками.

Но давайте обо всем по порядку. Первыми массово выпускаемыми оптическими сенсорами стали микросхемы HDNS-2000 (рис. 8). Эти сенсоры имели разрешение 400 cpi (counts per inch), то бишь точек (пикселей) на дюйм, и были рассчитаны на максимальную скорость перемещения мыши в 12 дюймов/с (около 30 см/с) при частоте осуществления снимков оптическим сенсором в 1500 кадров за секунду. Допустимое (с сохранением стабильной работы сенсора) ускорение при перемещении мыши «в рывке» для чипа HDNS-2000 - не более 0.15 g (примерно 1.5 м/с 2).

Затем на рынке появились микросхемы оптических сенсоров ADNS-2610 и ADNS-2620 . Оптический сенсор ADNS-2620 уже поддерживал программируемую частоту «съемки» поверхности под мышью, с частотой в 1500 либо 2300 снимков/с. Каждый снимок делался с разрешением 18х18 пикселей. Для сенсора максимальная рабочая скорость перемещения по прежнему была ограничена 12 дюймами в секунду, зато ограничение по допустимому ускорению возросло до 0.25 g, при частоте «фотографирования» поверхности в 1500 кадров/с. Данный чип (ADNS-2620) также имел всего 8 ножек, что позволило существенно сократить его размеры по сравнению с микросхемой ADNS-2610 (16 контактов), внешне похожей на HDNS-2000. В Agilent Technologies, Inc. задались целью «минимизировать» свои микросхемы, желая сделать последние компактнее, экономнее в энергопотреблении, а потому и удобнее для установки в «мобильные» и беспроводные манипуляторы.

Микросхема ADNS-2610 хотя и являлась «большим» аналогом 2620-й, но была лишена поддержки «продвинутого» режима 2300 снимков/с. Кроме того, этот вариант требовал 5В питания, тогда как чип ADNS-2620 обходился всего 3.3 В.

Вышедший вскоре чип ADNS-2051 представлял собой гораздо более мощное решение, чем микросхемы HDNS-2000 или ADNS-2610, хотя внешне (упаковкой) был также на них похож. Этот сенсор уже позволял программируемо управлять «разрешением» оптического датчика, изменяя таковое с 400 до 800 сpi. Вариант микросхемы также допускал регулировку частоты снимков поверхности, причем позволял менять ее в очень широком диапазоне: 500, 1000,1500, 2000 или 2300 снимков/с. А вот величина этих самых снимков составляла всего 16х16 пикселей. При 1500 снимках/с предельно допустимое ускорение мыши при «рывке» составляло по прежнему 0.15 g, максимально возможная скорость перемещения - 14 дюймов/с (т. е. 35.5 см/с). Данный чип был рассчитан на напряжение питания 5 В.

Сенсор ADNS-2030 разрабатывался для беспроводных устройств, а потому имел малое энергопотребление, требуя всего 3.3 В питания. Чип также поддерживал энергосберегающие функции, например функцию снижения потребления энергии при нахождении мыши в состоянии покоя (power conservation mode during times of no movement), переход в режим «сна», в том числе при подключении мыши по USB интерфейсу, и т.д.. Мышь, впрочем, могла работать и не в энергосберегающем режиме: значение «1» в бите Sleep одного из регистров чипа заставляло сенсор «всегда бодрствовать», а значение по умолчанию «0» соответствовало режиму работы микросхемы, когда по прошествии одной секунды, если мышь не перемещалась (точнее после получения 1500 совершенно одинаковых снимков поверхности) сенсор, напару с мышью, переходил в режим энергосбережения. Что касается остальных ключевых характеристик сенсора, то они не отличались от таковых у ADNS-2051: тот же 16-и контактный корпус, скорость перемещения до 14 дюймов/с при максимальном ускорении 0.15 g, программируемое разрешение 400 и 800 cpi соответственно, частоты осуществления снимков могли быть точно такими же, как и у вышерассмотренного варианта микросхемы.

Такими были первые оптические сенсоры. К сожалению, им были свойственны недостатки. Большой проблемой, возникающей при передвижением оптической мыши по поверхностям, особенно с повторяющимся мелким рисунком, являлось то, что процессор обработки изображений порой путал отдельные похожие участки монохромного изображения, получаемые сенсором и неверно определял направление перемещения мыши.

В итоге и курсор на экране перемещался не так, как требовалось. Указатель на экране даже становился способен на экспромт:) - на непредсказуемые перемещения в произвольном направлении. Кроме того, легко догадаться, что при слишком быстром перемещении мыши сенсор мог вообще утратить всякую «связь» между несколькими последующими снимками поверхности. Что порождало еще одну проблему: курсор при слишком резком перемещении мыши либо дергался на одном месте, либо происходили вообще «сверхъестественные»:) явления, например, с быстрым вращением окружающего мира в игрушках. Было совершенно ясно, что для человеческой руки ограничений в 12-14 дюймов/с по предельной скорости перемещения мыши явно мало. Также не вызывало сомнений, что 0.24 с (почти четверть секунды), отведенные для разгона мыши от 0 до 35.5 см/с (14 дюймов/с - предельная скорость) это очень большой промежуток времени, человек способен двигать кистью значительно быстрее. И потому при резких движениях мыши в динамичных игровых приложениях с оптическим манипулятором может придтись несладко…

Понимали это и в Agilent Technologies. Разработчики осознавали, что характеристики сенсоров надо кардинально улучшать. В своих изысканиях они придерживались простой, но правильной аксиомы: чем больше снимков в секунду сделает сенсор, тем меньше вероятность того, что он потеряет «след» перемещения мыши во время совершения пользователем компьютера резких телодвижений:)

Хотя, как мы видим из вышеизложенного, оптические сенсоры и развивались, постоянно выпускались новые решения, однако развитие в этой области можно смело назвать «очень постепенным». По большому счету, кардинальных изменений в свойствах сенсоров так и не происходило. Но техническому прогрессу в любой области порой свойственны резкие скачки. Случился такой «прорыв» и в области создания оптических сенсоров для мышей. Появление оптического сенсора ADNS-3060 можно считать действительно революционным!

Лучший из

Оптический сенсор ADNS-3060 , по сравнению со своими «предками», обладает поистине впечатляющим набором характеристик. Использование этой микросхемы, упакованной в корпус с 20-ю контактами, обеспечивает оптическим мышам невиданные ранее возможности. Допустимая максимальная скорость перемещения манипулятора выросла до 40 дюймов/с (то есть почти в 3 раза!), т.е. достигла «знаковой» скорости в 1 м/с. Это уже очень хорошо - вряд ли хоть один пользователь двигает мышь с превышающей данное ограничение скоростью столь часто, чтобы постоянно чувствовать дискомфорт от использования оптического манипулятора, в том числе это касается и игровых приложений. Допустимое же ускорение выросло, страшно сказать, во сто раз (!), и достигло величины 15 g (почти 150 м/с 2). Теперь на разгон мыши с 0 до предельных 1 м/с пользователю отводится 7 сотых секунды - думаю, теперь очень немногие сумеют превзойти это ограничение, да и то, вероятно, в мечтах:) Программируемая скорость осуществления снимков поверхности оптическим сенсором у новой модели чипа превышает 6400 кадров/с, т.е. «бьет» предыдущий «рекорд» почти в три раза. Причем чип ADNS-3060 может сам осуществлять подстройку частоты следования снимков для достижения наиболее оптимальных параметров работы, в зависимости от поверхности, над которой перемещается мышь. «Разрешение» оптического сенсора по прежнему может составлять 400 или 800 cpi. Давайте на примере микросхемы ADNS-3060 рассмотрим общие принципы работы именно чипов оптических сенсоров.

Общая схема анализа перемещений мыши не изменилась по сравнению с более ранними моделями - полученные блоком IAS сенсора микроснимки поверхности под мышью обрабатываются затем интегрированным в этой же микросхеме DSP (процессором), который определяет направление и дистанцию перемещения манипулятора. DSP вычисляет относительные величины смещения по координатам × и Y, относительно исходной позиции мыши. Затем внешняя микросхема контролера мыши (для чего он нужен, мы говорили ранее) считывает информацию о перемещении манипулятора с последовательного порта микросхемы оптического сенсора. Затем уже этот внешний контроллер транслирует полученные данные о направлении и скорости перемещения мыши в передаваемые по стандартным интерфейсам PS/2 или USB сигналы, которые уже от него поступают к компьютеру.

Но вникнем чуть глубже в особенности работы сенсора. Блок-схема чипа ADNS-3060 представлена выше. Как видим, принципиально его структура не изменилась, по сравнению с далекими «предками». 3.3 В питание к сенсору поступает через блок Voltage Regulator And Power Control, на этот же блок возложена функции фильтрации напряжения, для чего используется подключение к внешнему конденсатору. Поступающий с внешнего кварцевого резонатора в блок Oscillator сигнал(номинальная частота которого 24 МГц, для предыдущих моделей микросхем использовались более низкочастотные задающие генераторы) служит для синхронизации всех вычислительных процессов, протекающих внутри микросхемы оптического сенсора. Например, частота снимков оптического сенсора привязана к частоте этого внешнего генератора (кстати, на последний наложены не весьма жесткие ограничения по допустимым отклонениям от номинальной частоты - до +/- 1 МГц). В зависимости от значения, занесенного по определенному адресу (регистру) памяти чипа, возможны следующие рабочие частоты осуществления снимков сенсором ADNS-3060.

Как нетрудно догадаться, исходя из данных в таблице, определение частоты снимков сенсора осуществляется по простой формуле: Частота кадров = (Задающая частота генератора (24 МГц)/Значение регистра отвечающего за частоту кадров).

Осуществляемые сенсором ADNS-3060 снимки поверхности (кадры) имеют разрешение 30х30 и представляют собой все ту же матрицу пикселей, цвет каждого из которых закодирован 8-ю битами, т.е. одним байтом (соответствует 256 градациям серого для каждого пикселя). Таким образом, каждый поступающий в DSP процессор кадр (фрейм) представляет собой последовательность из 900 байт данных. Но «хитрый» процессор не обрабатывает эти 900 байт кадра сразу по поступлении, он ждет, пока в соответствующем буфере (памяти) накопится 1536 байт сведений о пикселях (то есть добавится информация еще о 2/3 последующего кадра). И только после этого чип приступает к анализу информации о перемещении манипулятора, путем сравнения изменений в последовательных снимках поверхности.

С разрешением 400 или 800 пикселей на дюйм их осуществлять, указывается в бите RES регистров памяти микроконтроллера. Нулевое значение этого бита соответствует 400 cpi, а логическая единица в RES переводит сенсор в режим 800 cpi.

После того как интегрированный DSP процессор обработает данные снимков, он вычисляет относительные значения смещения манипулятора вдоль осей × и Y, занося конкретные данные об этом в память микросхемы ADNS-3060. В свою очередь микросхема внешнего контроллера (мыши) через Serial Port может «черпать» эти сведения из памяти оптического сенсора с частой примерно раз в миллисекунду. Заметьте, только внешний микроконтроллер может инициализировать передачу таких данных, сам оптический сенсор никогда не инициирует такую передачу. Поэтому вопрос оперативности (частоты) слежения за перемещением мыши во многом лежит на «плечах» микросхемы внешнего контроллера. Данные от оптического сенсора передаются пакетами по 56 бит.

Ну а блок Led Cотtrоl, которым оборудован сенсор, ответственен за управление диодом подсветки - путем изменения значения бита 6 (LED_MODE) по адресу 0x0a микропроцессор оптосенсора может переводить светодиод в два режима работы: логический «0» соответствует состоянию «диод всегда включен», логическая «1» переводит диод в режим «включен только при необходимости». Это важно, скажем, при работе беспроводных мышей, так как позволяет экономить заряд их автономных источников питания. Кроме того, сам диод может иметь несколько режимов яркости свечения.

На этом, собственно, все с базовыми принципами работы оптического сенсора. Что еще можно добавить? Рекомендуемая рабочая температура микросхемы ADNS-3060, впрочем как и всех остальных чипов этого рода, - от 0 0С до +40 0С. Хотя сохранение рабочих свойств своих чипов Agilent Technologies гарантирует в диапазоне температур от -40 до +85 °С.

Лазерное будущее?

Недавно сеть наполнили хвалебные статьи о мыши Logitech MX1000 Laser Cordless Mouse, в которой для подсветки поверхности под мышью использовался инфракрасный лазер. Обещалась чуть ли не революция в сфере оптических мышей. Увы, лично попользовавшись этой мышью, я убедился, что революции не произошло. Но речь не об этом.

Я не разбирал мышь Logitech MX1000 (не имел возможности), но уверен, что за «новой революционной лазерной технологией» стоит наш старый знакомый - сенсор ADNS-3060. Ибо, по имеющимся у меня сведениям, характеристики сенсора этой мыши ничем не отличаются от таковых у, скажем, модели Logitech МХ510 . Вся «шумиха» возникла вокруг утверждения на сайте компании Logitech о том, что с помощью лазерной системы оптического слежения выявляется в двадцать раз (!) больше деталей, чем с помощью светодиодной технологии. На этой почве даже некоторые уважаемые сайты опубликовали фотографии неких поверхностей, дескать, как видят их обычные светодиодные и лазерные мыши:)

Конечно, эти фото (и на том спасибо) были не теми разноцветными яркими цветочками, с помощью которых нас пыталась убедить на сайте Logitech в превосходстве лазерной подсветки системы оптического слежения. Нет, конечно же, оптические мыши не стали «видеть» ничего подобного на приведенные цветные фотографии с разной степенью детализации - сенсоры по-прежнему «фотографируют» не более чем квадратную матрицу серых пикселей, отличающихся между собой лишь разной яркостью (обработка информации о расширенной цветовой палитре пикселей непомерным грузом легла бы на DSP).

Давайте прикинем, для получения в 20 раз более детализированной картинки, нужно, извините за тавтологию, в двадцать раз больше деталей, передать которые могут только дополнительные пиксели изображения, и ни что иное. Известно, что Logitech MX 1000 Laser Cordless Mouse делает снимки 30х30 пикселей и имеет предельное разрешение 800 cpi. Следовательно, ни о каком двадцатикратном росте детализации снимков речи быть не может. Где же собака порылась:), и не являются ли подобные утверждения вообще голословными? Давайте попробуем разобраться, что послужило причиной появления подобного рода информации.

Как известно, лазер излучает узконаправленный (с малым расхождением) пучок света. Следовательно, освещенность поверхности под мышью при применении лазера гораздо лучше, чем при использовании светодиода. Лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, был выбран, вероятно, чтобы не слепить глаза возможным все-таки отражением света из-под мыши в видимом спектре. То, что оптический сенсор нормально работает в инфракрасном диапазоне не должно удивлять - от красного диапазона спектра, в котором работает большинство светодиодных оптических мышей, до инфракрасного -«рукой подать», и вряд ли для сенсора переход на новый оптический диапазон был труден. Например, в манипуляторе Logitech MediaPlay используется светодиод, однако также дающий инфракрасную подсветку. Нынешние сенсоры без проблем работают даже с голубым светом (существуют манипуляторы и с такой подсветкой), так что спектр области освещения - для сенсоров не проблема. Так вот, благодаря более сильной освещенности поверхности под мышью, мы вправе предположить, что разница между местами, поглощающими излучение (темными) и отражающими лучи (светлыми) будет более значительной, чем при использовании обычного светодиода - т.е. изображение будет более контрастными.

И действительно, если мы посмотрим на реальные снимки поверхности, сделанные обычной светодиодной оптической системой, и системой с использованием лазера, то увидим, что «лазерный» вариант куда более контрастен - отличия между темными и яркими участками снимка более значительны. Безусловно, это может существенно облегчить работу оптическому сенсору и, возможно, будущее именно за мышами с лазерной системой подсветки. Но назвать подобные «лазерные» снимки в двадцать раз более детализированными вряд ли можно. Так что это еще один «новорожденный» миф.

Какими будут оптические сенсоры ближайшего будущего? Сказать трудно. Вероятно, они перейдут таки на лазерную подсветку, а в Сети уже ходят слухи о разрабатываемом сенсоре с «разрешением» 1600 cpi. Нам остается только ждать.

Со времен изобретения компьютерный манипулятор типа «лазерная мышь» прошел огромный эволюционный путь от деревянной коробки на двух колесах к устройству с электромагнитным шариком и роликами внутри. Затем механизм был заменен на оптический сенсор и светодиод. И в завершении, последний был замещен более точным и менее энергоемким лазером.

В довершении ко всему, у нее отняли хвост, заменив его bluetooth-соединением. Так появилась беспроводная лазерная мышь. Теперь она представляет собой миниатюрную эргономичную конструкцию, с привлекательными формами и раскрасками, легким весом, необычайной чувствительностью и незаменимостью в работе с компьютером или ноутбуком.

Устройство лазерной мыши

Лазерная мышка своим устройством напоминает оптическую конструкцию. Основной рабочий элемент состоит из трех частей:

• миниатюрный ;
• оптический сенсор в форме плоской матрицы;
• сигнальный микропроцессор, способный распознавать изменения образов.

Лазерная мышь отличается от оптической по следующим характеристикам:

• Точность. Лазерное устройство способно выдавать до 20 раз больше данных на участке сканирования поверхности.
• Имеет низкое энергопотребление и позволяет беречь батарейки при беспроводных соединениях.
• Не светится в темноте. Может быть, это не столь важно, но иногда дополнительная подсветка позволяет судить о рабочем состоянии устройства.
• Благодаря свойствам лазера позволяет работать даже на зеркальной поверхности.

Основной и главный недостаток лазерных мышей - это их дороговизна. Альтернативное решение при подсчете выгоды от приобретения беспроводного варианта устройства может быть принято с расчетом экономии на батарейках.

Особенности при выборе мыши

Придя в компьютерный магазин, многие покупатели сталкиваются с среди широко представленного разнообразия производителей и моделей электронных устройств. Определиться с покупкой будет гораздо легче, если заранее определиться, какими характеристиками должна обладать лазерная мышь. В первую очередь это технические характеристики:

• Материалы корпуса. Здесь могут быть использованы пластик, металл, резина, или варианты комбинирования данных материалов.
• Тип мыши. Проводная или беспроводная - решение заключается в удобстве облуживания дополнительного питания устройства.
• Разрешение сенсора. В среднем разрешение сенсора в 2000 dpi должно обеспечить комфортное пользование мышью. Для игровых компьютеров можно приобрести устройство с более высокими характеристиками данного параметра.
• Количество кнопок. Тут выбор зависит от пользователя. Если он намеревается вместе с мышью использовать клавиатуру, то можно выбирать поменьше кнопок. А если предполагается, что лазерная мышь может полностью заменить другие то существуют 7-8 кнопочные варианты.
• Возможность выбора режима работы сенсора. Позволяет работать на своих скоростных режимах в различных приложениях или быстро перенастроиться в случае смены пользователя компьютера.
• Наличие дополнительного программного обеспечения. Современные устройства-манипуляторы в основном не нуждаются в установке драйверов. Однако некоторые производители вместе со своим продуктом предлагают набор программ и утилит для облегчения настроек работы мыши или дополнительные бонусы.
• Интерфейс подключения к компьютеру и наличие переходников. В настоящее время оборудование ориентировано в основном на подключение через USB 2.0. Но могут попадаться более дешевые, устаревшие модели с другими вариантами штекерного соединения.

Кроме технических характеристик, лазерная мышь может отличаться размером, дизайном, эргономикой. Здесь лучшим вариантом будет опробовать ее на месте, почувствовать, как она располагается в ладони, свободно ли двигается, все ли кнопки легкодоступны, как проходят двойные щелчки или как вращается колесико. В качестве примера высококачественных моделей лазерных мышей можно отметить A4Tech X-750F, OClick 765L, Logitech MX400, Genius Ergo555, Genius Ergo525 и Lexma AM530(MPE).

Всем привет! Патент на изобретение компьютерной мыши получен полвека назад, Дугласом Энгельбартом. Первые работоспособные эквиваленты, если сделать корректировку на инфляцию, стоили почти 1 000 долларов каждый.

Из этой статьи вы узнаете:

Во многом популяризации этого манипулятора поспособствовала компания Aplle, использовавшая (и продолжающая использовать) в своих «Макинтошах» однокнопочные мыши.

В сегодняшнем посте мы с вами разберем, как устроена компьютерная мышь, что у нее внутри, и сильно ли отличается принцип работы беспроводной и проводной мышек.

Принцип работы манипулятора

Мышка воспринимает перемещение по рабочей поверхности (столешнице или коврику), передавая компьютеру эти данные. Операционная система интерпретирует эти перемещения в движение курсора, который можно использовать для управления файлами или окнами программы.

Команды отправляются с помощью кнопок – основная, при нажатии левой и дополнительная, при нажатии правой.

В большинстве современных мышек стандарта AT присутствует колесико, под которым скрывается еще одна кнопка. Колесико, как правило, используется для вертикальной прокрутки большого документа или страницы браузера.
Почти все игры для платформы PC заточены под использование мышки. Перемещая ее, можно управлять камерой в шутерах или РПГ, выделять часть юнитов в стратегиях, отдавать команды персонажу в МОБА или перемещать объекты в логических играх.

Часто геймерские мышки имеют дополнительные кнопки, на которые можно забиндить часто используемые команды – это более удобно, чем искать их на клавиатуре. Колесико обычно служит для смены активного навыка или используемого оружия. Детальнее о предназначении компьютерной мыши .

Устройство мыши внутри

Независимо от количества кнопок, реализовать такую схему несложно – уже на момент изобретения мышки, существовали переключатели, которые можно было использовать в этом качестве. Главная проблема – заставить манипулятор корректно реагировать на перемещения.

В первых прототипах использовался прямой привод – пара перпендикулярных колес, которые реагировали на прокручивание, вследствие перемещения по столешнице. Позже конструкторы отказались от такого решения, задействовав шарообразный привод.

Внутри такой мышки размещался небольшой шарик, который прокручивался при движении мыши по коврику и, в свою очередь, вращал ролики привода.

Впоследствии от такого строения манипулятора пришлось отказаться – появились более совершенные технологии. Сегодня в продаже новую шариковую мышь, вы, вряд ли уже найдете.

Оптические мыши

На текущий момент это – самый распространенный тип манипуляторов для компьютера. В основу их работы положен принцип оптической корреляции. Из чего состоит оптический сенсор и как работает: светодиод подсвечивает участок рабочей поверхности и собирается другой линзой.

Собранный свет попадает в приемный сенсор контроллера, сигнал обрабатывает и передается на центральный процессор компьютера.

Сенсор делает снимки поверхности с высокой частотой. Для обычной офисной мыши достаточно 1 кГц (1 000 DPI), однако для геймерского девайса важно позиционирование, поэтому рекомендованный минимум – пара тысяч DPI.

Такая простая схема работает благодаря тому, что поверхность рабочего стола или коврика неоднородна. Практика показывает, что на идеально гладкой и равномерно окрашенной поверхности такие мышки менее чувствительны.

Лазерные мыши

В таких девайсах для подсветки используется инфракрасный лазерный диод. Из-за согласованности излучения и фокусировки, позиционирование у таких устройств более точное, а для обработки сигнала требуются микронеровности гораздо меньшего размера.

Главное отличие таких мышек от оптических – способность работать на зеркальных и стеклянных поверхностях. Однако из-за высокой стоимости, лазерные мыши получили меньшее распространение.

Из чего состоит беспроводная мышка

Свое название манипулятор для компьютера получил за характерный вид – небольшое «тельце» и длинный «хвост», то есть провод, которым девайс подключается к ПК. Сегодня все проводные мыши подключаются или через порт PS/2, маркированный зеленым цветом, или через универсальную шину USB.

Однако это необязательно: давно обрели популярность беспроводные мыши. Строение их от классических отличается отсутствием провода – с тем же успехом сигнал передается через эфир, используя определенную частоту. Самый распространенный вариант – мыши, работающие по радио каналу, а также существуют и по протоколу Bluetooth.
К преимуществам таких устройств можно отнести их компактность и мобильность. Во время транспортировки не нужно искать, куда спрятать провод, а управлять курсором на экране можно из любой точки комнаты. К недостаткам стоит отнести возможность перехвата сигнала злоумышленниками.

Сенсор в беспроводных мышах используется также оптический, по принципу работы такой же как у проводных. Подключается беспроводной манипулятор к компу с помощью специального USB-передатчика, который ловит передаваемый ею сигнал.

Эту и другие устройства ввода вы можете найти в популярном интернет-магазине . Буду признателен всем, кто расшарит этот пост в социальных сетях. До завтра!

Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт. Компьютерных мышей или мышек, по разному их называют, существует огромное количество. По функциональному назначению их можно разделить на классы: одни - предназначены для игр, другие - для обычной работы, третьи - для рисования в графических редакторах. В этой статье я постараюсь рассказать о видах и устройстве компьютерных мышей.

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:

1. Механические
2. Оптические
3. Лазерные
4. Трекбол-мыши
5. Индукционные
6. 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 - 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"?

Если у Вас сломалась компьютерная мышка, не спешите покупать новую. Вполне возможно, что Вы самостоятельно сможете починить поломку и устройство прослужит Вам ещё не один год.

Барахлит сенсор мыши

Часто случается также ситуация, когда мы не можем точно навести курсор на определённую точку. Он постоянно дрожит и перемещается сам собой. Такая ситуация явно указывает на засорение оптической группы мышки.

Засорение чаще всего бывает внешним. В отсек, где свет диода отражается от стола, попадает пыль или волосы. Чтобы избавиться от такого засорения не нужно даже разбирать мышку. Достаточно перевернуть её и продуть. В крайнем разе, воспользоваться небольшой кисточкой, чтобы удалить прилипший мусор.

Если же и после таких манипуляций курсор мышки дрожит, то, вероятнее всего, что либо сенсор засорился внутри, либо вовсе вышел из строя. В любом случае можно попробовать разобрать мышку и почистить сенсор при помощи зубочистки с намотанной на неё ваткой пропитанной спиртом:

Перед тем как чистить сенсор ваткой, можно также попробовать продуть его, чтобы выдуть мелкодисперсионную пыль, которая может прилипнуть после намокания. После этого аккуратно без нажима вводите зубочистку вращательными движениями в отверстие сенсора. Сделав пару проворотов и не прекращая вращать, вытаскиваем зубочистку, дожидаемся высыхания спирта и пробуем подключить мышь.

Если и после всех попыток очистки сенсор нормально не работает, то при наличии другой мышки, паяльника и прямых рук, можно выпаять нерабочую микросхему и заменить её датчиком от другой мышки. Однако, это уже требует определённой сноровки, поэтому не все смогут провернуть такое...

Прокручивается колёсико мышки

Бывает так, что мышка работает нормально, но при попытке воспользоваться её колёсиком, страница, которую мы прокручиваем, начинает прыгать то вверх, то вниз, либо вообще не желает скроллиться. Увы, выход колеса мыши из строя - довольно частая поломка и именно она побудила меня к написанию данной статьи.

Для начала нужно внимательно рассмотреть, насколько равномерно колесо крутится в пазе. Сам паз и ось колеса имеют шестиугольное сечение, но иногда одна или несколько сторон этого шестиугольника может деформироваться, в результате чего будет наблюдаться проскальзывание оси в проблемном месте.

Если у Вас именно такая проблема, то она решается за счёт уплотнения края оси колеса скотчем или изолентой в небольших количествах. Если же с движением колёсика всё нормально, то поломка произошла внутри энкодера (датчика прокрутки). От длительного использования он мог разболтаться и его следует немного уплотнить:

Для этого возьмите небольшие плоскогубцы и по очереди прижмите ими четыре металлические скобы, которыми энкодер крепится к пластмассовым деталям механизма прокрутки. Здесь главное не переусердствовать и не сломать хрупкий пластик, но в то же время поджать посильнее. Пробуйте подключать мышь и проверять, уменьшился ли негативный эффект при прокрутке после каждого поджатия.

Увы, в моём случае полностью избавиться от рывков не удалось. Да, частота и разброс в скачках страницы уменьшились, но сами скачки полностью не исчезли. Тогда я решил подойти к вопросу уплотнения радикально и истинно по-русски:) Вырезал из старой упаковки от батареек кусочек тонкого но плотного полиэтилена и воткнул внутрь механизма:

Что самое интересное, данная манипуляция помогла! Мне осталось только обрезать лишнюю длину полоски и собрать мышь:)

Не работают кнопки мыши

Последняя, и самая досадная, поломка - это нерабочая кнопка. Левая ли, правая или та, что под колёсиком не важно - они все обычно одинаковы. Важно то, что нерабочая кнопка практически никак не чинится. Можно только заменить её микропереключатель, выпаяв паяльником нерабочий и поставив на его место новый или позаимствованный из другой мышки.

Микропереключатель имеет три "ножки", первая из которых - обычный фиксатор, а две остальные - контакты, которые и требуется паять. Фиксатор припаивать не нужно. Он служит только в качестве "защиты от дурака" , чтобы Вы по ошибке не вставили микропереключатель не той стороной.

Иногда кнопка ещё работает, но срабатывает не при каждом нажатии. Такой симптом может сигнализировать о том, что от частого использования стерся край толкателя кнопки, который нажимает микропереключатель.

Разбираем мышь и внимательно изучаем проблемную кнопку и её толкатель. Если видим небольшую вмятинку, то проблема может быть именно в ней. Достаточно залить промятое место капелькой эпоксидной смолы или расплавленной пластмассы.

Последняя проблема с которой Вы можете столкнуться - кнопка мыши делает двойной клик при нажатии на неё. Решить это дело можно перепайкой микропереключателя или... программно! В любом случае перед тем как браться за паяльник проверьте правильность настроек мышки в Панели управления Windows:

По стандарту полозок скорости двойного щелчка должен находиться по центру, а опция залипания кнопок мыши - отключена. Попробуйте выставить такие параметры и проверьте, решилась ли проблема. Если нет, ещё один радикальный программный способ "лечения" двойного клика - удаление драйвера мыши. Как правильно удалить драйвер написано .

Выводы

Мышки - одни из наиболее активно используемых устройств компьютера. Поэтому неудивительно, что они часто выходят из строя. Однако, благодаря простоте их устройства, починить мышку в большинстве случаев может каждый!

Для этого необязательно уметь паять или разбираться в электронике. Главное чётко диагностировать причину поломки. Здесь, как в медицине, правильный диагноз - путь к успешному ремонту.

Надеюсь, наша статья позволит Вам определить, что именно сломалось в Вашей мышке, а значит, и починить поломку. Успешного Вам ремонта!

P.S. Разрешается свободно копировать и цитировать данную статью при условии указания открытой активной ссылки на источник и сохранения авторства Руслана Тертышного.