Tipos y dispositivo de ratones de computadora. ¿Qué es un ratón y cómo funciona?
Para resolver una de las tareas, necesitaba recibir y procesar mediante programación imágenes de una pequeña área de la superficie del papel desde una distancia muy cercana. Como no recibí una calidad decente al usar una cámara USB normal y ya estaba a mitad de camino de la tienda por un microscopio electrónico, recordé una de las conferencias donde nos dijeron cómo se organizan varios dispositivos, incluido un mouse de computadora.
Preparación y algo de teoría
No entraré en los detalles del principio de funcionamiento de un mouse óptico moderno, está escrito con gran detalle (recomiendo leer para el desarrollo general).Buscando en Google información sobre este tema y desmontando un viejo mouse Logitech PS / 2, vi una imagen familiar de artículos de Internet.
Un esquema no muy complicado de "ratones de primera generación", un sensor óptico en el centro y un chip de interfaz PS/2 un poco más arriba. El sensor óptico que encontré es un análogo de los modelos "populares" ADNS2610/ADNS2620/PAN3101. Creo que ellos y sus contrapartes fueron producidos en masa en la misma fábrica china, habiendo recibido diferentes marcas en la salida. La documentación para ello se encontró muy fácilmente, incluso junto con varios ejemplos de código.
La documentación dice que este sensor recibe una imagen de una superficie de 18x18 píxeles (resolución 400cpi) hasta 1500 veces por segundo, la recuerda y, utilizando algoritmos de comparación de imágenes, calcula el desplazamiento en coordenadas X e Y con respecto a la posición anterior.
Implementación
Para “comunicarme con el sensor”, utilicé la popular plataforma informática Arduino y decidí soldar directamente a las patas del chip.
Conectamos 5V y GND a las salidas correspondientes de Arduino, y las patas de los sensores SDIO y SCLK a los pines digitales 8 y 9.
Para obtener el desplazamiento en coordenadas, debe leer el valor del registro del chip en 0x02 (X) y 0x03 (Y), y para volcar la imagen, primero debe escribir el valor 0x2A en 0x08 y luego leerlo 18x18 veces desde allí. Este será el último valor "recordado" de la matriz de brillo de la imagen del sensor óptico.
Puedes ver cómo implementé esto en Arduino aquí: http://pastebin.com/YpRGbzAS (~100 líneas de código en total).
Y para recibir y mostrar la imagen, se escribió un programa en Processing.
Resultado
Después de "terminar" un poco el programa para mi proyecto, pude obtener una imagen directamente del sensor óptico y realizar todos los cálculos necesarios en ella.
Puede notar la textura de la superficie (papel) e incluso letras individuales en ella. Cabe señalar que se obtiene una calidad de imagen tan clara debido al hecho de que los desarrolladores de este modelo de mouse agregaron al diseño un soporte de vidrio especial con una lente pequeña directamente debajo del sensor.
Si comienza a levantar el mouse sobre la superficie, incluso un par de milímetros, la claridad desaparece de inmediato.
Si de repente quieres repetir esto en casa, para encontrar un ratón con un sensor similar, te recomiendo buscar dispositivos antiguos con interfaz PS/2.
Conclusión
Aunque la imagen resultante no es muy grande, fue suficiente para mi tarea (escáner de código de barras). Resultó muy económico y rápido (un mouse para ~ 100r + Arduino + un par de días para escribir código).Dejo enlaces a materiales que me fueron muy útiles para solucionar este problema. Realmente no fue difícil y se hizo con mucho gusto. Ahora estoy buscando información sobre los chips de modelos más caros de ratones modernos para obtener imágenes de alta calidad con mayor resolución. Es posible que incluso pueda ensamblar algo como un microscopio (la calidad de imagen del sensor actual claramente no es adecuada para esto). ¡Gracias por su atención!
Ratón de computadora es un dispositivo de entrada muy útil y conveniente para la información gráfica.
En la actualidad, casi todas las computadoras personales están equipadas con este dispositivo. El sistema operativo Windows y todos los programas diseñados para funcionar en su entorno están completamente orientados al mouse. De hecho, todas las acciones en Windows, excepto escribir, se pueden realizar sin usar el teclado, usando solo un mouse. Además, en ausencia de un mouse, trabajar con Windows es significativamente más difícil y lento.
Estructuralmente, el mouse es una caja de plástico de forma aerodinámica, que contiene:
una enorme bola de goma que gira cuando mueves el mouse sobre una superficie lisa;
dos o tres botones;
un mecanismo para convertir la rotación de la pelota en señales eléctricas;
circuito electrónico para recibir y procesar datos sobre el estado del mouse (coordenadas del mouse y posiciones de los botones).
Un cable flexible conecta el ratón a la unidad del sistema informático. A veces, se utilizan rayos infrarrojos en lugar de un cable para conectar una computadora a un mouse. En este caso, falta el cable del mouse y no interfiere con el trabajo.
La figura muestra la estructura interna del ratón. Los siguientes componentes necesarios del mouse están marcados en la figura:
1 foto emisor
2. Fotodetector
3. Pelota (generalmente cubierta con goma para un mejor agarre en la superficie de la mesa).
4.Rodillo giratorio
5. Rueda de prensa
6. Botón
7 cable
8. Controlador (chip especial)
Actualmente lo más común ratones optomecánicos . Su popularidad se debe principalmente a su bajo costo. La rotación de una bola de metal recubierta de goma durante el movimiento de dicho mouse se transmite a dos rodillos. Uno de ellos está ubicado a lo largo del mouse y el segundo, al otro lado. De esto se trata la "mecánica". La rotación de los rodillos se convierte en una señal eléctrica por medio de sensores optoelectrónicos, que consisten en un LED y un receptor, entre los cuales hay un disco con ranuras fijado en el rodillo. Cuando el disco gira, el haz de LED pasa a través de las ranuras o se interrumpe y se forman pulsos en la salida del receptor. El microprocesador incorporado los cuenta y genera un código digital que ingresa a la PC a través de la interfaz, donde es procesado por el controlador. El ratón optomecánico tiene dos elementos poco fiables. En primer lugar, es un mecanismo que convierte el movimiento de la bola en rotación de los discos sensores. En segundo lugar, el cable de conexión, que se dobla constantemente durante el funcionamiento.
Para eliminar el primer inconveniente, en lugar de una pelota, varios modelos modernos de mouse usan sensor de movimiento óptico . Estos ratones no tienen partes móviles, por lo que tienen una alta precisión de posicionamiento. Los primeros modelos de tales dispositivos se suministraron con una alfombra especial "forrada". Al moverse, el sensor funcionaba como un escáner primitivo, convirtiendo la alternancia de áreas oscuras y claras en la alfombra en impulsos eléctricos. Los ratones ópticos modernos pueden funcionar en casi cualquier superficie: el sensor reacciona a la reflectividad desigual natural del material. En lugar de una pelota, se coloca en ella un sensor óptico sensible, capaz de rastrear el movimiento de texturas relativamente pequeñas en la superficie deslizante (alfombra, hoja de papel, etc.) que son invisibles a la vista, sin mencionar los rasguños y otros inhomogeneidades mecánicas y de color. Su movimiento en el campo de visión del sensor es convertido por un procesador especializado en un incremento de coordenadas lineales correspondientes al movimiento de la mano del usuario. La superficie debajo del mouse se digitaliza a una frecuencia de 1500 veces por segundo.
En artículos anteriores, comenzamos a hablarte sobre los periféricos de la computadora. Empezamos con el teclado. El siguiente en la línea es el ratón. En el artículo te contamos qué es un ratón de ordenador, cuáles son sus tipos y principales características.
Ratón de computadora es una parte integral de la computadora. Permite al usuario controlar el cursor que se muestra en la pantalla moviendo el mouse sobre la superficie de la mesa.
En pocas palabras, un mouse de computadora es una herramienta con la que podemos seleccionar objetos en la pantalla de la computadora y manipularlos. Estas acciones incluyen: copiar, abrir documentos, seleccionar y enviar mensajes de texto, y mucho más. Al usar una computadora, una persona prácticamente no suelta el dispositivo, lo que demuestra la importancia de este dispositivo.
¿De qué está hecho un mouse de computadora?
Los ratones de computadora, si no presta atención a las características de algunos tipos, consisten en una rueda de desplazamiento con la que puede moverse (desplazar información) en la pantalla de la computadora y teclas que se utilizan para acciones como: activar el menú contextual, activar o abrir un objeto, agarrarlo y moverlo, etc.
En la parte inferior del mouse hay un sensor para rastrear el movimiento del manipulador en la superficie. Dependiendo del tipo (que se discutirá más adelante), puede ser una pelota (prácticamente no se usa en nuestro tiempo) o un escáner láser.
El mouse también tiene un cable (con interfaz USB o PS / 2) con el que se conecta a una PC o, en el caso de los ratones inalámbricos, un compartimento para instalar baterías.
Tipos de ratones de computadora
El mouse de la computadora ha recorrido un largo camino de evolución y hoy conocemos los siguientes tipos:
- Mecánico - un tipo de mouse que prácticamente no se usa hoy en día. Como sensor de seguimiento de movimiento, aquí se utiliza un dispositivo hecho de una bola de acero recubierta de caucho, rodillos y sensores de ángulo. Mientras el mouse se mueve, la bola de acero gira, los rodillos se presionan contra ella, lo arreglan y transmiten información mediante sensores de ángulo de rotación. Los sensores, a su vez, convierten los datos recibidos en señales eléctricas. Las desventajas de estos ratones son el tamaño relativamente grande y la necesidad de una limpieza periódica para un buen rendimiento. Definitivamente también necesita una alfombra, sin ella será imposible trabajar como manipuladora;
- Óptico - se diferencian de los mecánicos en que, en lugar de una pelota, para seguir el movimiento, se utiliza una "cámara", que fotografía la superficie sobre la que se mueve el ratón a una frecuencia de varios cientos de fotogramas por segundo. Analizando las imágenes hechas, hay un movimiento del cursor en la pantalla. Para resaltar mejor todas las irregularidades de la superficie y, por lo tanto, mejorar la calidad del posicionamiento del mouse, se utiliza un LED brillante, que se instala en el dispositivo en un ligero ángulo;
- Láser - una gran alternativa al tipo anterior de ratones. El principio de funcionamiento se puede llamar idéntico al óptico, solo que en este tipo, en lugar de un LED, se utiliza un diodo láser infrarrojo para la iluminación. Gracias a esta solución, aumenta la precisión de posicionamiento del dispositivo. Una ventaja también se puede llamar el hecho de que el tipo de superficie prácticamente no es importante para el correcto funcionamiento de un mouse láser;
- Tocar - aquí el nombre habla por sí mismo. Este mouse no tiene botones ni rueda de desplazamiento, todos los comandos se pueden configurar mediante gestos. Los ratones táctiles son el tipo más nuevo, que son fáciles de usar y tienen una apariencia sorprendente;
- inducción ratones que funcionan usando energía de inducción. En uso, se requiere una alfombrilla, que sirve como la llamada tableta gráfica;
- ratones trackball - dispositivos sin botones, que son controlados por una bola invertida llamada trackball;
- Giroscópico - el posicionamiento del cursor con dicho mouse se debe al giroscopio. Para un correcto funcionamiento, la superficie no es importante para estos ratones, leen información sobre el movimiento no solo de ella, sino del espacio.
Otra forma de clasificar los ratones de computadora es separarlos por la forma en que están conectados. Entonces los ratones son:
- cableado - conectarse a una PC mediante un cable a través de USB o PS / 2;
- Inalámbrica - La conexión se realiza mediante el protocolo Bluetooth.
Características de los ratones de computadora
Las principales características de los ratones de computadora:
- Escriba tipo) . Como se mencionó anteriormente, esto afecta el funcionamiento del mouse en sí, la conveniencia y la practicidad. Cada usuario elige un tema de uso individual, ya que el propósito se basa en: hay quienes juegan activamente juegos de computadora: un mouse para juegos es ideal para él, ya que está equipado con teclas adicionales para facilitar la navegación. Para otros, bastará con un láser convencional, con cuya ayuda realizarán todas las operaciones necesarias para el usuario medio.
- Tamaño y forma . Estas características afectan principalmente su practicidad de uso: la elección, en la mayoría de los casos, está determinada por el tamaño de la mano: a las niñas les encantan los ratones pequeños y hermosos, los hombres están acostumbrados a sentir en sus manos un ratón pesado y bastante grande, que será conveniente de controlar.
- Sensibilidad . Este criterio afecta la precisión de mover el cursor en la pantalla. Los usuarios más experimentados prestan mucha atención a la sensibilidad porque, además de la configuración estándar, algunas de sus actividades requieren la máxima precisión y equilibrio de movimientos, lo que puede afectar el resultado del trabajo.
conclusiones
Hasta la fecha, una gran cantidad de tipos de ratones de computadora presentados permiten que cada persona tome una decisión informada en función de los requisitos individuales. Espero que el artículo te haya ayudado a aprender mucho sobre un tema tan indispensable para un usuario de computadora como es el mouse.
En este momento, los ratones convencionales con sensor de movimiento de bola están al borde de la extinción, están siendo reemplazados activamente ratones ópticos.
En 1980, dos inventores independientes, Steve Kirsch y Richard Francis Lyon, demostraron modelos funcionales de ratones ópticos. El mouse de Stephen Kirsch usó un LED infrarrojo y el mouse de Richard Francis Lyon usó un LED visible.
Los primeros ratones ópticos que llegaron al mercado fueron desarrollados por Hewlett-Packard en 1999 y vendidos bajo la marca Microsoft. Dicho mouse podría funcionar en casi cualquier superficie y no requería una limpieza periódica de la suciedad como los ratones mecánicos convencionales.
Poco tiempo después, otros fabricantes comenzaron a producir sus modelos de ratones ópticos utilizando componentes de Agilent Technologies, que se escindió de Hewlett-Packard.
Los ratones ópticos modernos utilizan la llamada tecnología de correlación óptica, en la que una pequeña cámara de video con una frecuencia generalmente superior a 1 kHz fotografía una superficie iluminada por un LED y, comparando imágenes cuadro por cuadro, determina la dirección del movimiento. del ratón La superficie sobre la que se mueve el ratón (tela, madera, plástico o una alfombra especial) suele tener microrrugosidades. Estas microrrugosidades están iluminadas por un LED brillante, colocado en un ligero ángulo con respecto a la superficie, por lo que las microrrugosidades proyectan sombras distintas, que la cámara del mouse captura con confianza y procesa un microcircuito especializado.
En los ratones ópticos se suelen utilizar LED rojos, ya que son más económicos y los fotodetectores de silicio son más sensibles a la luz roja, los LED de otros colores son menos habituales.
La desventaja de los ratones ópticos es el mayor consumo de energía en comparación con los ratones mecánicos y láser.
A ratones láser Para iluminar la superficie no se utiliza un LED, sino un diodo láser infrarrojo que ilumina la superficie. Debido a la coherencia de la radiación láser, el enfoque en la superficie de trabajo es mucho más preciso, y este mouse requiere una microrrugosidad de superficie con un tamaño mucho más pequeño que el necesario para un mouse óptico.
Por primera vez, un mouse láser llegó al mercado en 1998, fabricado por Sun Microsystems, pero no fue ampliamente utilizado. A diferencia de un mouse óptico, un mouse láser es capaz de trabajar en superficies transparentes como el vidrio y en superficies espejadas. Además, en teoría, un ratón láser debería proporcionar una mejor precisión de posicionamiento en comparación con un ratón óptico, aunque en la práctica su precisión es casi la misma, pero para los juegos se suele recomendar el uso de un ratón láser, aunque esta es una recomendación bastante dudosa. , ya que todos los ratones láser tienen una interfaz USB, lo que limita la tasa de transferencia de datos y, además, existe la cuestión de la compatibilidad de los ratones láser USB con diferentes sistemas operativos.
¡Buenas tardes amigos!
Hoy hablaremos sobre un dispositivo muy conveniente al que estamos tan acostumbrados y sin el cual ya no podemos imaginarnos trabajando en una computadora.
¿Qué es un "ratón"?
"Mouse" es un manipulador de botones, diseñado junto con el teclado para ingresar información en archivos .
De hecho, parece un ratón con cola. Una computadora moderna ya es impensable sin este artilugio.
El "mouse" es mucho más conveniente de usar que, por ejemplo, el manipulador portátil incorporado.
Por lo tanto, los usuarios a menudo apagan este "tapete" portátil y conectan un "ratón".
¿Cómo funciona esta cosa práctica?
Los primeros diseños de manipuladores.
Los primeros manipuladores incluían una bola que tocaba dos discos de rodillos.
El borde exterior de cada disco tenía perforación. Los ejes estaban ubicados perpendiculares entre sí.
Un eje era responsable de la coordenada X (movimiento horizontal), el otro de la coordenada Y (movimiento vertical).
Al mover el manipulador sobre la mesa, la bola giraba, transfiriendo torque a los ejes.
Si el manipulador se movió en la dirección "derecha-izquierda", entonces giró principalmente el eje responsable de la coordenada X. El cursor en la pantalla del monitor también se movió hacia la derecha-izquierda. Si el mouse se movía en la dirección "hacia afuera de sí mismo", giraba principalmente el eje responsable de la coordenada Y. El cursor en la pantalla del monitor se movía hacia arriba y hacia abajo.
Si el manipulador se movía en una dirección arbitraria, ambos ejes giraban y el cursor se movía en consecuencia.
Sensores ópticos en ratones viejos
Dichos dispositivos contenían dos sensores ópticos: optoacopladores. El optoacoplador incluye un emisor (LED que emite en el rango IR) y un receptor (fotodiodo o fototransistor). El emisor y el receptor están ubicados a una distancia cercana el uno del otro.
Cuando el manipulador se mueve, los ejes con discos rígidamente fijados a ellos giran. El borde perforado del disco atraviesa periódicamente el flujo de radiación del emisor al receptor. Como resultado, se obtiene una serie de pulsos en la salida del receptor, que se alimentan al chip controlador. Cuanto más rápido se mueva el ratón, más rápido girarán los ejes. Habrá una mayor frecuencia de pulsos y el cursor se moverá más rápido en la pantalla del monitor.
Botones y rueda de desplazamiento
Cualquier manipulador tiene al menos dos botones.
Al hacer doble “clic” (presionar) sobre uno de ellos (normalmente el izquierdo) se inicia la ejecución de un programa o archivo, al hacer clic sobre el otro se abre un menú contextual para la situación correspondiente.
Los dispositivos diseñados para juegos de computadora pueden tener de 5 a 8 botones.
Al hacer clic en uno de ellos, puede dispararle al monstruo desde un lanzagranadas, en el otro, para lanzar un cohete, en el tercero, para descargar un buen disco duro viejo en él.
Los ratones modernos también tienen desplazamiento, una rueda de desplazamiento, que es muy conveniente cuando se visualiza un documento grande. Puede ver dicho documento solo girando la rueda y no usando los botones. Algunos modelos tienen dos ruedas desplazándose, mientras que puede ver texto o una imagen gráfica moviéndose hacia arriba y hacia abajo, hacia la izquierda y hacia la derecha.
Por lo general, hay otro botón debajo de la rueda de desplazamiento. Si ve el documento girando la rueda y al mismo tiempo la presiona, el controlador del manipulador activa tal modo que el documento mismo comienza a moverse hacia arriba en la pantalla. La velocidad de movimiento depende de la velocidad con la que el usuario giró la rueda antes de presionarla.
En este modo, el cursor cambia de estilo. Esto aumenta aún más la conveniencia ... En resumen, lo obtuvieron, lo cocinaron, lo masticaron, solo queda tragarlo. Al volver a pulsar la rueda, se cambia de "vista automática" al modo normal.
ratones ópticos
En el futuro, se mejoró el manipulador.
Aparecieron los llamados "ratones" ópticos.
Dichos dispositivos contienen emisores Diodo emisor de luz(generalmente rojo), un prisma de plástico reflectante transparente, un sensor de luz y un controlador de control.
El LED emite rayos que se reflejan en la superficie y son captados por el sensor.
Cuando el manipulador se mueve, cambia el flujo de radiación recibido, que es capturado por el sensor y transmitido al controlador, que genera señales estándar para una interfaz específica. Ratón óptico más sensible al movimiento y no requiere un tapete para sí mismo, como el antiguo manipulador de pelotas.
En un ratón óptico no hay piezas que rocen (a excepción del potenciómetro, cuya rotación se transmite desde la rueda de desplazamiento), que se desgasten o ensucien. Esto también es una ventaja.
Posibles problemas con los manipuladores
El ratón, como cualquier técnica, tiene una vida útil limitada. No es ningún secreto que la mayor parte de la tecnología informática se fabrica en China. El objetivo de cualquier negocio es obtener ganancias, por lo que los camaradas chinos ahorran incluso en cables para ratones, haciéndolos lo más delgados posible.
Por tanto, el primer punto débil de los manipuladores es el cable.
Más amenudo acantilado interior uno o más núcleos suceden en el punto donde el cable ingresa al mouse.
El cable tiene 4 hilos, dos de ellos son de potencia, el tercero es de frecuencia de reloj, el cuarto es de información.
Si la computadora no ve el mouse, el primer paso es "llamar" al cable.
Si se detecta una rotura, corte una parte del cable con un conector (detrás del punto de entrada del cable en la caja del "ratón" más cerca del conector) y la pieza restante a la placa de circuito impreso del manipulador, observando, por supuesto, el colores.
ratones PS/2 no se puede encender sobre la marcha .
De lo contrario, su controlador (su diminuto "cerebro") puede fallar. Y es bueno si se limita a eso. El controlador de interfaz PS / 2 en la placa base también puede fallar, lo que es mucho peor.
Si el cable está intacto y el controlador no reconoce el mouse, lo más probable es que el controlador haya fallado y deba reemplazarse. También se puede sospechar una rotura de cable en los ratones ópticos por la ausencia de un brillo del LED (que se encuentra cerca de la superficie que se monta sobre la mesa). En otros casos, es posible que el brillo no se deba a un mal funcionamiento del LED o del controlador, pero esto es raro.
Manipuladores con interfaz COM o USB pueden encender sobre la marcha. Sin embargo, en la actualidad, prácticamente no se encuentran dispositivos con una interfaz COM.
Tiene que hacer “clic” con el mouse miles de veces y los botones pueden fallar después de mucho tiempo. Para reemplazar el botón, debe desmontar el manipulador y soldar otro. No es necesario usar el mismo que estaba. Lo principal aquí es respetar la altura para mantener la longitud del recorrido de la llave. Sin embargo, los manipuladores han sido durante mucho tiempo muy asequibles y la mayoría de los usuarios no se molestan en repararlos.
Digamos "gracias" a los buenos viejos "ratones" con una pelota en la barriga: nos han servido bien ...
Terminando el artículo, notamos que existen variedades de manipuladores con emisor láser en lugar de un LED, que proporciona un posicionamiento del cursor más preciso y rápido. Esta velocidad y precisión es especialmente demandada en los juegos.
También hay "ratones" inalámbricos (de radio), en los que el intercambio de información con la computadora no se realiza por cable, sino por canal de radio. Por lo tanto, contienen su propia fuente de energía: un par de celdas galvánicas tipo dedo de tamaño AA o AAA. Recuerde una vez más que el conector del manipulador se inserta en uno de los puertos.
Eso es todo por hoy.
Víctor Geronda estuvo contigo.
Te veo en el blog!