Виды и устройство компьютерных мышей. Что такое мышь и как она устроена Мышь назначение принципы работы

Для решения одной из задач мне потребовалось программно получать и обрабатывать изображения небольшого участка поверхности бумаги с очень близкого расстояния. Не получив достойного качества при использовании обычной USB камеры и уже на пол пути в магазин за электронным микроскопом, я вспомнил одну из лекций, на которой нам рассказывали как устроены различные девайсы, в том числе и компьютерная мышка.

Подготовка и немного теории

В подробности принципа работы современной оптической мыши я вдаваться не буду, очень подробно об этом написано (рекомендую прочитать для общего развития).

Погуглив информацию по этой теме и разобрав старую PS/2 мышку Logitech, я увидел знакомую по статьям из интернета картину.

Не очень сложная схема «мышей первого поколения», оптический сенсор по центру и чип интерфейса PS/2 чуть выше. Попавшийся мне оптический сенсор является аналогом «популярных» моделей ADNS2610/ADNS2620/PAN3101. Я думаю, они и их аналоги были массово произведены на одном и том же китайском заводе, получив на выходе разную маркировку. Документация на него нашлась очень легко, даже вместе с различными примерами кода.

Документация гласит, что этот сенсор до 1500 раз в секунду получает изображение поверхности размером 18x18 точек (разрешение 400cpi), запоминает его и с помощью алгоритмов сравнения изображений вычисляет смещение по координатам Х и Y, относительно предыдущей позиции.

Реализация

Для «общения с сенсором» я использовал популярную вычислительную платформу Arduino, а припаяться решил прямо к ножкам чипа.

Подключаем 5V и GND к соответствующим выходам Arduino, а ножки сенсора SDIO и SCLK к цифровым пинам 8 и 9.

Для получения смещения по координатам нужно прочитать значение регистра чипа по адресу 0x02 (X) и 0x03 (Y), а для дампа картинки нужно, сначала записать значение 0x2A по адресу 0x08, а потом 18x18 раз его прочитать оттуда же. Это и будет последнее «запомненное» значение матрицы яркости изображения с оптического сенсора.

Как я реализовал это на Arduino можно посмотреть тут: http://pastebin.com/YpRGbzAS (всего ~100 строк кода).

А для получения и отображения картинки была написана программа на Processing.

Результат

После небольшого «допиливания» программы для своего проекта, я смог получать картинку прямо с оптического сенсора и производить над ней все необходимые вычисления.

Можно заметить текстуру поверхности (бумага) и даже отдельные буквы на ней. Следует отметить, что такое четкое качество картинки получается из-за того, что разработчики этой модели мыши добавили в конструкцию специальную стеклянную подставку с небольшой линзой прямо под сенсором.

Если начать приподнимать мышку над поверхностью даже на пару миллиметров, четкость сразу пропадает.

Если вы вдруг захотите повторить это дома, для нахождения мышки с аналогичным сенсором рекомендую искать старые девайсы с интерфейсом PS/2.

Заключение

Хотя получаемое изображение и не очень большое, этого вполне хватило для решения моей задачи (сканнер штрих кода). Получилось очень даже экономично и быстро (мышка за ~100р + Arduino + пару дней на написание кода).

Оставлю ссылки на материалы, которые мне очень пригодились для решения этой задачи. Это реально было не сложно и делалось с большим удовольствием. Сейчас я ищу информацию о чипах более дорогих моделей современных мышек для получения качественных изображений с большим разрешением. Возможно, мне даже удастся собрать что-то вроде микроскопа (качество изображений с текущего сенсора для этого явно не подходит). Спасибо за внимание!

Компьютерная мышь является очень полезным и удобным устройством ввода графической информации.

В настоящее время практически каждый персональный компьютер оснащен этим устройством. Операционная система Windows и все программы, предназначенные для работы в ее среде, целиком ориентированы на использование мыши. Фактически все действия в Windows, кроме набора текста, можно сделать без использования клавиатуры, пользуясь только одной мышью. Более того, при отсутствии мыши работа с Windows значительно затрудняется и замедляется.

Конструктивно мышь представляет собой пластмассовую коробочку обтекаемой формы, в которой размещены:

массивный обрезиненный шарик, вращающийся при перемещении мыши по гладкой поверхности;

две или три кнопки;

механизм преобразования вращения шарика в электрические сигналы;

электронная схема приема и обработки данных о состоянии мыши (координаты мыши и положение кнопок).

Гибким кабелем мышь соединяется с системным блоком компьютера. Иногда вместо кабеля для связи компьютера с мышью используются инфракрасные лучи. В этом случае мышиный провод отсутствует и не мешает работе.

На рисунке показано внутреннее устройство манипулятора "мышь". На рисунке отмечены следующие обязательные компоненты мыши:

1.Фотоизлучатель

2.Фотоприемник

3.Шарик (обычно для лучшего сцепления с поверхностью стола он покрыт резиной.)

4.Вращающийся валик

5.Прижимное колесико

6.Кнопка

7.Кабель

8.Контроллер (специальная микросхема)

В настоящее время наиболее распространены оптомеханические мыши . Их популярность объясняется в первую очередь невысокой стоимостью. Вращение обрезиненного металлического шарика при движении такой мыши передается на два ролика. Один из них расположен вдоль мыши, а второй - поперек. В этом и состоит «механика». Преобразование вращения роликов в электрический сигнал осуществляется с помощью оптоэлектронных датчиков, состоящих из светодиода и приемника, между которыми расположен закрепленный на ролике диск с щелевидными прорезями. При вращении диска луч светодиода то проходит через щели, то прерывается, и на выходе приемника формируются импульсы. Встроенный микропроцессор подсчитывает их и вырабатывает цифровой код, поступающий через интерфейс в ПК, где он обрабатывается драйвером. У оптомеханической мыши есть два ненадежных элемента. Во-первых, это механизм, который превращает перемещение шарика во вращение дисков датчиков. Во-вторых, соединительный кабель, который постоянно подвергается изгибу в процессе работы.

Для устранения первого недостатка вместо шарика в ряде современных моделей мышей используется оптический сенсор перемещения . В таких мышах нет движущихся узлов, поэтому у них высокая точность позиционирования. Первые модели таких устройств поставлялись со специальным «разлинованным» ковриком. При движении датчик работал подобно примитивному сканеру, преобразуя чередование темных и светлых участков на коврике в электрические импульсы. Современные оптические мыши могут работать практически на любой поверхности - датчик реагирует на естественную неравномерность отражательной способности материала. Вместо шарика в нее помещен чувствительный оптический датчик, способный отслеживать движение относительно мельчайших текстур на поверхности скольжения (коврик, лист бумаги и пр.), не заметных для глаза, не говоря уже о царапинах и прочих механических и цветовых неоднородностях. Их перемещение в поле зрения датчика специализированный процессор пересчитывает в приращение линейных координат, соответствующих движению руки пользователя. Оцифровка поверхности под мышью происходит с частотой 1500 раз в секунду.

В предыдущих статьях мы начали рассказывать вам о компьютерной периферии. Начали мы с клавиатуры. Следующая на очереди мышка. В статье расскажем вам о том что такое компьютерная мышь, какие бывают их виды и основные характеристики.

Компьютерная мышь – неотъемлемая часть компьютера. Она дает возможность пользователю управлять курсором, что отображается на экране, при помощи движения самой мыши по поверхности стола.

Если говорить проще, компьютерная мышь – средство, при помощи которого мы можем выбирать объекты, находящиеся на экране компьютера, и управлять ими. К таким действиям относятся: копирование, открытие документов, выделение и текста и многое другое. При пользовании компьютером человек практически не выпускает устройство из рук, что доказывает важность данного устройства.

Из чего состоит компьютерная мышь

Мышки для компьютера, если не обращать внимания на особенности некоторых видов, состоят из колеса прокрутки, с помощью которого можно перемещаться (прокручивать информацию) на экране компьютера, и клавиш, что используются для таких действий как, например: активизировать контекстное меню, активизировать или открыть объект, захватить и переместить его и т.п.

На нижней стороне мышки располагается датчик отслеживания движения манипулятора по поверхности. В зависимости от вида (будут рассмотрены ниже) это может быть шарик (практически не используется в наше время) либо лазерный сканер.

Также мышь имеет либо шнур (с USB или PS/2 интерфейсом), которым она подключается к ПК, либо, в случае с беспроводными мышками, отсек для установки батареек.

Виды компьютерных мышек

Компьютерная мышка прошла долгий путь эволюции и на сегодня нам известны следующие их виды:

Механические — тип мышек, практически не используемый сегодня. В качестве датчика отслеживания перемещения здесь используется устройство из обрезиненного стального шарика, роликов и датчиков угла поворота. Во время движения мыши стальной шарик крутится, к нему прижимаются ролики, которые фиксируют это и передают информацию датчиками угла поворота. Датчики же, в свою очередь, преобразуют полученные данные в электрические сигналы. Минусами таких мышек являются относительно большой размер и необходимость периодической чистки для хорошей работы. К ней так же обязательно нужен коврик, без него манипулятором работать будет невозможно;
Оптические — отличаются от механических тем, что вместо шарика, для отслеживания перемещения, используется «камера» которая с частотой несколько сотен кадров в секунду фотографирует поверхность, по которой мышь двигается. Анализируя сделанные изображения, происходит перемещение курсора на экране. Для того, чтобы лучше выделить все неровности поверхности, а следовательно улучшить качество позиционирования мыши, используется яркий светодиод который устанавливается в устройство под небольшим углом;
Лазерные – отличная альтернатива предыдущему виду мышек. Принцип работы можно назвать идентичным оптическим, только в этом типе вместо светодиода для подсветки используется инфракрасный лазерный диод. Благодаря данному решению возрастает точность позиционирования устройства. Плюсом также можно назвать то, что для корректной работы лазерной мыши практически не важен тип поверхности;
Сенсорные — здесь название говорит само за себя. В этой мышке нет ни кнопок, ни колеса прокручивания, все команды можно задавать с помощью жестов. Сенсорные мыши – это новейший вид, который отличается удобностью в использовании и изумительным внешним видом;
Индукционные — мыши, которые работают за счет употребления индукционной энергии. В использовании обязателен коврик, служащий, так называемым, графическим планшетом;
Трекбол-мыши — устройства без кнопок, для управления которым используется перевернутый шарик под названием — трекбол;
Гироскопичечкие — позиционирование курсора такой мышью происходит благодаря гироскопу. Для корректной работы, этим мышкам поверхность не важна они считывают информацию о движении не только с нее, но с пространства.

Еще одним способом классификации компьютерных мышек является разделения их по способу подключения. Так мышки бывают:

Проводными — подключаться к ПК при помощи провода по USB или PS/2;
Беспроводными — подключение происходит при помощи протокола Bluetooth.

Характеристики компьютерных мышек

Основные характеристики компьютерных мышек:

Тип (вид) . Как уже говорилось выше, это влияет на работу самой мыши, удобство и практичность. Каждый пользователь выбирает индивидуально предмет пользования, так как в основе лежит предназначения: есть те, кто активно играет в компьютерные игры – для него игровая мышь подойдет идеально, поскольку она оснащена дополнительными клавишами для удобной навигации. Другим же будет достаточно обычной лазерной, с помощью которой они будут выполнять все необходимые, для среднестатистического пользователя, операции.
Размер и форма . Эти характеристики в первую очередь влияют на её практичность в использовании: выбор, в большинстве случаев, определяется размером руки – девушки любят маленькие и красивые мышки, мужчины привыкли чувствовать в своих руках увесистую и довольно большую, по размерам, мышь, которой будет удобно управлять.
Чувствительность . Этот критерий влияет на точность перемещения курсора на экране. Более опытные пользователи уделяют чувствительности большое внимание, так как, помимо стандартных настроек, в некоторых видах их деятельности нужна максимальная точность и сбалансированность движений, что может повлиять на результат работы.

Выводы

На сегодняшний день большое количество представленных видов компьютерных мышек дает возможность каждому человеку сделать взвешенный выбор, исходя из индивидуальных требований. Надеюсь что статья помогла вам узнать много нового о таком незаменимом предмете компьютерного пользователя, как мышка.

В данное время обычные мыши с шариковым датчиком перемещения находятся на грани вымирания, их активно вытесняют оптические мыши .

В 1980 году два независимых изобретателя - Стив Кирш и Ричард Фрэнсис Лион продемонстрировали рабочие образцы оптических мышей. Мышь Стивена Кирша использовала инфракрасный светодиод, а мышь Ричарда Фрэнсиса Лиона - светодиод видимого диапазона.

Первые оптические мыши, попавшие на рынок, были разработаны компанией Хьюлетт-Паккард в 1999 году и продавались под маркой "Майкрософт". Такая мышь могла работать практически на любой поверхности и не требовала периодической очистки от грязи как обычные механический мыши.

Вскоре после этого другие производители стали выпускать свои модели оптических мышей, используя компоненты компании Agilent Technologies, которая выделилась из компании Хьюлетт-Паккард.

В современных оптических мышах используется так называемая технология оптической корреляции, в которой небольшая видеокамера с частотой обычно более 1 кГц производит фотографирование поверхности, подсвеченной светодиодом, и сравнивая покадрово изображения, определяет направление перемещения мыши. Поверхность, по которой перемещается мышь (ткань, дерево, пластик или специальный коврик), обычно имеет микронеровности. Эти микронеровности освещаются ярким светодиодом, установленным под небольшим углом к поверхности, из-за чего микронеровности отбрасывают отчётливые тени, которые уверенно фиксируются камерой мыши и обрабатываются специализированной микросхемой.

В оптических мышах обычно применяются красные светодиоды, так как они дешевле и кремниевые фотоприёмники более чувствительны именно к красному свету, реже встречаются светодиоды других цветов.

Недостаток оптических мышей - это повышенная потребляемая мощность по сравнению с механическими и лазерными.

В лазерных мышах для подсветки поверхности используется не светодиод, а инфракрасный лазерный диод, подсвечивающий поверхность. Из-за когерентности лазерного излучения фокусировка на рабочей поверхности осуществляется гораздо точнее и для работы этой мыши требуются микронеровности поверхности с гораздо меньшим размером, чем это необходимо для оптической мыши.

Впервые на рынок лазерная мышь попала в 1998, произведённая компанией Sun Microsystems, но не получила широкого распространения. В отличие от оптической мыши лазерная мышь способна работать на прозрачных поверхностях, таких как стекло, и на зеркальных поверхностях. Кроме того, теоретически лазерная мышь должна обеспечивать лучшую точность позиционирования по сравнению с оптической мышью, хотя практически их точности почти одинаковы, но для игр часто рекомендуют использовать лазерную мышь, правда это довольна сомнительная рекомендация, так как все лазерные мыши имеют интерфейс USB, а это ограничивает скорость передачи данных, и кроме того возникает вопрос совместимости лазерных USB мышей с разными операционными системами.

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!