Компьютерная мышь

<час />

Фон

Дизайнеры в компьютерной индустрии стремятся не только «построить лучшую мышеловку», но и создать лучшую мышь. Компьютерная мышь - это аксессуар к персональному компьютеру, который стал неотъемлемой частью работы компьютера. Небольшое устройство аккуратно вписывается в изгиб руки пользователя и позволяет пользователю с помощью очень ограниченных движений руки и пальцев «указывать и щелкать» инструкции для компьютера. Катящийся шарик на нижней стороне мыши указывает направление перемещения курсора (указателя) на мониторе или экране, а от одной до трех кнопок (в зависимости от дизайна) пользователь может сказать «да», щелкнув кнопки справа. инструкция по следующей работе компьютера.

История

Доктор Дуглас Энгельбарт, профессор Стэнфордского исследовательского института в Менло-Парке, Калифорния, разработал первое устройство, которое стало известно как мышь в 1964 году. В то время клавиши со стрелками на клавиатуре были единственным способом перемещения курсор на экране компьютера, и клавиши были неэффективными и неудобными. Доктор Энгельбарт сделал небольшой механизм, похожий на кирпич, с одной кнопкой сверху и двумя колесами снизу. Два колеса фиксировали горизонтальное и вертикальное движение, и устройство было довольно трудно маневрировать. Устройство было связано с компьютером кабелем, поэтому сигналы движения могли электрически передаваться на компьютер для просмотра на мониторе. Один из сотрудников доктора Энгельбарта подумал, что устройство с длинным кабельным хвостом выглядело как мышь, и название прижилось.

Другие ученые, особенно из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), также искали методы перемещения курсоров и наведения указателей на объекты на экране компьютера. Они пробовали рули, коленные переключатели и световые ручки, но при тестировании этих устройств по сравнению с мышью Энгельбарта, именно мышь ревела. Однако инженеры НАСА были обеспокоены тем, что мышь будет выходить в открытый космос со своей рабочей поверхности в условиях космической невесомости.

К 1973 году колеса на ходовой части мыши были заменены одним свободно катящимся шариком; и еще две кнопки (всего три) были добавлены в верх. Существо называли и мышью, и указывающим устройством, и Xerox объединила его со своим компьютером Alto, одним из первых персональных компьютеров. У Alto был графический пользовательский интерфейс (GUI); то есть пользователь указывал на значки или графические символы и списки операций, называемые меню, и щелкал по ним, чтобы компьютер открывал файл, печатал и выполнял другие функции. Позднее этот метод работы с компьютером был адаптирован в операционных системах Macintosh и Windows.

Развитие персонального компьютера стимулировало бурный рост приложений для устройства, которое было достаточно маленьким, чтобы его можно было использовать на нескольких рабочих местах. Инженеры могли разрабатывать автоматизированные проекты за своими рабочими столами, а мышь идеально подходила для рисования и черчения. Мышь также начала генерировать потомство, вместе называемое устройствами ввода / вывода, такими как трекбол, который по сути представляет собой мышь, лежащую на спине, поэтому пользователь может катать мяч вместо того, чтобы перемещать все устройство по поверхности. У военных, авиадиспетчеров и игроков в компьютерные игры теперь появился собственный питомец. Механические датчики в обоих типах устройств были заменены оптико-электронными датчиками, запатентованными Mouse Systems; они были более эффективными и более дешевыми. Оптическая мышь без движущихся частей была разработана для использования на специальном коврике для мыши с линиями сетки; свет изнутри мыши освещает сетку, фотодетектор считает количество и ориентацию пересеченных линий сетки, а данные о направлении преобразуются в движения курсора на экране.

Мышь стала быстро размножаться. Apple Computers представила Macintosh в 1984 году, и его операционная система использовала мышь. Другие операционные системы, такие как Commodore's Amiga, Microsoft Windows, Visicorp's Vision и многие другие, включают графический пользовательский интерфейс и мышь. Были добавлены улучшения, которые сделали датчики менее склонными к накоплению пыли, чтобы упростить прокрутку с помощью добавленного колеса наверху и сделать мышь беспроводной за счет использования радиочастотных сигналов (заимствованных из открывателей гаражных ворот) или инфракрасных сигналов (адаптированных из телевидения или пульты дистанционного управления).

Анатомия мыши

Тело

«Кожа» мыши - это внешний твердый пластиковый корпус, который пользователь ведет по плоской поверхности. Его «хвост» - это электрический кабель, идущий от одного конца мыши и заканчивающийся соединением с центральным процессором (ЦП). В задней части от одной до трех кнопок являются внешними контактами небольших электрических переключателей. Нажатие кнопки закрывает переключатель с щелчком; электрически цепь замкнута, и компьютер получил команду.

На нижней стороне мыши пластиковый лючок надевается на прорезиненный шарик, открывая часть шарика. Внутри шар удерживается на месте опорным колесом и двумя валами. Когда мяч катится по поверхности, один вал вращается в горизонтальном направлении, а второй реагирует на вертикальное движение. На одном конце каждого из двух валов также вращается колесо со спицами. Когда эти спицы вращаются, инфракрасные световые сигналы от светодиода (LED) мерцают через спицы и улавливаются детектором света. Темнота и свет преобразуются фототранзисторами в электрические импульсы, которые поступают на интерфейсную интегральную схему (ИС) мыши. Импульсы сообщают IC, что мяч отслеживается влево-вправо и вверх-вниз, а IC дает указание курсору соответствующим образом перемещаться по экрану.

Интегральная схема интерфейса установлена ​​на печатной плате (PCB), которая является каркасом, к которому прикреплены все внутренние механизмы мыши. Интегральная схема или компьютерный чип собирает информацию с переключателей и сигналы от фототранзисторов и отправляет поток данных на компьютер.

Мозг

Каждая конструкция мыши также имеет собственное программное обеспечение, называемое драйвером. Драйвер - это внешний мозг, который позволяет компьютеру понимать сигналы мыши. Драйвер сообщает компьютеру, как интерпретировать поток данных IC мыши, включая скорость, направление и нажатые команды. Некоторые драйверы мыши позволяют пользователю назначать определенные действия кнопкам и регулировать разрешение мыши (относительное расстояние, на которое перемещается мышь и курсор). Мыши, приобретаемые в составе компьютерных пакетов, имеют драйверы, встроенные или предварительно запрограммированные в компьютерах.

Сырье

Наружная оболочка мыши и большинство ее внутренних механических частей, включая оси и колеса со спицами, изготовлены из акрилонитрилбутадиенстирольного пластика (АБС), изготовленного методом литья под давлением. Мяч металлический с резиновым покрытием; его изготавливает специализированный поставщик. Электрические микровыключатели (сделанные из пластика и металла) также являются стандартными предметами, поставляемыми субподрядчиками, хотя разработчики мышей могут указать требования к усилию для переключателей, чтобы их было легче или надежнее нажимать. Интегральные схемы или микросхемы могут быть стандартными элементами, хотя каждый производитель может иметь собственные микросхемы, предназначенные для использования в его полной линейке продуктов. Электрические кабели и опалубки (концевые соединители) также поставляются сторонними поставщиками.

Печатная плата (PCB), на которой монтируются электрические и механические компоненты, изготавливается по индивидуальному заказу в соответствии с конструкцией мыши. Это плоский лист, покрытый смолой. Электрические резисторы, конденсаторы, генераторы, интегральные схемы (ИС) и другие компоненты изготовлены из различных типов металла, пластика и кремния.

Дизайн

Разработка новой мыши начинается со встреч между менеджером по разработке продукта, дизайнером, представителем по маркетингу и консультантом по эргономике (специалистом по движению человека и влиянию различных движений на части тела). Разработан список рекомендаций по человеческому фактору с указанием диапазона размеров рук, чувствительности к прикосновениям, объема работы, поддержки руки в нейтральном положении, положения пользователя при работе с мышью, разгибания пальца, необходимого для доступа к кнопкам, использования обоими левыми - и правшам, отсутствие длительного статического электричества и другие требования к комфорту и безопасности; они могут сильно различаться в зависимости от того, будет ли мышь использоваться, например, в офисе или с домашними компьютерами. Краткое описание дизайна предлагаемой мыши составлено для описания цели продукта и его достижений; также предлагается внешний вид в соответствии с ожидаемым рынком.

Команда дизайнеров возвращается к столу с моделями из пенопласта; десятки различных форм могут быть сделаны для одной конструкции мыши. На этих моделях проводится пользовательское тестирование; инженеры могут сами провести это предварительное тестирование, или они могут использовать фокус-группы в качестве типичных пользователей или наблюдать за тестированием один на один с выборочными пользователями. Когда выбор моделей сужается, из выигрышных дизайнов получаются более изысканные и окрашенные деревянные модели. Снова собирается информация об ощущении, форме и внешнем виде моделей; специалист по эргономике также рассматривает вероятные конструкции и подтверждает, что рекомендации по человеческому фактору были выполнены.

После выбора оптимальной модели команда инженеров приступает к проектированию внутренних компонентов. Трехмерный рендеринг создается компьютером, и те же данные используются для машинной резки форм внешней оболочки со всеми ее деталями. Инженеры-механики и электронщики вставляют печатную плату (и ее электронику) и механизм энкодера (шар, валы, колеса, светодиодный источник и детектор) внутрь конструкции. Процесс подгонки механизмов к оболочке повторяется; вносятся изменения, и процесс проектирования и подгонки повторяется до тех пор, пока мышь не будет соответствовать своим целям проектирования, и команда разработчиков не будет довольна результатами. Проектируются, производятся и тестируются нестандартные микросхемы; изготовленная на заказ электроника поможет конструкции достичь желаемых характеристик и придаст ей уникальные, конкурентоспособные и востребованные на рынке характеристики.

Завершенные проектные схемы передаются разработчику проекта, который начинает процесс модификации машин для производства мыши. Схемы оснастки создаются, например, для литья под давлением оболочки. Размер, форма, объем полости, количество заслонок, через которые пластик будет впрыскиваться в форму, и поток пластика через форму - все это схематически и изучается. После рассмотрения окончательного плана оснастки инструменты режутся с использованием компьютерных данных. Образцы пластиковых корпусов сделаны в виде «пробных снимков» для проверки реальных потоковых линий и подтверждения того, что пустоты не образуются. Изменения вносятся до тех пор, пока процесс не станет идеальным. Текстура добавляется к внешнему виду корпуса путем кислотного травления или пескоструйной обработки.

Тем временем команда инженеров установила сборочную линию для новой конструкции мыши и провела пробную сборку. Когда детали дизайна окончательно согласованы, инструменты созданы и результаты испытаний соответствуют целям и стандартам группы разработчиков, мышь готова к массовому производству.

Производственный
процесс

Чтобы сделать компьютерную мышь, одновременно выполняются несколько производственных процессов для изготовления разных частей устройства. Эти процессы описаны в первых трех шагах ниже. Затем детали собираются вместе для окончательной сборки, как описано в этапах 4–7.

1. На одном из этапов изготовления и сборки печатная плата (PCB) вырезается и подготавливается. Это плоский лист с полимерным покрытием, который может быть как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий. Версия для поверхностного монтажа собирается почти полностью машинным способом. Управляемый компьютером автоматический секвенсор размещает электрические компоненты в правильном порядке на плате в заданном порядке.

   При сборке печатной платы в сквозном отверстии соединительные провода электронных компонентов вставляются в отверстия на печатной плате. У каждого рабочего конвейера есть чертеж для части платы и конкретных единиц, которые нужно добавить. После того, как все компоненты установлены на плате, нижняя поверхность платы пропускается через припой из расплавленного свинца в машине для пайки волной припоя. Эта машина промывает плату флюсом для удаления загрязнений, затем нагревает плату и компоненты, которые она несет, инфракрасным теплом, чтобы уменьшить вероятность теплового удара. Когда нижняя сторона платы течет по совершенно гладкому тонкому жидкому листу расплавленного припоя, припой перемещается вверх по каждому проводу за счет капиллярного действия, герметизирует перфорацию и фиксирует компоненты на месте. Паяные платы охлаждаются. На этом этапе печатная плата проверяется визуально, и несовершенные платы отбраковываются до того, как будет установлен механизм кодировщика.

2. Кодирующий механизм (включая шарик с резиновым покрытием, опорное колесо, оба колеса со спицами и их оси, светодиод и его детектор) собран как отдельный блок. Пластиковые детали также были изготовлены методом литья под давлением в соответствии с фирменными спецификациями и обрезаны из лома пластика. После сборки механизма блок крепится к печатной плате с помощью зажимов или винтов. Теперь плата полностью собрана и подвергается проверке качества электроники.
3. Хвост мыши - ее электрический кабель - также был изготовлен из набора проводов, экранирования и резинового покрытия. Кабель имеет два дополнительных куска формованной резины, которые называются формованными поверхностями. Это устройства для снятия натяжения, которые предотвращают отсоединение кабеля от мыши или ее разъема, если за кабель тянут. Производители мышей обычно разрабатывают собственные формы для формования. Форма, напоминающая мышь, прикреплена к корпусу, а на противоположном конце хвоста разъем припаян к проводам, и наложенный разъем вставляется на место.
4. Детали внешней оболочки подвергаются визуальному осмотру после формования, обрезки и обработки поверхности (финишной обработки) и перед сборкой. Сборка внешней оболочки осуществляется в четыре этапа. Завершенная сборка печатной платы и кодировщика вставляется в нижнюю часть корпуса. Кнопки защелкиваются в верхней части корпуса, к нему подключается кабель, а верх и низ скручиваются автоматическими отвертками.
5. Окончательная проверка качества электроники и работоспособности выполняется, когда сборка практически завершена. Резиновые или неопреновые ножки с липкой пленкой, предварительно нанесенной на одну сторону, добавляются к нижней стороне мыши.
6. В то время как разработка инструментов и физическая сборка, описанные выше, находились в стадии разработки, группа программистов разрабатывала, тестировала и воспроизводила микропрограммное обеспечение драйвера мыши. Прошивка, так называемая, потому что она находится в области между программным обеспечением и оборудованием, состоит из комбинации кодов в интегральной схеме и преобразования направленных движений мыши и сигналов микропереключателей, которые принимающий компьютер должен понимать, когда мышь подключена. . Когда драйвер был разработан, собственные тестеры производителя проходят тщательные испытания, и Федеральная комиссия по связи (FCC) и Европейская комиссия (CE - организация, которая регулирует радиоизлучение и электростатический разряд) также одобряют электронику. Данные утвержденных драйверов кодируются и выпускаются серийно на дискетах.
7. FCC требует, чтобы сигнальные или коммуникационные устройства, включая мышь, имели ярлыки с указанием компании и определенных технических характеристик продукта. Этикетки напечатаны на прочной бумаге с прочным клеем, поэтому их нелегко удалить. На дно мыши наклеена этикетка, и мышь упакована в пластиковый пакет. Устройство, его дискета с драйверами и буклет с инструкциями с регистрационной информацией и информацией о гарантии упакованы и подготовлены к отправке и продаже.

Контроль качества

Использование компьютерных дизайнов обеспечивает качество и экономию времени. Данные можно быстро сохранять и изменять, поэтому можно экспериментировать с формами, компоновками компонентов и общим внешним видом, а также выполнять итерационные корректировки. Данные автоматизированного проектирования также ускоряют анализ Под внешним твердым пластиковым корпусом, которым пользователь перемещает коврик для мыши, находится прорезиненный шар, который вращается, как мышь движется. Шар удерживается на месте опорным колесом и двумя валами. При качении один вал вращается в горизонтальном направлении, а второй реагирует на движение в вертикальном направлении. На одном конце каждого из двух валов также вращается колесо со спицами. Когда эти спицы вращаются, инфракрасные световые сигналы от светодиода (LED) мерцают через спицы и улавливаются детектором света. Темнота и свет преобразуются фототранзисторами в электрические импульсы, которые поступают на интерфейсную интегральную схему (ИС) мыши. Импульсы сообщают IC, что мяч отслеживается влево-вправо и вверх-вниз, передает команду по кабелю в центральный процессор (ЦП) и дает указание курсору соответствующим образом перемещаться по экрану. спецификации деталей, процесс оснастки и разработка процедур сборки, поэтому вероятность конфликтов мала.

При сборке выполняется не менее трех этапов контроля качества. Проверка электроники выполняется на печатной плате после того, как ее компоненты будут прикреплены (и припаяны на место, если используются методы сборки через сквозные отверстия) и до того, как будет прикреплен какой-либо пластиковый механизм. Пластиковые детали (механизм энкодера и внешняя оболочка) проверяются визуально, когда они собраны, но до того, как они будут подключены к плате и электронике; это предотвращает разборку или ненужную трату электроники, например, из-за дефектной оболочки. Наконец, полностью собранное устройство подвергается еще одной проверке электроники и работоспособности; 100% мышей, производимых Kensington Technology Group, подключаются к работающим компьютерам и тестируются перед упаковкой. Как отмечалось выше, и FCC, и CE регулируют аспекты операций с мышью, поэтому они также проверяют и утверждают данные драйверов.

Побочные продукты / отходы

Производители компьютерных мышей не производят побочных продуктов производства мышей, но большинство из них предлагают ряд аналогичных устройств для различных приложений. Совместимые или взаимозаменяемые детали включаются в новые конструкции или несколько конструкций, когда это возможно, чтобы избежать затрат на конструкцию, инструменты и модификацию сборки.

Отходы минимальны. Кожа мыши из АБС-пластика пригодна для вторичной переработки, ее можно много раз шлифовать, формовать и перетирать. Другой пластиковый и металлический лом производится в ничтожных количествах и может быть переработан или утилизирован.

Будущее

В настоящее время на рынке представлены устройства, являющиеся модификациями мышей. Интернет-мышь вставляет колесо прокрутки между двумя кнопками, чтобы упростить прокрутку веб-страниц; еще более сложная версия добавляет кнопки, которые могут быть запрограммированы пользователем для выполнения функций Интернета, таких как переход назад или вперед, возврат на домашнюю страницу или начало нового поиска. Одна версия мыши вернулась на пол, где две опоры для ног или педали заменяют мяч и кнопки; одна педаль нажимается для перемещения курсора, а вторая щелкает. Доступны беспроводные мыши, которые общаются с помощью радиосигналов, а мышь полностью утилизирована тачпадом. Пользователь проводит пальцем по сенсорной панели, чтобы переместить курсор, а веб-страницы можно прокручивать и продвигать другими, конкретными движениями. Многие из этих приспособлений предназначены для устранения повторяющихся стрессов и снижения напряжения предплечий.

Изобретатель мыши, доктор Энгельбарт, никогда не верил, что мышь доживет до тридцати с лишним лет или сохранит свое нетехническое название. Фактически, и мышь, и ее детище трекбола становятся все более популярными, поскольку формы становятся более удобными, требуется меньше чистки и обслуживания, а также повышаются надежность и долговечность. Будущие разработки мышей будут следовать за развитием Интернета и включать больше возможностей для программирования, таких как переключение рук, чтобы удвоить количество доступных функций. Мышь может когда-нибудь вымереть, и наиболее вероятный кандидат на ее замену - это устройство, которое отслеживает движение глаз пользователя компьютера и отслеживает его с помощью соответствующих движений курсора и функциональных сигналов.