Комп'ютерна миша

Початкова конструкція датчика руху миші, винайденої Дугласом Енгельбартом у Стенфордському дослідному інституті у 1963 році, складалася з двох перпендикулярних коліс, що виступають із корпусу пристрою. При переміщенні миші колеса крутилися кожне у своєму вимірі.

Така конструкція мала багато недоліків і незабаром була замінена на мишу з кульовим приводом.

У кульовому приводі рух миші передається на виступає з корпусу гумова сталева кулька (його вага і гумове покриття забезпечують хороше зчеплення з робочою поверхнею). Два притиснутих до кульки ролика знімають його рухи по кожному з вимірювань і передають їх на датчики кута повороту (інкрементальні енкодери), що перетворюють ці рухи в електричні сигнали.

Основним недоліком кулькового приводу є забруднення кульки та роликів знімання, що призводить до заклинювання миші та необхідності періодичного очищення (частково цю проблему було згладжено металізацією роликів). Незважаючи на свої недоліки, кульовий кран довгий час домінував, успішно конкуруючи з альтернативними конструкціями датчиків. В даний час кулькові миші майже повністю витіснені оптичними мишами другого покоління.

Існували два варіанти датчиків кулькового приводу.

Контактний датчик являє собою текстоліт новий диск з радіальними металевими доріжками і трьома притиснутими до нього контактами. Такий датчик дістався кульковій миші від прямого приводу.

Основними недоліками контактних датчиків є контактне окислення, швидке зношування і низька точність. Тому з часом всі миші перейшли на безконтактні оптроні.

Покажчик оптрона в кульковій миші

Оптичний датчик складається з подвійної оптопари — світлодіода і двох фотодіодів (зазвичай інфрачервоного) і диска з отворами або радіальними прорізами, який блокує світловий потік при його обертанні. При переміщенні миші диск обертається, і з фотодіодів знімається сигнал з частотою, що відповідає швидкості руху миші. Різниця фаз між двома фотодіодами визначає напрямок обертання. Подібний датчик розташований на колесі прокрутки.

Оптичні датчики призначені для безпосереднього відстеження руху робочої поверхні відносно миші. Усунення механічної складової забезпечило більш високу надійність і дозволило підвищити роздільну здатність детектора.

Перше покоління оптичних датчиків було представлено різними схемами оптопарних датчиків з непрямим оптичним зв’язком — світловипромінюючим і приймаючим відбиттям від робочої поверхні світлочутливих діодів. У таких датчиків була одна спільна риса — вони вимагали спеціального штрихування (перпендикулярні або ромбоподібні лінії) на робочій поверхні (килимок для миші). На деяких килимах ці штрихування робили фарбами, які були невидимими при звичайному освітленні (на таких килимках міг бути навіть малюнок).

Недоліками таких датчиків зазвичай називають:

• необхідність використання спеціального килимка і неможливість заміни його на інший. Крім усього іншого, колодки різних оптичних мишей часто не були взаємозамінними і не вироблялися окремо;
• необхідність певної орієнтації миші відносно килимка, інакше миша працюватиме некоректно;
• чутливість миші до бруду на килимку (адже вона стикається з рукою користувача) — сенсор нерішуче сприймав затінення на брудних ділянках килимка;
• висока вартість пристрою.

Миша з оптичним датчиком

Мікросхема оптичного датчика другого покоління

Друге покоління оптичних мишей має більш витончений дизайн. У нижній частині мишки встановлена спеціальна швидка відеокамера. Він безперервно робить знімки поверхні столу та порівнює їх, щоб визначити напрямок і кількість руху миші. Спеціальне контрастне освітлення поверхні світлодіодом або лазером полегшує роботу з камерою. Оптичні миші другого покоління мають величезну перевагу перед першим: вони не вимагають спеціального килимка для миші і працюють практично на будь-якій поверхні, крім дзеркальної або прозорої; навіть на PTFE (включаючи чорний).

Майже єдиним виробником оптичних сенсорів для миші є Avago Technologies. Його датчики мають роздільну здатність від 16x16 до 40x40 пікселів із частотою кількох тисяч кадрів в секунду. На кристал разом з датчиком вбудований спеціалізований цифровий сигнальний процесор для розрахунку переміщень.

Передбачалося, що такі миші будуть працювати на довільній поверхні, але незабаром з’ясувалося, що багато продаваних моделей (особливо перші широко продані пристрої) не так байдужі до текстури поверхні або візерунків на килимку. На деяких ділянках зображення графічний процесор здатний до серйозних помилок, що призводить до хаотичних рухів покажчика, які не відповідають дійсному. Для мишей, схильних до таких збоїв, потрібно вибирати килимок з іншим малюнком. Особливості контрастного підсвічування призводять до помилок миші на гладких поверхнях, таких як дзеркала.

Пил і пух на оптиці сенсора також призводять до помилок руху або ефекту невеликих рухів у стані спокою, що проявляється тремтінням покажчика на екрані, іноді з тенденцією ковзати в ту чи іншу сторону.

Подвійна сенсорна миша

Датчики другого покоління поступово вдосконалюються, і в наш час миші, схильні до збоїв, зустрічаються набагато рідше. Крім поліпшення датчиків, деякі моделі оснащені відразу двома датчиками переміщення, що дозволяє, аналізуючи зміни відразу на двох ділянках поверхні, виключити можливі помилки. Ці миші іноді здатні працювати зі склом, оргсклом і дзеркалами (на які інші миші не працюють).

Існують також килимки для миші, спеціально розроблені для оптичних мишей. Наприклад, килимок, на поверхні якого є силіконова плівка з суспензією блискіток (передбачається, що оптичний датчик набагато чіткіше виявляє рухи на такій поверхні).

Також деякі люди відносять світіння таких мишей до недоліків оптичних мишей навіть при вимкненому комп’ютері. Оскільки більшість недорогих оптичних мишей мають напівпрозорий корпус, вони пропускають червоне світло від світлодіодів, через що важко заснути, якщо комп’ютер знаходиться в спальні. Це відбувається, якщо напруга на порти PS/2 і USB подається від лінії резервного напруги; більшість материнських плат дозволяють змінити це за допомогою перемички +5 V <-> +5 VSB, але в цьому випадку ввімкнути комп'ютер з клавіатури буде неможливо. Щоб усунути цю проблему, ви також можете придбати мишку з інфрачервоним світлодіодним підсвічуванням.

Лазерний датчик

В останні роки був розроблений новий, більш досконалий тип оптичного датчика, для освітлення якого використовується напівпровідниковий лазер[4].

Про недоліки таких датчиків відомо небагато, але ми знаємо про їх переваги:

• вища надійність і роздільна здатність;
• відсутність помітного світіння (датчик має досить слабке лазерне освітлення видимого або, можливо, інфрачервоного діапазону);
• низьке енергоспоживання;
• Є повністю інтегровані рішення, коли лазер підсвічування виконується на тому ж кристалі, що й датчик[5].

Графічний планшет з індукційною мишкою

Індукційні миші використовують спеціальний планшет, який працює як графічний планшет або насправді входить до комплекту графічного планшета. Деякі планшети містять маніпулятор, схожий на скляну мишу-перехрестя, що працює за тим же принципом, але дещо відрізняється за виконанням, що дозволяє досягти підвищеної точності позиціонування за рахунок збільшення діаметра чутливої котушки і переміщення її з пристрою всередину. поле зору користувача.

Індукційні миші мають хорошу точність і не потребують правильного орієнтування. Індукційна миша може бути «бездротовою» (планшет підключений до комп’ютера, на якому вона працює), а також може мати індуктивне живлення, отже, не потребує батарейок, як звичайні бездротові миші.

Миша в комплекті з графічним планшетом заощадить трохи місця на столі (за умови, що планшет завжди на ньому).

Індукційні миші рідкісні, дорогі і не завжди зручні. Поміняти мишу з графічного планшета на іншу (наприклад, більш підходящу для руки тощо) практично неможливо.

Миша, оснащена гіроскопом, розпізнає рух не тільки на поверхні, а й у просторі: ви можете взяти її зі столу і керувати рухом руки в повітрі.

Гіроскопічні датчики вдосконалюються. Наприклад, Logitech стверджує, що MEMS механічні датчики, що використовуються в Миша MX Air менша за звичайні гіроскопічні датчики. На сьогоднішній день миші NEO MOUSE, розроблені корейською компанією NEO REFLECTION, оснащені найменшим гіроскопічним датчиком. Вага «Neo mouse» всього 13 грам, а за розмірами вона не більше пальчикової батареї.

Миша A4Tech X7 з додатковими кнопками

Виробники постійно намагаються додати в топові моделі додаткові кнопки, найчастіше – кнопки для великого або вказівного, рідше – для середнього. Деякі кнопки використовуються для внутрішнього налаштування миші (наприклад, для зміни чутливості) або подвійного потрійного клацання (для програм та ігор), іншим призначаються деякі системні функції в драйвері та/або спеціальній утиліті, наприклад:

• горизонтальна прокрутка;
• подвійне клацання (подвійне клацання);
• навігація в браузерах і файлових менеджерах;
• регулювання гучності та відтворення аудіо та відеороликів;
• запуск додатків;
• тощо

Apple Magic Mouse

У 2009 році Apple представила мишу Magic Mouse, першу в світі сенсорну мишу мультитач. Замість кнопок, коліщат та інших елементів керування в цій миші використовується сенсорний тачпад[6], що дозволяє за допомогою різних жестів натискати, прокручувати в будь-якому напрямку, масштабувати зображення, переміщатися по історії документів тощо.

Колеса і потенціометри — це диски, що виступають з корпусу і доступні для обертання. Потенціометри, на відміну від коліс, мають кінцеві положення.

Наявність одного колеса між кнопками (або «прокрутки»; для вертикальної прокрутки) тепер є стандартом де-факто. Таке колесо може не бути присутнім у концептуальних моделях, які мають інші конструкції прокручування.

Також колеса та потенціометри можна використовувати для регулювання, наприклад, гучності.

Миша Mitsumi Scroll, що має джойстик замість колеса прокручування

Міні-джойстик — важіль з двома кнопками, що виключає одночасне натискання обох кнопок (або подвійне плече під прямим кутом, орієнтоване в чотирьох основних напрямках). Плічка може мати центральний важіль або, навпаки, центральне поглиблення (схоже на джойстики ігрових приставок). Міні-джойстики з потенціометром зустрічаються рідко.

На додаток до вертикальної та горизонтальної прокрутки, джойстики миші можна використовувати для альтернативного переміщення вказівника або внесення змін, подібних до коліс.

Трекбол — куля, що обертається в будь-якому напрямку. Рухи кульок видаляються механічно (як у механічної миші) або оптично (використовується в сучасних трекболах).

Трекбол можна розглядати як двовимірне колесо прокрутки. Як і джойстик, трекбол можна використовувати для альтернативного переміщення вказівника. Трекболи зазвичай використовуються професіоналами, такими як звукорежисери та інші, оскільки крутити кулю пальцями потрібно багато часу. Однак трекбол забезпечує більш точне позиціонування курсору, ніж миша, завдяки ідеальному поєднанню пари сенсор-кулька і відсутності впливу всієї руки на рух.

Трекбол, закріплений горизонтально, одна із способів профілактики тунельного синдрому.

Трекбол менш підходить для шутерів через необхідність активно крутити колесо, але він добре справляється зі стратегіями; однак основне призначення цього пристрою — робота з додатками. Трекболи з регульованим прискоренням підходять для ігор, збільшуючи швидкість при довгих прокрутках.

У трекболів є і дуже істотний недолік — кулю і його поглиблення часто доводиться протирати від поту, пилу і жиру. Частковим вирішенням проблеми міг би стати електромагнітний трекбол, але жодна компанія ще не запропонувала такий маніпулятор широкій публіці.

Колесо прокрутки, що коливається

Сенсорні смужки та панелі (тачпад) - елементи, що визначають рух пальця по поверхні. Смуги визначають рух в одному вимірі (як колеса), панелі визначають рух у двох (як трекболи).

Сенсорні смужки та панелі функціонують як трекбольні колеса, але не мають рухомих частин.

Гібридні елементи управління поєднують у собі кілька принципів.

Колеса, джойстики та трекболи можуть включати кнопку, яка може бути спрацьована при безпосередньому натисканні елемента керування. Таким чином, стандартне колесо прокрутки також є середньою кнопкою миші.

Колесо може мати елементи джойстика - свобода нахилу по осі обертання. Це обертове колесо прокрутки (нахил колеса служить для горизонтальної прокрутки), це одночасно колесо, джойстик і кнопка.

Бездротова миша, що перезаряджається (4 — миша, 5 — док-станція)

Сигнальний провід миші іноді розглядається як перешкода і обмежуючий фактор. У бездротових мишей цей фактор відсутній. Однак у бездротових мишей є серйозна проблема – разом із сигнальним кабелем вони втрачають стаціонарне живлення і змушені бути автономними, від акумуляторних батарей, які потребують підзарядки або заміни, а також збільшують вагу пристрою.

Батареї бездротової миші можна заряджати як зовні, так і всередині миші (так само, як батареї в мобільних телефонах). В останньому випадку мишу необхідно періодично підключати до стаціонарного джерела живлення через кабель, док-станцію або індукційну панель живлення.

Перші спроби полягали в запровадженні інфрачервоного зв'язку між мишею і спеціальним приймаючим пристроєм, який, у свою чергу, був підключений до порту комп'ютера.

На практиці оптичний зв'язок показав серйозний недолік: будь-яка перешкода між мишею і сенсором заважала роботі.

Бездротова миша Apple Mighty Mouse

Радіозв'язок між мишею і приймаючим пристроєм, підключеним до комп'ютера, усунув недоліки інфрачервоного зв'язку і витіснив його.

Можна виділити три покоління бездротових мишей. Перше покоління використовувало діапазони частот, призначені для радіокерованих іграшок (27 МГц). Вони мали низьку частоту дискретизації (зазвичай 20-50 Гц), нестабільний зв'язок, взаємний вплив при розташуванні поблизу. У таких мишей виникла курйозна проблема: оскільки радіус дії цих мишей становив кілька метрів, а організації, як правило, закуповували однотипне обладнання партіями, були випадки, коли миша, розташована навіть на сусідньому поверсі, керувала курсором на екрані комп'ютера. Такі миші, як правило, мають перемикач, що дозволяє вибрати один з двох радіочастотних каналів, в більшості випадків перемикання на інший канал усуває проблему. В даний час мишей першого покоління більше не випускають.

Бездротова миша з ключем

Чорна бездротова миша Gigabyte Force M9 ICE з лазерним датчиком

Друге покоління радіомишей використовувало вільний діапазон частот 2,45 ГГц і було побудовано на основі високоінтегрованих високошвидкісних радіоканалів. У таких рішеннях вдалося повністю позбутися від «дитячих хвороб» першого покоління. Основним недоліком є необхідність спеціального USB-ключа, в якому знаходиться приймач миші. Цей ключ займає USB-роз'єм на вашому комп'ютері. Втрата ключа робить мишу «мертвою» залізом через несумісність методів радіозв'язку різних виробників. Найбільшого поширення в даний час отримують миші другого покоління.

Третє покоління радіомишей використовує стандартні радіоінтерфейси. Як правило, це Bluetooth або (набагато рідше) інші стандартні радіоінтерфейси персональної мережі. Мишам з Bluetooth не потрібен спеціальний ключ, оскільки сучасні комп’ютери оснащені цим інтерфейсом. Ще одна перевага мишей Bluetooth полягає в тому, що не потрібні спеціальні драйвери. Недоліком Bluetooth є висока ціна і більш високе енергоспоживання.

Індукційні миші найчастіше мають індукційне живлення від спеціальної робочої платформи («килимок») або графічного планшета. Але такі миші лише частково бездротові — планшет або платформа все-таки підключаються кабелем. Таким чином, кабель не заважає переміщенню миші, але і не дозволяє працювати на відстані від комп’ютера, як у звичайної бездротової миші.

Деякі миші можуть не підходити для лівшів. Лівші зазвичай вибирають симетричних мишей. Такими пристроями однаково комфортно можуть користуватися як лівші, так і правші. Для зручності використання миші такими користувачами в операційних системах комп’ютерів є можливість дзеркального перепризначення кнопок миші.