Принцип действия компьютерных манипуляторов

Предназначение и виды компьютерных манипуляторов

Манипуляторы обычно применяются для того, чтобы сделать проще управление персональным компьютером. К устройствам манипуляторного типа могут быть отнесены:

• Мышка.
• Трекбол.
• Световое перо.
• Тачпад (touchpad: touch переводится как касаться, pad в переводе подушечка, а в сумме это сенсорная панель).
• Сенсорный экран.
• Джойстик.
• Манипуляторы для игр.
• Графический планшет.

Компьютерная мышь

Впервые компьютерная мышка презентовалась девятого декабря 1968-го года при демонстрации интерактивных модулей в Калифорнии. Патент на устройство типа мышь был получен Дугласом Энгельбартом в 1970-ом году. Настоящую популярность мышка получила, когда её стали применять в компьютерах Apple Macintosh и позже в операционных системах Windows для IBM PC совместимых компьютеров.

Компьютерная мышка является координатным устройством ввода для перемещения курсора и задания разных команд процессору. Управление курсором выполняется перемещением мышки вдоль поверхности стола или специального коврика, подстилаемого под мышь. Кнопки и колесо мышки могут задавать конкретные операции, такие как:

• Активировать указанный объект.
• Вызвать контекстное меню.
• Осуществить вертикальную прокрутку документов в электронном формате и веб-страниц.

Мышка способна воспринимать своё перемещение по рабочей поверхности (как правило, это зона поверхности стола) и передавать данную информацию в компьютер. Программа, выполняемая компьютером, отвечает на перемещение мышки выполнением на экране монитора операций, соответствующих направлению и дистанции этих перемещений. В различных интерфейсах при помощи мышки пользователи могут управлять специальным курсором, который является манипулятором, компонентами интерфейса.

В добавок к датчику перемещений, мышка ещё обладает одной или больше кнопками, а также дополнительными деталями управления (колесо прокрутки и так далее), действие которых, как правило, увязано с текущим расположением курсора (или элементов специального интерфейса). Компоненты управления мыши стали воплощением идеи аккордной клавиатуры. Мышка первоначально предполагалась служить дополнением аккордной клавиатуры, но по факту стала её заменителем.

В процессе доработки конструкции компьютерной мышки самые большие коррективы вносились в датчики перемещений. Первоначально конструкция датчика движения мышки представляла собой два перпендикулярных колеса, которые выступали из корпуса устройства. При движении мышки каждое колесо вращалось в своём измерении. Данная конструкция обладала рядом недостатков и вскоре её поменяли на мышку, имеющую шаровой привод.

При использовании шарового привода, перемещение мышки транслируется на выступающий из корпуса стальной шарик, имеющий резиновое покрытие. Вес шарика и обрезиненная поверхность гарантируют отличное сцепление с рабочей поверхностью. К шарику прижаты два ролика, которые считывают его перемещения по каждой координате и транслируют их на датчики угла поворота, преобразующие данные перемещения в электрические импульсы.

Главным недостатком шарового привода является попадание грязи на шарик и снимающие ролики, которое приводит к заеданиям мышки и необходимости периодически её прочищать. Невзирая на эти минусы, шаровой привод очень долго был доминирующим, составляя конкуренцию другим вариантам датчиков. Но на сегодняшний день шаровые конструкции практически не используются, предпочтение отдаётся оптическим мышкам второго поколения.

Было разработано две версии датчиков положения для шарового привода:

• Контактный энкодер.
• Оптический энкодер.

Контактным датчиком служил диск из текстолита, на котором были лучевидные металлические дорожки и три контакта, прижатые к этим дорожкам. Главными минусами таких датчиков было окисление контактов, низкая точность и малый срок службы.

Оптический датчик представлял собой двойную оптическую опару, то есть светодиода и двух фотодиодов, а также диска с прорезями, который перекрывал луч светодиода при вращении. При движении мышки диск вращался, а фотодиоды передавали сигналы, частота которых соответствовала скорости движения мышки. На рисунке ниже показано устройство механической компьютерной мышки.

Рисунок 1. Устройство механической компьютерной мыши. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В первом поколении оптических датчиков существовали разные схемы оптических пар датчиков с оптической связью, организованной не прямо. То есть светоизлучающих, но луч воспринимался не прямо, а только его отражение от рабочих поверхностей светочувствительными диодами. Эти датчики обладали одним общим свойством, на коврике мышки (это и есть рабочая поверхность) должна быть нанесена специальная штриховка в виде перпендикулярных или ромбовидных линий. К недостаткам таких датчиков следует отнести:

1. Обязательно было нужно использовать специальный коврик и ничто другое.
2. Нужно было ориентировать мышку по отношению к коврику определённым образом, иначе мышка функционировала неверно.
3. Мышка была чувствительна к чистоте коврика.
4. Цена такого устройства была достаточно высока.

Второе поколение оптической мышки обладает более сложной конструкцией. Внизу мышки расположена специальная быстрая видеокамера. Эта камера постоянно снимает поверхность стола и, путём сравнения снимков, выполняет определение направления и величины перемещения мыши. Второе поколение оптических мышек имеет значительные преимущества перед первой версией. Им не нужен уже специальный коврик с разметкой, и они способны работать фактически на всех поверхностях, за исключением зеркальных или прозрачных. Почти единственной компанией, производящей сенсоры для таких оптических мышек, считается Avago Technologies.