ماوس‌های مکانیکی و نوری چگونه کار می‌کنند؟

تصور کنید که اگر ماوس وجود نداشت، آن‌وقت چگونه با کامپیوترهایمان کار می‌کردیم؟ ماوس یا همان موشواره، وسیله بسیار مهم برای ارتباط با کامپیوترهای امروزی است، حال این ارتباط می‌تواند کاری بوده و یا اینکه بازی کردن باشد. اگر به نحوه کار ماوس کامپیوتر علاقه دارید، آنگاه این مطلب می‌تواند برای شما مفید باشد.

اولین ماوس کامپیوتر

در اوایل دهه 1960 یعنی هنگامی که فناوری کامپیوترها در مراحل اولیه توسعه خود بود، مخترعی به نام داگلاس انگلبارت (Douglas Engelbart)، به دنبال اختراع شیوه‌ای جدید جهت تعامل کاربر با کامپیوترها بود. در سال 1964 وی توانست که دستگاهی آزمایشی را اختراع کند که به وسیله آن این امکان به وجود می‌آمد که بتوان یک نشانگر را بر روی نمایشگر یک کامپیوتر، به حرکت درآورد.

این دستگاه در ابتدا “X-Y Position Indicator for a Display System” نامیده می‌شد (که به‌معنای “نشانگر موقعیت X-Y برای یک سیستم دارای نمایشگر” است) و شباهت چندانی به ماوس‌های امروزی نداشت. این دستگاه یک جعبه چوبی بزرگ و توخالی بود. در داخل این جعبه، دو چرخ بزرگ وجود داشتند. یکی از این چرخ بر محور X و دیگر نیز بر محور Y حرکت می‌کرد. بدین ترتیب یکی از چرخ‌ها، اطلاعات مربوط به محور X و دیگر نیز اطلاعات مربوط به محور Y را ثبت می‌کرد. ماوس X-Y Position Indicator for a Display System دارای یک سیم بلند و همچنین یک کانکتور 13 پینی بود.

در سال 1968، انگبارت اختراع خود را به ثبت رساند (در سال 1970 نیز جایزه گرفت) و همچنین در هنگام رونمایی از آن در سال 1968، آن را یک نوع موش (ماوس) نامید. از این زمان به بعد، صنعت کامپیوتر به جلو رفت و ماوس‌ها نیز به دستگاه‌هایی تبدیل شدند که امروزه آن‌ها را می‌بینیم. کاربران امروزی می‌توانند از میان انواع ماوس‌ها به انتخاب بپردازند و طبیعتا هرکدام نیز مزایا و معایب خاص خود را دارند.

ماوس‌های مکانیکی

ماوس‌های مکانیکی همان‌طور که از نامشان پیداست، دارای اجزای متحرک هستند. در زیر این نوع ماوس‌ها یک توپ قرار داشته که بر روی سطوح مختلف حرکت می‌کند. تا سال 1999 که ماوس‌های نوری وارد بازار شدند، ماوس‌های مکانیکی رایج‌‎ترین نوع این دستگاه‌ها بودند. اولین ماوس مکانیکی که از یک توپ استفاده می‌کرد، در سال 1968 و توسط شرکت آلمانی Telefunken اختراع شد. این دستگاه به شکل یک نیم-کره بود که یک توپ ردیابی در زیر آن قرار داشت. در سال 1973، بیل انگلیش (Bill English) اولین ماوسی را که به ماوس‌های امروزی شباهت زیادی داشت، توسعه داد. این ماوس به همراه کامپیوترهای Xerox Alto I به فروش می‌رسید.

نحوه کار ماوس مکانیکی

یک ماوس مکانیکی از چندین قطعه اصلی به شرح زیر تشکیل شده است:

• توپ: یک کره سنگین فلزی بوده که جهت کشش بیشتر، با یک لایه از پلاستیک پوشیده شده است.
• غلتک‌ها: قطعاتی استوانه‌ای شکل بوده که با توپ تماس داشته و همزمان با آن می‌چرخند.
• هدهای غلتک: دیسک‌های مسطحی هستند که شکاف‌های باریکی بر روی آن‌ها قرار دارند. این دیسک‌‎ها به علتک‌ها وصل بوده و بنابراین همزمان با آن‌ها می‌چرخند.
• LEDها: چراغ‌های کوچکی هستند که نور را از شکاف‌های موجود در هد غلتک‌ها، عبور می‌دهند.
• حسگرهای نور: نور را از LEDها دریافت کرده و سپس آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.
• میکروکنترلر: یک ریزتراشه کوچک بوده که داده‌های دریافت شده از غلتک‌ها را پردازش می‌کند.

توپ در وسط ماوس قرار می‌گیرد و دو غلتک نیز با آن ارتباط مستقیم دارند. یکی از غلتک‌ها به‌صورت طولی و دیگری نیز به‌صورت عرضی به همراه توپ حرکت می‌کند. هنگامی‌که توپ در امتداد محور X می‌چرخد، آنگاه غلتک طولی نیز می‌چرخد و بالعکس.

هدهای غلتک‌ها بر روی سر دیگر غلتک‌ها قرار دارند. هر دو هد در بین یک LED و یک حسگر نور قرار دارند. LED، یک نور مداوم و بی وقفه را به سمت حسگر نور می‌تاباند. حال در این مسیر، جریان نور گاهی اوقات توسط هد غلتک مسدود می‌شود. از آنجایی که در هد غلتک‌ها، حفره‌هایی وجود دارند، پس نور نیز می‌تواند از این سوراخ‌ها عبور کند و خود را به حسگر برساند.

این مطلب را نیز بخوانید: اگر ماوس شما خراب شده است، این مطلب را بخوانید

چرخش هد غلتک‌ها باعث می‌شود تا نور به‌صورت فلاش مانند به حسگر نور اصابت کند. بدین ترتیب جهت حرکت ماوس شما مشخص می‌شود. هنگامی‌که حسگر نور، فلاش نور را تشخیص داد، آنگاه سیگنالی را به میکروکنترلر ارسال می‌کند. در ادامه این داده‌ها توسط میکروکنترلر پردازش شده و در نهایت نیز به کامپیوتر ارسال می‌شوند.

ماوس‌های نوری

پس از گذشت یک دهه از حضور ماوس‌های مکانیکی در بازار، ماوس‌های نوری کم‌کم پدیدار شدند. ماوس‌های نوری در عوض استفاده از یک توپ و غلتک‌های چرخان، جهت جابجا کردن نشانگر از نور استفاده می‌کنند. در سال 1982، شرکتی به نام Mouse Systems Corporation، از ماوس نوری خود رونمایی کرد. درست است که تاریخچه ماوس‌های نوری از سال 1982 آغاز می‌شود، اما این دستگاه‌ها تا اوایل دهه 2000 میلادی نتوانستند که به پدیده‌ای غالب تبدیل شوند.

نحوه کار ماوس نوری کامپیوتر

برخلاف ماوس‌های مکانیکی، در داخل ماوس‌های نوری نمی‌توانید قطعات متحرک را پیدا کنید. اجزای اصلی ماوس‌های نوری به شرح زیر هستند:

• چراغ LED نور را از داخل یک منشور عبور می‌دهد.
• منشور درست در کنار LED قرار داده شده است.
• حسگر نور، نوری را که از سطح منعکس شده است، جذب می‌کند.
• DSP یا همان پردازنده سیگنال دیجیتال، سیگنال‌های الکتریکی را که از حسگر نور می‌آیند، پردازش می‌کند.

LED نور روشنی را که معمولا قرمز رنگ است، مستقیما به منشور می‌تاباند. نور از لبه منشور منعکس شده و مستقیما بر روی سطح تابیده می‌شود. در ادامه نور از روی سطح منعکس شده و به حسگر نور برخورد می‌کند.

حسگر نور ماوس‌های نوری، مشابه فناوری به کار رفته در اکثر دوربین‌های دیجیتال است. این حسگر در اصل یک حسگر نور از نوع CMOS است. این حسگر به قسمت‌های بسیار کوچکی به نام فوتوسایت (Photosite) تقسیم می‌شود. هنگامی که فوتون‌های نور به فوتوسایت‌ها اصابت می‌کنند، آنگاه جریان‌های الکتریکی کوچکی را ایجاد خواهند کرد. این جریان‌ها در ادامه به سمت DSP حرکت می‌کنند.

DSP نیز جریان‌های ورودی را پردازش کرده و سپس تصویری کوچک از سطح را ایجاد می‌کند. هنگامی که ماوس حرکت داده می‌شود، تصویری دیگر ایجاد می‌شود و ماوس نیز دو تصویر را با یکدیگر مقایسه می‌کند. این فرایند در طول یک ثانیه، چندین میلیون بار تکرار می‌شود و همین باعث حرکت نرم و روان نشانگر ماوس می‌شود.

مقایسه ماوس‌های مکانیکی و نوری

در بالا سعی کردیم که نحوه کار ماوس کامپیوتر (مکانیکی و نوری) را برای شما توضیح دهیم. کارکرد هر دو نوع ماوس مشابه یکدیگر است، اما طبیعتا تمایزهایی نیز با یکدیگر داشته که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

چرا ماوس‌های نوری بهتر هستند؟

مزیت اصلی ماوس‌های نوری این است که قطعات متحرک ندارند. توپ چرخان موجود در زیر ماوس‌های مکانیکی، به مرور زمان گردوغبار به خود جذب کرده و همین موضوع نیز می‌تواند پس از مدتی، تأثیر منفی بر دقت این دستگاه‌ها بگذارد. بنابراین باید هر چند وقت یکبار، این دستگاه‌ها را تمیز کنید.

ماوس‌های نوری را می‌توان بر روی سطوح مختلف، مورد استفاده قرار داد و در این رابطه نگران بافت سطوح گوناگون نبود. حال اگر بخواهیم که ماوس‌های مکانیکی عملکرد خوبی داشته باشند، آنگاه باید آن‌ها را بر روی سطوحی قرار دهیم که چسبندگی کافی داشته باشند. این قضیه بدین معنا است که سطوح لغزنده برای این دستگاه‌ها مناسب نیستند. از آنجایی که ماوس‌های الکتریکی از نور استفاده می‌کنند، پس فرقی نمی‌کند که سطح مورد استفاده، صاف باشد یا زمخت.

چرا ماوس‌های مکانیکی بهتر هستند؟

ماوس‌های نوری بر روی انواع سطوح (نرم و یا زمخت) می‌توانند کار خود را انجام دهند. این در حالی است که ماوس‌های مکانیکی می‌توانند بر روی انواع سطوح رنگی، کار خود را به‌درستی انجام دهند. بیان این قضیه بدین دلیل است که برخی از رنگ‌ها می‌توانند عملکرد حسگر نور موجود در ماوس‌های نوری را مختل کنند. در نهایت هنگامی که ماوس‌های الکتریکی به مشکل برخورد کنند، آنگاه خواهید دید که نشانگر ماوس از یک مکان به مکانی دیگر، پرش می‌کند.

این مطلب را نیز بخوانید: چگونه نشان‌گر ماوس را در صفحه پیدا کنیم؟!

کاربرانی که ماوس مکانیکی دارند، لازم نیست که در رابطه با مشکل پرش نشانگر، نگران باشند. این قضیه به این خاطر است که در این‌گونه ماوس‌ها، قطعات متحرک وجود داشته و به همین دلیل امکان ندارد که نشانگر ماوس به مکانی متفاوت پرش کرده و در عین حال، توپ ماوس تکان چندانی نخورده باشد.

سخن پایانی

در بالا سعی کردیم که به ارائه توضیحاتی در رابطه با انواع ماوس کامپیوتر و نحوه کار آن‌ها بپردازیم. چندین دهه است که این دستگاه‌ها نقشی مهم را در رابطه با ارتباط انسان‌ها با کامپیوترها، ایفا می‌کنند. هر چند که جایگزین‌های دیگری نیز برای ماوس‌ وجود دارند، اما هیچ‌کدام نتوانسته‌اند که راحتی ماوس را به کاربر ارائه دهند. ماوس‌ در ابتدا جعبه چوبی بزرگی بود که کار خود را از سال 1964 آغاز کرد و اکنون به اینجا رسیده است و هنور هم نقش پررنگی در کامپیوترها دارد.