Wie funktioniert Ihre Computermaus?
Was wären wir ohne unsere Computermäuse? Wir verwenden diese Geräte ständig, um unsere Computer zu steuern, sei es für Spiele oder geschäftliche Zwecke. Computermäuse sind ein wesentlicher Bestandteil jedes Computersystems. Wir denken jedoch selten darüber nach, was diese Geräte antreibt oder wie sie funktionieren.
Die erste Computermaus
In den frühen 1960er Jahren, als sich die Computertechnologie noch in der Anfangsphase befand, wollte ein Erfinder namens Douglas Engelbart eine einfachere Möglichkeit für Benutzer entwickeln, ihre Computer zu navigieren. 1964 baute er einen Prototyp für ein Gerät, das einen Cursor auf einem Computerbildschirm bewegen konnte.
Dieses Gerät, das den eingängigen Namen "XY Position Indicator for a Display System" trägt, ähnelt in keiner Weise einer modernen Computermaus.
Es war eine ziemlich große und klobige Holzkiste, die ausgehöhlt war. Darin befanden sich zwei große Räder. Einer drehte sich um die X-Achse und der andere um die Y-Achse. Somit würde ein Rad eine Bewegung entlang der X-Achse registrieren und das andere würde eine Bewegung auf der Y-Achse registrieren. Der XY-Positionsanzeiger für ein Anzeigesystem hatte einen langen geflochtenen Draht, der in einem 13-poligen Stecker endete.
1968 meldete Engelbart ein Patent für dieses Gerät an (erteilt 1970) und bezeichnete das Gerät in einer 1968-Demonstration offiziell als "Maus". Von diesem Zeitpunkt an wuchs die Computermaus-Technologie und veränderte sich zu dem, was sie heute ist.
Heutzutage haben wir die Wahl zwischen verschiedenen Arten von Computermäusen. Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile.
Mechanische Computermäuse
Mechanische Computermäuse sind, wie der Name schon sagt, die Art mit beweglichen Teilen. Sie haben eine Kugel auf der Unterseite, die sich dreht, wenn sie über die Oberfläche bewegt wird. Mechanische Mäuse waren der primäre Typ, bis 1999 optische Computermäuse auf den Markt kamen.
Die erste mechanische Maus mit Ball wurde 1968 von der deutschen Firma Telefunken erfunden. Dieses Gerät war eine Halbkugel mit einem kleinen Trackball auf der Unterseite. 1973 entwickelte Bill English die erste Maus, die einer modernen Maus ähnelte; es wurde mit dem Computersystem Xerox Alto I verkauft.
Wie mechanische Mäuse funktionieren
Es gibt ein paar Hauptkomponenten, die eine mechanische Maus zum Funktionieren bringen:
- Der Ball ist eine schwere Stahlkugel, die für zusätzliche Traktion mit Gummi überzogen ist.
- Die Rollen sind zylindrische Teile, die die Kugel berühren und sich mit ihr drehen.
- Die Rollenköpfe sind flache Scheiben, in die dünne Schlitze geschnitten sind. Sie sind an den Rollen befestigt und drehen sich somit mit.
- Die LEDs sind wie kleine Glühbirnen, die das Licht durch die Schlitze in den Rollenköpfen leiten.
- Die Lichtsensoren nehmen das Licht der LEDs auf und wandeln es in ein elektrisches Signal um.
- Der Mikrocontroller ist ein kleiner Mikrochip, der die von den Walzen empfangenen Daten verarbeitet.
Der Ball sitzt in der Mitte der Maus, wobei die beiden Rollen direkten Kontakt haben. Eine Rolle läuft der Länge nach entlang der Unterseite der Maus und die andere läuft der Breite nach. Wenn sich die Kugel entlang der X-Achse dreht, dreht sich die Längsrolle und umgekehrt.
An den anderen Enden der Rollen sitzen die Rollenköpfe. Beide Rollenköpfe befinden sich zwischen einer LED und einem Lichtsensor. Die LED strahlt einen durchgehenden Lichtstrahl auf den Lichtsensor, der vom Rollenkopf blockiert wird. Da die Rollenköpfe jedoch Schlitze aufweisen, können dünne Lichtstrahlen die Rollenköpfe durchdringen.
Durch die Drehung des Rollenkopfes werden Lichtblitze vom Lichtsensor erfasst. So kann es erkennen, dass sich die Maus in eine Richtung bewegt. Wenn der Lichtsensor das Blinklicht erkennt, sendet er ein Signal an den Mikrocontroller. Diese Daten werden dann vom Mikrocontroller verarbeitet, der sie dann an den Computer sendet.
Optische Mäuse
Ungefähr ein Jahrzehnt nachdem mechanische Mäuse auf den Markt kamen, erschienen optische Mäuse. Anstatt eine Kugel und rotierende Rollen zu verwenden, verwenden optische Mäuse Licht, um den Cursor zu bewegen. 1982 stellte ein Unternehmen namens Mouse Systems Corporation der Welt seine optische Maus vor. Obwohl ihre Geschichte so weit zurückreicht, erreichten optische Mäuse erst Anfang der 2000er Jahre den Mainstream.
Wie optische Mäuse funktionieren
Im Gegensatz zu mechanischen Mäusen haben optische Mäuse keine beweglichen Teile. Die wichtigsten Teile sind:
- Die LED strahlt ein Licht durch das Prisma.
- Das Prisma sitzt direkt neben der LED.
- Der Lichtsensor nimmt das von der Oberfläche reflektierte Licht auf.
- Der DSP (Digital Signal Processor) verarbeitet die elektrischen Signale, die vom Lichtsensor kommen.
Die LED strahlt ein helles Licht (normalerweise rot) direkt in das Prisma. Das Licht prallt vom Rand des Prismas ab und strahlt direkt auf die Oberfläche. Dieses Licht wird von der Oberfläche reflektiert und trifft auf den Lichtsensor.
Der Lichtsensor verwendet eine ähnliche Technologie wie die meisten Digitalkameras. Der Sensor ist typischerweise ein CMOS-Lichtsensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Es ist in viele winzige Abschnitte unterteilt, die als Photosites bezeichnet werden. Wenn Lichtphotonen auf die Photostellen treffen, erzeugen sie kleine elektrische Ströme. Diese Ströme wandern dann zum DSP.
Der DSP verarbeitet dann die Ströme und erstellt ein kleines Bild der Oberfläche. Wenn die Maus bewegt wird, wird ein weiteres Bild erstellt und die Maus vergleicht die beiden Bilder. Dieser Vorgang findet millionenfach pro Sekunde statt, was zu einer reibungslosen Cursorbewegung führt.
Mechanische vs. optische Mäuse
Obwohl beide Arten von Mäusen dasselbe tun, gibt es deutliche Unterschiede, die für die meisten Benutzer entscheidend sind.
Warum optische Mäuse besser sind
Ein Hauptvorteil optischer Mäuse ist das Fehlen beweglicher Teile. Der Ball in einer mechanischen Maus nimmt beim Rollen Staub und Schmutz auf, was sich nach einiger Zeit negativ auf die Genauigkeit auswirkt. Sie müssen Ihre Maus regelmäßig reinigen , um den Schmutz im Auge zu behalten.
Optische Mäuse können auf den meisten Oberflächen verwendet werden, unabhängig von der Textur. Damit eine mechanische Maus richtig funktioniert, muss der Ball die Oberfläche greifen, was bedeutet, dass rutschige Oberflächen nicht in Frage kommen. Da optische Mäuse Licht verwenden, kann die Oberfläche glatt oder strukturiert sein.
Warum mechanische Mäuse besser sind
Obwohl optische Mäuse Oberflächen beliebiger Textur verwenden können, können mechanische Mäuse Oberflächen beliebiger Farbe verwenden. Dies liegt daran, dass die Lichtsensoren in optischen Mäusen Schwierigkeiten haben, bestimmte Farben aufzunehmen. Wenn optische Mäuse Probleme haben, kann der Cursor von Ort zu Ort springen.
Benutzer von mechanischen Mäusen müssen sich keine Sorgen um das Springen des Cursors machen. Da sie jedoch bewegliche Teile haben, ist es für den Cursor nicht möglich, einfach an eine andere Stelle zu springen, wenn sich der Ball nicht viel bewegt.
Kleine Geräte, große Hilfe
Computermäuse sind seit Jahrzehnten ein wichtiger Bestandteil der Benutzererfahrung. Obwohl es andere Möglichkeiten gibt, Ihren Computer zu steuern, erweisen sich Mäuse immer noch als die bequemste Option. Von diesem großen Holzblock im Jahr 1964 bis zu den schlanken Kunststoffgeräten, die wir heute verwenden, waren und bleiben Computermäuse einer der wichtigsten Beiträge zur Computertechnologie.