تاریخچه ماوس کامپیوتر
تاریخچه ماوس کامپیوتر
مقدمه
ماوس رایانه یکی از لوازم جانبی رایانه شخصی است که به بخشی ضروری از عملکرد رایانه تبدیل شده است. این دستگاه کوچک به خوبی در داخل دست کاربر قرار می گیرد و کاربر را قادر می سازد از طریق حرکات بسیار محدود دست و انگشتان، فرامین را به کامپیوتر اشاره و یا به عبارتی کلیک کنید. یک توپ غلتان در قسمت زیرین ماوس، مسیر حرکت به مکان نما یا نشانگر را در مانیتور یا صفحه نمایش می دهد و یک تا سه دکمه (بسته به طراحی) به کاربر این امکان را می دهد که با کلیک بر روی دکمه های آن دستورالعمل ها را به رایانه انتقال دهد.
مخترع ماوس کامپیوتر
دکتر داگلاس انگلبارت، استاد مؤسسه تحقیقاتی استنفورد در منلو پارک، کالیفرنیا، اولین وسیله ای را ساخت که در سال 1964 به نام ماوس شناخته شد. در آن زمان، کلیدهای جهت دار روی صفحه کلید تنها راه حرکت دادن صفحه کلید بود. اما می توان گفت کلیدها ناکارآمد و نامناسب بودند. دکتر انگلبارت یک مکانیسم کوچک آجر مانند با یک دکمه در بالا و دو چرخ در قسمت زیرین ساخت. دو چرخ حرکت افقی و عمودی را تشخیص می دادند و حرکات همزمان تا حدودی دشوار بود. این دستگاه توسط یک کابل به کامپیوتر متصل می شد تا سیگنالهای حرکتی بتوانند به صورت الکتریکی به رایانه برای مشاهده روی مانیتور منتقل شوند. یکی از همکاران دکتر انگلبارت فکر کرد که دستگاه با دم کابلی بلندش چیزی شبیه به موش است و به همین سبب پیدایش نام موشواره های رایانه از اینجا نشأت می گیرد.
دانشمندان دیگر، به ویژه آنهایی که در سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) هستند، نیز به دنبال روشهایی برای حرکت مکان نما و اشاره به شکل اجسام روی صفحه کامپیوتر بودند. آنها بعضی فرامین را بوسیله نوعی سوئیچ و قلم نوری را امتحان کردند، اما در آزمایش های این دستگاه ها در مقابل ماوس انگلبارت، این ماوس بود که مقاومت نشان می داد. با این حال، مهندسان ناسا نگران راهپیمایی های فضایی بودند زیرا که در فضا وزن اجسام وجود ندارد و آیا ماوس به راحتی می تواند کار کند یا نه.
تا سال 1973، چرخ های زیرین ماوس با یک توپ غلتان آزاد جایگزین شد. و دو دکمه دیگر (در مجموع سه دکمه) به بالا اضافه شده بود. این وسیله هم موس و هم دستگاه اشاره گر نامیده می شد و زیراکس آن را با کامپیوتر Alto خود که یکی از اولین رایانه های شخصی بود ترکیب کرد. Alto یک رابط کاربری گرافیکیبه نام GUI داشت. یعنی کاربر به نمادها یا نمادهای تصویری و لیستی از عملیات به نام منو اشاره می کند و روی آنها کلیک می کند تا کامپیوتر یک فایل را باز کند، چاپ کند و عملکردهای دیگری را انجام دهد. این روش کارکرد کامپیوتر بعدها توسط سیستم عامل های مکینتاش و ویندوز اقتباس شد.
توسعه رایانه های شخصی باعث انفجار برنامه های کاربردی برای دستگاهی شد که به اندازه کافی کوچک بود تا در تعدادی از ایستگاه های کاری مورد استفاده قرار گیرد. مهندسان میتوانستند طرح هایی به کمک رایانه روی میزهای خود بسازند و ماوس برای طراحی مناسب بود. ماوس همچنین شروع به تولید فرزندان خود کرد که مجموعاً دستگاههای ورودی و خروجی نامیده میشوند، مانند گوی تراک، که اساساً یک موش است که به پشت خوابیده تا کاربر بتواند به جای حرکت دادن کل واحد روی یک سطح، توپ را بغلتد. می توان گفت ارتش، و دیگر سازمان های نظامی و کنترلکننده های ترافیک هوایی و بازیکنان بازیهای رایانه ای اکنون برای خود یک حیوان خانگی داشتند. سنسورهای مکانیکی در هر دو نوع دستگاه با سیستم های حسگر نوری- الکترونیکی که توسط Mouse Systems ثبت شده بود جایگزین شدند. اینها کارآمدتر و مقرون به صرفه تر بودند. یک ماوس نوری بدون قطعات متحرک برای استفاده بر روی یک پد ماوس مخصوص با خطوط شبکه ساخته شد. نور از داخل ماوس شبکه را روشن می کند، یک ردیاب نوری تعداد و جهت خطوط شبکه را که از هم عبور کرده اند می شمارد و داده های جهت به حرکات مکان نما روی صفحه تبدیل می شوند.
موس به سرعت شروع به گسترش کرد.Apple Computers مکینتاش را در سال 1984 معرفی کرد و سیستم عامل آن از ماوس استفاده می کرد. سیستم عامل های دیگر مانند Commodore's Amiga، Microsoft Windows،Visicorp's Vision و غیره از رابط های کاربری گرافیکی و موس ها استفاده می کنند. کم کم تکنولوژی آن پیشرفت کرد تا حسگرها کمتر مستعد جمعآوری گرد و غبار باشند، اسکرول کردن از طریق چرخ اضافه شده بود تا با استفاده از سیگنالهای فرکانس رادیویی (الهام گرفته از ریموت های کنترل) یا سیگنالهای مادون قرمز (اقتباس شده از تلویزیون) موس بی سی طراحی و تولید شود.
ساختار ماوس
جنس بدنه
جنس ماوس بدنه پلاستیکی سخت و بیرونی است که کاربر آن را روی یک سطح صاف هدایت می کند. و بوسیله یک کابل الکتریکی که از انتهای ماوس خارج می شود و به رایانه از طریق درگاه خاص خود وصل شده و در نهایت به واحد پردازش مرکزی (CPU) می رسد. در روی خود ماوس یک تا سه دکمه اتصالات خارجی کلیدهای الکتریکی کوچک هستند که با فشار دادن هر یک از آنها فرمان مربوطه به کامپیوتر داده می شود.
در قسمت زیرین ماوس، یک دریچه پلاستیکی روی یک توپ لاستیکی قرار می گیرد و بخشی از توپ را آشکار می کند. در داخل ماوس، توپ توسط یک چرخ نگهدارنده و دو شفت در جای خود نگه داشته می شود. همانطور که توپ روی یک سطح می غلتد، یک محور با حرکت افقی می چرخد و دومی به حرکت عمودی پاسخ می دهد، در انتهای هر یک از دو شفت، یک چرخ پره ای نیز می چرخد و با چرخش این پره ها، سیگنال های نور مادون قرمز از یک دیود ساطع کننده نور (LED) در پره ها چشمک می زند و توسط یک آشکارساز نور رهگیری می شوند. تاریکی و روشنایی توسط فوتو ترانزیستورها به پالسهای الکتریکی تبدیل میشوند که به مدار جامع (IC) در ماوس منتقل می شوند. پالس ها به آی سی می گویند که توپ از چپ-راست و بالا-پایین ردیابی کرده است و آی سی به مکان نما دستور می دهد که بر اساس آن روی صفحه نمایش یا همان مانیتور حرکت کند.
آی سی رابط بر روی برد مدار چاپی (PCB) که ساختار درونی ماوس است که تمام کارهای داخلی ماوس به آن وصل شده است، نصب شده است. مدار جامع یا تراشه کامپیوتر، اطلاعات سوئیچها و سیگنالهای فتو ترانزیستورها را جمعآوری میکند و جریان داده را به کامپیوتر ارسال میکن..
مغز
هر مدل ماوس نرم افزار مختص خود به نام درایور را نیز دارد. درایور یک مغز خارجی است که کامپیوتر را قادر می سازد سیگنال های ماوس را درک کند. درایور به رایانه می گوید که چگونه جریان داده های آی سی ماوس شامل سرعت، جهت و دستورات کلیک شده را تفسیر کند. برخی از درایورهای ماوس به کاربر اجازه می دهند تا اقدامات خاصی را به دکمه ها اختصاص دهد و دقت ماوس را تنظیم کند (فاصله های نسبی ماوس و مکان نما). موس هایی که به عنوان بخشی از محصولات رایانهای خریداری میشوند، دارای درایورهای داخلی یا از پیش برنامهریزی شده در رایانه هستند.
مواد خام
پوسته بیرونی ماوس و بیشتر قسمت های مکانیکی داخلی آن، از جمله محورها و چرخ های پره دار، از پلاستیک آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) ساخته شدهاند. ریز سوئیچهای الکتریکی ساخته شده از جنس پلاستیک و فلز نیز اقلامی هستند که توسط تولید کنندگان فرعی تولید میشوند، اگرچه طراحان ماوس میتوانند اندازه نیرو را برای کلیدها مشخص کنند تا کلیک کردن روی آن ها آسانتر یا با فشار زیادی انجام شود. مدارهای جامع یا تراشه ها می توانند به صورت استاندارد طراحی شوند، اگرچه هر سازنده ممکن است تراشه های اختصاصی برای استفاده در خط کامل محصولات خود داشته باشد. کابل های برق و قالب های اضافی (کانکتورهای انتهایی) نیز توسط منابع خارجی تهیه تولید می شوند.
برد مدار چاپی (PCB) که اجزای الکتریکی و مکانیکی روی آن نصب شده اند، به صورت سفارشی ساخته شده و مطابق با طراحی ماوس است. این یک ورق صاف و روکش شده با رزین است. مقاومتهای الکتریکی، خازنها، نوسانگرها، مدارهای جامع (IC) و سایر اجزاء از انواع مختلفی از فلز، پلاستیک و سیلیکون ساخته شدهاند.
طراحی ماوس کامپیوتری
طراحی یک ماوس جدید با تبادل نظر بین یک مدیر توسعه محصول، طراح، نماینده بازاریابی و ارگونومیست مشاور (متخصص در حرکت انسان و اثرات حرکات مختلف بر روی اعضای بدن) آغاز می شود. فهرستی از دستورالعملها و فاکتورهای انسانی با مشخص کردن محدوده اندازه دست ها، حساسیت لمس، میزان کار، وضعیت بدن کاربر در حین کار با ماوس، گسترش انگشت مورد نیاز برای رسیدن به دکمهها، استفاده از هر دو دو دست، بدون الکتریسیته ساکن طولانی مدت، و سایر الزامات راحتی و ایمنی. اینها می توانند بسیار متفاوت باشند، بسته به اینکه مثلاً از ماوس در دفاتر یا رایانه های خانگی استفاده شود. خلاصه ای از طراحی برای ماوس پیشنهادی نوشته می شود تا محصول نهایی و آنچه را که قرار است تولید شود را توصیف کند. در این میان باید پذیرش بازار هدف نیز مورد توجه قرار گیرد.
تیم طراحی با مدل های فوم به میز باز می گردد. نمونه اشکال مختلف ممکن است برای یک طرح موس ساخته شود. تست کاربر روی این مدل ها انجام می شود، مهندسان ممکن است این آزمایش اولیه را خودشان انجام دهند، یا ممکن است از گروه های متمرکز به عنوان کاربران معمولی استفاده کنند یا آزمایش یک به یک را با کاربران نمونه مشاهده کنند. وقتی انتخاب مدلها محدود میشود، مدلهای چوبی که اصلاح شده و رنگ آمیزی شدهاند از طرح های منتخب ساخته میشوند. ورودی دوباره روی ارگونومی، شکل و ظاهر مدل ها جمع آوری میشود. ارگونومیست همچنین طرح های احتمالی را بررسی می کند و تأیید می کند که دستورالعمل های عوامل انسانی به دست آمده است.
وقتی مدل بهینه انتخاب شد، تیم مهندسی شروع به طراحی اجزای داخلی می کند. از یک رندر سه بعدی توسط کامپیوتر تولید می شود و از همان داده ها برای برش ماشینی شکل پوسته بیرونی با تمام جزئیات آن استفاده می شود. مهندسان مکانیک و الکترونیک، برد مدار چاپی (و لوازم الکترونیکی آن) و نحوه رمزگذاری (گوی، شفت، چرخ و منبعLED) را در داخل سازه قرار می دهند. فرآیند اتصال کارها به بدنه همیشه مشابه هم است. تغییرات ایجاد شده و فرآیند طراحی و تناسب قطعات تکرار می شود تا زمانی که ماوس به اهداف طراحی خود برسد و تیم طراحی از نتایج راضی باشد. تراشه های سفارشی به صورت آزمایشی طراحی، تولید و آزمایش می شوند. اجزای الکترونیک سفارشی به طراحی کمک می کند تا اهداف عملکردی را برآورده کند و دارای ویژگی های منحصر به فرد و قابل رقابت در بازار باشد.
نمونه های طراحی و تکمیل شده به خط تولید پروژه تحویل داده می شود تا فرآیند اصلاح ماشین آلات برای تولید ماوس را آغاز کند. به عنوان مثال، نمودارهای ابزار برای قالب گیری بدنه تولید می شوند. اندازه، شکل، حجم حفره، تعداد ورودی هایی که پلاستیک از طریق آنها به داخل قالب تزریق میشود، و جریان پلاستیک در قالب، همگی در نمودار بررسی شدهاند. پس از بررسی طرح ابزار نهایی، ابزارها با استفاده از داده های تولید شده توسط کامپیوتر برش داده می شوند. پوسته های پلاستیکی نمونه به عنوان «عکس های آزمایشی» برای بررسی خطوط جریان واقعی و تأیید عدم ایجاد حفره ها ساخته میشوند. تغییرات تا زمانی که فرآیند کامل شود انجام می شود.
در این میان، تیم مهندسی خط مونتاژ طراحی جدید ماوس را راه اندازی کرده و مونتاژهای آزمایشی را انجام داده است. هنگامی که جزئیات طراحی نهایی شد و نتایج آزمایش با اهداف و استاندارد های تیم طراحی مطابقت داشت، آنگاه ماوس برای تولید انبوه آماده است.
تولید ماوس کامپیوتر
برای ساخت ماوس کامپیوتر، چندین فرآیند ساختاری به طور همزمان انجام می شود تا قطعات مختلفی از واحد ساخته شود. این فرآیند ها در سه مرحله اول که در زیر ذکر شده، سپس قطعات برای مونتاژ نهایی، طبق مراحل 1 تا 7، مونتاژ می شوند.
1- در این مرحله از ساخت و مونتاژ، برد مدار چاپی (PCB) بریده و آماده می شود. این یک ورق مسطح با روکش رزین می باشد که قطعات روی آن طراحی و لحیم کاری می شوند. نسخه روی سطح تقریباً به طور کامل توسط ماشین مونتاژ می شود. یک هماهنگ کننده خودکار کنترل شده توسط کامپیوتر، اجزای الکتریکی را به ترتیب مناسب روی برد در یک الگوی از پیش تعیین شده قرار میدهد.
برای مونتاژ PCB از طریق سوراخ، سیم های اتصال قطعات الکترونیکی در سوراخ های PCB وارد می شوند. هر کارگر خط مونتاژ یک نقشه برای بخشی از برد و واحدهای خاصی برای اضافه کردن دارد. پس از اینکه تمام اجزا بر روی برد سوار شدند، سطح زیرین تخته از لحیم سرب مذاب در دستگاه لحیم کاری موجی عبور داده می شود. این دستگاه برای از بین بردن آلاینده ها، برد را با فلاکس شستشو می دهد، سپس برد و اجزای آن را با حرارت مادون قرمز گرم می کند تا احتمال شوک حرارتی کاهش یابد. همانطور که سطح زیرین برد بر روی ورقه مایع کاملاً صاف و نازک لحیم مذاب جریان می یابد، لحیم کاری با عمل مویرگی هر سیم را به سمت بالا حرکت می دهد، سوراخ ها را مهر و موم می کند و اجزا را در جای خود ثابت می کند. بردهای لحیم کاری شده خنک می شوند. PCB در این مرحله به صورت چشمی بازدید می شود و قبل از اتصال قطعات، بردهای معیوب از چرخه تولید خارج می شوند.
2- اتصال قطعات (شامل توپ لاستیکی، چرخ پشتیبانی، هر دو چرخ پره ای و محورهای آنها، LED و غیره) به عنوان یک واحد مجزا مونتاژ می شود. قطعات پلاستیکی نیز با قالب گیری تزریقی مطابق با مشخصات از قبل تعیین شده ساخته و ضایعات پلاستیکی آن برش داده می شود. پس از مونتاژ، دستگاه با استفاده از گیره یا پیچ به PCB متصل می شود. اکنون برد کاملاً مونتاژ شده و تحت آزمایش کنترل کیفیت الکترونیک قرار می گیرد.
3- رابط ماوس، کابل برق آن نیز با استفاده از مجموعه ای از سیم ها، محافظ و پوشش لاستیکی ساخته شده است. این کابل دارای دو تکه لاستیک قالبگیری شده به نام overmolds است. اینها دستگاه های کاهش فشار هستند که در صورت کشیدن کابل، از جدا شدن کابل از ماوس یا درگاه اتصال آن جلوگیری میکنند. سازندگان ماوس معمولاً اشکال خود را برای قالب های اضافی طراحی میکنند. قالب نزدیک ماوس به محفظه قلاب می شود، و در انتهای مخالف کابل، کانکتور به سیم ها لحیم شده و قالب کانکتور در جای خود قرار می گیرد.
4- قطعات پوسته بیرونی پس از قالبگیری، ویرایش و بازبینی سطحی قبل از مونتاژ به صورت بصری بازرسی میشوند. پوسته بیرونی در چهار مرحله مونتاژ می شود. مجموعه PCB و قطعات تکمیل شده آن در پایین پوسته قرار می گیرد. دکمه ها در قسمت بالایی محفظه محکم می شوند، کابل آن وصل شده و بالا و پایین با استفاده از پیچ گوشتی های خودکار به هم پیچ می شوند.
5- بررسی نهایی الکترونیک و کیفیت عملکرد زمانی انجام می شود که مونتاژ اساساً کامل شود. پایههای لاستیکی یا نئوپرن با ورقههای چسبی که از قبل به یک طرف چسبانده شدهاند به قسمت زیرین ماوس اضافه میشوند.
6- در حالی که طراحی های ابزار و مونتاژ فیزیکی در حال انجام است، یک تیم برنامه نویسی در حال توسعه، آزمایش و باز تولید سخت افزار درایور ماوس می باشد. سیستم عامل در مابین نرم افزار و سخت افزار قرار دارد، شامل ترکیبی از کدها در آی سی و ترجمه حرکات جهتی ماوس و سیگنال های میکرو سوئیچ است که کامپیوتر گیرنده باید زمانی که ماوس متصل است متوجه فرامین شود. هنگامی که درایور ساخته شد، تسترها آن را از طریق آزمایش های دقیق اجرا میکنند، و کمیسیون ارتباطات FCC و کمیسیون CE بخشی که انتشارات رادیویی و تخلیه الکترواستاتیکی را کنترل میکند نیز قسمت های مربوط به الکترونیک را تأیید میکنند. داده های تایید شده درایور کدگذاری شده و بر روی دیسکت ها تولید انبوه می شوند.
7- FCC مجاب می سازد که دستگاه های سیگنالینگ یا ارتباطی از جمله برچسب های ماوس نشان دهنده شناسایی شرکت و مشخصات محصول خاص باشد. برچسب ها روی کاغذ بادوام با چسب قوی از قبل چاپ می شوند تا به راحتی جدا نشوند. یک برچسب روی کف ماوس چسبانده شده است و ماوس در کیسه های پلاستیکی قرار می گیرد. دستگاه، دیسکت درایور آن و دفترچه دستورالعمل با اطلاعات ثبت نام و گارانتی در جعبه و آماده ارسال و فروش می باشد.
کنترل کیفیت
استفاده از طرح های کامپیوتری باعث صرفه جویی در زمان و کیفیت محصول می شود. داده ها را می توان به سرعت ذخیره و اصلاح کرد، بنابراین می توان آزمایش هایی با اشکال، طرح بندی اجزا و ظاهر کلی و می توان تنظیمات تکراری را انجام داد. دادههای طراحی به کمک رایانه همچنین بررسی مشخصات قطعات، فرآیند ابزارسازی و طراحی رویههای مونتاژ را سرعت میبخشد.
حداقل سه مرحله کنترل کیفیت در طول مونتاژ انجام می شود. پس از اتصال قطعات آن (و در صورت استفاده از روشهای مونتاژ از طریق سوراخ) و قبل از اتصال هر یک از قطعات پلاستیکی، یک بررسی الکترونیکی روی PCB انجام میشود. قطعات پلاستیکی زمانی که کامل شدند قبل از اتصال به برد الکترونیک به صورت چشمی بازرسی می شوند. این امر باعث می شود از جدا کردن قطعات یا هدر رفتن لوازم الکترونیکی به دلیل یک پوسته معیوب جلوگیری شود. در نهایت، دستگاه کاملاً مونتاژ شده تحت کنترل الکترونیکی و عملکرد دیگری قرار می گیرد. 10 درصد از موس های تولید شده توسط Kensington Technology Group به رایانه های عامل متصل شده و قبل از بسته بندی آزمایش می شوند. همانطور که در بالا ذکر شد، FCC و CE هر دو جنبه های عملیات ماوس را تنظیم میکنند، بنابراین داده های درایور را نیز آزمایش و تایید میکنند.
محصولات جانبی و ضایعات
سازندگان موس های کامپیوتری محصولات جانبی را از تولید ماوس تولید نمی کنند، اما اکثر آنها طیف وسیعی از دستگاه های مشابه را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند. قطعات سازگار یا قابل تعویض تا حد امکان در طرحهای جدید یا طرحهای متعدد گنجانده میشوند تا از هزینههای طراحی، ابزارآلات و اصلاح مونتاژ جلوگیری شود.
پوسته پلاستیکی ABS موس قابل بازیافت است و می توان آن را بارها آسیاب، قالب گیری و دوباره آسیاب کرد. سایر ضایعات پلاستیکی و فلزی در مقادیر کم تولید می شوند و می توانند بازیافت یا دور ریخته شوند.
آینده
هنگام وبگردی ماوس یک چرخ اسکرول را بین دو دکمه قرار می دهد تا اسکرول صفحات وب را آسان تر کند. در مدل پیشرفته تر دکمههایی تعبیه شده که میتوانند توسط کاربر برای انجام عملکرد های اینترنت، مانند حرکت به عقب یا جلو، بازگشت به صفحه اصلی، یا شروع جستجوی جدید، برنامهریزی شوند. یکی از نسخه های ماوس که روی زمین قرار می گیرد، جایی که دو پدال جایگزین توپ و دکمهها میشوند، یک پدال برای جابجایی مکان نما فشار داده می شود و دومی کلیک می کند. موس های بیسیم که با سیگنال های رادیویی ارتباط برقرار میکنند نیز تولید شده اند و همچنین ماوس هایی نیز به صورت پد لمسی طراحی و تولید شده اند که اکثرا در لپ تاپ ها کاربرد دارند. بدین صورت که کاربر انگشت خود را روی صفحه لمسی میکشد تا مکاننما را تغییر دهد و صفحات وب را میتوان با حرکتهای خاص دیگر پیمایش کرد و جلو برد. بسیاری از این سازگاری ها برای از بین بردن استرس مکرر و جلگیری از فشار به ساعد طراحی شده اند.
مخترع ماوس، دکتر انگلبارت، هرگز باور نمی کرد که موس به سی و چند سالگی خود برسد یا نام غیر فنی خود را حفظ کند. در واقع، هم موس و هم دیگر زیرمجموعه آن به طور فزایندهای محبوب هستند و نیاز به تمیز کردن و نگهداری کمتری دارد و قابلیت اطمینان و طول عمر خوبی دارند. پیشرفت های آینده در ماوس ها تکامل اینترنت را دنبال میکند و شامل گزینه های بیشتری برای برنامهریزی میشود، مانند تعویض دست برای دو برابر کردن تعداد عملکردهای موجود. ماوس ممکن است روزی منقرض شود و محتملترین گزینه برای جایگزینی آن دستگاهی است که حرکت چشم کاربر رایانه را ردیابی میکند و آن را با حرکات مکاننما و سیگنالهای عملکردی مناسب دنبال میکند.