Ratón de la computadora

Antecedentes

Los diseñadores de la industria informática no solo buscan "construir la mejor trampa para ratones", sino también el mejor mouse. El ratón de la computadora es un accesorio de la computadora personal que se ha convertido en una parte esencial del funcionamiento de la computadora. El pequeño dispositivo encaja perfectamente en la curva de la mano del usuario y permite al usuario, a través de movimientos muy limitados de la mano y los dedos, "señalar y hacer clic" en las instrucciones de la computadora. Una bola rodante en la parte inferior del mouse da instrucciones sobre dónde mover el cursor (puntero) en el monitor o la pantalla, y uno a tres botones (según el diseño) permiten al usuario decir que sí haciendo clic en los botones de la derecha. instrucción para la próxima operación de la computadora.

Historial

El Dr. Douglas Engelbart, profesor del Instituto de Investigación de Stanford en Menlo Park, California, desarrolló el primer dispositivo que se conoció como el mouse en 1964. En ese momento, las teclas de flecha del teclado eran la única forma de mover el cursor alrededor de la pantalla de una computadora, y las teclas eran ineficaces e incómodas. El Dr. Engelbart hizo un pequeño mecanismo similar a un ladrillo con un botón en la parte superior y dos ruedas en la parte inferior. Las dos ruedas detectaron movimiento horizontal y vertical, y la unidad fue algo difícil de maniobrar. La unidad estaba conectada a la computadora mediante un cable para que las señales de movimiento pudieran transmitirse eléctricamente a la computadora para verlas en el monitor. Uno de los compañeros de trabajo del Dr. Engelbart pensó que el dispositivo con su larga cola de cable se parecía a un ratón y el nombre se quedó.

Otros científicos, en particular los de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), también habían estado buscando métodos para mover cursores y señalar objetos en la pantalla de la computadora. Probaron volantes, interruptores de rodilla y bolígrafos de luz, pero, en las pruebas de estos dispositivos frente al mouse de Engelbart, fue el mouse el que rugió. Sin embargo, los ingenieros de la NASA estaban preocupados por los paseos espaciales que haría el ratón desde su superficie de trabajo en la ingravidez del espacio.

En 1973, las ruedas del tren de aterrizaje del mouse habían sido reemplazadas por una sola bola que rodaba libremente; y se habían agregado dos botones más (para un total de tres) en la parte superior. La criatura se llamaba ratón y dispositivo señalador, y Xerox lo combinó con su computadora Alto, una de las primeras computadoras personales. El Alto tenía una interfaz gráfica de usuario (GUI); es decir, el usuario señaló iconos o símbolos de imagen y listas de operaciones llamadas menús y los hizo clic para hacer que la computadora abriera un archivo, imprimiera y realizara otras funciones. Este método de operar la computadora fue posteriormente adaptado por los sistemas operativos Macintosh y Windows.

El desarrollo de la computadora personal estimuló una explosión de aplicaciones para el dispositivo que era lo suficientemente pequeño como para ser utilizado en varias estaciones de trabajo. Los ingenieros podían desarrollar diseños asistidos por computadora en sus propios escritorios, y el mouse era perfecto para dibujar y dibujar. El mouse también comenzó a generar descendencia, denominados colectivamente dispositivos de entrada / salida, como la bola de seguimiento, que es esencialmente un mouse acostado de espaldas para que el usuario pueda rodar la pelota en lugar de mover toda la unidad sobre una superficie. Los militares, los controladores de tráfico aéreo y los jugadores de videojuegos ahora tenían una mascota propia. Los sensores mecánicos en ambos tipos de dispositivos fueron reemplazados por sistemas de sensores ópticos-electrónicos patentados por Mouse Systems; estos eran más eficientes y de menor costo. Se desarrolló un mouse óptico sin partes móviles para su uso en una alfombrilla de mouse especial con líneas de cuadrícula; la luz del interior del mouse ilumina la cuadrícula, un fotodetector cuenta el número y la orientación de las líneas de la cuadrícula cruzadas y los datos direccionales se traducen en movimientos del cursor en la pantalla.

El ratón comenzó a multiplicarse rápidamente. Apple Computers introdujo el Macintosh en 1984 y su sistema operativo usaba un mouse. Otros sistemas operativos como Commodore's Amiga, Microsoft Windows, Visicorp's Vision y muchos más incorporaron interfaces gráficas de usuario y ratones. Se agregaron mejoras para hacer que los sensores sean menos propensos a acumular polvo, para facilitar el desplazamiento a través de una rueda adicional en la parte superior y para hacer que el mouse sea inalámbrico mediante el uso de señales de radiofrecuencia (tomadas de los abre-puertas de garaje) o señales infrarrojas (adaptadas de la televisión). o mandos a distancia).

Anatomía del ratón

Cuerpo

La "piel" del ratón es el cuerpo exterior de plástico duro que el usuario guía a través de una superficie plana. Su "cola" es el cable eléctrico que sale de un extremo del mouse y termina en la conexión con la Unidad Central de Procesamiento (CPU). Al final, de uno a tres botones son los contactos externos de los pequeños interruptores eléctricos. La presión de un botón cierra el interruptor con un clic; eléctricamente, el circuito está cerrado y la computadora ha recibido un comando.

En la parte inferior del mouse, una trampilla de plástico encaja sobre una pelota de goma, exponiendo parte de la pelota. En el interior, la bola se mantiene en su lugar mediante una rueda de apoyo y dos ejes. Cuando la bola rueda sobre una superficie, un eje gira con movimiento horizontal y el segundo responde al movimiento vertical. En un extremo de cada uno de los dos ejes, también gira una rueda de radios. A medida que estos radios giran, las señales de luz infrarroja de un diodo emisor de luz (LED) parpadean a través de los radios y son interceptadas por un detector de luz. Los fototransistores traducen la oscuridad y la luz en pulsos eléctricos que van al circuito integrado de interfaz (IC) del ratón. Los pulsos le dicen al IC que la bola se ha desplazado de izquierda a derecha y de arriba a abajo, y el IC indica al cursor que se mueva en consecuencia en la pantalla.

El circuito integrado de la interfaz está montado en la placa de circuito impreso (PCB) que es el esqueleto al que están conectados todos los mecanismos internos del mouse. El circuito integrado, o chip de computadora, recopila la información de los interruptores y las señales de los fototransistores y envía un flujo de datos a la computadora.

Cerebro

Cada diseño de mouse también tiene su propio software llamado controlador. El controlador es un cerebro externo que permite a la computadora comprender las señales del mouse. El controlador le dice a la computadora cómo interpretar el flujo de datos IC del mouse, incluidos los comandos de velocidad, dirección y clic. Algunos controladores de mouse permiten al usuario asignar acciones específicas a los botones y ajustar la resolución del mouse (las distancias relativas que recorren el mouse y el cursor). Los ratones que se compran como parte de paquetes de computadora tienen los controladores integrados o preprogramados en las computadoras.

Materias primas

La carcasa exterior del ratón y la mayoría de sus partes mecánicas internas, incluidos los ejes y las ruedas con radios, están hechas de plástico de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) moldeado por inyección. La bola es de metal recubierto de caucho; está hecho por un proveedor especializado. Los microinterruptores eléctricos (hechos de plástico y metal) también son artículos listos para usar suministrados por subcontratistas, aunque los diseñadores de mouse pueden especificar requisitos de fuerza para los interruptores para hacerlos más fáciles o firmes de hacer clic. Los circuitos integrados o chips pueden ser artículos estándar, aunque cada fabricante puede tener chips patentados para usar en su línea completa de productos. Los cables eléctricos y los sobremoldes (conectores finales) también son suministrados por fuentes externas.

La placa de circuito impreso (PCB) en la que se montan los componentes eléctricos y mecánicos está hecha a medida para adaptarse al diseño del mouse. Es una hoja plana recubierta de resina. Las resistencias eléctricas, los condensadores, los osciladores, los circuitos integrados (IC) y otros componentes están hechos de varios tipos de metal, plástico y silicio.

Diseño

El diseño de un nuevo mouse comienza con reuniones entre un gerente de desarrollo de productos, un diseñador, un representante de marketing y un ergonomista consultor (un especialista en el movimiento humano y los efectos que varios movimientos tienen en las partes del cuerpo). Se desarrolla una lista de pautas de factores humanos que especifican el rango de tamaño de las manos, la sensibilidad al tacto, la cantidad de trabajo, el apoyo de la mano en una posición neutra, la postura del usuario mientras opera el mouse, la extensión de los dedos requerida para alcanzar los botones, uso por ambos izquierdos - y personas diestras, sin electricidad estática prolongada y otros requisitos de comodidad y seguridad; estos pueden diferir mucho, dependiendo de si el ratón se va a utilizar en oficinas o con ordenadores domésticos, por ejemplo. Se escribe un resumen de diseño para el mouse propuesto para describir el propósito del producto y lo que logra; También se propone una mirada acorde con el mercado previsto.

El equipo de diseño vuelve a la mesa con modelos de espuma; se pueden hacer decenas de formas diferentes para un solo diseño de ratón. Las pruebas de usuario se realizan en estos modelos; los ingenieros pueden realizar estas pruebas preliminares ellos mismos, o pueden emplear grupos focales como usuarios típicos u observar pruebas individuales con usuarios de muestra. Cuando se reduce la selección de modelos, se fabrican modelos de madera más refinados y pintados con los diseños ganadores. La información se recopila nuevamente sobre el tacto, la forma y el aspecto de los modelos; el ergonomista también revisa los diseños probables y confirma que se han cumplido las pautas de factores humanos.

Cuando se elige el modelo óptimo, el equipo de ingeniería comienza a diseñar los componentes internos. Se genera una representación tridimensional por computadora, y los mismos datos se utilizan para cortar a máquina las formas de la carcasa exterior con todos sus detalles. Los ingenieros mecánicos y electrónicos colocan la placa de circuito impreso (y su electrónica) y el mecanismo codificador (la bola, los ejes, las ruedas y la fuente LED y el detector) dentro de la estructura. El proceso de ajustar el funcionamiento al caparazón es iterativo; Se realizan cambios y el proceso de diseño y ajuste se repite hasta que el mouse cumple con sus objetivos de diseño y el equipo de diseño está satisfecho con los resultados. Los chips personalizados se diseñan, producen a modo de prueba y se prueban; La electrónica personalizada ayudará al diseño a cumplir los objetivos de rendimiento y le dará características únicas, competitivas y comercializables.

Los diagramas de diseño completos se entregan al trabajador del proyecto, quien comienza el proceso de modificación de las máquinas para producir el mouse. Los diagramas de herramientas se generan para el moldeo por inyección de la carcasa, por ejemplo. El tamaño, la forma, el volumen de la cavidad, el número de puertas a través de las cuales se inyectará el plástico en el molde y el flujo del plástico a través del molde están todos diagramas y estudiados. Después de que se revisa el plan de herramientas final, las herramientas se cortan utilizando los datos generados por computadora. Las carcasas de plástico de muestra se fabrican como "inyecciones de prueba" para examinar las líneas de flujo reales y confirmar que no se inducen vacíos. Se realizan cambios hasta que el proceso es perfecto. La textura se agrega a la apariencia externa de la cáscara mediante grabado ácido o con chorro de arena.

Mientras tanto, el equipo de ingeniería ha preparado la línea de montaje para el nuevo diseño del ratón y ha realizado montajes de prueba. Cuando se finalizan los detalles del diseño, se han producido las herramientas y los resultados de las pruebas han cumplido con los objetivos y estándares del equipo de diseño, el mouse está listo para la producción en masa.

El
proceso de fabricación

Para fabricar el ratón de la computadora, se realizan varios procesos de fabricación simultáneamente para realizar diferentes piezas del equipo. Estos procesos se describen en los primeros tres pasos a continuación. Luego, las piezas se juntan para el ensamblaje final, como se describe en los pasos 4 a 7.

1. En uno de los conjuntos de pasos de fabricación y montaje, se corta y prepara la placa de circuito impreso (PCB). Es una hoja plana recubierta de resina que puede tener un diseño de montaje en superficie o un diseño de orificio pasante. La versión de montaje en superficie se ensambla casi en su totalidad a máquina. Un secuenciador automático controlado por computadora coloca los componentes eléctricos en el orden correcto en la placa en un patrón prescrito.

   Para el ensamblaje de PCB con orificios pasantes, los cables de conexión de los componentes electrónicos se insertan en los orificios de la PCB. Cada trabajador de la línea de montaje tiene un dibujo para parte del tablero y unidades específicas para agregar. Después de que todos los componentes están montados en la placa, la superficie inferior de la placa se pasa a través de soldadura de plomo fundido en una máquina de soldadura por ola. Esta máquina lava el tablero con fundente para eliminar los contaminantes, luego calienta el tablero y los componentes que transporta mediante calor infrarrojo para disminuir la posibilidad de choque térmico. A medida que la parte inferior de la placa fluye sobre la lámina líquida delgada y completamente lisa de soldadura fundida, la soldadura se mueve hacia arriba por cada cable por acción capilar, sella las perforaciones y fija los componentes en su lugar. Las placas soldadas se enfrían. La PCB se inspecciona visualmente en esta etapa y las placas imperfectas se rechazan antes de que se conecte el mecanismo del codificador.

2. El mecanismo del codificador (incluida la bola cubierta de goma, la rueda de soporte, ambas ruedas de radios y sus ejes, el LED y su detector) se ensambla como una unidad separada. Las piezas de plástico también se fabricaron mediante moldeo por inyección de acuerdo con especificaciones patentadas y se recortaron con desechos de plástico. Después de ensamblar el mecanismo, la unidad se fija a la PCB utilizando clips o tornillos. La placa ahora está completamente ensamblada y se somete a una prueba de control de calidad electrónica.
3. La cola del ratón, su cable eléctrico, también se ha fabricado utilizando un conjunto de cables, blindaje y la cubierta de goma. El cable tiene dos piezas adicionales de caucho moldeado llamadas sobremoldes. Estos son dispositivos de alivio de tensión que evitan que el cable se desconecte del mouse o de su conector si se tira del cable. Los fabricantes de mouse suelen diseñar sus propias formas para los sobremoldes. El sobremolde cercano al mouse está enganchado a la carcasa y, en el extremo opuesto de la cola, el conector se suelda a los cables y el sobremolde del conector se coloca en su lugar.
4. Las piezas de la cubierta exterior se inspeccionan visualmente después del moldeado, recorte y tratamiento de la superficie (acabado) y antes del ensamblaje. La carcasa exterior se ensambla en cuatro pasos. El conjunto completo de PCB y codificador se inserta en la parte inferior de la carcasa. Los botones se encajan a presión en la parte superior de la carcasa, el cable está conectado y la parte superior e inferior se atornillan con destornilladores automáticos.
5. La verificación final de la electrónica y la calidad del rendimiento se realiza cuando el ensamblaje está esencialmente completo. Los pies de goma o neopreno con láminas adhesivas preaplicadas en un lado se agregan a la parte inferior del mouse.
6. Mientras los diseños de herramientas y el ensamblaje físico descritos anteriormente estaban en progreso, un equipo de programación ha estado desarrollando, probando y reproduciendo el firmware del controlador del mouse. El así llamado firmware porque se encuentra en el ámbito entre el software y el hardware consiste en una combinación de códigos en el circuito integrado y la traducción de los movimientos direccionales del mouse y las señales de microinterruptores que la computadora receptora necesita entender cuando el mouse está conectado. . Una vez desarrollado el controlador, los probadores del propio fabricante lo someten a pruebas rigurosas, y tanto la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) como la Comisión Europea (CE, una organización que regula las emisiones de radio y las descargas electrostáticas) también aprueban la electrónica. Los datos de los controladores aprobados se codifican y se producen en masa en disquetes.
7. La FCC requiere que los dispositivos de señalización o comunicaciones, incluido el mouse, tengan etiquetas que identifiquen a la empresa y ciertas especificaciones del producto. Las etiquetas están preimpresas en papel duradero con un adhesivo fuerte para que no se puedan quitar fácilmente. Se pega una etiqueta en la parte inferior del mouse y el mouse se coloca en una bolsa de plástico. El dispositivo, su disquete de controladores y un folleto de instrucciones con información de registro y garantía están empaquetados y preparados para su envío y venta.

Control de calidad

El uso de diseños generados por computadora aumenta la calidad y el ahorro de tiempo en el producto. Los datos se pueden almacenar y modificar rápidamente, por lo que se pueden intentar experimentos con formas, diseños de componentes y apariencia general y se pueden realizar ajustes iterativos. Los datos de diseño asistidos por computadora también aceleran la revisión de Debajo del cuerpo exterior de plástico duro que el usuario maniobra a través de una alfombrilla de ratón hay una bola de goma que gira como el se mueve el mouse. La bola se mantiene en su lugar mediante una rueda de apoyo y dos ejes. A medida que rueda, un eje gira con movimiento horizontal y el segundo responde al movimiento vertical. En un extremo de cada uno de los dos ejes, también gira una rueda de radios. A medida que estos radios giran, las señales de luz infrarroja de un diodo emisor de luz (LED) parpadean a través de los radios y son interceptadas por un detector de luz. Los fototransistores traducen la oscuridad y la luz en pulsos eléctricos que van al circuito integrado de interfaz (IC) del ratón. Los pulsos le dicen al IC que la bola se ha desplazado de izquierda a derecha y de arriba a abajo, transmite el comando a través del cable a la Unidad de procesamiento central (CPU) y le indica al cursor que se mueva en consecuencia en la pantalla. las especificaciones de las piezas, el proceso de herramientas y el diseño de los procedimientos de ensamblaje, por lo que la oportunidad de conflictos es pequeña.

Se realizan al menos tres pasos de control de calidad durante el montaje. Se lleva a cabo una verificación electrónica en la PCB después de que se adjuntan sus componentes (y se sueldan en su lugar si se utilizan métodos de ensamblaje de orificio pasante) y antes de que se coloque cualquier mecanismo de plástico. Las piezas de plástico (el mecanismo del codificador y la carcasa exterior) se inspeccionan visualmente cuando están completas, pero antes de conectarlas a la placa y la electrónica; esto evita el desmontaje o el desperdicio de componentes electrónicos debido, por ejemplo, a una carcasa defectuosa. Finalmente, el dispositivo completamente ensamblado se somete a otra verificación electrónica y de rendimiento; El 100% de los ratones fabricados por Kensington Technology Group se conectan a computadoras en funcionamiento y se prueban antes de empaquetarlos. Como se señaló anteriormente, tanto la FCC como la CE regulan aspectos de las operaciones del mouse, por lo que también prueban y aprueban los datos del conductor.

Subproductos / Residuos

Los fabricantes de ratones para computadora no generan subproductos de la fabricación de ratones, pero la mayoría ofrece una gama de dispositivos similares para diferentes aplicaciones. Las piezas compatibles o intercambiables se incorporan en nuevos diseños o diseños múltiples siempre que sea posible para evitar costos de modificación de diseño, herramientas y ensamblaje.

El desperdicio es mínimo. La piel de plástico ABS del ratón es altamente reciclable y se puede moler, moldear y rectificar muchas veces. Otros desechos de plástico y metal se producen en cantidades mínimas y se pueden reciclar o eliminar.

El futuro

Actualmente se encuentran en el mercado dispositivos que son modificaciones de ratones. El mouse de Internet inserta una rueda de desplazamiento entre los dos botones para facilitar el desplazamiento de las páginas web; una versión aún más sofisticada agrega botones que pueden ser programados por el usuario para realizar funciones de Internet, como retroceder o avanzar, regresar a la página de inicio o iniciar una nueva búsqueda. Una versión de mouse ha regresado al piso donde dos almohadillas o pedales reemplazan la bola y los botones; se presiona un pedal para reubicar el cursor y el segundo hace clic. Hay disponibles ratones inalámbricos que se comunican con señales de radio, y el panel táctil ha eliminado el ratón por completo. El usuario pasa un dedo por el panel táctil para reposicionar el cursor, y las páginas web se pueden desplazar y avanzar mediante otros movimientos específicos. Muchas de estas adaptaciones están diseñadas para eliminar las dolencias por estrés repetitivo y evitar la tensión del antebrazo.

El inventor del ratón, el Dr. Engelbart, nunca creyó que el ratón alcanzaría los treinta y tantos o conservaría su nombre no técnico. De hecho, tanto el ratón como su descendiente trackball son cada vez más populares a medida que las formas se vuelven más cómodas, se requieren menos limpieza y mantenimiento y mejoran la fiabilidad y la longevidad. Los desarrollos futuros en ratones seguirán la evolución de Internet e incluirán más opciones de programabilidad, como cambiar de manos para duplicar el número de funciones disponibles. El mouse puede extinguirse algún día, y el candidato más probable para reemplazarlo es un dispositivo que rastrea el movimiento ocular del usuario de la computadora y lo sigue con los movimientos del cursor y las señales de función apropiados.