Wat 'ziet' de sensor van een muis?

Voor veel gebruikers is het een goedkoop accessoire dat niet veel aandacht verdient. Voor anderen is het een essentieel onderdeel tijdens hun sessies, of het nu gaat om gamen of precisiewerk. De muis is door de decennia heen sterk geëvolueerd, maar een van de meest genegeerde details is hoe hij precies werkt en wat zijn sensoren detecteren. Wil je dat weten?

Van wielen naar een bal

Het begon allemaal met die twee reuzen, Douglas Engelbart voor het ontwerp en William English (die we helaas een paar dagen geleden verloren) voor de bouw van het prototype. Tegenwoordig is de muis een trouwe metgezel van bijna elke computer, en niet weinig gebruikers verkiezen het traditionele formaat boven alternatieven zoals het touchpad/trackpad of de klassieke TrackPoint. Optische modellen zijn het populairst, maar we kwamen niet zo gemakkelijk bij die technologie.

In feite legt een onlangs gepubliceerde video van de 8-Bit Guy uit dat we eerst door meerdere protocollen en interfaces moesten, die allemaal onderling incompatibel waren ondanks de overeenkomsten. Wat het 'mechanische' aspect betreft, ging de muis van de twee wielen in het Engelbart-English-prototype naar metalen ballen die potentiometers lieten draaien, maar dat ontwerp beperkte de beweging van de muis.

De eerste kwaliteitssprong kwam met de beroemde "balmuis", die eerst de metalen bal met rubber bedekte en ten tweede een optomechanisch systeem aannam. Dat betekent dat de bal twee rollen met wieltjes en sleuven laat draaien voor een paar sensoren. Die sensoren zijn eenvoudig en detecteren alleen de aanwezigheid van licht. De eerste ontwerpen gebruikten twee paaltjes (één voor elke sensor), maar later werden ze verenigd in één, met een klein hoogteverschil.

Als we ons de sensoren als 'pixels' voorstellen, heeft elke as er twee, en de volgorde van de 'flitsen' helpt om beweging in X en Y te identificeren. Het correct functioneren van optomechanische muizen hangt af van het feit dat de sensoren geen obstructies hebben en dat de contactpunten tussen de bal en de rollen schoon zijn. Veel mensen concentreerden zich op het alleen schoonmaken van de bal, terwijl ze het opgehoopte vuil op de rollen negeerden.

De eerste optische muizen

De eerste optische muizen gebruikten twee sensoren die werden verlicht met rode en infrarode leds. Tegelijkertijd hadden ze een speciaal muismatje met een raster nodig. Dat raster bestaat uit lijnen die de sensoren laten reageren afhankelijk van de uitgevoerde beweging (bijvoorbeeld verticale lijnen voor de rode sensor en horizontale lijnen voor de infrarode). Ook hier bepaalt het patroon van het knipperen veroorzaakt door het passeren van de lijnen voor de sensor de richting.

Moderne optische sensoren: de muis als camera

Uiteindelijk komen we bij de optische sensoren in moderne muizen, die in wezen camera's zijn. In de video zien we de 8-Bit Guy de microcontroller van de muis verwijderen om zonder obstructie toegang te krijgen tot de pinout van de sensor (waarvan het datasheet op internet staat), en met een beetje code kon hij registers lezen en schrijven. De sensor in kwestie, een Avago 5020, heeft een totale resolutie van 225 pixels in een patroon van 15x15, en met een vertraging van 50 milliseconden tussen twee metingen kon hij een basisbeeld vormen.

Meer informatie: klik hier