Изучение устройства и характеристик манипуляторных устройств ввода информации

 

Практическое занятие № 8

«Изучение устройства и характеристик манипуляторных устройств ввода информации»

 

Цель работы: изучить виды, конструкцию и принцип работы манипуляторных устройств ввода информации.

 

Образовательные результаты, заявленные в ФГОС:

Студент должен

уметь:

подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы;

выбирать компоненты компьютерной системы в зависимости от решаемых задач;

 

знать:

периферийные устройства компьютерных систем.

 

Манипуляторы осуществляют ввод информации, указывая курсором на экране монитора команду или место ввода данных. Используются для облегчения управления компьютером.

Типы манипуляторов:

- с относительным указанием позиции (перемещения) – мышь, трекбол, трекпоинт, тачпад, джойстик;

- с возможностью указания абсолютной позиции – графический планшет, световое перо.

Трекбол (англ. trackball) – указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Шар находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи – при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

 

Рисунок 8.1 – Трекбол

 

Представленные на рынке модели трекболов существенно различаются. Прежде всего трекболы отличаются размещением шарика: на некоторых моделях он управляется большим пальцем руки, на других же расположен по центру или правее центра и управляется указательным, средним и безымянным пальцами. На большинстве моделей шарик достигает 3-6 см в диаметре, однако существуют и модели с шариком около 1 см в диаметре. Почти на всех моделях кроме шара и кнопок присутствует также колесо прокрутки.

В настоящее время трекболы редко применяются в домашних и офисных компьютерах, однако нашли применение в промышленных и военных компьютерах, аппаратах ультразвуковой диагностики, где пользователю приходится работать в условиях недостатка места и возможной вибрации.

Джойстик (англ. joystick) – устройство ввода информации, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях ручку. Наклоняя ручку вперёд, назад, влево и вправо, пользователь может передвигать что-либо по экрану. На ручке, а также в платформе, на которой она крепится, обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения.

 

Рисунок 8.2 – Джойстик

 

Помимо координатных осей X и Y, возможно также изменение координаты Z, за счет вращения рукояти вокруг оси, наличия второй ручки, дополнительного колёсика и т. п.

Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах.

По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:

- одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)

- двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)

- трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях)

Также джойстики можно разделить на два вида:

- дискретные – сенсоры таких джойстиков могут принимать два значения: «0» или «1», включён/выключен и т. д. При этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию (длительное нажатие приводит к автоповтору команды), диапазон смещения курсора при этом неограничен и определяется только количеством нажатий. Джойстики такого типа считаются устаревшими в ПК, но широко применяются в простых игровых приставках, мобильных телефонах и прочих устройствах.

- аналоговые – у таковых выходной сигнал плавно меняется от нуля до максимума в зависимости от угла отклонения рукоятки: чем больше рукоять отклонена, тем больше уровень сигнала. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки джойстика и разрешением применённых сенсоров. После калибровки, подобные джойстики можно применять для указания абсолютной позиции курсора.

Трекпоинт (TrackPoint, PointStick, Track Stick, StickPoint) – миниатюрный тензометрический джойстик, применяемый в ноутбуках как замена мыши.

Обычно джойстик имеет заменяемый резиновый кожух. На лэптопах ThinkPad он красный, другие производители используют другие цвета. Кожух часто делают из слегка шершавого материала.

На клавиатуре формата QWERTY джойстик размещен между клавиш «G», «H» и «B», а кнопки мыши размещены под клавишей «пробел».

 

Рисунок 8.3 – Трекпоинт

 

Курсор управляется определением примененной силы (отсюда и название тензометрический джойстик), для этого используется пара резистивных датчиков деформации (тензодатчиков). Вектор перемещения курсора определяется в соответствии с примененной силой.

Чувствительность TrackPoint обычно настраиваемая и может быть установлена так, чтобы предоставлять крайне легкую степень отклика.

Проблемой среди указателей данного типа является дрейф курсора. Это требует частой повторной калибровки. Однако устройства TrackPoint автоматически проводят повторную калибровку, когда джойстик распознает постоянный дрейф курсора. Для того чтобы провести повторную калибровку достаточно убрать палец с TrackPoint примерно на 1 секунду.

Это устройство особенно нравится приверженцам слепого метода набора и профессионалам, потому что это единственное указательное устройство, которое не требует от пользователя убирать пальцы со стартовой позиции на клавиатуре.

Тачпад (англ. TouchPad), сенсорная панель – указательное устройство ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках.

Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем» путем перемещения пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превышает 50 см². Форма исполнения – чаще всего прямоугольник, но существуют модели и в виде круга.

Компания Apple традиционно использует для обозначения тачпада слово «трекпад» (англ. trackpad).

 

Рисунок 8.4 – Тачпад

 

Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.

Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, тачпад не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основанием карандаша. В случае использования проводящих предметов тачпад будет работать только при достаточной площади соприкосновения. Влажные пальцы затрудняют работу тачпада.

Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Этого достаточно для использования их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), но затрудняет работу в графических программах и делает практически невозможной игру в 3D-шутерах.

Однако у тачпадов есть и ряд преимуществ, по сравнению с другими манипуляторами:

- не требуют ровной поверхности (в отличие от мыши);

- не требуют большого пространства (в отличие от мыши или графического планшета)

- расположение тачпада фиксировано относительно клавиатуры (в отличие от мыши);

- для перемещения курсора на весь экран достаточно лишь небольшого перемещения пальца (в отличие от мыши или крупного графического планшета);

- с помощью одного тачпада (не прикасаясь к кнопкам) можно выполнять часть манипуляций левой кнопки мыши;

- отдельные участки тачпада (полоска справа и сверху/снизу) могут быть использованы для вертикальной и горизонтальной прокрутки.

Тачпады некоторых ноутбуков (например, Apple, Asus) обладают технологией мультитач (англ. multi-touch), т.е. распознают жесты несколькими пальцами и могут имитировать нажатие правой кнопки и колесика без использования дополнительных кнопок.

 

Задания для практической работы

 

Составить таблицу для сравнения видов манипуляторных устройств ввода.

 

Таблица 8.1 – Сравнение манипуляторных устройств ввода

Наименование	Принцип действия	Достоинства	Недостатки	Возможности применения
Трекбол
Джойстик
Трекпоинт
Тачпад

 

Контрольные вопросы

 

1 Каким образом осуществляется ввод информации при помощи манипуляторов?

2 На какие типы делятся манипуляторы? Какие устройства относятся к каждому типу?

3 Какие из рассмотренных манипуляторов обеспечивают высокую точность указания позиции курсора?