Mouse do computador

---

Antecedentes

Os designers da indústria de computadores buscam não apenas "construir a melhor ratoeira", mas também o melhor mouse. O mouse do computador é um acessório do computador pessoal que se tornou uma parte essencial da operação do computador. O pequeno dispositivo se encaixa perfeitamente na curva da mão do usuário e permite que o usuário, por meio de movimentos muito limitados da mão e dos dedos, "aponte e clique" instruções para o computador. Uma bola rolando na parte inferior do mouse fornece instruções sobre onde mover o cursor (ponteiro) no monitor ou tela, e um a três botões (dependendo do design) permitem que o usuário diga sim clicando nos botões à direita instruções para a próxima operação do computador.

História

O Dr. Douglas Engelbart, professor do Stanford Research Institute em Menlo Park, Califórnia, desenvolveu o primeiro dispositivo que ficou conhecido como mouse em 1964. Naquela época, as teclas de seta do teclado eram a única maneira de mover o cursor ao redor na tela do computador, e as teclas eram ineficientes e estranhas. O Dr. Engelbart fez um pequeno mecanismo parecido com um tijolo com um botão na parte superior e duas rodas na parte inferior. As duas rodas detectaram movimento horizontal e vertical, e a unidade era um tanto difícil de manobrar. A unidade foi ligada ao computador por um cabo para que os sinais de movimento pudessem ser eletricamente transmitidos ao computador para visualização no monitor. Um dos colegas de trabalho do Dr. Engelbart achou que o dispositivo com sua longa cauda de cabo se parecia com um mouse, e o nome pegou.

Outros cientistas, principalmente os da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), também procuraram métodos para mover os cursores e apontar para objetos na tela do computador. Eles tentaram volantes, interruptores de joelho e canetas de luz, mas, nos testes desses dispositivos com o mouse de Engelbart, foi o mouse que rugiu. Os engenheiros da NASA estavam preocupados, no entanto, com as caminhadas espaciais que o mouse faria de sua superfície de trabalho na ausência de peso do espaço.

Em 1973, as rodas do chassi do mouse foram substituídas por uma única bola que rola livremente; e mais dois botões (para um total de três) foram adicionados à parte superior. A criatura foi chamada de mouse e dispositivo apontador, e a Xerox combinou-o com seu computador Alto, um dos primeiros computadores pessoais. O Alto tinha uma interface gráfica de usuário (GUI); ou seja, o usuário apontava para ícones ou símbolos de imagem e listas de operações chamadas menus e clicava nelas para fazer com que o computador abrisse um arquivo, imprimase e executasse outras funções. Este método de operação do computador foi posteriormente adaptado pelos sistemas operacionais Macintosh e Windows.

O desenvolvimento do computador pessoal estimulou uma explosão de aplicativos para o dispositivo, que era pequeno o suficiente para ser usado em várias estações de trabalho. Os engenheiros podiam desenvolver projetos auxiliados por computador em suas próprias mesas, e o mouse era perfeito para desenhar e esboçar. O mouse também começou a gerar descendentes, chamados coletivamente de dispositivos de entrada / saída, como o trackball, que é essencialmente um mouse deitado de costas para que o usuário possa rolar a bola em vez de mover toda a unidade sobre uma superfície. Os militares, controladores de tráfego aéreo e jogadores de videogame agora tinham seu próprio animal de estimação. Os sensores mecânicos em ambos os tipos de dispositivos foram substituídos por sistemas de sensores ópticos-eletrônicos patenteados pela Mouse Systems; estes eram mais eficientes e de custo mais baixo. Um mouse óptico sem partes móveis foi desenvolvido para uso em um mouse pad especial com linhas de grade; a luz de dentro do mouse ilumina a grade, um fotodetector conta o número e a orientação das linhas cruzadas da grade e os dados direcionais são traduzidos em movimentos do cursor na tela.

O mouse começou a se multiplicar rapidamente. A Apple Computers lançou o Macintosh em 1984 e seu sistema operacional usava um mouse. Outros sistemas operacionais como o Amiga do Commodore, o Microsoft Windows, o Vision da Visicorp e muitos outros incorporaram interfaces gráficas de usuário e mouses. Melhorias foram adicionadas para tornar os sensores menos propensos a acumular poeira, para tornar a rolagem mais fácil através de uma roda adicional na parte superior e para tornar o mouse sem fio usando sinais de radiofrequência (emprestados de abridores de porta de garagem) ou sinais infravermelhos (adaptados da televisão ou controles remotos).

Anatomia do rato

Corpo

A "pele" do mouse é o corpo externo de plástico rígido que o usuário guia por uma superfície plana. Sua "cauda" é o cabo elétrico que sai de uma extremidade do mouse e termina na conexão com a Unidade Central de Processamento (CPU). Na extremidade traseira, um a três botões são os contatos externos para pequenos interruptores elétricos. O pressionar de um botão fecha o switch com um clique; eletricamente, o circuito é fechado e o computador recebeu um comando.

Na parte inferior do mouse, uma escotilha de plástico se encaixa sobre uma bola emborrachada, expondo parte da bola. No interior, a esfera é mantida no lugar por uma roda de suporte e dois eixos. Conforme a bola rola em uma superfície, uma haste gira com movimento horizontal e a segunda responde ao movimento vertical. Em uma extremidade de cada um dos dois eixos, uma roda com raios também gira. Conforme esses raios giram, os sinais de luz infravermelha de um diodo emissor de luz (LED) piscam através dos raios e são interceptados por um detector de luz. A escuridão e a luz são traduzidas por fototransistores em pulsos elétricos que vão para o circuito integrado de interface (IC) no mouse. Os pulsos informam ao IC que a bola seguiu da esquerda para a direita e de cima para baixo, e o IC instrui o cursor a se mover de acordo na tela.

O circuito integrado da interface é montado na placa de circuito impresso (PCB) que é o esqueleto ao qual todo o funcionamento interno do mouse está conectado. O circuito integrado, ou chip de computador, coleta as informações dos interruptores e os sinais dos fototransistores e envia um fluxo de dados ao computador.

Cérebro

Cada projeto de mouse também possui seu próprio software, denominado driver. O driver é um cérebro externo que permite ao computador entender os sinais do mouse. O driver informa ao computador como interpretar o fluxo de dados IC do mouse, incluindo velocidade, direção e comandos clicados. Alguns drivers de mouse permitem que o usuário atribua ações específicas aos botões e ajuste a resolução do mouse (as distâncias relativas que o mouse e o cursor percorrem). Os ratos comprados como parte de pacotes de computador têm os drivers integrados ou pré-programados nos computadores.

Matérias-primas

O invólucro externo do mouse e a maioria de suas partes mecânicas internas, incluindo os eixos e as rodas com raios, são feitos de plástico acrilonitrila butadieno estireno (ABS) moldado por injeção. A bola é de metal revestida de borracha; é feito por um fornecedor especializado. Os microinterruptores elétricos (feitos de plástico e metal) também são itens de prateleira fornecidos por subcontratados, embora os projetistas de mouse possam especificar os requisitos de força para os interruptores para torná-los mais fáceis ou mais firmes de clicar. Circuitos integrados ou chips podem ser itens padrão, embora cada fabricante possa ter chips proprietários feitos para uso em sua linha completa de produtos. Cabos elétricos e moldes (conectores finais) também são fornecidos por fontes externas.

A placa de circuito impresso (PCB) na qual os componentes elétricos e mecânicos são montados é feita sob medida para se adequar ao design do mouse. É uma folha plana revestida com resina. Resistores elétricos, capacitores, osciladores, circuitos integrados (ICs) e outros componentes são feitos de vários tipos de metal, plástico e silício.

Design

O design de um novo mouse começa com reuniões entre um gerente de desenvolvimento de produto, designer, representante de marketing e ergonomista consultor (um especialista em movimento humano e os efeitos de vários movimentos nas partes do corpo). Uma lista de diretrizes de fatores humanos é desenvolvida especificando a faixa de tamanho das mãos, sensibilidade ao toque, quantidade de trabalho, suporte da mão em uma posição neutra, a postura do usuário ao operar o mouse, extensão do dedo necessária para alcançar os botões, uso por ambos os lados - e indivíduos destros, sem eletricidade estática prolongada e outros requisitos de conforto e segurança; eles podem ser muito diferentes, dependendo se o mouse deve ser usado em escritórios ou em computadores domésticos, por exemplo. Um resumo de design para o mouse proposto é escrito para descrever o propósito do produto e o que ele alcança; também é proposto um look de acordo com o mercado antecipado.

A equipe de design retorna à mesa com modelos de espuma; dezenas de formatos diferentes podem ser feitos para um único design de mouse. O teste do usuário é feito nesses modelos; os engenheiros podem fazer esses testes preliminares sozinhos ou podem empregar grupos de foco como usuários típicos ou observar testes individuais com usuários de amostra. Quando a seleção de modelos é reduzida, os modelos de madeira mais refinados e pintados são feitos com os designs vencedores. A entrada é reunida novamente na sensação, forma e aparência dos modelos; o ergonomista também analisa os projetos prováveis ​​e confirma que as diretrizes de fatores humanos foram alcançadas.

Quando o modelo ideal é escolhido, a equipe de engenharia começa a projetar os componentes internos. Uma renderização tridimensional é gerada por computador e os mesmos dados são usados ​​para cortar à máquina as formas da casca externa com todos os seus detalhes. Os engenheiros mecânicos e eletrônicos encaixam a placa de circuito impresso (e seus componentes eletrônicos) e o mecanismo do codificador (a esfera, eixos, rodas e fonte de LED e detector) dentro da estrutura. O processo de ajustar o funcionamento ao shell é iterativo; são feitas alterações e o processo de design e ajuste é repetido até que o mouse atenda aos objetivos de design e a equipe de design fique satisfeita com os resultados. Os chips personalizados são projetados, produzidos em caráter experimental e testados; a eletrônica customizada ajudará o projeto a atender aos objetivos de desempenho e fornecerá características exclusivas, competitivas e comercializáveis.

Os diagramas de design completos são entregues ao engenheiro de ferramentas do projeto, que inicia o processo de modificação das máquinas para produzir o mouse. Diagramas de ferramentas são gerados para moldar a carcaça por injeção, por exemplo. O tamanho, a forma, o volume da cavidade, o número de portas através das quais o plástico será injetado no molde e o fluxo do plástico através do molde são todos esquematizados e estudados. Depois que o plano final de ferramentas é revisado, as ferramentas são cortadas usando os dados gerados por computador. Os invólucros de plástico de amostra são feitos como "tiros de teste" para examinar as linhas de fluxo reais e confirmar que os vazios não são induzidos. As alterações são feitas até que o processo esteja perfeito. A textura é adicionada à aparência externa da casca por ataque ácido ou por jato de areia.

Nesse ínterim, a equipe de engenharia configurou a linha de montagem para o novo design do mouse e realizou montagens de teste. Quando os detalhes do projeto são finalizados, as ferramentas são produzidas e os resultados dos testes atendem aos objetivos e padrões da equipe de projeto, o mouse está pronto para a produção em massa.

O processo de fabricação

Para fazer o mouse do computador, vários processos de fabricação são realizados simultaneamente para fazer as diferentes peças da unidade. Esses processos são descritos nas três primeiras etapas abaixo. As peças são então reunidas para a montagem final, conforme descrito nas etapas 4 a 7.

1. Em um dos conjuntos de etapas de fabricação e montagem, a placa de circuito impresso (PCB) é cortada e preparada. É uma folha plana revestida de resina que pode ser projetada para montagem em superfície ou através de orifício. A versão de montagem em superfície é montada quase inteiramente por máquina. Um sequenciador automático controlado por computador coloca os componentes elétricos na ordem correta na placa em um padrão prescrito.
   Para a montagem do PCB através do orifício, os fios de fixação dos componentes eletrônicos são inseridos nos orifícios do PCB. Cada trabalhador da linha de montagem tem um desenho para parte do quadro e unidades específicas para adicionar. Depois que todos os componentes são montados na placa, a superfície inferior da placa é passada por uma solda de chumbo derretido em uma máquina de solda por onda. Esta máquina lava a placa com fluxo para remover contaminantes e, em seguida, aquece a placa e os componentes que ela carrega por meio de calor infravermelho para diminuir a possibilidade de choque térmico. À medida que a parte inferior da placa flui sobre a folha líquida completamente lisa e fina de solda derretida, a solda sobe cada fio por ação capilar, sela as perfurações e fixa os componentes no lugar. As placas soldadas são resfriadas. O PCB é inspecionado visualmente neste estágio e as placas imperfeitas são rejeitadas antes que o mecanismo do codificador seja conectado.
   
2. O mecanismo codificador (incluindo a esfera coberta de borracha, a roda de suporte, ambas as rodas com raios e seus eixos, o LED e seu detector) é montado como uma unidade separada. As peças plásticas também eram fabricadas por moldagem por injeção de acordo com as especificações do proprietário e aparadas com aparas de plástico. Depois que o mecanismo é montado, a unidade é presa ao PCB usando clipes ou parafusos. A placa agora está completamente montada e é submetida a um teste de controle de qualidade da eletrônica.
3. A cauda do mouse - seu cabo elétrico - também foi fabricada com um conjunto de fios, blindagem e capa de borracha. O cabo tem duas peças adicionais de borracha moldada chamadas overmolds. São dispositivos de alívio de tensão que evitam que o cabo se desconecte do mouse ou do plugue do conector se o cabo for puxado. Os fabricantes de mouse normalmente projetam seus próprios formatos para moldes. O overmold próximo ao mouse é preso à caixa e, na extremidade oposta da cauda, ​​o conector é soldado aos fios e o overmold do conector é colocado no lugar.
4. As peças do revestimento externo são inspecionadas visualmente após a moldagem, corte e tratamento de superfície (acabamento) e antes da montagem. A casca externa é montada em quatro etapas. O conjunto completo de PCB e codificador é inserido na parte inferior do invólucro. Os botões são encaixados na parte superior da caixa, o cabo é conectado e as partes superior e inferior são aparafusadas usando chaves de fenda automatizadas.
5. A verificação final da eletrônica e da qualidade do desempenho é realizada quando a montagem estiver essencialmente concluída. Pés de borracha ou neoprene com folha adesiva pré-aplicada em um dos lados são colocados na parte de baixo do mouse.
6. Enquanto os projetos de ferramentas e a montagem física descritos acima estavam em andamento, uma equipe de programação estava desenvolvendo, testando e reproduzindo o firmware do driver do mouse. O firmware assim chamado porque está no reino entre software e hardware consiste em uma combinação de códigos no circuito integrado e na tradução dos movimentos direcionais do mouse e sinais de micro-switch que o computador receptor precisa entender quando o mouse é conectado . Quando o driver é desenvolvido, os próprios testadores do fabricante o executam em testes rigorosos, e tanto a Federal Communications Commission (FCC) quanto a European Commission (CE - uma organização que rege as emissões de rádio e descarga eletrostática) também aprovam a eletrônica. Os dados do driver aprovado são codificados e produzidos em massa em disquetes.
7. A FCC exige que os dispositivos de sinalização ou comunicação, incluindo o mouse, tenham etiquetas que identifiquem a empresa e certas especificações do produto. As etiquetas são pré-impressas em papel durável com adesivo forte, de forma que não podem ser removidas facilmente. Uma etiqueta é colada na parte inferior do mouse e o mouse é embalado em plástico. O dispositivo, seu disquete de driver e um livreto de instruções com informações de registro e garantia são embalados e preparados para envio e venda.

Controle de qualidade

O uso de projetos gerados por computador aumenta a qualidade e a economia de tempo do produto. Os dados podem ser armazenados e modificados rapidamente, então experimentos com formas, layouts de componentes e aparência geral podem ser tentados e ajustes iterativos podem ser feitos. Dados de projeto auxiliado por computador também aceleram a revisão de Abaixo do corpo de plástico rígido externo que o usuário manobra em um mouse pad, há uma bola emborrachada que gira conforme o movimentos do mouse. A esfera é mantida no lugar por uma roda de suporte e dois eixos. À medida que rola, um eixo gira com movimento horizontal e o segundo responde ao movimento vertical. Em uma extremidade de cada um dos dois eixos, uma roda com raios também gira. Conforme esses raios giram, os sinais de luz infravermelha de um diodo emissor de luz (LED) piscam através dos raios e são interceptados por um detector de luz. A escuridão e a luz são traduzidas por fototransistores em pulsos elétricos que vão para o circuito integrado de interface (IC) no mouse. Os pulsos informam ao IC que a bola seguiu da esquerda para a direita e de cima para baixo, transmite o comando por meio do cabo para a Unidade Central de Processamento (CPU) e instrui o cursor a se mover de acordo na tela. especificações de peças, o processo de ferramental e projeto de procedimentos de montagem, de forma que a oportunidade para conflitos seja pequena.

Pelo menos três etapas de controle de qualidade são realizadas durante a montagem. Uma verificação eletrônica é realizada no PCB depois que seus componentes são fixados (e soldados no lugar se métodos de montagem através do orifício forem usados) e antes que qualquer mecanismo de plástico seja conectado. As peças de plástico (o mecanismo do codificador e o invólucro externo) são inspecionadas visualmente quando estão completas, mas antes de serem conectadas à placa e aos componentes eletrônicos; isso evita a desmontagem ou desperdício de componentes eletrônicos devido a um invólucro defeituoso, por exemplo. Finalmente, o dispositivo completamente montado é submetido a outra verificação eletrônica e de desempenho; 100% dos mouses fabricados pelo Kensington Technology Group são conectados a computadores operacionais e testados antes de serem embalados. Conforme observado acima, tanto a FCC quanto a CE regulam aspectos das operações do mouse, portanto, também testam e aprovam os dados do driver.

Subprodutos / resíduos

Os fabricantes de mouses não geram subprodutos da fabricação de mouses, mas a maioria oferece uma variedade de dispositivos semelhantes para diferentes aplicações. As peças compatíveis ou intercambiáveis ​​são incorporadas em novos designs ou em vários designs, sempre que possível, para evitar custos de design, ferramentas e modificação de montagem.

O desperdício é mínimo. A capa de plástico ABS do mouse é altamente reciclável e pode ser retificada, moldada e retificada várias vezes. Outras sucatas de plástico e metal são produzidas em quantidades mínimas e podem ser recicladas ou descartadas.

O Futuro

Dispositivos que são modificações de mouses estão atualmente no mercado. O mouse da Internet insere uma roda de rolagem entre os dois botões para tornar a rolagem das páginas da web mais fácil; uma versão ainda mais sofisticada adiciona botões que podem ser programados pelo usuário para executar funções da Internet, como voltar ou avançar, retornar à página inicial ou iniciar uma nova pesquisa. Uma versão do mouse voltou ao chão, onde duas almofadas ou pedais substituem a bola e os botões; um pedal é pressionado para realocar o cursor e o segundo clica. Mouses sem fio que se comunicam com sinais de rádio estão disponíveis, e o mouse foi totalmente descartado pelo touchpad. O usuário passa o dedo pelo touchpad para reposicionar o cursor, e as páginas da web podem ser roladas e avançadas por outros movimentos específicos. Muitas dessas adaptações são projetadas para eliminar doenças de estresse repetitivo e evitar esforços no antebraço.

O inventor do camundongo, Dr. Engelbart, nunca acreditou que o camundongo chegaria aos trinta e poucos anos ou manteria seu nome não técnico. Na verdade, tanto o mouse quanto sua prole do trackball são cada vez mais populares à medida que as formas se tornam mais confortáveis, menos limpeza e manutenção são necessárias e a confiabilidade e a longevidade aumentam. Desenvolvimentos futuros em mouses seguirão a evolução da Internet e incluirão mais opções de programação, como trocar de mãos para dobrar o número de funções disponíveis. O mouse pode se extinguir algum dia, e o candidato mais provável para substituí-lo é um dispositivo que rastreia o movimento dos olhos do usuário do computador e o acompanha com os movimentos do cursor e sinais de função apropriados.