Привет хабрахабр!
Предлагаю Вам вспомнить историю развития датчиков перемещения, рассмотреть, как они работают, и оценить перспективы на будущее.
Прошлое
В 1963 году в Стенфордском исследовательском институте, был впервые разработана конструкция датчика перемещения мыши. Она состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении колеса мыши крутились каждое в своем измерении.
Позднее, данная конструкция была заменена на шаровой привод, в котором движение мыши передается на выступающий из корпуса обрезиненный стальной шарик. Два прижатых к шарику ролика снимают его движения по каждому из измерений и передают их на датчики, преобразующие эти движения в электрические сигналы. Эта мышь имела два типа датчиков: контактный и оптронный.
Контактный датчик представляет собой текстолитовый диск с лучевидными металлическими дорожками и тремя контактами, прижатыми к нему.
Оптронный же состоит из двойной оптопары — светодиода и двух фотодиодов с диском, в котором имеются отверстия или лучевидные прорези, перекрывающие световой поток по мере вращения. При перемещении мыши диск вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши.
Второй фотодиод, смещённый на некоторый угол или имеющий на диске датчика смещённую систему отверстий, служит для определения направления вращения диска.
Спустя некоторое время, были разработаны оптические датчики первого поколения, которые были представлены различными схемами оптопарных датчиков с непрямой оптической связью — светоизлучающих и воспринимающих отражение от рабочей поверхности светочувствительных диодов. Такие датчики имели одно общее свойство — они требовали наличия на рабочей поверхности специальной штриховки.
Второе поколение оптических мышей уже имело в составе более сложное устройство. В нижней части мыши был установлен специальный светодиод, который подсвечивал поверхность, по которой перемещается мышь. Миниатюрная камера «фотографирует» поверхность более тысячи раз в секунду, передавая эти данные процессору, который и делает выводы об изменении координат.
Настоящее
В настоящее время широко распространены датчики, использующие для подсветки полупроводниковый лазер. Такие датчики получили распространение во всех возможных вариантах: от классической конструкции мыши до пятипальцевого манипулятора.
Так как основным назначением датчиков является определение координат, то стоит также упомянуть как тачпады так и сенсорные экраны смартфонов.
Принцип работы тачпадов, основан 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.
Наиболее популярные типы экранов смартфонов это резистивные и ёмкостные.
Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения.
Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение. При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом, чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.
Будущее
Постепенно, в широкие массы входят методы определения координат с использованием датчиков положения в трехмерном в пространстве. Например, к датчикам такого типа можно отнести: гироскоп, акселерометр, GPS.
Нельзя не упомянуть широкое распространение метода с использованием камер, как одной, так и нескольких. Наиболее известный пример — контроллер Kinect.
Моё личное мнение заключается в том, что будущее за трехмерными технологиями.
Уже сейчас есть опыт использования программируемых жестов перед компьютером, приставками и прочими устройствами интерактивного назначения.
Возможно, скоро, придя в магазин за очередной новинкой индустрии, мы увидим на прилавке контроллер, позволяющий взаимодействовать с компьютером одновременно используя голос, изображение с камер, движения воздуха в пространстве, или более того, фиксирующий электрические импульсы в голове. Кто знает.
В данном обзоре были рассмотрены далеко не все существующие в мире датчики перемещения в пространстве, а лишь наиболее распространенные в повседневной жизни.
Источник технических подробностей: Википедия
Автор: Yuketsu
