ЖУРНАЛ СТА 1/2015

91 СТА 1/2015 www.cta.ru В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА сти трекбола и не даёт влаге проникнуть внутрь устройства. С помощью этой прокладки стало возможно организовать за- щиту IP65 в статическом состоянии трекбола. Все оптико-механические трекболы NSI предназначаются для встраивания в панель оператора. Достоинства этого се- мейства устройств – надёжная, проверенная временем и за- рекомендовавшая себя десятилетиями конструкция, широкая распространённость и невысокая цена. Недостаток, как уже говорилось, состоит в невозможности обеспечить полную влагозащиту устройства. О ПТИЧЕСКИЕ ТРЕКБОЛЫ В основе этой технологии лежит связка CMOS-сенсора и цифрового сигнального процессора – DSP (по аналогии с оп- тической мышью). Сенсор делает последовательные снимки поверхности движущегося шара через определённые проме- жутки времени и отсылает их в DSP. Далее электроника выде- ляет на полученных изображениях общие элементы и опреде- ляет их перемещение за известный промежуток времени (рис. 3). По изменениюположения объектов на последователь- ных снимках вычисляется скорость и направление перемеще- ния шара и курсора на экране. Линейка оптических трекболов содержит в наименовании префикс O-, например O38 и O50. Конструктивно оптический трекбол представляет собой корпус, в котором расположена оптически прозрачная полу- сфера, за которой находится CMOS-сенсор. В полусфере на трёх миниатюрных циркониевых шариках, играющих роль подшипников, вращается шар, с которым взаимодействует оператор. Полусфера герметична. При детектировании дви- жения отсутствует механический контакт между управляю- щим телом (шаром трекбола) и электроникой (рис. 4). Данная технология имеет ряд преимуществ перед оптико- механической. Благодаря отсутствию механического контакта стало возможным полностью герметизировать управляющую электронику трекбола, то есть создать устройства со степенью защиты IP68. Легкосъёмный шар позволяет проводить чистку и дезинфекцию устройства без его разборки. Сравнительно не- большой размер сенсора позволил сделать оптические трек- болы с шаром диаметром 38 и 50 мм тех же габаритов, что и у оптико-механических предшественников. Таким образом, за- казчики получили возможность установки устройств IP68 без изменения посадочных мест под устройства ввода. Для заказа доступны три варианта исполнения трекболов: со свободно вращающимся шаром, с фиксированным усилием сопротив- ления вращению и с регулируемым сопротивлением. К отно- сительным недостаткам этой технологии можно отнести не- обходимость оптической неоднородности поверхности шара (рис. 3), чтобы DSP мог найти схожие элементы на последо- вательных снимках, а также высокое энергопотребление и сравнительно большой размер сенсоров, не позволяющий из- готовить трекболы с диаметром шара менее 38 мм. Распозна- ваемая скорость вращения шара ограничена размером поля сенсора, на котором отображаются схожие элементы для де- тектирования движения, и составляет около 3 см/с. В случае если DSP не обнаружит общих элементов на последователь- ных снимках, перемещение курсора может стать непредска- зуемым. Также в некоторых моделях используется красный свет видимого диапазона, что может внести некоторый дис- комфорт при работе в тёмных помещениях. Т РЕКБОЛЫ С ЛАЗЕРНЫМ ДЕТЕКТОРОМ В настоящее время оптическая технология детектирования движения устарела. Ей на смену в 2009 году [1] производитель предложил лазерную технологию. Продукция компании, имею- щая префикс Х-, является самой современной и наследует все преимущества оптической. Рассмотрим суть применяемой в этой линейке продуктов технологии. Внутри оптически про- зрачной полусферы находится приёмопередатчик инфракрас- ного лазерного излучения. Он испускает лучи на поверхность трекбола и принимает отражённый сигнал двумя сенсорами. При отражении луча от движущейся поверхности шара про- исходит сдвиг частоты излучения (эффект Доплера). По знаку и величине этого сдвига вычисляются направление и скорость пе- ремещения шара а, следовательно, курсора на экране. Для работы лазерных детекторов оптическая неоднород- ность материала шара не требуется. Таким образом, исполь- зование лазерной технологии значительно расширяет список пригодных для изготовления шаров материалов: шары можно изготовлять из однородного материала, включая эксклюзив- ные исполнения из золота и драгоценных камней. Значительно увеличилась и разрешающая способность но- вых трекболов. Так, для модели предыдущего поколения O50 максимальная скорость перемещения шара составля- Изображение A время t = 0,0 мс Изображение Б время t = 0,67 мс Рис. 3. Последовательные снимки поверхности шара оптическим сенсором Рис. 4. Оптические трекболы NSI O38 и O50 в разных вариантах исполнения