آناتومی گجت؛ ماوس و کیبورد

براساس مقاله‌ی Tech Spot، همه‌ی ما از انواع ماوس رایانه در خانه، مدرسه و محل کار استفاده کرده‌ایم که عموما ساده و ارزان‌قیمت هستند؛ اما بعضی اوقات مدل‌های خاصی از آن‌ها تولید می‌شود که دارای گزینه‌های اضافه هستند و می‌توانند کارهای بیشتری انجام بدهند؛ در نتیجه صدها قطعه ریز در خود جای داده‌اند. به‌طور معمول ماوس‌ها مانند پردازنده‌ مرکزی یا کارت گرافیک مورد توجه قرار نمی‌گیرند و اخبار مختلفی از آن‌ها منتشر نمی‌شود؛ اما باید این حقیقت را پذیرفت که چیزی بدتر از صفحه‌کلید یا ماوس با طراحی بد وجود ندارد.

اکثر ماوس‌ های ارزان‌ قیمت و ابتدایی مانند Compoint CP-390 هستند که در تصویر زیر نشان داده شده است. این گجت دارای دو دکمه (کلیک راست و چپ) و یک چرخ است که می‌توان به ‌وسیله آن کلیک کرد. مدل‌های پیشرفته‌تر دارای دکمه‌های بیشتری هستند که هر کدام از آن‌ها یک قابلیت خاص ارائه می‌دهد؛ اما همه آن‌ها عملکرد اساسی مشابه همین ماوس دارند.

برای ایجاد دکمه‌های چپ و راست به ‌جای استفاده از قطعات جداگانه، به‌سادگی بخشی از لایه‌ بالایی پلاستیک (معمولاً ABS تزریق‌شده) برش خورده و مورد استفاده قرار گرفته است. این لایه به اندازه‌ای نازک است تا اطمینان حاصل شود که دکمه‌ها به‌راحتی خم می‌شوند؛ اما همچنین به اندازه کافی ضخیم است تا از تغییر حالت دائمی آن زیر فشار جلوگیری شود.

به عبارت دیگر، این قابلیت ارتجاع طبیعی پلاستیک است که مکانیسم دکمه‌ها را فراهم می‌کند. این ماوس خاص از همان پلاستیک برای چرخ استفاده می‌کند؛ اما بعضی از مدل‌های دیگر یک پلیمر نرم یا حتی فلز را برای این بخش در نظر گرفته‌اند.

اگر ماوس را برگردانیم، سیستم حرکتی آن دیده می‌شود. زمانی ‌که این گجت را باز می‌کنیم نگاه دقیق‌تری به قطعات مختلف این بخش خواهیم داشت. برای آسان‌تر شدن لغزش ماوس روی سطوح، بسیاری از آن‌ها دارای پد پلیمر با اصطکاک کم (PTFE) هستند. البته نمونه‌ی بسیار ارزان‌قیمتی که برای این مقاله انتخاب شده‌اند، به‌ جای این متریال از دیسک‌ پلی پروپیلن صاف استفاده می‌کند.‌

اکثر بخش داخلی این گجت را فضای خالی تشکیل می‌دهد. مدلی که ما انتخاب کرده‌ایم دارای یک صفحه تک‌مدار دارای هفت قطعه است:

• سه میکروسوئیچ
• یک پتانسیومتر چرخشی
• یک LED قرمز
• یک خازن
• یک تراشه حسگر و کنترل‌کننده یکپارچه

به نظر نمی‌رسد این قطعات زیاد باشند؛ اما این‌ها تنها مواردی هستند که یک ماوس معمولی برای کار کردن نیاز دارد.

در داخل میکروسوئیچ‌ها، یک تکه فلز نازک به صورتی شکل گرفته است که پس از فشرده شدن، دوباره به ‌جای خود بازمی‌گردد. فعال کردن این سوئیچ باعث می‌شود که فلز به سمت پایین حرکت و به قسمتی از مدار برخورد کند. این عملیات موجب بسته شدن مدار و ایجاد سیگنال «روشن» می‌شود.

میکروسوئیچ یکی از اولین بخش‌هایی است که کیفیت آن در ماوس‌های ارزان و گران تفاوت دارد. در مدل‌های باکیفیت‌تر از سوئیچ‌های استفاده می‌شود که در مقابل سال‌ها استفاده و حتی سوءاستفاده مقاوم هستند و طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای است که می‌توانند پس از مدت‌ها کار کردن باز هم عملکرد بسیار خوبی ارائه بدهند. شیوه‌ی کار کردن با ماوس می‌تواند تأثیر بسیاری روی خوردگی این فلز و در نتیجه طول عمر آن داشته باشد.

بزرگ‌ترین مسئله سوئیچ‌ها تولید انبوه آن‌ها است و هرچه این قطعه ارزان‌تر باشد، احتمال شکستن آن بیشتر می‌شود. وقتی این قطعه خراب می‌شود اکثر کاربران ماوس را با یک مدل دیگر جایگزین می‌کنند؛ اما اگر توانایی کار با لحیم دارید و نسبتا با مدار آشنا هستید، می‌توانید به‌راحتی این فلز را تعویض و ماوس خود را زنده کنید.

دکمه‌های ماوس فقط یک کار را انجام می‌دهند؛ اما چرخ باید بتواند امکان اسکرول کردن به‌صورت بی‌نهایت را به کاربر ارائه بدهد؛ در نتیجه طراحی آن متفاوت است.

ماوس فوق‌العاده ارزان ما این کار را با استفاده از یک پتانسیومتر چرخشی انجام می‌دهد. با حرکت چرخ، تماس درونی ایجاد می‌شود و این قطعه روی ماده مقاومت الکتریکی می‌لغزد. این حرکت منجر به افزایش یا کاهش مقاومت می‌شود که در نتیجه ولتاژ اعمال‌شده روی کنتاکت تغییر می‌کند.

باید توجه کنید که این تغییر است که اندازه‌گیری می‌شود، نه ولتاژ واقعی و یک تغییر مثبت می‌تواند به‌عنوان پیمایش به سمت «بالا» و یک تغییر منفی به منظور حرکت به سوی «پایین» تعبیر شود. به همین ترتیب، از تغییر می‌توان برای نشان دادن سرعت اسکرول کردن استفاده کرد.

اکنون به قسمت مهم این گجت رسیدیم؛ تراشه‌ی یکپارچه‌ای که پیش از ارسال نتایج ازطریق اتصال USB، سیگنال‌های دکمه و چرخ را کنترل و حرکت ماوس را حس می‌کند. این اجزا کاملا برای استفاده در ماوس ساخته شده‌اند و کار دیگری نمی‌کنند؛ به همین دلیل می‌توانند بسیاری از کارها را به‌صورت هم‌زمان انجام بدهند.

در ماوس انتخابی ما، یک LED قرمز، سطحی که دستگاه روی آن قرار می‌گیرد روشن می‌کند و از میان یک حفره پلاستیکی نور به بیرون هدایت می‌شود. یک حسگر نوری به‌طور منظم تصاویر را از سطح می‌گیرد و سپس پردازنده سیگنال تراشه، تصاویر پی‌درپی را با هم مقایسه می‌کند. برای تعیین جهت و سرعت حرکت ماوس، براساس تفاوت در تصویر، از یک الگوریتم استفاده می‌شود. در این گجت از یک LED قرمز استفاده می‌شود؛ زیرا ارزان‌ است و بیشتر حسگرهای نوری به این رنگ پاسخ می‌دهند.

تراشه سیلیکون را می‌توانید در تصویر بالا به‌ همراه سیم‌های ریز اتصال‌دهنده آن به بقیه مدارها مشاهده کنید. پچ کوچک آبی حسگر نور است. نیازی نیست این قطعه بسیار بزرگ یا میلیون‌ها پیکسل داشته باشد، تنها اندازه‌ای کافی است که بتوان از آن برای تشخیص سطح ماوس استفاده کرد.

مابقی قالب تراشه، الگوریتم و سیگنال USB را کنترل می‌کند؛ این اقدامات ساده بسیار برای انجام شدن وظایف یک ماوس مؤثر هستند. نسخه‌های پیشرفته‌تر اجازه می‌دهند که وضوح تصویر تغییر کند. برای انجام چنین کاری دکمه‌ای به نام DPI (نقطه در اینچ) روی ماوس تعبیه می‌شود. در حداکثر وضوح، حسگر با سرعت بیشتری حرکات بسیار کوچک را تشخیص می‌دهد و باعث حساسیت بیشتر ماوس می‌شود. در وضوح پایین، اثر معکوس رخ می‌دهد.

اما آیا کیفیت این تراشه‌ها تفاوت‌ میان یک ماوس ۵ دلاری با مدلی که ۲۰ برابر گران‌تر است ایجاد می‌کنند؟ در ادامه Logitech MX Master را باز می‌کنیم تا با مقایسه آن با یک نسخه‌ی ارزان‌قیمت، دلیل این مسئله را متوجه شویم.

MX Master دارای دو چرخ و شش دکمه است؛ در ضمن این گجت بی‌سیم است و از اتصال بلوتوث و باتری لیتیوم یون استفاده می‌کند. ویژگی‌های بیشتری برای این مدل تعبیه شده است که از آن‌ جمله می‌توان به کار کردن ماوس با سه رایانه مختلف، حساسیت حرکت قابل تنظیم و چرخیدن چرخ به‌صورت آزاد یا بریده‌بریده اشاره کرد. اما تنها پس از باز کردن این گجت می‌توان دلیل گران‌تر بودن آن از مدل‌های دیگر را متوجه شد.

ماوس قدرتمند لاجیتک ۵ برد مدار جداگانه در خود جای داده که چندین مورد از آن‌ها شامل قطعات الکتریکی مختلف است. به‌عنوان مثال، تراشه زیر تنها برای سیستم بلوتوث است. داخل آن یک پردازنده ۳۲ بیتی Arm Cortex-M0، حافظه فلش ۲۵۶ کیلوبایتی و ۳۲ کیلوبایت RAM قرار دارد. می‌توانید تراشه گیرنده ۲٫۴ گیگاهرتزی ارسال و دریافت سیگنال بلوتوث را دقیقاً در بالا سمت راست مشاهده کنید.

تراشه مهم دیگر حسگر نوری است. لاجیتک از اصطلاح بازاریابی لیزر DARKFIELD برای توصیف آن استفاده می‌کند؛ اما این واژه واقعاً به چه معنا است؟

در این دستگاه به‌ جای استفاده از LED-های قرمز استاندارد، از دو LED مختلف لیزر رنگی استفاده می‌شود. نور لیزر منسجم است و پرتوهای نوری آن با یکدیگر همگام هستند؛ همین تکنیک منجر به تصاویر منعکس‌شده با جزئیات بیشتر و کنتراست بهتر می‌شود.

این حسگر از سطح عکس نمی‌گیرد. درحقیقت این قسمت سیاه به نظر می‌رسد؛ از این رو نام آن قسمت تاریک (DARKFIELD) است. حسگر مذکور به ‌جای تصویربرداری از سطح، از نقص‌های میکروسکوپی، ذرات گردوغبار و بقایای دیگر برای ایجاد تصویر استفاده می‌کند. برای روشن کردن این موارد از دو لیزر استفاده می‌شود تا بهتر دیده شوند.

این ماوس می‌تواند با استفاده از حسگر خاص خود عملکرد بهتری به کاربر ارائه بدهد و به همین دلیل پیچیده‌تر و در نتیجه گران‌قیمت‌تر است. MX Master می‌تواند روی سطوح به‌ظاهر صاف مانند فلز یا شیشه صیقلی حرکت کند؛ کاری که ماوس‌های ارزان توانایی انجام آن را ندارند.

در چرخ‌های دوگانه MX Master از مکانیزم پیچیده‌تری استفاده شده است. یک طرف از القای الکترومغناطیسی برای تولید سیگنال چرخش استفاده می‌کند. آهنربا جریان کمی در قطعه‌های فلزی یا سیم‌پیچ ایجاد می‌کند که مربوط به ولتاژ ایجاد شده است. چرخ بالایی دارای پره‌های پلاستیکی است و هنگام چرخش با استفاده از چراغ LED چشمک می‌زند. یک حسگر مخصوص برای بررسی این چشمک‌ها طراحی شده است و میکروکنترلر، جهت و سرعت حرکت چرخ را با کمک الگوهای نور تعیین می‌کند.

برای رسیدن به حالت حرکت آزاد چرخ ماوس لاجیتک از یک سیم‌پیچ استوانه‌ای (سولنوئید) استفاده شده است. پس از فعال‌سازی آن، یک پیستون از بدنه قطعه خارج می‌شود (سمت چپ چرخ در تصویر بالا) که اهرمی را به یک طرف فشار می‌دهد. عملکرد این بخش تقریبا شبیه به استفاده از ترمز دستی خودرو است.

دستگاه‌هایی ورودی مانند کیبورد نقش اساسی در مواردی مانند تجربه‌ی گیمینگ دارند بنابراین نگاه کردن به قطعات داخلی آن‌ها بسیار جذاب به نظر می‌رسد. مانند ماوس، قیمت کیبورد هم افزایش پیدا کرده است و می‌توان انواع مختلف آن‌ها را در دو دسته‌ی گسترده کیبوردهای غشایی (Membrane) و مکانیکی (Mechanical) تقسیم کرد؛ این اصطلاحات به سیستمی اشاره دارد که برای تعیین فشار کلیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابتدا به بررسی قطعات داخلی دسته‌ی اول می‌پردازیم.

تصویر زیر مربوط به یک صفحه‌کلید ارزان‌قیمت است؛ شبیه تعداد بی‌شماری که هر روز در مدارس، ادارات و خانه‌ها استفاده می‌شود. طرح تقریبا کپی مستقیم مدل IBM کلاسیک M 102 است؛ اما این مورد در اکثر صفحه کلیدهای امروزی وجود دارد. بدنه و کلیدها از جنس ABS و با تزریق تولید شده‌اند؛ زیرا این یک فرایند ساخت ارزان است و مواد آن سختی کافی را دارند.

هنگام فشار دادن کلیدهای موجود در کیبورد غشایی، کاملا صدای کلیک و تق‌تق شنیده نمی‌شود. نکته دیگر در احساس شما هنگام فشار دادن یک کلید به پایین نهفته است. صرف ‌نظر از قیمت پایین کیبوردهای غشایی، دکمه‌ها آن هنگام فشرده شدن دارای احساس نرمی خاصی هستند.

تصویری که در ادامه مشاهده می‌کنید، اولین چیزی است که هنگام باز کردن این نوع صفحه‌کلید مشاهده خواهید کرد: یک لایه سیلیکونی نرم که تمام صفحه را پوشانده است.

هر کلید توسط یک قسمت برجسته از لایه سیلیکون پشتیبانی می‌شود که به نوبه خود، مقاومت لازم دربرابر حرکت کلید را ایجاد می‌کند؛ بدین ترتیب کاربر هنگام تایپ کردن نوعی بازخورد از سوی کلید‌های کیبورد حس می‌کند. یک بالشتک نیز زیر دکمه تعبیه شده است که احساس نرمی بیشتری هنگام تایپ به افراد منتقل می‌کند.

نکته منفی در مدل مذکور این است که تا زمانی ‌که به صفحه مانیتور نگاه نکنید نمی‌توانید متوجه شوید که آیا دکمه‌ای که فشار داده‌اید کار کرده است یا نه. برای بعضی از کاربران سخت‌گیر، کسل‌کننده بودن بازخورد دکمه‌ها هنگام تایپ کردن، دلیل خوبی است که سراغ کیبوردهای غشایی نروند.

شیوه‌ی طراحی این وسیله‌ی به ‌گونه‌ای است که تایپ کردن را بسیار کم‌صدا می‌کند؛ در نتیجه زمانی ‌که قرار است در مکانی مملو از افراد دیگر مانند محل کار به نوشتن مشغول شوید گزینه‌ی بسیار خوبی است.

با حذف لایه‌ی سیلیکونی به مجموعه‌ای از سه ورق پلاستیکی می‌رسیم. دو مورد از آن‌ها «کنتاکت‌های سوئیچ» هستند و سومی صفحه‌ای است که این دو را از هم جدا و از هرگونه خوانش اشتباه جلوگیری می‌کند. قرار دادن انگشت روی یک کلید، غشاها را به هم فشار می‌دهد؛ به‌طوری‌که نقاط زیر آن بخش به هم متصل می‌شوند. نتیجه این عملیات یک مدار بسته است که توسط یک تراشه مناسب همراهی می‌شود.

اگر طرح‌های دنباله‌دار موجود در غشا را تا صفحه مدار کوچک دنبال کنیم،‌ می‌توانیم در مجموع ۲۶ مورد از آن‌ها را پیدا کنیم. آن‌ها به گونه‌ای مرتب شده‌اند که چندین نقطه در امتداد یک ردیف قرار بگیرند. این شیوه طراحی بیش از حد پیچیده به نظر می‌رسد؛ اما در واقع ساده‌تر از داشتن ردیاب‌های اختصاصی و تکی برای هر کلید است. در این مدل، اتصالات به‌طور دائمی به صفحه مدار متصل نیستند و این امر به کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند؛ بنابراین باید قطعات کاملا محکم در جای خود قرار بگیرند تا از اتصال مناسب اطمینان حاصل شود.

بورد این کیبورد دارای چند LED برای نشان دادن روشن یا خاموش بودن ویژگی‌هایی مانند Caps ،Num و Scroll است.

با برعکس کردن صفحه مدار می‌توان مکان تراشه کنترل‌کننده را مشاهده کرد که برای محافظت دربرابر نشت مایعات، زیر یک درپوش پلاستیکی سخت مهر و موم می‌شود و برداشتن آن بدون آسیب رساندن به بقیه سیستم، امکان‌پذیر نیست؛ اما می‌توان گفت تراشه مذکور، یک میکروکنترلر استاندارد USB HID (دستگاه رابط انسانی) است که هزاران نوع از آن در بازار وجود دارد.

این نوع کیبورد می‌تواند سال‌ها بدون اینکه دچار مشکل خاصی شود مورد استفاده بگیرد و اگر مشکلی برای آن پیش بیاید، اغلب به نقاط اتصال مربوط می‌شود؛ در واقع فشار و آزاد شدن مداوم آن‌ها را فرسوده می‌کند تا اینکه در نهایت تماس مناسب برقرار نکنند.

هنگامی که کیبورد غشایی خراب شد، دو راه پیش ‌روی شما قرار دارد؛ می‌توانید غشای آن را تعویض و آن‌ها را احیا کنید یا یک کیبورد جدید بخرید. در هر صورت قرار نیست هزینه زیادی پرداخت کنید.

در مقابل کیبوردهای مکانیکی دسته دیگری هستند که در انتهای طیف قیمت قرار دارند و دلیل خوبی برای این امر وجود دارد.

در بالا صفحه‌ کلید مکانیکی corsair K100 RGB نشان داده شده که قیمت آن ۲۱۰ دلار است. همه مدل‌های این نوع کیبورد چندان گران نیستند؛ اما مجموعه طراحی و ویژگی‌های آن این روزها بسیار رایج است.

در زیر هر کلید یک سیستم میکروسوئیچ جداگانه قرار دارد. کیبورد کورسیر K100 که ما در حال بررسی آن هستیم از قطعات تأمین‌کننده معروف آلمانی Cherry استفاده می‌کند. سوئیچ‌های Cherry MX تا حدودی از شهرت افسانه‌ای برخوردار هستند؛ اما اگر بخواهیم حرفه‌ای و منطقی بررسی کنیم، فقط سوئیچ هستند که خوب ساخته شده‌اند و عملکرد مناسبی دارند.

این تأمین‌کننده آلمانی طیف گسترده‌ای از سوئیچ‌ها تولید می‌کند و هر کدام دارای قدرت و اندازه‌های مختلف فنر است تا سطح متفاوتی از احساس ایجاد کند. این طرح‌ها در ویژگی‌هایی مانند فشار مورد نیاز برای فعال شدن کلید و ایجاد بازخورد صوتی با یکدیگر متفاوت هستند.

به دلیل وجود قطعات متحرک، صفحه کلیدهای مکانیکی دارای صدای تق‌تق خاصی هنگام استفاده هستند. استفاده از سوئیچ‌‌ها در این مدل باعث شده است که صفحه‌کلید نسبت به نمونه‌‌های غشایی دارای عملکرد بهتر و لذت‌بخش‌تری باشد.

استفاده از روشنایی LED RGB در اجزای رایانه به مذاق همه خوش نمی‌آید؛ اما در مورد صفحه‌کلید داستان کمی متفاوت است و علاوه بر مسائل زیبایی، مزایای واقعی نیز وجود دارد. برای مثال نور پس‌زمینه قابل تنظیم به شما امکان می‌دهد رنگی متناسب با نیاز خود برای صفحه‌کلید انتخاب کنید. همچنین اگر هر دکمه دستگاه شما از RGB پشتیبانی کند، می‌توانید برای برنامه‌ یا بازی خاص، ترکیب کلید رنگی خاص ایجاد کنید.

می‌توان بعضی از کیبوردها را هیبرید دانست زیرا ترکیبی از مکانیکی و غشایی هستند؛ مخصوصا آن‌هایی که در لپ‌تاپ‌ استفاده می‌شوند. این مدل‌ها فضای لازم برای سوئیچ‌های کاملا مکانیکی ندارند؛ اما تولیدکنندگان آن‌ها را به شکلی طراحی کرده‌اند که به کلیدهای غشایی احساس سخت‌تر و قابل پیش‌بینی‌تری نسبت می‌دهد در نتیجه بازخوردی که کاربر می‌گیرد تقریبا مشابه دکمه‌های صفحه‌کلید مکانیکی است. در ادامه می‌توانید بررسی دقیق کیبورد خاص اپل را مشاهده کنید که از همین روش در طراحی آن استفاده شده است.

به‌طور طبیعی، این شیوه‌ی ساخت به هزینه آن می‌افزاید؛ اما از سوی بسیاری از کاربران، اضافه کردن سیستم‌های مکانیکی برای بهبود احساس و بازخورد در صفحه‌کلید لپ‌تاپ مورد استقبال قرار گرفته است.

در این مقاله سراغ کیبوردهای ارگونومیک نمی‌رویم؛ زیرا قطعات داخلی آن‌ها مانند دو موردی است که پیش‌تر گفته شد و چیز جدیدی ندارند. آن‌ها می‌توانند صرفاً براساس چیدمان متفاوت کلیدها در سرتاسر صفحه، کاری کنند که فشار در مچ و بازوها در دوره‌های طولانی استفاده کاهش یابد. تغییرات اعمال‌شده در کیبوردهای ارگونومیک بیشتر خارجی هستند و ما می‌توانیم سریع‌تر متوجه تفاوت‌ آن‌ها شویم.

مسئله‌ای که باعث می‌شود کاربران از یک مدل بیشتر از گزینه‌ی دیگر استقبال کنند، حسی است که هنگام استفاده از آن دارند. این احساس علاوه بر المان‌های خارجی، به فاکتورهای داخلی نیز مربوط می‌شود.

ماوس و کیبورد تنها دستگاه‌های ورودی برای رایانه نیستند؛ در حال‌ حاضر مواردی مانند دسته‌ بازی، جوی‌استیک، فرمان، صفحه لمسی، قلم نوری و گزینه‌های دیگری وجود دارند که هر فرد بنا به نیاز خود انتخاب می‌کند. برای مثال یک طراح گرافیک می‌تواند کارهای خود را با استفاده از قلم نوری با سرعت و دقت بیشتری انجام بدهد و ممکن است ماوس به‌تنهایی نتواند جوابگوی نیازهای او باشد. اما در نهایت همه‌ی سیستم‌ها به دو دستگاه ورودی اصلی نیاز دارند که کیبورد و ماوس هستند.

نظر شما کاربران زومیت درباره‌ی بررسی آناتومی این دو دستگاه چیست؟ از کدام‌ مدل‌های ماوس و کیبورد استفاده می‌کنید؟