Nous les avons tous vus et utilisés à la maison, à l’école et au travail. Les souris d’ordinateur sont souvent peu coûteuses et basiques, mais certaines d’entre elles disposent de toutes sortes d’extras et comportent des centaines de composants minuscules à l’intérieur. Les périphériques d’entrée et les souris en général ne font pas la une des journaux comme le font un nouveau processeur ou une nouvelle carte graphique, mais il n’y a rien de pire qu’un clavier ou une souris mal conçu.

Dans ce prochain chapitre de la série Anatomy of Hardware, nous étudierons les entrailles d’une souris, d’un clavier et d’une manette de jeu. Vous pouvez également consulter les articles précédents concernant d’autres composants informatiques.

Nous allons commencer par creuser dans les tripes d’une simple souris – celle qui coûte moins de 10 $ et qui est utilisée par des millions de personnes, partout dans le monde. Plus tard dans ce même article, nous disséquerons une souris Logitech haut de gamme pour voir comment les deux se comparent à l’intérieur.

La grande majorité des souris basiques et bon marché ressembleront à ce Compoint CP-390 illustré ci-dessous, doté de deux boutons et d’une roue, qui abrite également un bouton. Des modèles de souris plus élaborés seront livrés avec des commandes supplémentaires, mais ils ont tous les mêmes fonctionnalités de base que celui-ci.

Les boutons gauche et droit font simplement partie de la couche supérieure de plastique (généralement en ABS moulé par injection), plutôt que des pièces séparées. Cette couche est suffisamment fine pour que les boutons puissent facilement fléchir, mais aussi suffisamment épaisse pour éviter qu’ils ne se déforment de manière permanente lorsqu’ils sont enfoncés.

En d’autres termes, c’est l’élasticité naturelle du plastique qui fournit le mécanisme des boutons. Cette souris utilise le même plastique pour la roue, mais d’autres peuvent utiliser un polymère plus souple ou même du métal.

En le retournant, nous pouvons voir où la souris détecte le mouvement, mais nous y verrons mieux une fois que nous l’ouvrirons. Pour faciliter le glissement de la souris sur une surface, beaucoup sont livrés avec des tampons en PTFE (un polymère à faible friction), bien que notre offre ultra bon marché utilise simplement des disques de polypropylène lisse.

Eh bien, c’est assez de l’extérieur – ouvrons-le! Sans surprise, il est presque vide. Notre modèle contient un seul circuit imprimé, comprenant seulement 7 composants:

Cela ne semble pas beaucoup, mais c’est tout ce dont vous avez vraiment besoin.

À l’intérieur des micro-interrupteurs, il y a un mince morceau de métal, formé de manière à se remettre en place après avoir été pressé. L’activation de l’interrupteur pousse le métal vers le bas jusqu’à ce qu’il touche un contact, créant le signal «marche», en raison de la fermeture d’un circuit.

Les microrupteurs sont l’un des premiers domaines importants où la qualité d’une souris peut varier, de sorte qu’une souris plus chère utilisera des commutateurs conçus pour fonctionner de la même manière au fil des années d’utilisation et d’abus.

Cependant, au fil du temps, le métal peut devenir fatigué par le travail, affectant sa capacité à revenir rapidement; Les environnements hostiles peuvent également entraîner la corrosion du métal, ce qui affecte la façon dont il complète le circuit.

Le plus gros problème avec les commutateurs est qu’ils sont fabriqués en série, et moins ils sont bon marché, plus ils risquent de se casser. Lorsque cela se produit, la plupart d’entre nous recycleraient simplement la souris et en obtiendraient une nouvelle, mais si vous êtes à l’aise avec un fer à souder, les micro-interrupteurs sont très faciles à remplacer.

Lorsque les boutons de la souris ne sont que des dispositifs marche / arrêt, la molette doit fournir un changement discret mais illimité, c’est-à-dire la possibilité de faire défiler la molette d’un «cran» à la fois, mais aussi de pouvoir faire défiler pour toujours.

Notre souris ultra-économique le fait en utilisant un potentiomètre rotatif (essentiellement une résistance variable): lorsque la roue tourne, un contact à l’intérieur du composant glisse sur un matériau électriquement résistif. Cela entraîne une augmentation ou une diminution de la résistance, ce qui entraîne également un changement de la tension appliquée aux bornes du contact.

C’est ça changement qui est mesurée, pas la tension réelle elle-même – un changement positif peut alors être interprété comme un défilement «vers le haut» et un changement négatif pour «vers le bas». De même, le taux de changement lui-même peut être utilisé pour indiquer la vitesse du défilement.

Quelque chose de beaucoup moins sophistiqué est utilisé pour produire le mouvement cranté: un morceau de métal incurvé repose contre des dents en plastique, de sorte qu’il se heurte à elles en tournant.

Et maintenant à la partie importante de la souris: la puce intégrée qui gère les signaux des boutons et de la molette, ainsi que la détection du mouvement de la souris, avant d’envoyer les résultats via une connexion USB. Ces composants sont entièrement conçus pour être utilisés chez les souris et ne font rien d’autre, c’est pourquoi ils peuvent gérer autant de tâches à la fois.

Dans notre exemple, une LED rouge illumine la surface sur laquelle repose la souris, faisant briller la lumière à travers un guide en plastique. Un capteur optique prend des images régulières de la surface, puis le processeur de signal dans la puce compare des images successives.

Un algorithme préprogrammé est utilisé pour déterminer la direction et la vitesse à laquelle la souris se déplace, en fonction des différences de l’image. Une LED rouge est utilisée car elle est bon marché et la plupart des capteurs optiques sont très réactifs à cette couleur.

Vous pouvez voir la puce de silicium elle-même dans l’image ci-dessus, ainsi que les fils fins la reliant au reste du circuit imprimé. Le petit patch bleu est le capteur de lumière lui-même – il n’a pas besoin d’être très grand ou de contenir des millions de pixels, juste assez pour discerner la surface sur laquelle se trouve la souris.

Le reste de la puce de la puce gère l’algorithme et le signal USB; tout cela est très simple mais parfaitement efficace pour ce qu’il doit faire. Des versions plus avancées permettent de modifier la résolution de l’image, généralement appelée DPI (‘points par pouce’) réglage de la souris.

À la résolution maximale, le capteur captera plus facilement les très petits mouvements, rendant la souris plus sensible; à une résolution inférieure, l’effet inverse se produit.

Alors, est-ce la qualité de ces puces qui fait la différence entre cette souris à 5 $ et quelque chose qui coûte près de 20 fois plus cher? Voici le très apprécié Logitech MX Master que nous allons ouvrir et découvrir!

Le MX Master est doté de deux roues, de six boutons et est également sans fil – en utilisant une connexion Bluetooth et une batterie Li-ion pour les tâches d’alimentation sans câble. D’autres fonctionnalités sont proposées, telles que la possibilité de faire fonctionner la souris jusqu’à trois ordinateurs différents, la sensibilité de mouvement réglable et la molette de défilement librement ou d’une encoche.

Mais lorsque vous l’ouvrez, vous pouvez plus facilement voir ce que les dollars supplémentaires paient.

Notre souris bien utilisée (d’où la roue sale et l’intérieur) abrite 5 circuits imprimés séparés, dont plusieurs contiennent une multitude de composants électroniques.

Par exemple, la puce ci-dessous est juste pour le système Bluetooth – à l’intérieur se trouve un processeur Arm Cortex-M0 32 bits, 256 Ko de mémoire Flash et 32 ​​Ko de RAM. Vous pouvez voir la puce émetteur-récepteur 2,4 GHz juste au-dessus et à droite, qui envoie et reçoit le signal Bluetooth.

Une autre puce importante est le capteur optique. Logitech utilise le terme marketing Laser à fond noir pour le décrire, mais qu’est-ce que cela signifie réellement?

Plutôt que d’utiliser des LED rouges standard, deux LED laser de couleurs différentes sont utilisées. La lumière laser est cohérent, ce qui signifie essentiellement que les rayons lumineux émis sont tous synchronisés les uns avec les autres – il en résulte que les images réfléchies contiennent plus de détails et un meilleur contraste.

Le capteur ne prend pas d’images de la surface elle-même (en fait, il apparaît juste en noir, d’où le nom terrain sombre), mais capture à la place les imperfections microscopiques, les particules de poussière et autres débris pour créer l’image. Deux lasers sont utilisés pour les éclairer, afin qu’ils ressortent mieux.

Naturellement, le capteur doit être capable de résoudre ces petits objets, et donc être plus complexe et coûteux. Mais le résultat final est que la souris peut suivre les mouvements sur des surfaces apparemment lisses, telles que le métal poli ou le verre.

Même les deux roues sont plus complexes – le côté un utilise l’induction électromagnétique pour générer le signal de rotation. Les aimants créent de petits courants de courant dans des morceaux de métal ou des bobines de fil, ce qui correspond à une tension générée. Mesurez ceci et vous avez votre sortie de roue.

La roue supérieure a des rayons en plastique qui cassent un faisceau lumineux d’une LED, lorsqu’ils tournent. Un capteur capte ces éclairs et le microcontrôleur détermine la direction et la vitesse de déplacement de la roue à partir des motifs lumineux.

Pour réaliser le mouvement de roue libre, un solénoïde est utilisé: lorsqu’il est activé, il soulève un poussoir hors du corps du composant (à gauche de la roue dans l’image ci-dessus), qui pousse un levier d’un côté. Cela revient à relâcher le frein d’urgence d’une voiture, pour lui permettre de rouler.

Ce n’est peut-être qu’une souris, mais la quantité de réflexion, de conception et de fabrication qui a été consacrée à la fabrication de celle-ci montre très clairement pourquoi elle est tellement plus chère (et intéressante à examiner!) Que le modèle bon marché que nous avons recherché. en premier.

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Nous avons parcouru un long chemin depuis la Xerox Alto, sa souris en forme de brique et son clavier mécanique tonitruant – aujourd’hui, pour seulement une poignée de dollars, vous pouvez acheter des appareils fiables et précis qui vous permettront de contrôler facilement et en douceur chaque aspect de votre système informatique.

Cette dissection (et celles du clavier et de la manette de jeu qui arrivent bientôt) ont réservé quelques surprises, mais c’était toujours cool de voir que les périphériques d’entrée les plus basiques et les moins chers ont très peu de composants. La complexité et l’ingéniosité d’ingénierie de Logitech MX Master étaient stupéfiantes, en comparaison.

Crédit Masthead: Astronautech