I SS N1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORAT ORY SC I ENCE 第3期 2009年6月No .3 Jun .2009仪器、设备、技术光电鼠标常见故障的排除徐 军,王春燕,刘瑞斌,李怡文,杨敏霞(大连理工大学基础化学实验中心,辽宁大连 116023)摘 要:根据多年的经验,主要对光电鼠标在使用中出现的常见问题及解决方法进行详细介绍,供高校教师和相关科技工作者参考。
关键词:光电鼠标;光敏元件;灵敏度中图分类号:TP334.2 文献标识码:B 文章编号:1672-4305(2009)03-0155-03Repairing co mmon malfuncti ons of the optical mouseXU Jun,WANG Chun -yan,L I U Rui -bin,L I Yi -wen,Y ANG M in -xia(Funda mental Che m ical Experi m ental Center,Dalian University of Technol ogy,Dalian 116023,China )Abstract:I n order t o offer a reference f or the university teachers and researchers,the common tr ou 2bles and res oluti ons in the use of op tical mouse are intr oduced in detail based on the authors ’experi 2ences .Key words:op tical mouse;op tical components;sensitivity 自从1999年微软与安捷伦公司合作,推出了第一款光学成像鼠标(I ntelli m ouse Exp l orer )。
光电鼠标就因为有着极高的适应能力和无需清洁等优点,在短短的时间里将统治了计算机桌面几十年之久的机械滚轮鼠标赶下台。
图1是光电鼠标的内部构造,图2是光电鼠标电路图。
因为光电鼠标是使用发光管等光敏元件来定位,所以很容易出现如灵敏度下降、指针飘移等小故障。
图1 光电鼠标的内部构造1 光电鼠标的工作原理光电鼠标与机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同。
光电鼠标的工作原理[1]是:在光电鼠标内部有一个发光二极管,通过该发光二极管发出的光线,照亮光电鼠标底部表面(这就是为什么图2 光电鼠标的电路图鼠标底部总会发光的原因)。
然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线,经过一组光学透镜,传输到一个光感应器件(微成像器)内成像。
这样,当光电鼠标移动时,其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。
最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP,即数字微处理器),对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理,通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析,来判断鼠标的移动方向和移动距离,从而完成光标的定位。
光电鼠标通常由以下部分组成:光学感应器、控制芯片、光学透镜、发光二极管、接口微处理器、轻触式按键、滚轮、连线、PS/2或US B 接口、外壳等。
1.1 光学感应器光学感应器是光电鼠标的核心。
目前能够生产光学感应器的厂家只有安捷伦、微软和罗技三家公司。
其中,安捷伦公司的光学感应器使用十分广泛,除了微软的全部和罗技的部分光电鼠标之外,其它的光电鼠标基本上都采用了安捷伦公司的光学感应器。
1.2 光电鼠标的控制芯片控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作,并与外部电路进行沟通(桥接)及各种信号的传送和收取。
我们可以将其理解成是光电鼠标中的“管家婆”。
这里有一个非常重要的概念大家应该知道,就是dp i 对鼠标定位的影响。
dp i 是用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数,dp i 越小,用来定位的点数就越少,定位精度就低;dp i 越大,用来定位点数就多,定位精度就高。
通常情况下,传统机械式鼠标的扫描精度都在200dp i 以下,而光电鼠标则能达到400dp i 甚至800dp i,这就是为什么光电鼠标在定位精度上能够轻松超过机械式鼠标的主要原因。
1.3 光学透镜组件光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置,光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。
其中,棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部,并予以照亮;圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头,这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。
通过观看光电鼠标的背面外壳,我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头。
通过试验,笔者得出结论:不管是阻断棱光镜还是圆形透镜的光路,均会立即导致光电鼠标“失明”。
其结果就是光电鼠标无法进行定位,由此可见光学透镜组件的重要性。
1.4 发光二极管光学感应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”,自然少不了“摄影灯”的支援。
否则,从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗。
黑暗的图像无法进行比较,当然更无法进行光学定位了。
通常,光电鼠标采用的发光二极管是红色的(也有部分是蓝色的),且是高亮的(为了获得足够的光照度)。
发光二极管发出的红色光线,一部分通过鼠标底部的光学透镜(即其中的棱镜)来照亮鼠标底部;另一部分则直接传到了光学感应器的正面。
用一句话概括来说,发光二极管的作用就是产生光电鼠标工作时所需要的光源。
1.5 轻触式按键没有按键的鼠标是不敢想象的,因而再普通的光电鼠标上至少也会有两个轻触式按键。
方正光电鼠标的PCB 上共焊有三个轻触式按键。
除了左键、右键之外,中键被赋给了翻页滚轮。
高级的鼠标通常带有X 、Y 两个翻页滚轮,而大多数光电鼠标,仅带了一个翻页滚轮。
翻页滚轮上、下滚动时,会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。
而当滚轮按下时,则会使PCB 上的“中键”产生作用。
注意:“中键”产生的动作,可由用户根据自己的需要进行定义。
当我们卸下翻页滚轮之后,可以看到滚轮位置上,“藏”有一对光电“发射/接收”装置。
“滚轮”上带有栅格,由于栅格能够间隔地“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路,能产生翻页脉冲信号,此脉冲信号经过控制芯片传送给W indows 操作系统,便可以产生翻页动作了。
2 光电鼠标故障维修光电鼠标使用光电传感器替代机械鼠标中的机械元件,因而维修方法具有独特性。
光电鼠标故的90%以上的故障为断线、按键接触不良、光学系统污染,少数劣质产品也常有虚焊和元件损坏的情况出现。
2.1 电缆芯片断线电缆芯线断路主要表现为光标不动或时好时坏,用手推动连线,光标抖动。
一般断线故障多发生在插头或电缆线引出端等频繁弯折处,此时护套完好无损,从外表上一般看不出来,而且由于断开处时接时断,用万用表也不好测量。
处理方法是:拆开鼠标,将电缆排线插头从电路板上拔下,并按芯线的颜色与插针的对应关系做好标记后,然后把芯线按断线的位置剪去5～6cm 左右,如果手头有孔形插针和压线器,就可以照原样压线,否则只能采用焊接的方法,将芯线焊在孔形插针的尾部。
为了保证电缆线以后不再因疲劳而断线,可取废圆珠笔里的弹簧一个,剪去芯线时将弹簧套在线外,然后焊好接点。
用鼠标上下盖将弹簧靠线头的一端压在上下盖边缘,让大部分弹簧在鼠标外面起缓冲作用,这样可延长电缆线的使用寿命。
2.2 按键故障(1)按键磨损这是由于微动开关上的条形按钮与塑料上盖的条形按钮接触部位长时间频繁摩擦所致。
测量微动开关能正常通断,说明微动开关本身没有问题。
处理方法可在上盖与条形按钮接触处刷一层快干胶解决,也可贴一张不干胶纸做应急处理。
(2)按键失灵按键失灵多为微动开关中的簧片断裂或内部接651徐军,等:光电鼠标常见故障的排除触不良,这种情况须另换一只按键;对于规格比较特殊的按键开关如一时无法找到代用品,则可以考虑将不常使用的中键与左键交换,具体操作是:用电烙铁焊下鼠标左、中键,做好记号,把拆下的中键焊回左键位置,按键开关须贴紧电路板焊接,否则该按键会高于其它按键而导致手感不适,严重时会导致其它键失灵。
另外,鼠标电路板上元件焊接不良也可能导致按键失灵。
最常见的情况是电路板上的焊点长时间受力而导致断裂或脱焊,这种情况须用电烙铁补焊或将断裂的电路引脚重新连好。
2.3 灵敏度变差灵敏度变差是光电鼠标的常见故障,具体表现为移动鼠标时,光标反应迟钝,不听指挥。
故障原因及解决方法是:(1)发光管或光敏元件老化光电鼠标的核心I C内部集成有一个恒流电路,将发光管的工作电流恒定在约50mA,高档鼠标一般采用间歇采样技术,送出的电流是间歇导通的(采样频率约5KHz),可以在同样功耗的前提下提高检测时发光管的功率,故检测灵敏度高。
有些厂家为了提高光电鼠标的灵敏度,人为加大了发光二极管的工作电流,加大发射功能。
这样会导致发光二极管较早老化。
在接收端,如果采用了质量不高的光敏三极管,工作时间长了,也会自然老化,导致灵敏度变差。
此时,只有更换型号相同的发光管或光敏管。
(2)光电接收系统偏移,焦距没有对准光电鼠标是利用内部两对互相垂直的光电检测器,配合光电板进行工作的。
从发光二极管上发出的光线,照射在光电板上,反射后的光线聚焦后经反光镜再次反射,调整其传输路径,被光敏管接收,形成脉冲信号。
脉冲信号的数量及相位决定了鼠标移动的速度及方向。
光电鼠标的发射及透镜系统组件是组合在一体的,固定在鼠标的外壳上,而光敏三极管是固定在电路板上的。
二者的位置必须相当精确,厂家是在校准了位置后,用热熔胶把发光管固定在透镜组件上的,如果在使用过程中,鼠标被摔碰或震动过大,就有可能使热熔胶脱落、发光二极管移位。
如果发光二极管偏离了校准位置,从光电板反射来的光线就可能到达不了光敏管。
此时,要耐心调节发光管的位置,使之恢复原位,直到向水平与垂直方向移动时,指针最灵敏为止,再用少量的502胶水固定发光管的位置,合上盖板即可。
(3)外界光线影响为了防止外界光线的影响,透镜组件的裸露部分是用不透光的黑纸遮住的,使光线在暗箱中传递。
如果黑纸脱落,导致外界光线照射到光敏管上,就会使光敏管饱和,数据处理电路得不到正确的信号,导致灵敏度降低。
(4)透镜通路有污染,使光线不能顺利到达原因是工作环境较差,有污染。
时间长了,污物附着在发光管、光敏管、透镜及反光镜表面,遮挡光线接收路径,使光路不通。
处理方法是用棉球沾无水乙醇擦洗,擦洗的部件包括发光管、透镜及反光镜、光敏管表面,要注意无水乙醇一定要纯,否则会越清洗越脏。
也可以在用无水乙醇清洗后,对准透镜及反光镜片呵一口气,然后再用干净的棉棒轻轻擦拭,直到光洁如初为止。
(5)光电板磨损或位置不正光电鼠标的光电板上印有许许多多黑白相间的小格子,光照到黑色的格子时就被黑色吸收,光敏三极管便接收不到反射光。