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当你滚动鼠标滚轮的时候,发生了什么?来看看编码器工作原理吧(申精)

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发表于 2020-4-26 19:55:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 逆火 于 2020-4-27 22:19 编辑

大家有没有遇到过鼠标滚轮失灵的情况?
做PPT时候突然自动翻页,网页卡死不能上下滑动,这八成就是滚轮坏了。
那么,你知道滚轮的工作原理么,它怎么就失灵了?
大部分鼠标滚轮,都和这个小东西有关,这就是旋转式编码开关,又叫机械编码器。

88_126059_d8b267f95628c3d.jpg
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滚轮一端插在这个转盘里面,我们滚动滚轮时候,转盘被带动旋转,产生脉冲信号,电脑依靠这个信号判断滚轮的旋转方向和速度。
IMG_20200422_171617.jpg
我们拆一个机械编码器来看看。就是这个小东西,特别简单有没有,一共就4个零件
最左边是铁壳,上面一般会有厂家信息,安装高度,和寿命等
比如这个,厂家好奇心,安装高度10毫米,寿命500万圈。
这里需要注意的是,安装高度是按照右图测量
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然后是弹片,再往右是带刻度的塑料转盘。
转盘旋转的时候带刻度的这一面和这个弹片摩擦,产生段落感,我们用滚轮时候会有一格一格的感觉,就来自于这个转盘和弹片
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转盘另外一面镶嵌了一个带触点的接触片,3个触点每个间隔120度,是等分的,分别对应3个扇形区域。
IMG_20200422_162719_2.png
最右边是塑料壳底座,内嵌了一个铜片,不知道学名,姑且叫它铜片吧。这个铜片,用万用表测量了一下,实际上是3部分,分别和3根引脚相连。
注意,这3个扇形区域面积并不一样,这个红色的最大,另外两个相等。
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我们把这几个区域给它一个编号,红黄蓝分别对应0 1 2
转盘转动时候接触片和3个铜片交替连接,断开,持续发出不同的讯号,
这个信号被鼠标处理并传递给电脑,电脑依据这个讯号来判断滚轮的运动方向,
如果我们把时间单位也加进去,电脑就可以判断出滚轮转动的速度了。
我们把转盘上的接触片加上,这个绿色的三叉指针代表接触片。
以顺时针旋转为例。
编码器.gif

随着旋转,就会出现不同的信号组合。
0  02   012   01  02  012  01   02
当电脑收到这个讯号,就会判断出鼠标在某单位时间内,做出了顺时针旋转的动作。
以此类推,那如果电脑收到反向排列的信号,那就是滚轮在逆时针旋转。
这就是机械编码器的工作原理。
看到这里,在座的各位基本上都是半个外设达人了,你们一定会猜到为什么滚轮这么容易坏了吧?
xaYwaZX.jpg
鼠标本身就是消耗品,所以基于成本考虑,市面上大多数鼠标用的都是机械编码器。编码器内部,金属和塑料的各种摩擦,寿命天生短,为了压缩成本,真的是只有更差没有最差。材质缩水导致手感,寿命等各方面都直线下降。市售的这些机械编码器标注寿命低一些的5万圈,高一些的号称200万圈。价格从几毛到几块不等,如果损坏,鉴于内部镶嵌的金属结构,个人认为它没有维修价值,坏了直接换个新编码器就可以了。
好奇的同学一定会问了,既然刚才说到大部分鼠标采用机械编码器,那小部分呢?
这一小部分,指的就是光栅滚轮。
那我们来看看光栅。
编码器鼠标_20200426165012.JPG pasted image 0.png
首先看看这个滚轮,滚轮中间有很多格子,这些格子就是光栅。滚轮两边是光源和传感器,滚轮转起来的时候会反复阻挡/透过光线,芯片根据光影的闪动来计算出滚轮的移动方向和速度。
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这就是光栅滚轮的原理。
光栅原理2.gif
那到底哪个好用呢?
我说一下个人的感受吧,仅供参考哈,同一产品等级下,光栅滚轮要比机械滚轮稍微贵那么一丢丢
光栅编码器由于使用时候主要部件是非接触式的,天生寿命超长
光栅滚轮怕光干扰,好像没看到哪个用光栅的滚轮带跑马灯的
v2-5e3979050961c9106b7ccc71d59007f8_720w.jpg
光栅滚轮结构上复杂一些,普遍偏重。
最后就是手感了,光栅的手感更稳定一些,机械滚轮手感太依赖编码器了,毕竟塑料和金属摩擦,时间久了总会老化的。
其实也不能说谁好谁坏,经常见到大神把微软的IE鼠标从光栅改成机械滚轮,萝卜白菜各有所爱吧。
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说到滚轮可以有光学滚轮,那微动是不是也可以有光学微动?

qwqwqw_看图王.web.jpg
1.gif
是的,这个可以有!
关于光学微动的视频,正在制作中,请小伙伴们关注我,我们一起探讨下光学微动。
有拆有解,有温度,满足你的好奇心,请关注我

88_126059_3d12fafee66db93.jpg
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发表于 2020-4-26 19:59:22 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 爱家 于 2020-4-26 22:17 编辑

楼主元件的寿命,每个卖家都拿不出官方测试报告的!说寿命有多长,有多长,全是骗年轻的小白
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发表于 2020-4-26 21:07:44 | 显示全部楼层
用好几个鼠标好像都没坏过滚轮,都是微动双击
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 楼主| 发表于 2020-4-26 21:50:50 | 显示全部楼层
爱家 发表于 2020-4-26 19:59
楼主元件的寿命,每个卖家都拿出官方测试报告的!说寿命有多长,有多长,全是骗年轻的小白 ...

是啊,好奇心那个500万次,就是我自己p的。。。
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 楼主| 发表于 2020-4-26 22:02:35 | 显示全部楼层
竟然有几张图挂了。。。
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发表于 2020-4-26 22:10:06 | 显示全部楼层
以前玩过修鼠标时购过一包50个旋转式编码开关,用过几个,现在坏鼠标干趣换新的懒得修。
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发表于 2020-4-26 22:12:35 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
谢谢科普。最后一个微动的动画太精美了!
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发表于 2020-4-26 22:13:55 | 显示全部楼层
ljr5532 发表于 2020-4-26 21:07
用好几个鼠标好像都没坏过滚轮,都是微动双击

恰恰相反,都是滚轮坏了。
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发表于 2020-4-26 22:32:48 | 显示全部楼层
图片下载本地再上传就不会挂了
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发表于 2020-4-27 00:20:58 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
谢谢分享。。。。用心之作。。。。。
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发表于 2020-4-27 08:06:00 | 显示全部楼层
动画很生动,适合教学。
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发表于 2020-4-27 10:05:07 | 显示全部楼层
楼主就是好奇心万博官网manbetxapp?
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发表于 2020-4-27 10:39:23 | 显示全部楼层
科普到位,受益匪浅
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发表于 2020-4-27 11:30:42 | 显示全部楼层
说到开关寿命,我想起一个让我不爽达一年多的事。

我车门锁坏了只能锁主门,其他几个时好时坏,于是买了一套新的换上,结果用了半年又是好时坏了。

经常担心锁车后,其他几个门没锁,加点油有能用几个月,最后我下狠心准备把开关全部换成干簧管,用原来机构推动强磁来实现开关。

公司的焊锡机,检测都是干簧管,每天运作5000次左右,用了12年才陆续出故障。

五一放假测试一下可行度。
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发表于 2020-4-27 11:47:47 | 显示全部楼层
帖子写的很棒,学习了
期待上精
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 楼主| 发表于 2020-4-27 12:14:47 | 显示全部楼层
liuyi0605 发表于 2020-4-27 10:05
楼主就是好奇心万博官网manbetxapp?

是的,本人
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 楼主| 发表于 2020-4-27 12:17:10 | 显示全部楼层
苏州熊猫 发表于 2020-4-27 11:30
说到开关寿命,我想起一个让我不爽达一年多的事。

我车门锁坏了只能锁主门,其他几个时好时坏,于是买了一 ...

优点

    触点与惰性气体一起密封在玻璃管内,不会受到外部气氛的影响。
    动作回答速度迅速。
    动作系统和电路都位于相同的轴上,适宜使用于高频率传输的应用产品。
    小型,重量轻。
    触点具有优越的耐蚀性和耐磨损性,使用寿命长,可获得稳定的开关动作。
    与永久磁铁组合,就能经济简易地构成非接触式开关。

缺点

    磁簧开关触点和簧片是相当小而精致的,不适合处理大的电压或电流导致的簧片引发切换。 磁簧开关提供开关典型的电压和电流额定值。 仅在操作的继电器线圈与磁簧开关的继电器电路切换高电流才是必要的。
    故障排查工序多。故障干簧管需要用专用仪器(如AT值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等)检测。
    不适合误差范围小的产品设计中:AT值范围大,从成本角度考虑不能保证批量产品的AT值都相同,并且配套磁石也不尽相同。
    磁簧开关加工损耗大。磁簧开关采玻璃封装,在运送和加工过程中容易受损,影响产品及寿命。
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 楼主| 发表于 2020-4-27 12:17:44 | 显示全部楼层
苏州熊猫 发表于 2020-4-27 11:30
说到开关寿命,我想起一个让我不爽达一年多的事。

我车门锁坏了只能锁主门,其他几个时好时坏,于是买了一 ...

度娘是这么解释干簧管的。你这个思路到是可以,不过得验证一下是否好用
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发表于 2020-4-27 12:45:22 | 显示全部楼层
苏州熊猫 发表于 2020-4-27 11:30
说到开关寿命,我想起一个让我不爽达一年多的事。

我车门锁坏了只能锁主门,其他几个时好时坏,于是买了一 ...

到时别忘了发帖啊
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发表于 2020-4-27 13:12:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 苏州熊猫 于 2020-4-27 13:17 编辑
逆火 发表于 2020-4-27 12:17
优点

    触点与惰性气体一起密封在玻璃管内,不会受到外部气氛的影响。

门锁开关是信号通路,没有负载问题,我还在构思安装方法问题。
车门基本上锁多,开少,所以锁门用静触点(常闭);开门用动触点(常开),这样整个干簧管也不容易疲劳,一般一辆车每天至少23小时是锁着门的,开门也是几分钟以内的事情的。
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