Trackball开关使手持设备具有PC鼠标功能

2004年5月B版

引言

　　新一代的手持设备正变得越来越小巧精致，最终用户的软件接口也变得越来越复杂。随着基于软件的电子设备集成度不断提高，手机、个人数字助理(PDA)、手表和全球定位系统等设备越来越象计算机，都使用图标菜单进行操作。据估计到2005年，大多数高端手持设备将会采用类似Windows的人机界面。设备功能的增加要求采用更加灵活的方法来操纵光标，以便用户能更快地掌握设备的使用方法并能更精确、更有效地使用设备。设计人员目前正在寻找360度全方位的光标定位方法，而不是采用以前用过的只有上、下、左、右四个方向的单功能按钮。Trackball开关(Trackball Switches)不仅提供了这一功能，而且它的体积很小，易于安装在手持设备上，使用效果也很好，能满足用户的要求。

目前的光标定位方法

　　每种手持设备都给用户提供了在屏幕上移动光标的方法。只需要用一个手指头，操纵杆可以控制4个、5个和9个方向的光标移动(上、下、左、右、对角线和回车)和确认。新设计的产品融合了基于软件的系统，并有较大的屏幕， 把照相、彩色图片显示、游戏和网络浏览功能全都整合到单个产品上。因为功能相当复杂，设计人员面临这样一个难题需要解决：必须给用户提供能在4、5、或9种方向上移动和确认光标的按钮开关；而且开关的体积必须很小，容易安装，产品的寿命还必须很长，有讨人喜欢的漂亮外表。目前游戏操纵杆开关安装面积大约为15x15平方毫米，侧面高大约为2-3毫米。特别是移动电话的手机，近年来变得越来越小巧，所以人机界面的按钮开关也必须随之变小。就性能而言，游戏操纵杆开关的寿命大约在单方向上可操作一百万次；目前在手持设备中加上游戏机和因特网浏览功能已逐渐变成主流，按钮开关的使用寿命必须在各个方向上都有显著增长才能满足产品的要求。

具有鼠标功能的Trackball开关

　　考虑到手持设备需要以360度全方位来移动和确认光标，操纵器的体积大小和可操作性至关重要。显然在手持设备中插入一个鼠标是很不现实的，所以只剩下两种现存的计算机操纵光标的手段，即接触板(touchpad )和 Trackball技术，可供选择。为了把操作者手指的移动转换成坐标读入计算机，接触板(touchpad )需要一定大小的安装面积。虽然Trackball只是一个密封的小球，安装尺寸非常小，但完全能操纵和确认光标的自由移动。

电气上的独立性

　　当前Trackball技术的主要优点在于这样一个事实：它是一个严格的机械装置。电磁开关依赖于电源，开关操作时一定会消耗电能，而降低电能消耗是所有手持设备需要解决的主要矛盾。而Trackball则不需要电源，它可以根据球体每次转动的方向和程度发送相应个数的脉冲。手持设备的软件或者专门开发的软件可以把这些脉冲信息转换成屏幕光标的位置。大多数Trackball接口软件允许用户设置每次旋转的脉冲个数。回车确认功能的实现也相当方便，只要把球往下按，就相当于按了回车键，这样做感觉很自然。

Trackball开关性能

　　Trackball可以从全方位上移动光标和确认光标的位置(即按回车)，这样做使得它的使用寿命非常非常长。测试表明在各个方向上Trackball的操作寿命远远超过100万次；回车(确认光标位置的)操作寿命大于50万次。这一性能使得Trackball非常适合用在诸如游戏控制器或网络移动电话等开关操作极其频繁的应用场合。

　　单纯从设计的观点看，因为厂家为最终用户提供了比较完善的接口，所以Trackball是一种非常易用的移动和确认光标的开关器件。典型的Trackball开关内部有一个直径为8毫米的符合人机工程学的小球，具有360度方位移动和确定光标位置的功能(回车)，整个开关安装在12x12平方毫米，高7.3毫米的封装中。手持设备的设计人员将可以看到Trackball比游戏操纵杆和其他开关有几个安装方面的优点。Trackball开关可以不直接安装在印刷线路板上，它有一个可以连接几个端口的伸缩头。Trackball也可以固定在设备的面板或后板上，其端口可以与印刷线路板的连接器连接。这种安装方法可以确保用户在手持设备的塑料外壳上更好地调整和确认光标的位置，而且手持设备可以做得比较薄，而当使用游戏操纵杆时手持设备的外型往往不很美观，显得比较厚。

美观外表和功能的协调

　　目前在市场上可以买到的Trackball开关是专利产品，既考虑到外观的漂亮也考虑到使用者的手感。选用的材料具有防灰尘和防污垢的能力。灰尘和污垢会妨碍Trackball的自由活动。选用的材料必须能提供适当的摩擦力，不能太大，也不能太小。摩擦力太大，球体被卡住不能自由活动，摩擦力太小，滑动范围不容易控制。Trackball开关还有一些吸引人的特性，如操作者的手指不会在球体上打滑。用户也喜欢那种压下回车时的触觉，一声清脆的滴答声伴随着回车操作。

　　设计人员对漂亮的外观很感兴趣。例如，有些Trackball内部集成了两个发光二极管，可以用于照明；这两个发光二极管的颜色还可以由设计者任意选择，这些Trackball在设计审美学上又有进一步的改进，使得手持设备的制造厂商更加愿意采用这类Trackball。有些手持设备制造厂商还可能要求在Trackball上镌刻厂商的标记。

　　Trackball的设计同时需要考虑设计方面的挑战，工程师们在解决了一些设计技术难题后才得以制造成功。Trackball必须密封起来以保护其不受外界环境的污染。最理想的情况下，Trackball应该密封在符合IP54标准或更高要求的环境中。开关必须能防止静电放电，也必须制造得相当坚固，经受得起频繁的冲击和震动。

结语

　　由于Trackball紧凑和多姿多彩的设计，Trackball不仅可以用在移动电话手机、个人数据助理、全球定位系统等手持设备上，还可以用在遥控设备、键盘、笔记本和PC机、照相机、可携式摄像机、游戏机上或任何需要鼠标进行全方位光标移动和确认的小型设备上。

　　由于人机界面的进步，在消费电子产品中融合Trackball技术已成为必要。Trackball是一种不消耗电能的开关，它体积小、效率高，又非常灵活，极其适合在手持设备中用作显示屏光标移动和确认开关。Trackball由于其独特的设计，将使产品的外型设计更加漂亮美观，同时Trackball开关结实可靠，可以保证产品有很长的使用寿命，从而给电子制造厂商带来丰厚的利润。■