Устройства ручного ввода информации.

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 22 из 27Следующая ⇒

Лазерный принтер

Увеличить скорость вывода информации на печать можно применяя немеханические (безударные) способы печати. В этом случае на носитель воздействуют электрическим напряжением, лучистой энергией или повышенной температурой, однако этими методами невозможно сформировать изображение на обычной бумаге.

Совместить немеханический способ формирования изображения и применение обычных сортов бумаги можно используя промежуточные носители изображения. В качестве промежуточных носителей применяют материалы обладающие внутренним фотоэффектом, т.е. меняющие свое сопротивление под действием лучистой энергии (селен, окись цинка и др.). Одним из таких устройств вывода информации, использующим промежуточный носитель, является лазерный принтер (Рис. 63).

Принцип действия лазерного принтера основан на двух явлениях:

1. Внутренний фотоэффект, т.е. изменение сопротивления светочувствительного слоя под действием лучистой энергии (света). 2. Силовое действие электрического поля.

Рис. 63. Структурная схема узла печати лазерного принтера.

Светочувствительный барабан 1 имеет металлические основания и покрыт светочувствительным слоем. Его поверхность заряжается электрическим полем в темноте с помощью коронатора ( электризующего устройства) 7. На электроды коронатора подается высокое напряжение, при котором возникает коронный разряд. Поверхность барабана в темноте имеет высокое сопротивление, поэтому электрический заряд сохраняется на его поверхности. Далее при вращении барабана его наэлектризованная поверхность попадает в место экспозиции, где формируется скрытое изображение.

Луч 2 полупроводникового лазера 3 направляется на вращающуюся многогранную призму 4. Отраженный от призмы луч поворачивается поворотным зеркалом 5 и, пройдя цилиндрическую линзу 6, падает на поверхность барабана под углом 90⁰.

При вращении призмы траектория луча лазера меняется так, что луч перемещается по образующей барабана от одного края его до другого. Поскольку барабан вращается, то луч лазера последовательно освещает всю его поверхность, проходя по линиям, называемым строками.

При формировании скрытого изображения луч лазера модулируется по определенному закону, т.е. лазер то включается, то выключается. Следовательно луч при своем движении "засвечивает" отдельные участки поверхности барабана. Это приводит к возникновению внутреннего фотоэффекта, в результате которого сопротивление светочувствительного слоя уменьшается и электрические заряды стекают с поверхности барабана на его основание и нейтрализуются. В тех местах, где луч лазера не действовал на поверхность барабана, заряды сохраняются.

Таким образом, скрытое изображение представляет собой чередование заряженных и незаряженных участков поверхности барабана.

Скрытое изображение проявляется проявляющим устройством 8, где имеется красящее вещество (порошок) и механизм нанесения красящего вещества на поверхность барабана. Порошок прилипает к тем участкам поверхности, которые сохранили электрический заряд.

При дальнейшем вращении барабана его поверхность с краской соприкасается с бумагой 9 и краска переносится на бумагу электрическим полем, создаваемым специальным электродом 11. Бумага с помощью роликов 10 перемещается синхронно с поворотом барабана, поэтому смазывания изображения не происходит.

 Для закрепления изображения на бумаге её пропускают через термокамеру 12, где создается достаточно высокая температура (130-150⁰С), при которой термопластикат, входящий в состав краски, плавится и краска закрепляется на бумаге.

Качество изображения определяется площадью сечения луча, расстоянием между строками и размерами зёрен красителя. Современные технологии позволяют получить эти величины весьма малыми поэтому качество изображения даваемое лазерным принтером высокое.

В лазерных принтерах полихроматического (цветного) изображения имеется три узла формирования изображения. Каждый узел дает изображение в одном из дополнительных цветов – пурпурном, голубом или желтом. При сложении красителей на одном листе бумаги получается изображение различных цветовых оттенков.

Струйные принтеры.

Другим способом реализации немеханического метода формирования изображения на обычной бумаге является непосредственное нанесение краски на носитель информации. Краска наносится в виде отдельных капель диаметром 0,076 --- 0,178 мм.

Возможны две разновидности струйного способа.

 При первом способе выброс струи производится только в тот момент, когда сопло 2 (Рис. 64а) направлено в нужную точку изображения. Перемещение сопла или наличие нескольких сопел позволяет синтезировать контур изображения в виде мозаики отдельных точек. Наличие нескольких сопел создает, кроме того, предпосылки для получения многоцветного изображения. Импульсное давление в сопле создается пьезоэлектрическим элементом 1. Подвод красителя к соплу осуществляется из резервуара 4 посредством насоса 3. Такой способ регистрации обеспечивает сравнительно высокое качество печати и возможность создания устройств последовательной печати с быстродействием в несколько сот символов в секунду.

Рис. 64. Струйный способ формирования изображения при печати.

При втором способе из сопла 2 (Рис. 64б)выбрасывается непрерывная струя, немедленно распадающаяся на отдельные капли. Выброс струи обеспечивается пьезокристаллом 1, на который подается высокочастотный сигнал (около 100 кГц). Капли струи приобретают электрический заряд при прохождении зарядной камеры 5, а затем посредством пластин 6 электрическим способом отклоняются аналогично электронному пучку в ЭЛТ. Изменяя напряжение на отклоняющих пластинах, можно формировать контур изображения на бумаге. Лишний краситель собирается отражателем 7 и после фильтрации фильтром 8 вновь возвращается в резервуар 4 и подается к соплу насосом 3. Основной недостаток струйного способа регистрации заключается в подверженности сопел загрязнению. Для предотвращения загрязнения используют специальную жидкость, подаваемую в сопло отдельной системой по окончании цикла печати, что однако удорожает печатающее устройство.

Для формирования струи, состоящей из отдельных капель, применяются специальные сверхминиатюрные насосы, называемые эмиттерами.

 Струйные принтеры относятся к немеханическим печатающим устройствам, т.к. краска наносится на носитель информации без каких-либо механических воздействий на него. Это позволяет применять в качестве носителя информации обыкновенную бумагу, металл, пластмассу и другие материалы.

Обобщенная структурная схема струйного принтера содержит следующие узлы (Рис.65).

Рис. 65. Обобщенная структурная схема струйного принтера.

1. Эмиттер - устройство, обеспечивающее формирование капель краски определенных размеров (0,1 --- 0,2 мм).

2.  Блок электризации капель, сообщающий каплям краски электрический заряд определенного знака (отрицательный). Этот блок может быть совмещен с эмиттером.

3. Блок управления струей, обеспечивающий отклонение струи краски в соответствии с формируемым изображением. Управление струей капель осуществляется аналогично управлению электронным потоком в ЭЛТ.

4. Улавливатель капель имеющих малый диаметр, недостаточный электрический заряд, а так же в том случае, когда изображение на носителе не формируется.

5. Знакогенератор, формирующий отклоняющееся напряжение необходимой формы в соответствии с кодами символов, поступающими из ЭВМ.

6. Струя краски, состоящая из отдельных наэлектризованных капель

7. Бумага или другой носитель информации.

8. Экран, на который подается необходимое ускоряющее напряжение.

Для формирования капель определенного размера используются специальные насосы, нагнетающие краску в сопло малого диаметра. На срезе сопла образуется мениск краски, который под действием электрического поля вытягивается и на его вершине происходит

отрыв капли, имеющий определенный электрический заряд (рис. 66). Под действием ускоряющего напряжения, приложенного к экрану расположенному за носителем информации, капли устремляются к носителю и формируют на нем изображение. Для управления потоком капель (струёй) предназначен блок управления, отклоняющий струю в нужном направлении. Принцип работы блока управления аналогичен принципу работы отклоняющей системы в видеомониторах.

 Рис. 66. Принцип получения капель малых размеров. 1 – сопло эмиттера, 2 – мениск при отсутствии электрического поля, 3 – форма мениска при электрическом поле различного направления, 4 – капля краски, оторвавшаяся от вершины мениска.

Изображение, формируемое струйным принтером, состоит из отдельных точек и является синтезированным. Однако, из-за очень малых размеров капель, отдельные элементы изображения сливаются и качество получается очень высоким. Для формирования символов и знаков используется точечная матрица размером 5х7, 7х9, 9х11 элементов.

Изображение может формироваться и растровым способом с разрешающей способностью 72 точки/см, 96 точек/см или 144 точки/см.

Растровый способ формирования изображения позволяет упростить конструкцию печатающей головки и управление струей краски. В этом случае печатающая головка с эмиттером перемещается вдоль строки и в определенных точках строки включается эмиттер (насос), выбрасывающий из сопла одну каплю краски. В этом случае эмиттер представляет собой резервуар, наполненный краской и пьезоэлектрическую пластину, выполняющую роль поршня Рис 67.

Рис. 67. Принцип работы эмиттера с пьезоэлектрическим поршнем. 1 – резервуар с краской, 2 – корпус эмиттера, 3 – внутренняя полость эмиттера заполненная краской, 4 – поршень, 5 – сопло, 6 – капля краски выброшенная эмиттером, 7 – носитель информации (бумага).

Краска поступает в эмиттер 2 из резервуара 1. При подаче импульса напряжения на пьезокристалл 4 он деформируется, в результате чего уменьшается объем внутренней полости 3 и из сопла 5 выбрасывается капля краски 6, которая по инерции или под действием электрического поля падает на бумагу 7.

Применение подобных эмиттеров значительно упрощает управление процессом формирования изображения.

Многоцветное изображение получают в результате нанесения краски трех цветов (голубого, желтого, пурпурного). Печатающая головка в этом случае имеет три эмиттера. Для формирования черно-белого изображения используется дополнительный эмиттер с черной краской.

Цветовые оттенки (цветовая гамма) получаются за счет изменения количества краски того или другого цвета в одном элементе мозаичного изображения. В этом случае капли краски должны иметь диаметр значительно меньше диаметра мозаичного элемента (сотые доли миллиметра). Точка изображения, нанесенная одной такой каплей называется пикселем.

Для получения цветного изображения используются три эмиттера, формирующие капли краски разного цвета, например, пурпурного, голубого, желтого (дополнительные).

Копировальные аппараты.

Для копирования и размножения документов широко применяются копировальные аппараты типа XEROX. Принцип работы этих устройств аналогичен принципу работы лазерного принтера. Различие заключается в том, что скрытое изображение формируется световым потоком, отраженным от документа Рис. 68.

Рис. 68. Структурная схема узла печати копировального аппарата.

Документ 1 помещается на прозрачный стол 2, который перемещается синхронно с поворотом светочувствительного барабана 5. Световой поток, излучаемый лампой 3, собирается цилиндрической линзой 4 и направляется на документ в виде узкой полосы, перекрывающий документ по ширине. Отраженный поток фокусируется объективом 6 на поверхности барабана 5. Фокусное расстояние фокусирующего объектива 6 может меняться с целью изменения масштаба копии по сравнению с оригиналом. Поверхность барабана при своем вращении заряжается коронатором 7 в темноте, а затем в зоне экспозиции под действием светового потока теряет электрические заряды. В результате на его поверхности появляется скрытое изображение. Проявляющее устройство 8 делает изображение видимым (краска прилипает к участкам, сохранившим электрический заряд, т.е. не подвергавшимся действию светового потока). Затем краска переносится на бумагу 10 электрическим полем устройства 9. Бумага перемещается с помощью роликов 11 и проходит термокамеру 12, где происходит закрепление краски на носителе информации. 

Ввод информации.

Передача информации от человека к ЭВМ в большинстве случаев осуществляются с помощью клавиатуры. Связь с машиной может обеспе­чиваться клавиатурой пишущей машинки, печатающего иди экранного терминального устройства и др.

Ввиду малой скорости работы на клавиатуре ее обычно не исполь­зуют для ввода данных и программ, а пользуются только в тех случаях, когда возникает необходимость прервать программу вычислений, проконт­ролировать код решения задачи, обнаружить и исправить ошибки и в других непредвиденных случаях.

Исходные данные непригодные к непосредственному использованию в машине, подвергаются различным преобразованиям:

подготовка данных;

восприятие данных с промежуточных машинных носителей;

кодирование данных в форму, пригодную для машинной обработки.

Подготовка данных заключается в ручном переносе данных с различных документов на машинные носители информации в закодированном виде. Это самый трудоемкий процесс.

Исходная информация обычно готовится на писчей бумаге или специальных бланках. В таком виде она, как правило, не пригодна для ввода в память ЭВМ. Поэтому данные предварительно подготавливают, т.е. представляют их в двоичных кодах (кодируют) и записывают на машинном носителе информации. Эти операции выполняются на устройствах подготовки данных (УПД). В зависимости от применяемого машинного носителя различают УПД на перфолентах, магнитных лентах, магнитных дисках. Устройство подготовки данных может работать в следующих основных режимах:

1. Подготовка данных (ввод данных в буферную память устройства) – оператор набирает информацию на клавиатуре устройства, а устройство подготовки автоматически кодирует ее и записывает на носитель информации.

2.  Сравнение ранее подготовленной информации с оригиналом. Если УПД имеет монитор (экран), то сравнение осуществляется оператором визуально путем считывания информации с экрана. Если же УПД не имеет монитора, например, УПД на перфоленте, то производится повторный набор той же информации, которая автоматически сравнивается с ранее записанной в буферную память или на машинный носитель.

3. Копирование подготовленной информации, т.е. изготовление дубликата ленты или диска с подготовленной ранее информацией.

 В настоящее время для подготовки данных широко используются персональные компьютеры и соответствующие программы, например, СУБД. Данные при этом записываются на магнитный диск, с которого затем могут быть изготовлены копии.

 Поскольку подготовка данных является малопроизводительным и трудоемким процессом особое внимание обращается на устройства, способные автоматически воспринимать, преоб­разовывать и вводить в оперативную память данные с носителей информации немашинного типа. К таким устройствам относятся читающие автоматы, средства ввода графической информации и устройства речевой связи с ЭВМ.

       Устройства ввода информации предназначены для восприятия (считывания) информации с носителя, кодирования ее и преобразования в форму пригодную для передачи в оперативную память ЭВМ.

       В качестве носителя информации в устройствах ввода могут быть использованы первичные документы или машинные носители.

       Если используются машинные носители, то информация на них уже закодирована и требуется только прочитать ее и преобразовать в необходимую форму. Для этих целей применяют специальные устройства ввода с перфокарт, перфолент, с магнитных лент, с магнитных или оптических дисков, либо внешние запоминающие устройства на магнитных лентах или дисках.

       Для ввода данных находящихся на первичных документах применяются специальные устройства ручного или автоматического ввода информации.

       В качестве устройств ручного ввода текстовой информации используются различные клавиатуры. Блок клавиатуры содержит три типа клавиш: алфавитно-цифровые, функциональные и управляющие. При нажатии алфавитно-цифровой клавиши блок вырабатывает код символа нажатой клавиши и сигнал подтверждающий, что клавиша была нажата.

     При нажатии функциональной клавиши блок вырабатывает код управляющего символа, который воспринимается центральным процессором, который прерывает выполнение текущей программы и переключается на подпрограмму обработки прерывания, т.е. выполняется какая-либо функция, например, работа с диском или с принтером, переход в другое окно текстового редактора и другие.

       Управляющие клавиши позволяют получить управляющие сигналы необходимые для изменения режимов работы блока клавиатуры или ЭВМ. Например, переход с латинского алфавита на русский, сброс программы, изменение регистра.

       В большинстве случаев программы работы с клавиатурой позволяют перепрограммировать клавиши, т.е. изменить их назначение. Например алфавитно-цифровую клавишу можно сделать функциональной.

       При работе с клавиатурой на экране монитора компьютера формируется курсор – указатель положения вводимого символа

       Блок клавиатуры, содержит некоторое количество клавиш, каждая из которых снабжена переключателем или датчиком. Переключатель находится в узле матрицы, т.е. на пересечении столбца и строки (рис.69). При нажатии какой–либо клавиши замыкается электрическая цепь одной строки и одного столбца. В качестве переключателей могут использоваться механические контакты, магнитоуправляемые контакты - герконы или различные датчики, например
емкостные.

Рис. 69. Принцип построения матрицы.          Рис. 71. Временная диаграмма                                                                                                     

                                                                                                 сигнала.

       Матрица опрашивается (сканируется) по строкам и столбцам двумя схемами, которые в свою очередь работают под управлением двоичных кодов (трех– или четырех– разрядных). (Рис.70). Эти управляющие коды генерирует схема генерации кодов (счетчик). При нажатии любой клавиши специальная логическая схема останавливает работу генератора кодов в тот момент, когда опрашивается строка и столбец, в узле которых находится замкнутый переключатель. Двоичный код действующий на выходе схемы генерации кодов преобразуется в последовательный формат и передает в интерфейс клавиатуры. Одновременно формируется сигнал подтверждающий, что клавиша нажата (рис.71).

Рис. 70. Структурная схема блока клавиатуры.

       Кроме рассмотренных узлов блок клавиатуры содержит узел защиты от дребезга, не допускающий повторного формирования кода символа при однократном нажатии на клавишу. В тоже время блок клавиатуры может повторять формирование кода символа при длительном удержании клавиши в нажатом состоянии, либо при одновременном нажатии двух клавиш – алфавитно-цифровой и клавиши ПВТ (повторение).

 Схема блока клавиатуры может быть выполнена на интегральных микросхемах различной степени интеграции. Если используются микросхемы малой степени интеграции то отдельные узлы структурной схемы четко выражены и легко узнаваемы. В том случае, когда используются микросхемы большой степени интеграции операции по обнаружению нажатой клавиши, кодированию символа и преобразованию кода осуществляются программным методом процессором блока клавиатуры.

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США