Конспект. Устройства вывода графической информации на твёрдые носители.

Раздел 5. Периферийные устройства: ввод-вывод  текстовой и графической информации

Тема 5.1 Устройство подготовки и ввода – вывода информации.

Клавиатура

Клавиатура - внешнее периферийное устройство для ввода информации, на ней обычно насчитывается 110 клавиш. Она используется для ввода букв, цифр, знаков.

Виды клавиатур по типу соединения:

-Беспроводные- в ней используется три основные вида соединения( Bluetooth , инфракрасное излучение и радиочастотное соединение.

- Проводные. PS/2 и USB две разновидности проводного соединения, соединяющих клавиатуры с ПК.

Виды клавиатур по расположению клавиш:

-эргономичные – способствует удобной позе и сохранению правильной осанки

-компактные- плоские, удобно брать с собой.

Виды клавиатур по функциональности.

Интернет-клавиатура. Интернет-клавиатура предназначена для повышения комфорта интернет-пользователя. Интернет-клавиатура оснащена функциональными клавишами для домашней страницы веб-браузера, почтового ящика и любимых пунктов меню.

Мультимедийные и игровые клавиатуры. Мультимедийные клавиатуры предназначены для проигрывания аудио файлов, и они оснащены функциональными клавишами для регулировки громкости, игры, остановки и отключения звука. Игровые клавиатуры предназначены для удобства любителей компьютерных игр.

Виртуальные клавиатуры. Виртуальные клавиатуры не являются физически осязаемыми. Это – клавиатуры, эмитированные специальными программами. Одной из таких программ является программа Comfort Keys Pro.

Манипуляторы являются координатными устройствами ввода, так как движение их преобразуется в изменение текущих координат экрана.

Манипуляторы.

Оптико-механические манипуляторы – мышь, простые и дешевые модели, недостатком которых является загрязненность движущихся частей. Хороший контакт с поверхностью обеспечивается специальным ковриком.

Мышь— механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране.

 Трекбол - стационарная мышь, в трекболе шарик вращается рукой, требует меньше места, надежность выше. Современные трекболы часто имеют форму мыши и оснащены управляющими кнопками и колесом скроллинга.

Сенсорные полоски и панели - указательное устройство ввода информации, применяется в ноутбуках.

Джойстик-устройство ввода информации, выполненный в виде рукоятки управления и напоминающий переключатель скоростей. Используется для компьютерных игр.

Принтеры.

Принтер – устройство вывода данных из ПК, преобразующее  информационные коды соответствующим им  графическим символам  и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтеры работают в двух режимах: текстовом и графическом.

Классификация принтеров:

1.                 По цветности;

2.                 По способу печати(символьные, построчные, постраничные);

3.                 По способу формирования символов;

4.                 По скорости печати;

5.                 По разрешающей способности.

Виды принтеров:

·                   Матричные. Изображение формируется несколькими иголками(стержни), расположенные в головке принтера. Качество печати зависит от количества иголок. Головка двигается по горизонтально направляющей и управляется шаговым двигателем. Бумага втягивается валом, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента;

·                   Струйные. В печатающей головке вместо иголок имеются

тонкие трубочки, они называются соплы, через которые на бумагу выбрасываются маленькие капельки чернил. Это безударные печатающие устройства. Матрица печатающей головке обычно содержит от 12 до 64 сопел. Выброс капель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком, в результате пьеза-электрического эффекта, что обеспечивает более стабильную форму капли. Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. Имеются цветные струйные принтеры.                

Лазерные.

В них применяется электро- графический способ формирования изображений на специальном фоточувствительном барабане, лучом света создаются области, заряженные статическим электричеством. Картинка прорисовывается лучом по барабану. Барабан вращается напротив картриджа, заряженными областями притягивает тонер, состоящий из покрытых пластиком частичек железа. Затем барабан передвигается над листом бумаги и при этом частички тонера переносятся с барабана на бумагу, а затем спекаются, под нагревом превращаясь, водоупорный отпечаток.                                                                           

Плоттеры.

Плоттер- широкоформатное устройство для вывода на бумагу широкоформатных изображений - чертежей, графиков и т.п.

Выделяют следующие типы плоттеров:

Перьевые плоттеры(ПП). Перьевые плоттеры – это электромеханические устройства векторного типа. ПП создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями. Пишущие элементы бывают одноразовые и многоразовые. Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа ПП: планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные, в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага- вдоль другой за счет захвата транспортным валом, обычно фрикционным.                                                                                                                          

Отличительной особенностью ПП являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача, скорость вывода информации в ПП невысока.

Струйные плоттеры(СП).

Прорыв струйной технологии стал возможен с разработкой фирмы Canon технологии создания реактивного пузырька – направленного распыления чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп форсунок. 

Струйная технология имеет ряд достоинств: простота реализации, высокое разрешение, низкая потребляемая мощность и относительно высокая скорость передачи.

Электростатические плоттеры(ЭП). Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения(потенциального рельефа) на поверхности носителя- специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. ЭП должны поддерживать стабильную температуру и влажность в помещении.

Плоттеры прямого вывода изображения(ППВИ). Изображение в ППВИ создается на специальной термобумаге(бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом) длинной(на всю ширину плоттера) «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Изображение получается высококачественным, но только монохромным. Технические характеристики ППВИ соответствуют требованиям прикладных задач инженерного проектирования, архитектуры, строительства, городского планирования и электросхемотехники.

Лазерный плоттер(ЛП). Эти плоттеры базируются на электрографической технологии. Промежуточный носитель изображения в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путем на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

Сканер.

Сканер- устройство, которое создает цифровое изображение сканируемого объекта. Полученное изображение может быть сохранено как графический файл, или если оригинал содержит текст, распознано посредством программы распознавания текста и сохранено как текстовый файл. Изобретателем сканера считается Рудольф Хелл. В конце 20-х годов он создал сканер - факс, который «научил» прототип современного сканер - факса переводить текст и изображения в точки и линии и обратно.

Виды сканеров:

Ручные сканеры обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения, часто обуславливают перекосы отсканированного изображения, но в то же время недороги и компактны.

Листопротяжные: принцип как в факсимильном аппарате, страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов. Возможности ограничены.

Планшетные сканеры напоминают верхнюю часть копировального аппарата. Принцип действия рассмотрим ниже.

Барабанные сканеры по светочувствительности значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии. В барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней стороне прозрачного цилиндра, который называется барабаном. Чем он больше, тем больше площадь поверхности, на которую монтируется экран, тем больше площадь сканирования.

Принцип действия планшетных сканеров.

Современный планшетный сканер функционально состоит из трех  частей:

·                     собственно сканирующего механизма,

·                     аппаратных средств, расположенных в  самом сканере и на плате (карте) в компьютере,

·                     программной части (TWAIN-модуль,  программа управления цветом, градацией и т.д.).

Сканируемое изображение (оригинал) располагается на прозрачном  неподвижном  стекле, вдоль которого, в корпусе  сканера, передвигается сканирующая головка с источником света,  оптикой и фотоприемниками. На сканирующей  головке  располагаются также электронные элементы аналогового тракта и  аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Многие планшетные сканеры  позволяют сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы  (слайды),  используя один сканирующий механизм. Переход к режиму сканирования  слайда возможен при наличии в сканере слайд-модуля. Слайд-модуль  располагается поверх стекла сканера, на месте прижимной крышки для  непрозрачных оригиналов, и содержит дополнительный источник света  для  сканирования изображения на просвет.

Оптическая система сканера, состоящая из объектива и зеркал, проецирует световой поток от сканируемого оригинала на трехстрочную матрицу фотоэлектрических  преобразователей, например, фотодиодов. Каждая строка матрицы имеет свой спектрозональный фильтр, установленный при ее изготовлении, а сама матрица оформлена в виде интегральной схемы с прозрачным окном на поверхности корпуса. Проходя через  спектрозональные  фильтры световой поток разделяется на базовые цветовые компоненты.

В результате преобразования света получается электрический сигнал, содержащий информацию об активности цвета в исходной точке сканируемого изображения. После оцифровки аналогового сигнала в АЦП цифровой сигнал через аппаратный интерфейс сканера идет в компьютер, где его получает и анализирует программа для работы со сканером. После окончания одного такого цикла (освещение оригинала — получение сигнала — преобразование сигнала — получение его программой) источник света  и приемник светового отражения перемещается относительно оригинала. Основной деталью планшетного сканера является считывающая головка, двигающаяся вдоль сканируемого изображения. Важнейшей частью считывающей головки является фотоприемник. На сегодняшний день наиболее распространены два типа фотопринимающей матрицы: ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью, в английских обозначениях — CCD, Couple-Charged Device) и КДИ-матрица (контактный датчик изображения, в английских обозначениях — CIS, Contact Image Sensor). На качество изображения получаемого в результате сканирования влияет источник света. Используются следующие источники света:

1.  ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, высокой стабильностью излучения;

2.  люмисцентные лампы

       а) с горячим катодом - малое время прогрева, но короткий срок службы.

       б) с холодным катодом - служат в 10 раз дольше, время прогрева большое, имеют низкую рабочую температуру.

3.  светодиоды - применяются сканером, имеют маленькое время прогрева, небольшие габариты. У сканеров с таким источником света страдает качество цветопередачи.

Сканеры также делятся на:

1.     Сканеры изображений - привычное нам устройство;

2.     3D-сканер - устройство анализирующее физический объект на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

3.     Биометрический сканер – используется для целей идентификации личности.

4.     Сканер штрих-кода – устройство для считывания информации, представленной в виде штрих-кода.

Обслуживание ТСИ

Для обеспечения бесперебойной и безаварийной работы комплекса ТСИ необходимо своевременное обслуживание пользователем всех его составляющих. Обслуживание всех ТСИ должно проводиться при отключенном питании.

Системный блок имеет вентилятор, обеспечивающий охлаждение.  Вместе с воздухом в корпус поступает пыль, которая после осаждения на отдельные комплектующие приводят к отказам в работе всего комплекса. Пыль удаляют после отключения питания и вскрытия корпуса. С материнской платы пыль удаляют кисточкой, а  с блока питания- пылесосом. Внешняя поверхность блока питания чистится сукном.

Клавиатура ПК подвержена отказам после проникновения пыли. Грубую очистку можно провести пылесосом. Если после очистки кнопки западают, то нужно ее вскрыть и тщательно осмотреть.

Мышь загрязняется потому, что при функционировании плотно соприкасается с ковриком, всасывая  пыль. Для очистки её следует разобрать, почистить шарик.

Сверху корпус монитора чистится пылесосом. Экран монитора чистится специальными средствами.

Сканер снижает работоспособность при запылении стеклянной поверхности, её чистят специальными салфетками.

Лазерный принтер

Необходимо менять фильтр, служащий для защиты от циркулирующего воздуха.

Для обеспечения безопасной работы оператора и снижения уровня озона следует не реже 1 раза в 2-3 месяца менять фильтр.

Контрольные вопросы:

1. Какие источники света в сканерах вы знаете?

2. Назовите наиболее популярный вид сканера в настоящее время.