Внешние устройства компьютера

Мышь (рис. 2.32)

Мышь, джойстик, трекбол – устройства ручного управления курсором и графическими объектами (в отдельных программах). Каждый вид таких устройств приспособлен для выполнения специфических движений руками, необходимых для управления объектами. Мышь делает очень удобным манипулирование такими широко распространенными в графических приложениях объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы.

Подавляющее число компьютерных мышек используют оптико – механический принцип кодирования перемещения. С поверхностью стола соприкасается тяжелый покрытый резиной шарик сравнительно большого диаметра. Ролики, прижатые к поверхности шарика, установлены на перпендикулярных друг другу осях с двумя датчиками. Датчики, представляющие собой оптопары (светодиод – фотодиод), располагаются по разные стороны дисков с прорезями. Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов – скорость.

Более точного позиционирования курсора позволяет добиться оптическая мышь. Оптические мыши не имеют движущихся частей и лишены такого присущего оптико – механическим мышам недостатка, как перемещение курсора рывками из – за загрязнения шарика. Разрешающая способность применяемого в мыши устройства считывания координат составляет 400 dpi (Dot per Inch – точек на дюйм), что превосходит аналогичные значения для механических устройств.

К основным тенденциям развития современных устройства ручного управления курсором можно отнести поиски в области повышения эргономических качеств. К ним можно отнести беспроводные (Cordless) мыши, работающие в радио – или инфракрасном диапазоне волн, а также мыши с дополнительными кнопками. Наиболее удачным решением является размещение между двумя стандартными кнопками колесика (мышь Microsoft IntelliMouse). К наиболее известным производителям мышек относятся компании Genius, Logitech, Microsoft, Mitsumi.

Клавиатура ПК (рис. 2.33)

Клавиатура является основным устройством ввода информации в компьютер. Наиболее распространены два типа клавиатур: с механическими и с мембранными переключателями. Внутри корпуса любой клавиатуры помимо датчиков клавиш расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер клавиатуры.

Подключение клавиатуры к системной плате осуществляется посредством либо 5 – ти контактных разъемов DIN, применяющихся в материнских платах формата AT, либо 6 – ти контактных разъемов miniDIN.

В подавляющем большинстве современных ПК на основе процессоров семейства x86 используется так называемая улучшенная (Enhanced) клавиатура (это название было введено, чтобы отличить ее от клавиатуры, применявшейся на IBM XT). Она содержит 101 или 104 клавиши. Наиболее распространенным стандартом расположения символьных клавиш является раскладка QWERTY (ЙЦУКЕН), которая при желании может быть перепрограммирована на другую.

Основной тенденцией развития клавиатур домашних ПК является повышение их эргономических качеств. После выявления профессиональных заболеваний кистей рук («туннельный» синдром лучезапястного сустава) у интенсивно работающих на клавиатуре групп пользователей, производители компьютеров стали уделять вопросам усовершенствования клавиатуры существенно большее внимание.

Современная эргономичная клавиатура характеризуется своеобразной изогнутой формой, которая позволяет поддерживать локти в разведенном положении. В некоторых клавиатурах полотно можно разделять на две половины и разносить их на удобное расстояние. Из всех усовершенствований наиболее практичным представляется беспроводная клавиатура, передающая информацию в ПК в инфрокрасном диапазоне длинн волн.

Мониторы (рис. 2.34)

Мониторы предназначены для визуального отображения текстовой и графической информации. Каждый монитор имеет дисплей (экран), на котором и отображается информация.

Мониторы бывают цветные и монохромные, отличаются размерами, оснащаются средствами регулировки и цветокорректировки.

Одним из способов повышения информативности документов является представление их в цвете. По данным Гарвардского университета (США) внесение цвета в документ увеличивает интерес к нему на 40%, понимание изложенных фактов возрастает на 73%, убедительность изложенных идей увеличивается на 85%. Поэтому в настоящее время практически все мониторы выпускаются цветными. На экране монитора и на бумаге цвет получается с помощью смешения разных цветов. Смешение означает, что каждая цветная точка создается несколькими точками соответствующего цвета и разной
интенсивности.

Самый распространенный способ - это смешение трех цветов: красного, зеленого и синего. Такая модель создания цвета называется RGB-моделью (от Red - красный, Green - зеленый, Blue - синий).

Основным элементом в любом мониторе, на котором формируется изображение, является дисплей. В современных мониторах, применяемых в ПК, используют дисплеи на основе электронно-лучевой трубки (мониторы CRT) или жидкокристаллической матрицы (мониторы LCD).

Электронно–лучевая трубка (ЭЛТ) – это стеклянная колба, внутри которой вакуум (разряженное пространство, рис.2.35). Электронная пушка создает пучок электронов, который посылается в сторону экрана, покрытого люминофором. При столкновении электронов с люминофором он начинает излучать свет — чем больше энергия пучка электронов, тем ярче свечение. Отклоняющая система направляет пучок электронов так, что он сканирует весь экран, строка за строкой. Из-за большой скорости сканирования, человеческий глаз воспринимает изображение как устойчивое.

Для получения цветного изображения слой люминофора с внутренней стороны экрана изготовлен из мельчайших элементов трех цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Все остальные цвета являются их комбинацией. Электронная пушка создает три пучка электронов соответственно своим цветам. Для обеспечения попадания каждого из этих трех пучков электронов только на свои элементы люминофора и исключения попадания на соседние перед люминофором имеется теневая маска с отверстиями. Таким образом, даже если пучок электронов слегка отклонится от намеченной траектории, он все равно не сможет засветить „чужой” элемент люминофора.

Существуют различные виды теневых масок, у которых отверстия могут иметь круглую форму, в виде полос или прямоугольных щелей.

Основной принцип, используемый в ЖК мониторах, — поляризация света. Существуют материалы, пропускающие свет только с определенной поляризацией. Например, пропускается свет с вертикальной поляризацией, а с горизонтальной полностью задерживается. Можно частично задерживать свет при промежуточных значениях поляризации. Роль управляющих элементов лучше всего выполняют жидкие кристаллы. При приложении электрического поля они изменяют свою ориентацию в пространстве, изменяя и угол поляризации проходящего через них света.

Современный ЖК монитор с активной матрицей представляет собой многослойный „сэндвич” (рис. 2.36). Световой поток от лампы подсветки проходит через рассеиватель, который обеспечивает равномерную засветку всего экрана. Затем, проходя через первый поляризационный фильтр, свет приобретает определенную поляризацию.

Минуя стеклянную подложку с нанесенными на нее прозрачными электродами и схемами управления (горизонтальные и вертикальные линии данных, тонкопленочные транзисторы, управляющие напряжением на прозрачном электроде, и конденсаторы, помогающие сохранить установленный тонкопленочным транзистором заряд прозрачного электрода), свет проходит через слой жидких кристаллов и попадает на общий прозрачный электрод.

В зависимости от напряжения, приложенного между двумя прозрачными электродами (общим и управляемым), жидкие кристаллы изменяют поляризацию света на определенный угол (чем больше напряжение, тем меньше угол). Соответственно, второй поляризационный фильтр, следующий за общим прозрачным электродом, пропустит только часть светового потока, формируя изображение пиксела (по размерам совпадающего с прозрачным электродом) той или иной яркости.

Существует несколько обычных типоразмеров экранов мониторов, используемых ПК: 14, 15, 16, 17, 19, 20 и 21 дюйм (по диагонали). При этом указывается не диагональ видимого изображения, а диагональ передней панели монитора. Область видимого изображения меньше: так, для 17 – дюймового монитора она может меняться от 15,5 до 16,2 дюйма у разных производителей.

Четкость изображения на мониторе тем выше, чем меньше размеры точек на поверхности экрана. Обычно говорят не о размерах самих точек, а о расстоянии между ними (dot pitch). Этот параметр для различных моделей мониторов может лежать в диапазоне от 0,41 до 0,22 мм. Мониторы могут поддерживать разные типы разрешения (количество точек в выводимом изображении по горизонтали и вертикали). Для 15–ти дюймового монитора рекомендуется разрешение 800х600, 1024х768, а для 17–ти дюймового монитора – 800х600, 1024х768, 1200х1024.

Важным показателем для CRT мониторов является максимальная частота вертикальной развертки, которая зависит как от самого монитора, так и от видеокарты. Минимальной частотой, не утомляющей глаза, является частота 85 Гц.

Существует ряд других современных технологий производства мониторов, среди которых: FED (Field Emission Display – экраны на основе автоэлектронной эмиссии), POD (Polyplanar Optics Display – полипланарные оптические дисплеи), EL (Electro Luminescent – электролюминесцентные мониторы), LED (Light Emitting Diode – устройства на светодиодах), LEP (Light Emitting Polymer – светоизлучающие полимеры).

Для снижения риска здоровья разработаны рекомендации по параметрам мониторов в виде стандартов безопасности, регламентирующие максимально допустимые значения электрических и магнитных полей, создаваемых монитором при работе.

Наиболее известны стандарты TCO, разработанные в Швеции с целью гарантирования пользователям компьютеров безопасной работы. Рекомендации TCO состоят не только в определении допустимых значений различного типа излучений, но и в определении минимально приемлемых параметров мониторов, например, поддерживаемых разрешений, интенсивности свечения люминофора, запас яркости, энергопотребление, шумность и т.д. В документах TCO приводятся подробные методики тестирования мониторов. Мониторы, отвечающие стандартам ТСО, имеют на передней панели знак одноименного стандарта.

Принтеры (рис. 2.37)

Принтер (печатающее устройство) предназначен для вывода текстовой или графической информации из компьютера на бумагу или пленку.

Принтеры можно разделить на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной группе зависит от того, формирует он на бумаге символ за символом, сразу всю строку или целую страницу. В свою очередь, в каждой группе можно выделить принтеры ударного и безударного действия.

По используемой технологии печати различают:

— матричные;

— струйные;

— лазерные и LED – принтеры;

— принтеры с термопереносом восковой мастики;

— с термосублимацией;

— с изменением фазы красителя.

Последовательные ударные матричные принтеры работают следующим образом: вертикальный ряд (или два ряда) игл «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу, формируя последовательно символ за символом. Головка принтера может быть оснащена 9, 18 или 24 иголками.

Существуют принтеры как с широкой (формат А3), так и с узкой (формат А4) кареткой. Высокое качество печати достигается в режимах NLQ (Near Letter Quality – почти машинописное качество) для 9–ти игольчатых и LQ (Letter Quality – машинописное качество) – для 24–ёх игольчатых принтеров. Высокую производительность имеют построчные (постраничные) матричные принтеры. В этих принтерах используются длинные ряды с большим количеством игл, при этом достигается скорость печати порядка 1500 строк в минуту.

Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам, у которых носитель печатаемой информации не касается бумаги. Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств. В данных принтерах используется термическая «пузырьковая» технология или пьезоэффект.

У чернильных принтеров печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги. Сопла на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют «ударным» иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров обычно варьируется от 12 до 256. Максимальная разрешающая способность массовых моделей принтеров достигает значения 1440 точек на дюйм.

В пьезоэлектрических печатных головках капля чернил формируется и «выстреливается» на бумагу за счет пьезоэффекта. В пузырьковых головках капля «выстреливается» за счет давления пузырька пара, возникающего при нагревании чернил. В пузырьковых печатных механизмах сопла печатной головки изнашиваются быстрее, поэтому головка совмещена с картриджем и меняется на новую вместе с опустевшим баллончиком чернил. Пьезоэлектрические головки обычно несменные, меняются только баллончики с чернилами.

В так называемых трехцветных принтерах, или принтерах с возможностью цветной печати, можно установить только один картридж либо с черными чернилами, либо с тремя цветами чернил CMY (Cyan, Magenta, Yellow – голубой, малиновый, желтый). Черный цвет при использовании такого картриджа получается смешением этих цветов. Такие принтеры пригодны для эпизодической печати простейшей иллюстративной графики. В четырехцветных принтерах реализуется модель печати CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) и применяются либо четыре отдельных картриджа, либо два: черный и цветной. Большинство современных струйных принтеров именно четырехцветные. Наиболее качественная печать цветных растровых изображений получается при использовании не четырех, а шести цветов.

Многие струйные принтеры продаются по своей себестоимости или даже ниже, а основную прибыль производитель получает от продажи расходных материалов. Стоимость недорогих принтеров равна стоимости 3 – 5 картриджей к ним. Одним из способов снижения себестоимости черно – белой печати является заправка картриджей и их повторное использование. Такая возможность существует практически для всех принтеров. Возможность заправки картриджа обычно указывается в руководстве к принтеру. Заправке лучше всего поддаются картриджи от пузырьковых принтеров. Для заправки следует применять расходные материалы известных производителей, предназначенные именно для данной модели картриджа.

В случае неправильной заправки чернила могут попасть внутрь принтера и привести к выходу его из строя. Заправлять картридж стоит не позднее суток, иначе остатки чернил в соплах засыхают, и картридж выходит из строя. При перезаправке себестоимость черно – белой печати снижается в (3–5) раз при небольшом ухудшении качества печати (чернила для заправки обычно обладают худшей водостойкостью, чем оригинальные). Без серьезного ухудшения качества печати картридж способен выдержать (2–3) перезаправки. Цветные картриджи заправлять не имеет смысла из – за обычно невысоких объемов цветной печати, существенно худшего качества чернил и более высокой цены заправочного комплекта.

Различные модели принтеров обладают разным ресурсом, то есть временем непрерывной эксплуатации. Для недорогих принтеров для дома и офиса он обычно не превышает 1000 страниц в месяц, для сетевых принтеров этот показатель превышает десятки тысяч страниц. Печать большего количества листов приводит к преждевременному износу принтера и выходу его из строя.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Этот процесс включает в себя создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с его последующей визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка – тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важными элементами лазерного принтера являются фотопроводящий цилиндр (печатающий барабан), полупроводниковый лазер и прецезионная оптико – механическая система, перемещающая луч.

Среди лазерных принтеров можно выделить устройства малого быстродействия (скорость вывода 4 – 6 страниц в минуту), принтеры среднего быстродействия (7 – 11 страниц в минуту) и сетевые принтеры (более 12 страниц в минуту). Для лазерных принтеров, работающих с бумагой формата А4, стандартом является разрешающая способность (600 – 1200)dpi (точек на дюйм). Принтеры, работающие с бумагой формата А3, имеют разрешающую способность 1200 dpi и выше, а также невысокую скорость вывода 3 – 4 страницы в минуту.

Кроме лазерных принтеров существуют и так называемые LED – принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название благодаря замене полупроводникового лазера «гребенкой» мельчайших светодиодов. При этом не требуется сложная оптическая система вращающихся зеркал и линз, что позволяет снизить стоимость принтеров.

Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами печатающей головки обеспечивается должная температура. Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются несколько крошечных нагревательных элементов, которые расположены примерно так же, как расположены иглы в обычном матричном ударном принтере: друг над другом в два ряда.

Принтеры с термосублимацией (Dye Sublimation) используют технологию, наиболее близкую к технологии термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном случае до более высокой температуры. При сублимации переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит, минуя стадию жидкости. Таким образом, порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге. Такие принтеры используются только для цветной печати, имеют хорошие технические характеристики и стоят довольно дорого.

В принтерах с изменением фазы красителя, или с твердым красителем (Phase Change Ink – Jet, или Solid Ink – Jet), восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются нагревательным элементом и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе пьезоэффекта. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление. В данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей. Именно поэтому принтеры, использующие данную технологию, работают с любой бумагой. Качество цветов получается безупречным, к тому же допустима и двусторонняя печать.

В настоящее время большинство документов, создаваемых на компьютере, выводится на печать (рис. 2.38).

От качества работы принтера во многом зависит внешний вид документа. Принтер остается одним из самых необходимых периферийных устройств компьютера. Выбор печатного устройства с каждым днем становится все сложнее, поскольку расширяется их ассортимент, а индивидуальные формы, технические характеристики и функциональные возможности постоянно возрастают.

При покупке принтера следует учитывать следующие факторы:

— Себестоимость одной копии – с оригинальными и с не оригинальными расходными материалами.

— Стоимость сервисных услуг, насколько они необходимы.

— Количество копий в месяц. Не стоит покупать дешевый аппарат, рассчитанный на 500 копий в месяц, и печатать на нем 2000 в месяц. Как правило, себестоимость копии дешевле на больших аппаратах.

— Наличие совместимых интерфейсов у принтера и ПК. Наряду с общепринятым параллельным интерфейсом LPT все чаще выпускаются модели с двумя интерфейсами – LPT и USB, но встречаются и модели только с USB.

— Максимальная разрешающая способность аппарата, измеряемая в точках на дюйм (dpi, dot per inch).

— Наличие драйверов для используемой ОС.

— Объем памяти принтера. Принтеры оснащаются своей собственной встроенной памятью. Это способствует более оперативной предпечатной подготовке документов. Объем памяти влияет на качество и скорость печати. Небольшой объем не позволит напечатать изображение с максимальным разрешением.

В настоящее время на рынке офисной техники появилось много высокоскоростных многофункциональных цифровых аппаратов для решения задач печати – копирования – сканирования как в черно – белом виде, так и в цвете. Такие аппараты совмещают в себе функции принтера, ксерокса и сканера и наиболее подходят для офисного применения.

Сканеры (рис. 2.39)

Сканером называется устройство для ввода в компьютер изображений, нанесенных на прозрачной или непрозрачной плоской поверхности. Он позволяют вводить в компьютер изображения текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей и другой информации. В большинстве устройств для преобразования изображения в цифровую форму применяется матрица или линейка светочувствительных элементов на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).

По способу перемещения считывающей головки относительно носителя изображения сканеры подразделяются на ручные (Handheld), рулонные (Sheet – Feed), планшетные (Flatbed), а также проекционные.

В планшетных сканерах сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя, а изображение при помощи системы призм или зеркал проецируется на линейку ПЗС. В рулонных сканерах сканирование документов осуществляется при протягивании их через такое устройство. У проекционных сканеров перемещается только сканирующее устройство. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд – сканеры. В области высококачественной полиграфии применяют барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель.

Для бытовых планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и A3, для рулонных сканеров – A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

В комплекте со сканерами поставляется ПО обработки изображений (Adobe PhotoDeluxe или Photoshop LE, ULead Photo Impact и др.) и программа оптического распознавания текста (OCR – Optical Character Recognition).Если при помощи сканера вводится текст, компьютер воспринимает его как единый графический объект, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов. В комплект ПО обычно входят две таких программы: англоязычная (Xerox TextBridge или Caere OmniPage Pro) и программа для распознавания русских текстов (FineReader).

В настоящее время высококачественные профессиональные и полупрофессиональные планшетные сканеры производят компании Agfa, Linotype – Hell, Microtek (некоторые модели известны под OEM – логотипом NeuHouse), Umax. Рассчитанную на массового пользователя технику выпускают компании Artec, Epson, Genius, Hewlett – Packard, Mustek, Plustek, Primax и др.

Применение компьютеров, принтеров, сканеров, ксероксов существенно изменило стиль делопроизводства, качество создаваемых документов. Не отстают от технического прогресса и преступники. Фальшивомонетчики изменили способы подделки денег. Современная компьютерная техника позволяет злоумышленникам производить весьма качественные фальшивые купюры.

Ежегодно в Украине из обращения изымается около 200 тысяч фальшивых банкнот, преобладающее большинство которых 10 и 20 гривневые купюры. Для производства фальшивых денег в большинстве случаев преступники использовали связку компьютер – сканер – принтер. Количество фальшивых денег, изготовленных офсетным способом, уменьшается, а изготовленных с использованием компьютерной техники значительно увеличивается, что объясняется её доступностью и сравнительно низкой ценой.

Почти все ведущие производители копировальной техники снабжают свои аппараты специальными программами, которые позволяют оставлять на бумаге своеобразные идентификационные данные: заводской номер, дату и время распечатки.

В результате этого на документах, распечатанных на цвет­ном ксероксе, под лупой просмат­риваются очень маленькие светло – желтые точки, образующие почти невидимый рисунок. Под ультра­фиолетовым светом они превраща­ются в черные. Такие идентификационные данные принтеров могут использоваться в уголовной практике.

Украинские специалисты о существовании штрих – кодов на цветных принтерах знают давно, однако производители ксероксов не дают отечественным правоохранителям их расшифровок, поэтому можно установить лишь групповую принадлежность аппарата – его класс и тип. Наиболее простая ситуация для экспертов, – когда принтер имеет техническую неисправность, напри­мер, поврежден барабан. В этом случае аппарат можно идентифицировать по пикселям, растру и другим признакам. В остальных случаях спе­циалисты прибегают к так называ­емому комплексному способу, включающему в себя микроскопические и физико – химические методы, а так­же большой набор современных технических средств экспертизы, в том числе с применением компьютерной техники.

Плоттеры (рис. 2.40)

Плоттер позволяет представлять выводимые из компьютера данные в форме рисунка или графика на бумаге. Существуют перьевые и струйные плоттеры. Существующие перьевые плоттеры условно разделяют на три группы:

— плоттеры, использующие фрикционный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и движения пера по другой;

— барабанные (или рулонные) плоттеры, использующие для перемещения непрерывной бумажной перфорированной ленты специальный двигатель;

— планшетные плоттеры, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по обеим осям.

Наиболее часто с ПК используются первый и третий типы графопостроителей, которые рассчитаны на форматы бумаги A3 или A4. Тем не менее, существуют планшетные графопостроители даже для формата A0. Барабанные плоттеры обычно применяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей, что характерно для задач проектирования сложных систем.

Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4 – 8). Перья бывают трех различных типов: фитильные (заправляемые чернилами), шариковые (аналог шариковой ручки) и с трубчатым пишущим узлом (инкографы). Плоттеры Hewlett – Packard семейства DesignJet формата А0 и А1 работают в 4 – 5 раз быстрее, чем перьевые. Используя два чернильных картриджа, струйный плоттер работает с разрешением не хуже 300 dpi и имеет два режима: чистовой и эскизный.

Дата добавления: 2014-12-27