1.4. Периферійні пристрої, їх класифікація

Периферійні або додаткові пристрої – це пристрої, які не входять в базову конфігурацію персонального комп’ютера, розміщуються переважно поза системним блоком і використовуються на певному етапі обробки інформації.

Периферійні пристрої поділяються на три групи (рис. 1.3):

- пристрої виводу інформації;

- пристрої вводу інформації;

- пристрої передачі інформації.

Рис. 1.3. Поділ периферійних пристроїв

До пристроїв виведення інформації належать:

Принтер – це пристрій виведення текстової або графічної інформації на папір або спеціальну плівку. Принтери були найпершими пристроями виведення інформації, вони є старшими навіть від моніторів і розвиваються від появи обчислювальних систем.

Принтер – це периферійний пристрій комп’ютера, призначений для виводу (друку) тексту та графіки на папір. Існує велика кількість різноманітних моделей принтерів, які відрізняються між собою принципом утворення зображення, інтерфейсом під’єднання до персонального комп’ютера, роздільною здатністю, швидкістю друку.

За принципом утворення зображення розрізняють: матричні, струменеві, лазерні, сублімаційні, термопринтери та ряд інших.

Роздільна здатність — це одна з найважливіших характеристик принтера, що вказує на якість друкованого зображення та вимірюється в кількості крапок на дюйм (dpi).

За гамою відтворних кольорів принтери діляться на монохромні (друкують одним кольором), монохромні з опцією кольорового друку (ряд моделей матричних принтерів) і кольорові.

Продуктивність принтера – істотний чинник для організацій, де одним принтером користуються відразу декілька людей. Швидкість під час кольоровому друку, як правило, значно нижча, ніж під час друку одним чорним кольором.

Матричний принтер – це друкуючий пристрій ударного принципу дії. Даний принтер найстаріший з тих, що використовуються в даний час, адже їх механізм був винайдений в 60-ті роки минулого століття, а технологія друку дещо схожа на ту, яка застосовується в друкарських машинках (рис. 1.4).

Друк в матричному принтері здійснюється за допомогою блока голок, що розташовані в друкуючій головці і приводяться в рух електромагнітами.

Рис. 1.4. Матричний принтер

Механіка подачі паперу втягує лист за допомогою системи валів; між папером і друкуючою головкою принтера розташовується фарбувальна стрічка. Під час удару кожної голки по цій стрічці на папері залишається забарвлений відтиск. Оскільки відстань між такими відтисками (крапками) невелика, то в результаті виходить зображення потрібного символу. Лист паперу переміщається вздовж принтера, а друкуюча головка впоперек, утворюючи рядок за рядком цілісне зображення (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Функціональна схема матричного принтера

В різний час випускалися принтери з 9, 12, 14, 18, 24, 36 і 48 голками в головці. Роздільна здатність друку, а також швидкість друку графічних зображень безпосередньо залежать від числа голок. Найбільшого поширення набули 9- і 24-голкові принтери.

9-голкові принтери застосовуються для швидкісного друку з невисокими вимогами до якості. За рахунок меншої кількості голок дана друкуюча головка більш надійніша і менше нагрівається.

Рис. 1.6. Зображення утворене матричним принтером

Перевагою 24-голкового принтера є висока якість друку. При цьому швидкість друку 24-голкового принтера істотно нижча, ніж в 9-голкового. Основна сфера вживання – друк з високими вимогами до якості.

Рис. 1.7. Картридж з фарбувальною стрічкою матричного принтера

В сучасних матричних принтерах фарбувальна стрічка з щільного нейлону упакована в картридж, що містить механізм для протягання і натягнення стрічки. Залежно від конструкції принтера, картридж розташовується на станині або на каретці. Для підвищення ресурсу стрічки, її довжина часто складає 12, 16 чи 24 метри. В разі короткої стрічки використовується додаткове підфарбовування за допомогою бункера або ролика з пористого матеріалу, просоченого фарбою.

Матричний принтер довгий час був єдиним альтернативним пристроєм виводу інформації на папір. Він часто застосовується і сьогодні. Перевагою даного принтера в першу чергу є його універсальність, яка полягає в здатності працювати з будь-яким типом паперу, а також використовувати папір в рулоні. Ще одним досить суттєвим «плюсом» матричних принтерів є висока надійність, витривалість під час роботи і низька собівартість друку. Тому даний вид принтерів дуже часто використовується різними фінансовими, статистичними, дослідницькими організаціями, для друку величезних об’ємів поточних даних чи результатів.

Одним з основних недоліків матричного принтера є високий рівень неприємного механічного шуму, який супроводжує роботу рухомих частин. Для зниження шуму під час друку в окремих моделях передбачений тихий режим, в якому кожен рядок друкується в два проходи з використанням половинної кількості голок. Для боротьби з шумом також застосовують спеціальні конструкції із звуконепроникними кожухами. Суттєвими недоліками матричного принтера можна назвати ще і такі: низька швидкість друку та не висока якість в графічному режимі під час монохромного друку, а також обмежені можливості кольорового друку.

Струменевий принтер є подальшим розвитком ідеї матричного принтера, тому в його конструкції збережено багато елементів попередника. Головним елементом струменевого принтера є друкуюча головка. Друкуюча головка складається з великої кількості сопел (отворів), до яких підводиться чорнило. Чорнила подаються до сопла за рахунок капілярних властивостей і утримуються від витікання за рахунок сил поверхневого натягу рідини. У головку вбудований спеціальний механізм, що дозволяє викидати з сопла мікроскопічну крапельку чорнила. Залежно від пристрою цього механізму розрізняють приналежність принтера до того чи іншого класу.

Рис. 1.8. Принцип утворення зображення у струменевому принтері

Друкуючі головки можуть конструктивно об’єднуватися з чорнильним картриджем і замінюватися одночасно з ним, а можуть бути встановлені в принтері постійно – при цьому замінюється тільки картридж. Кожен з цих варіантів має свої переваги і недоліки. Здавалося б, що чорнильна ємність без друкуючої головки повинна коштувати набагато дешевше, ніж в комбінації з друкуючою головкою. Насправді цього не відбувається і помітного здешевлення експлуатації при постійно встановленій в принтері друкуючої головки не спостерігається. У той же час, легко змінна друкуюча головка дозволяє легко вийти з труднощів, пов’язаних з засиханням чорнила в її каналах. Слід пам’ятати, якщо чорнило засохло в головці, то її, як правило, слід міняти, якщо своєчасно не будуть вжиті відповідні заходи. Для того, щоб зменшити ризик засихання чорнила в каналах голівки, передбачається спеціальне положення парковки. У більшості принтерів передбачена функція очищення сопел. Тим не менш, все це не дає повної впевненості, що під часексплуатації друкуючу головку не доведеться змінювати.

Головка разом з ємностями для чорнила закріплюється на каретці, яка за спеціальною направляючої здійснює зворотно-поступальний рух поперек аркуша паперу. Хоча спосіб об’єднання друкувальної головки та ємності для чорнила конструктивно найбільш простий і в силу цього набув найширшого розповсюдження, він не є оптимальним. Справа в тому, що каретка повинна досить швидко рухатися, а також досить швидко змінювати напрямок руху, бо швидкістю її руху визначається швидкість друку. Для цього рухома каретка повинна бути мало інерційної, тобто мати меншу масу. З цією метою зменшують об’єм ємності для чорнила. Тому, зазвичай, здійснюють розміщення ємності для чорнила на нерухомій частині принтера, а подачу чорнила до друкуючих головок здійснюються за допомогою спеціальних трубопроводів. Така система дозволяє підвищити швидкість друку і одночасно збільшити ємності для чорнила, проте система трубопроводів конструктивно настільки складна, що така конструкція використовується рідко.

В процесі друку лист паперу переміщується вздовж принтера за допомогою спеціального механізму. Його основу складає прогумований валик, що приводиться в обертання кроковим двигуном. До валику папір притискається допоміжними обгумованими роликами. Протяжка відбувається за рахунок сил тертя під час повороту валика.

Для одержання високоякісного чорно-білого друку слід віддавати перевагу лазерному принтеру (рис.1.9).

Рис. 1.9. Лазерний принтер

В основі роботи лазерного принтера лежить процес сухої ксерографії, який базується на електростатичній фотографії.

Ксерографічний процес був винайдений американським інженером Честером Карлсоном у 1938 р. У листопаді 1940 р. він одержав патент на свій винахід. У 1947 р. американська компанія «Халоїд Компані» придбала цей винахід для розробки першого копіювального апарата, який і був випущений у 1950 р. Згодом ця компанія кілька разів реорганізовувалася, і сьогодні ми знаємо її під назвою Xerox.

В основі електростатичної фотографії лежить здатність деяких напівпровідників зменшувати свій питомий опір під дією світла. Такі напівпровідиики називаються фотопровідниками і використовуються для виготовлення фоторецепторів.

Фоторецептори зазвичай наносяться на алюмінієвий порожнистий циліндр. У ролі фоторецептора служить селен і його сполуки. Зарядка фоторецептора — це процес нанесення рівномірного заряду певної величини на поверхню фоторецептора. Зарядка здійснюється коротроном. Звичайний коротрон являє собою тонкий дріт зі стійкого до окиснення матеріалу, натягнутий на металевому екрані. При забрудненні або окисненні дроту відбувається погіршення якості копії. Коротрон є джерелом характерного запаху озону, який іде від лазерного принтера під час роботи. Слід зазначити, що при використанні якісних фільтрів і їх своєчасній заміні запах не відчувається. Сьогодні фірми-виробники переходять на безозонову технологію.

Після зарядки на фоторецептор подається зображення. Джерелом світла тут служить лазер, який зменшує потенціал у певних ділянках фоторецептора. При цьому фонові ділянки фоторецептора залишаються зарядженими. Тонер заряджається протилежним зарядом. Під час контакту тонер притягається підкладкою в ділянки з низьким потенціалом, пробиті лазером.

Лазерне засвічування здійснюється в такий спосіб: лазерна гармата світить на дзеркало, яке обертається з високою швидкістю. Відбитий промінь через систему дзеркал і призму попадає на барабан і за рахунок повороту дзеркала вибиває заряди по всій довжині барабана. Потім відбувається поворот барабана на один крок (цей крок вимірюється в частках дюйма, і саме він визначає роздільну здатність принтера по вертикалі) і викреслюється нова лінія.

Швидкість обертання дзеркала дуже висока. Вона складає приблизно 7 – 15 тис. об/хв. Для того щоб збільшити швидкість друку, не збільшуючи швидкості дзеркала, його виготовляють у вигляді багатогранної призми. Існують ще додаткові дзеркала, призми і світловоди, що відповідають за фокусування й зміну напрямку променя.

У світлодіодних принтерах замість лазера працює світлодіодна панель. Теоретично світлодіодна технологія більш надійна, оскільки є більш простою. Крім того, принтери зі світлодіодною панеллю більш компактні. Лазерні принтери працюють швидше, але світлодіодні принтери дорожчі.

Процес формування зображення на фоторецепторі тонером називається проявленням.

Тонер являє собою дрібнодисперсний порошок, частинки якого складаються з суміші частинок магнітного матеріалу, полімеру або гуми і речовини-барвника (для чорного тонера зазвичай використовується сажа).

З бункера тонер попадає на магнітний вал. Над валом, на виході з бункера, розташовується заряджаюче лезо (ракель), що виконує дві функції: регулює кількість тонера на валу й заряджає частинки тонера.

Тертя частинок тонера об лезо призводить до зарядки тонера знаком, протилежним до знака заряду фоторецептора.

Перенесення тонера з вала на фоторецептор здійснюється за допомогою напруги зміщення, що прикладається до магнітного вала. У цьому випадку напруга зміщення являє собою змінну напругу з постійною складовою, котра за знаком відповідає знакові заряду фоторецептора. У періоді зі знаком, протилежним до знаку заряду фоторецептора, тонер переноситься на фоторецептор, а в періоді зі знаком, що збігається зі знаком заряду фоторецептора, тонер із фонових ділянок повертається на магнітний вал. Регулювання якості копій відбувається за рахунок зміни постійної складової.

Через те що лазерний принтер є сторінковим принтером (тобто він формує для друку повну сторінку, а не окремі рядки, як матричний або струменевий) швидкість друку вимірюється в сторінках на хвилину. Середній лазерний принтер друкує 6 – 12 сторінок на хвилину. Високопродуктивні принтери, що, як правило, використовуються в комп’ютерних мережах, можуть друкувати до 20 і більше сторінок на хвилину.

Як правило, більшість лазерних принтерів можуть друкувати на папері формату А4 і менше. Крім того, якщо раніше друк на рулоні вважався перевагою лише матричних принтерів, то зараз на ринку з’явилися лазерні принтери, які також можуть використовувати для роботи папір у рулоні. Деякі лазерні принтери можуть друкувати з обох боків аркуша, а в багатьох дорогих моделях передбачена можливість їхнього дообладнання для двостороннього друку.

Мультимедійні пристрої

Ще кілька десятиліть тому, в комп’ютерах не було підтримки якісного звуку, анімації, відео. Поштовхом до розвитку мультимедійних систем став винахід та впровадження компакт-дисків CD, що мали великий об’єм музики, ігор, зображень. Відтоді, а тим більше з поширенням легкого доступу до Інтернету, мультимедійні системи розвиваються стрімкими темпами.

Мультимедія – це комплексне поняття об’єднання звуку та динамічного зображення. В склад мультимедійних пристроїв входять:

- акустична система;

- окуляри з ефектом «віртуальної реальності»;

- TV/FM тюнер, та ін.

До пристроїв введення інформації належать:

Сканер – це периферійний пристрій, який дає змогу вводити в комп’ютер зображення з плоскої поверхні, тобто оцифровувати зображення.

Графічний планшет – це периферійний пристрій, який зручний для створення цифрових зображень спеціалістами з художнього оформлення поліграфічної та рекламної продукції.

Світлове перо застосовується для вказування точки на екрані дисплею або малювання зображень.

Мікрофон. За допомогою мікрофона можна записати звуковий фрагмент і зберегти його як файл. Зазвичай, мікрофон використовують для спілкування в Інтернеті засобами ІР-телефонії.

Щодо пристроїв передавання інформації необхідно відмітити наступне.

В обчислювальній техніці для представлення інформації використовують двійковий код, де існує лише два значення: «0» та «1». Це так зване цифрове кодування, і будь-яка інформація представлена у вигляді окремих електричних імпульсів прямокутної форми. Такі дискретні сигнали застосовують для передачі всередині комп’ютера або на невеликих відстанях до периферійних пристроїв (до 3 м).

Для передавання інформації між комп’ютерами такий спосіб кодування є недоречним, тому, що лінії зв’язку є довшими і тягнуться поза екранованим корпусом через простір, де можливі сильні електромагнітні перешкоди. Це може призвести до суттєвого пошкодження прямокутної форми сигналів і відповідно, спотворити інформацію, що передається. Тому, для передавання сигналу на довші відстані використовують специфічний спосіб кодування – модуляцію. Модульований сигнал представляється синусоїдним сигналом тої частоти, яку підтримує дана лінія зв’язку (кабель або радіопростір). За перетворення інформації у модульовану і навпаки, а також за надійний обмін даними в обчислювальній техніці відповідають спеціальні пристрої: модеми.