Лекции по "Периферийным устройствам"

Стартстопный  режим – когда команды на печать из источника информации могут поступать  со скоростью, меньшей или равной I/ t_зн данного устройства. При этом все механизмы устройства по истечении времени t_зн могут ожидать прихода команды на печать следующего знака неограниченное время. Сравнительно низкая скорость печати стартстопных устройств связана с необходимостью обеспечения разгонов и остановок механизмов в процессе перемещения.

Примером применения устройств, работающих стартстопном режиме может служить, когда источником информации является оператор, где ввод информации осуществляется с клавиатуры и ему необходим визуальный контроль каждого отпечатанного знака.

Непрерывный –  это такой режим, который обеспечивает приём информации от источника по сигналу из самого печатающего устройства со скоростью, определённой её механизмами. При этом источник должен иметь скорость выдачи данных выше скорости печатающего устройства равной I/ t_зн. В этом режиме более высокая скорость печати достигается за счёт того, что печать происходить в процессе перемещения носителя информации или печатающего органа, а затраты времени t_доп подготовки устройств для печати следующей строки или на перемещение от одного знака к другому полностью или частично совмещены со временем t_выб и t_возд . В таком режиме работают печатающие устройства, когда источником информации является электронное запоминающее устройство, в котом записана информация печатной строки.

В последнее  время широкое применение нашли печатающие устройства, работающие в двух режимах, способные с небольшой скоростью выводить информацию стартстопном режиме и со сравнительно большой скоростью в непрерывном режиме.

Переход от одного режима работы к другому происходить  автоматически.

 

Структура печатающего устройства

 

Печатающие  устройства представляют комплекс элементов, которые взаимосвязаны между  собой и взаимодействуют и  образуют целостность устройств. В  состав печатающих устройств работающего  в составе с ЭВМ входит следующий комплекс узлов и механизмов: блок сопряжения с каналом, дешифратор команд, буферное запоминающее устройство, устройство управления буферным запоминающим устройством, устройство управления печатью, механизм печати (механизм выбора знака, знаконоситель, механизм воздействия), механизм подачи краски в бумагоноситель, привод всех механизмов.

Структурная схема  печатающих устройств зависит от типа. Однако общая структура работающих в составе с ЭВМ с канальной  организацией, сходно со структурой на рис.

Функции блока сопряжения с каналом (БСК) определяются требованиями стандартного интерфейса. Информация, поступающая из канала, включает коды данных, подлежащих печати и управляющую информацию (команды канала) и др.

Коды данных запоминаются в буферном запоминающем устройстве (БЗУ), ёмкость которого не менее объёма информации, выносимой на одну строку документа. Управление записью в БЗУ осуществляет устройство управления буферным запоминающим устройством (УУБЗУ). Информация о состоянии всего устройства хранится в регистрах состояния (РС)

которые, как  и дешифратор команд (LIN)? являются как бы дополнением к блоку сопряжения с каналом. Распечатка данных осуществляется по сигналу устройства управления печатью. Процесс печати происходит в автономном режиме после заполнения БЗУ данными (без участия канала). В функции устройств управления так же входит преобразование закодированной информации, в команды, необходимые для срабатывания всех механизмов печатающего устройства.

Механизм печати обеспечивает непосредственное воспроизведение знаков на носителе – является основным элементом печатающего устройства. В состав механизма печати входит механизм выбора знака, знаконосители, механизма воздействия на носитель.

Под знаконосителем (литероноситель) следует понимать устройство, содержащее полный набор знаков или отдельных его элементов (знакосинтезирующих), которое позволяет производить выбор нужного знака или его элементов, обеспечивающих регистрацию отдельных точек, отрезков кривых или прямых линий, с помощью которых становится возможным синтезировать на носителе изображение различных знаков.

Механизм выбора знака служит для установки знаконосителя  в нужное положение при выборе нужного знака (знакопечатающее) или  управляет формированием (знакосинтезирующее) в зависимости от поступающих из устройств управления электрических сигналов.

Механизм воздействия  на носитель обеспечивает получение  изображение знака на документе  или промежуточном носителе, соответствующее  конфигурации знака, выбранного или  сформированного на знаконосителе, причём воздействие происходит в результате преобразования механической, химической и другого вида энергии.

В состав печатающего  устройства, кроме выше перечисленных, так же входит механизм подачи краски, если в устройстве используется метод нанесения слоя краски на носитель. Бумагоноситель служит для закрепления и транспортирования носителя относительно механизма печати.

Привод обеспечивает приведение в движение бумагоносителя, механизма печати по вырабатываемой команде из устройства управления. Большое количество известных конструктивных решений отдельных механизмов печатающего устройства, а так же большое количество возможных их сочетаний позволяет создать в настоящее время различные печатающие устройства широкой номенклатуры. для правильного выбора требуемого типа устройства, а так же при проектировании необходимо ознакомиться с принципами работы всех механизмов перечисленных в структуре схеме и возможность вариантами их использовании в составе печатающего устройства. Итак, под структурой понимают её организацию из отдельных элементов с их взаимосвязями, которые определяются поставленными перед системой и её элементами целями и распределением функций между элементами.

 

Печатающие  устройства ударного действия

 

Особенности процесса печати

 

Регистрация информации на носителе в печатающих устройствах  ударного действия получается за счёт усиления прижима печатающего элемента к опорной поверхности. Чтобы  понять сущность особенностей процесса печати, целесообразно рассмотреть  схему механизма печати, где между печатающим элементом и опорной поверхностью располагают красящую ленту и пачку из нескольких листов бумаги с проложенным между ними листами копировальной бумаги, а необходимые усилия прижима создают за счёт соударения печатающего элемента и опорной поверхности. Сами механизмы печати, применяемые в устройствах ударного действия могут иметь различные конструктивные решения.

На рисунке  дана схема механизма печати ударного действия. В этом случае печатающим элементом является знаконоситель с выступающими знаками – 1, а опорной поверхностью является молоточек – 4, имеющий возможность перемещаться для нанесения удара по знаконосителю.

Пружины – 6 выполняют  функции удержания молоточка  – 4 в исходном положении. Между молоточком и знаконосителем расположены красящая лента – 2 и пачка бумаги – 3. Движение молоточку – 4 передаёт якорь – 5 при срабатывании электромагнита – 7.

Кинетическая  энергия молоточка, имеющего массу m и скорость перемещения V_o к моменту соприкосновения с бумагой составляет E_max = ½ * mV_o²

В момент удара (молоточком по красящей ленте, пачка  бумаги с проложенной копировальной  бумагой и неподвижным знаконосителем) кинетическая энергия молоточка  преобразуется в потенциальную  энергию деформации среды, по которой производится удар.

При ударе молоточком имеются потери кинетической энергии, связанной с сопротивлением воздуха  и количеством движений листов в  пачке бумаги. Кроме того, при  ударе возможно пробивание бумаги и  красящей ленты. если не учитывать эти явления, кинетическая энергия молоточка полностью переходит в потенциальную энергию деформации среды в момент, соответствующий максимальной величине деформации Х. При этом потенциальная энергия определяется выражением

W_max = ∫ Fdx (от нуля до Х), где А – сила сжатия необходима, чтобы обеспечить перенос краски с ленты на бумагу.

Энергия одна переходит  в другую. Итак, часть потенциальной  энергии преобразуется в кинетическую энергию отскока молоточка, а  оставшаяся часть рассеивается в  процессе переноса краски на бумагу, а также в процессе удара среда претерпевает не только упругие, но и пластические деформации.

Молоточек возвращается в исходное положение в основном за счёт отскока. Пружина, связанная  с молоточком, развивают усилие, необходимое для фиксации молоточка, но не достаточное для быстрого возврата его в исходное положение.

теоретические исследования процесса печати для механизмов ударного действия направлены на вывод  таких зависимостей между различными параметрами механизма, которые  позволили бы производить наиболее правильный их вывод. Основные параметры теоретических исследований механизмов печати ударного действия является получение выражения для времени контакта при ударе, так как в основном определяет быстродействие механизма печати. Из-за сложности процессов, происходящих при работе механизмов печати ударного действия, для теоретических исследований приходится делать ряд допущений, позволяющих получать простые зависимости, отражающие приближённо исследуемые процессы.

В связи с  исследованиями были определены оптимальные параметры механизмов ударного действия и в среднем они принимают следующие значения:

масса молоточка     m = 0.5 - 2.0 гр

площадь знака     S = 0.5 - 1.5 мм²

максимальная  сила сжатия  F_max = 50 - 150 Н

максимальное давление   F_max / S = 100 - 200 H/ мм²

коэфф восстановления при  ударе k = 0.3 - 0.5

макс. величина деформации  X = 0.02 - 0.15 мм

скорость молоточка    V_o = 3 - 4 м/с

макс. энергия    E_max = 3*10^-3 – 9*10^-3 Дж

время контакта    Тк = (100 ± 200)*10^-6 с

Значение коэффициента восстановления k, в общем случае зависящего от начальной скорости V_o , масса молоточка m, толщины пачки бумаги и площади S знака.

Рассмотрим схему системы, нечувствительной к числу печатаемых экземпляров. Такая система содержит упругий элемент, выполняющий функцию контроля движения, т.е. контроля качества отпечатка рисунка. В основном механизм работает так же, как рассмотренная выше схема. Разность в том, что молоточек перемещается для нанесения удара по бумаге и красящей ленте и знаку – знаконосителя, вступает во взаимодействие с амортизатором – устройство контроля качества отпечатка, изготовлены из резины. При печати одного экземпляра в момент начала контакта молоточка с бумагой амортизатор сжимается на определённую величину. При большем числе печатаемых экземпляров амортизатор сжимается на меньшую величину, и поэтому кинетическая энергия молоточка в момент начала контакта с бумагой выше.

Плотность отпечатка при  этом остаётся постоянной независимой  от количества листов в пачке бумаги и их толщины.

 

Ударные устройства последовательного действия

 

Знакопечатающие устройства последовательного действия получили широкое распространение  благодаря относительно невысокой  стоимости, компактности, регистрации  информации, пригодной для человеческого восприятия при невысокой скорости печати в качестве канцелярских печатающих машинок, устройств вывода мини-ЭВМ, в терминальной и диалоговой аппаратуре.

Классификация.

В зависимости от большой  номенклатуры знаков, печатающие устройства можно разделить на: рычажно-литерные, знакосинтезирующие, цилиндрические, сферические, дисковые.

 

Рычажно-литерные устройства

 

Наиболее характерным  примером применения рычажно-литерных механизмов печати являются в настоящее  время канцелярские пишущие устройства (машинки) и устройства вывода «Консул-260», «Зоемторон-520» и другие. Принципы построения рычажно-литерных механизмов печати, применяемых в печатающих устройствах, аналогичны принципам, используемым в механических и электрофицированных пишущих машинах. В пишущих машинах литероноситель конструктивно выполняют в виде раздельно поворачивающихся рычагов или поступательно перемещающихся ползунков, на каждом из которых закреплена литерная колодка с соответствующим знаком. Применение именно такого литероносителя в механических, а затем и в электрофицированных пишущих машинах объясняется однозначной связью каждого ползуна или литерного рычага с соответствующей клавишей машины достигается простота ей конструкции, так как исключается необходимость в механизме выбор знака.

При нажатии оператором требуемой  клавиши осуществляется печать за счёт удара по документу соответствующим  литерным рычагом или ползуном. Таким  образом, в рычажно-литерных механизмах печати пишущих машин выбор знака  производит непосредственно оператор, нажимая на определённую клавишу и подключая тем самым механизм удара соответствующего литерного рычага.

Литерные рычаги размещены  в радиальных пазах сегмента и  имеют возможность поворачиваться вокруг оси, изогнутой по дуге окружности.

В процессе печати рычаги перемещаются в радиально  расположенных плоскостях, определяемых пазами сегмента. Линия пересечения  этих плоскостей проходит через центр  окружности изогнутой оси литерных рычагов и перпендикулярна к  плоскости, в которой находится  ось. Такая конструкция требует, чтобы движению литерного рычага с закреплённой на нём литерной колодкой не препятствовал другой литерный рычаг, производивший печать другого знака. В исходном положении все литерные рычаги должны быть отведены на угол, необходимый для свободного размещения закреплённых на них литерных колодок.

Для рычажно-литерных механизмов печати характерны довольно большой  рабочий угол поворота литерных рычагов  и необходимость в освобождении пути движения следующего литерного  рычага. Это свойство рычажно-литерных механизмов печати имеет особое значение при использовании их в ПУ, так как рабочий угол и угол освобождения литерных рычагов в значительной степени определяют в сочетании с длиной литерных рычагов техническую скорость печати.