Produse mecatronice curs 11-14RoboiSisteme hard

Robotul industrial Robotul industrial este un exemplu reprezentativ de produs mecatronic utilizat n procesul de producie, n scopul realizrii unor funcii de manipulare analoage cu cele realizate de mna omului. Din punct de vedere structural robotul industrial este un hipersistem constituit din 3 sisteme: Sistemul de conducere sau comand, avnd drept scop stabilirea succesiunii parametrilor i duratei micrilor elementelor sistemului mecanic. Sistemul de comand are rolul sistemului nervos uman, pe baza informaiilor primite de la senzori, traductoare i aparate de msur, adapteaz starea intern a roboilor industriali la starea extern a mediului, prin comenzi date sistemului de acionare. Sistemul de acionare, realizeaz punerea n micare a elementelor sistemului mecanic, este analog cu sistemul muscular uman.Sistemul mecanic, acioneaz asupra mediul impunnd obiectului manipulat micarea dorit, are rolul sistemului osos uman.Senzorii (organe de sim artificiale) preleveaz informaiile din mediu, traductoarele prelucreaz informaiile luate direct de la sistemul mecanic i de acionare, aparatele de msur afieaz parametrii funcionali ai sistemelor de acionare i preparare a energiei.

Robotul industrialModalitatea de deplasareDeplasarea roboilor se poate realiza prin pire (b, c ) cu ajutorul roilor (e, f) cu enile (d) sau combinaii ale acestora. Exist i roboi care se pot deplasa prin zbor (g,) sau not (h).a)

Robotul industrialbcdefg

Robotul industrialhiRobot inspirat din lumea vie

Picioarele robotului din figur sunt deplasate nainte i napoi cu ajutorul unor pistoane hidraulice i pneumatice. Pistoanele sunt ataate la diferitele segmente ale picioarelor ntocmai muchilor. Important este programul pentru a obine colaborarea dintre aceste pistoane n vederea deplasrii robotului. Muli roboi mobili au un sistem de balans incorporat (o colecie de giroscoape) care comunic unitii centrale cnd este necesar corectarea micrilor. Locomoia biped este instabil, ceea ce nu permite implementarea ei n roboi. Pentru a proiecta roboi pitori mai stabili se ncearc imitarea lumii animale, n special a insectelor. Insectele cu ase picioare sunt foarte stabile i se adapteaz uor la orice fel de teren. Unii roboi mobili sunt controlai de la distan. Comunicarea se realizeaz prin cablu, radio sau semnale n infrarou. Acest tip de roboi sunt utili n explorarea mediilor inaccesibile sau periculoase (n interiorul unui vulcan sau pe fundul mrii).

Robotul industrialAcest tip de robot are un senzor pentru detectarea obstacolelor. Robotul pornete n linie dreapt pn cnd senzorul atinge un obstacol. Controlerul ntoarce robotul la dreapta, dup care acesta se deplaseaz din nou n linie dreapt.

Robotul industrialComunicarea dintre cuple se realizeaz printr-un sistem de fibre optice. Robotul are 7 grade de mobilitate; toate componentele electronice sunt integrate n braul robotului. n fiecare cupl sunt un senzor de poziie i un senzor de for. Astfel, robotul poate fi controlat ca poziie, vitez i for.

Robotul industrialRobotul din figur (MARGe) se utilizeaz n transportarea paturilor de spital i n operaii de remorcare. Robotul lucreaz autonom, ntregul control fiind realizat cu un computer amplasat pe el. MARGe e format din 3 module:platform mobil; Unitate de control;Braul robotului.

Robotul industrialPlatforma include module pe 4 roi. Fiecare modul are un grad de mobilitate pentru acionare i un grad de mobilitate pentru direcie. Modulele sunt montate ntr-o carcas de aluminiu, n care sunt amplasate i baterii pentru asigurarea puterii interne.

Unitatea de control este plasat pe platform i conine unitatea central i dou scannere laser. Braul are 5 grade de mobilitate.

Robotul industrial

Robot pentru colonoscopieUn mare numr de intervenii destinate diagnosticrii se ncadreaz n domeniul colonoscopiei. n prezent, colonoscopia se realizeaz prin sisteme endoscopice destul de rigide, a cror extremitate se poate roti cu pn la 180 prin intermediul unor elemente flexibile (cabluri sau fire) controlate manual de medic, prin intermediul unor manete. Datorit flexibilitii limitate a endoscopului precum i necesitii de a insufla aer n colon, inseria lui provoac durere i disconfort. Microrobotul este alctuit din trei module: modulul principal ce cuprinde sistemul de deplasare, modulul de control i un micro-bra destinat orientrii unei camere de luat vederi de tip CCD. El are posibilitatea deplasrii autonome n interiorul colonului utiliznd locomoia inchworm. Acest tip de locomoie este adecvat pentru avansul eficient al microrobotului n colon, fr distrugeri semnificative ale esuturilor. Sistemul de locomoie cuprinde dou module pentru fixare pe pereii colonului i un modul central pentru extensie axial. Acionarea microrobotului este pneumatic. Puterea pneumatic este controlat prin intermediul unor microvalve normal-nchise, acionate cu elemente din aliaj cu memoria formei de tip arc elicoidal. Micro-braul, amplasat la extremitatea distal a microrobotului, are posibilitatea orientrii camerei de luat vederi prin efectuarea a dou rotaii cu amplitudini de 45, fiind acionat tot prin intermediul unor actuatori pe baz de aliaje cu memoria formei.

Prelucrarea datelor Prelucrarea datelor const n executarea sistematic de operaii asupra lor (de exemplu: culegere, codificare, selecionare, stocare, manipulare, transmitere). Transmiterea datelor (a informaiilor) se realizeaz cu ajutorul semnalelor. Se numete semnal o valoare dependent de timp i spaiu, atribuit unui fenomen fizic care transport date. Echipamentele numerice de prelucrare a datelor utilizeaz semnale discrete.Stocarea informaiilor se face pe suporturi de date, adic pe obiecte materiale, n care sau pe care o mrime fizic variabil poate reprezenta date. Datele sunt depuse pe suporturi sub form de simboluri sau caractere. Reprezentarea datelor sub form discret se face cu ajutorul codurilor. Un cod este un ansamblu de reguli care specific modul n care se pot reprezenta datele ntr-o form discret. A codifica nseamn a reprezenta date sau un program sub o form simbolic, acceptat de maina de prelucrat date. Orice proces de prelucrare a datelor cuprinde:metoda de prelucrare;mijloacele tehnice utilizate (manuale, mecanizate, mecanografice, automate, de teleprelucrare etc).Caracteristica unui sistem informatic const n faptul c are ca element de culegere, stocare, prelucrare i transmitere a datelor un calculator electronic. Denumirea de calculatoare sau sisteme de calcul este direct legat de principala sarcin pe care o aveau de realizat (calculul) specific anilor apariiei lor. n prezent, rolul lor s-a extins, constnd n vehicularea i prelucrarea unui volum din ce n ce mai mare de date ce sunt exploatate sub diferite forme, specifice aplicaiei respective. Astfel, prin sistem de calcul se nelege un dispozitiv care lucreaz automat, sub controlul unui program memorat, acceptnd i prelucrnd date n vederea producerii de informaii ca rezultat al prelucrrii. Orice unitate de calcul este n legtur cu o serie de echipamente ce completeaz structura sistemului de calcul, fiind utilizate pentru introducerea, extragerea i stocarea datelor. Astfel, n figur este prezentat schema bloc a unui sistem de calcul, determinat de cele trei funcii de baz pentru executarea unei sarcini: transferul, stocarea i prelucrarea datelor.

Prelucrarea datelorSchema bloc a unui sistem de calcul

Unitatea central (UC) coordoneaz activitatea ntregului sistem de calcul. Unitatea de comand i control (UCC) examineaz succesiv instruciunile, interpreteaz fiecare instruciune i pe baza acestei interpretri transmite semnale corespunztoare, care reprezint comenzi, ctre celelalte componente ale sistemului de calul. Principalele funcii ale UCC sunt: stabilirea ordinii de execuie a instruciunilor, controlul memoriei principale n timpul memorrii datelor i instruciunilor i activarea tuturor unitilor i subunitilor sistemului de calcul. Unitatea de prelucrare, numit i unitate aritmetico-logic (UAL), manipuleaz un numr finit de tipuri de date (bit, octet, ntreg, real etc.) cu ajutorul unor operaii primare, care sunt instruciuni ale mainii respective. Operaiile executate sunt de dou categorii: aritmetice (adunri, scderi, nmuliri i mpriri) i logice (operaii booleene). Memoria intern (MI) sau operativ, format din mai multe circuite integrate, are sarcini n operaiile de memorare i de regsire a informaiilor pe timpul prelucrrii lor. Este locul n care se pstreaz datele i instruciunile n vederea executrii programelor n UC. Din punctul de vedere al accesului, memoriile operative pot fi de tip ROM (Read Only Memory), de capaciti mai mici i din care se pot doar citi informaiile i de tip RAM (Random Acces Memory), al cror coninut poate fi modificat.Echipamente periferice de intrare (EPI) sunt utilizate pentru introducerea sau citirea informaiilor i nregistrarea lor, ntr-un anumit cod pe diverse suporturi. Acestea preiau un numr nelimitat de date i instruciuni de la utilizatori i le transform n informaii prelucrabile de ctre un dispozitiv numeric. Din aceast categorie de echipamente periferice fac parte cititoarele de band magnetic, de discuri magnetice, tastaturile, scannerele etc.Echipamente periferice de ieire (EPE) sunt utilizate pentru extragerea i inscripionarea informaiilor pe un suport. Ele transform rezultatele din memorie n informaii exploatabile de ctre utilizator, cruia i le i furnizeaz. Din aceast categorie de echipamente periferice fac parte imprimantele, plotterele, monitoarele etc.Memoriile externe (ME) sunt utilizate pentru a extinde capacitatea de memorare a informaiilor de ctre sistemul de calcul. Unitile pentru discuri magnetice rigide sau flexibile, unitile pentru band magnetic etc. sunt exemple reprezentative de memorii externe.O serie de echipamente periferice asigur conversaia ntre operator i calculator (mouse, joystick etc.). Acestea se numesc echipamente periferice de intrare-ieire (I/O).

Sistemul de poziionare a capetelor de citire/scriereEste unul din cele mai importante componente ale unitii de hard disc, avnd rolul de a poziiona capetele de citire scriere deasupra pistei selectate. Exist dou variante de sisteme de poziionare: cu avans radial (a) respectiv cu avans tangenial (b). Ultima variant este cel mai des ntlnit datorit avantajelor pe care le prezint: inerie mic, timp de acces redus, precizie ridicat.Dup tipul motorului utilizat, sistemele de poziionare a capetelor magnetice pot fi cu motoare pas cu pas sau cu actuatori Lorentz. La soluiile constructive care utilizeaz motoare pas cu pas transmisia de la motor la carul port capete se alege astfel nct un pas al motorului s corespund avansului cu o pist a capului magnetic. De obicei se realizeaz n varianta cu band metalic, pentru avans tangenial, sau pinion cremalier pentru avansul radial. n cazul actuatorilor Lorentz este utilizat fora electromagnetic (funcionarea este similar cu a difuzorului).

Sistemul de poziionare a capetelor de citire/scriereUn capt al bobinei fiind legat de carul port capete, prin activarea spirelor bobinei, aceasta este atras sau respins de magnetul permanent, antrennd astfel i capul magnetic. Sistemul este mai rapid i mai silenios putnd fi realizat att n variant de actuator liniar ct i rotativ. Principalul avantaj l constituie ns, eliminarea transmisiei mecanice dintre motor si ansamblul port capete, fapt care permite o mai bun precizie de poziionare, densitate mare de piste pe unitatea de lungime, deci, creterea capacitii de memorare.Sistemele ce utilizeaz bucla deschis sunt ntlnite la hard-discurile cu unul sau dou discuri la care blocul capetelor nu are o inerie mare i este acionat cu motoare pas cu pas. La aceste uniti din cauza lipsei controlului i multiplelor surse de erori, numrul de piste pe unitatea de lungime este mic deci scade i capacitatea de memorare. Cealalt posibilitate este oferit de controlul n bucl nchis unde, cu ajutorul unui traductor de poziie se realizeaz o reacie negativ. Unitile mai vechi foloseau traductoare optice sau electromagnetice pentru controlul poziiei i al vitezei. n prezent controlul se realizeaz prin adugarea unui cap magnetic servo i dedicarea unei fee a unui disc pentru prenregistrare cu informaii referitoare la poziionare. Exist i varianta cu servoinformaii incluse (intercalate) n sectoare. Aceste hard-discuri au cea mai mare capacitate de memorare, att datorit numrului mare de discuri magnetice ct i datorit densitii mari de piste pe unitatea de lungime, permis de un control strict al poziionrii.

Uniti de band magneticBanda magnetic 2 (care are 1, 2 sau 4 piste longitudinale) este antrenat de cureaua izoelastic 11, antrenat la rndul ei prin rola de friciune 7, de ctre rola motoare 6. Banda magnetic se deplaseaz cu vitez constant, n condiiile unor tensiuni n band foarte mici (0,3 0,8 N). S-au mai notat: 1 rol debitoare, 3 role de ghidare, 4 sistem de curire a benzii, 5 motor pentru antrenarea benzii, 8 rol de curea, 9 cap magnetic, 10 rol acceptoare, 12 role de ghidare a curelei. Aceste uniti mai au n structur dispozitive pentru introducerea i extragerea cartuului, dispozitive de sesizare a prezenei cartuului, blocul capetelor magnetice. Cureaua 11 (iniial executat din oel sau nichel) se execut n prezent din elastomeri. Viteza ei este constant indiferent de mrimea pachetului de band de pe role.Structura cartuului cu band magnetic

Uniti pentru Compact DiscUnitatea de CD-ROM rotete discul cu o turaie variabil, funcie de poziia pe care o ocup cititorul optic. Citirea datelor se face cu o vitez constant de 1,4 m/s, indiferent de locul n care se gsesc pe suprafaa discului.Pentru a accesa o zon cu date, cititorul optic se deplaseaz n apropierea locaiei respective, se poziioneaz pe pist i apoi focalizeaz raza laser n vederea citirii. Reflexiile fascicolului laser sunt captate de un element fotodetector, decodificate, corectate i transformate n semnale digitale.Pentru citirea corect a unui CD-ROM (compact disc read only memory) sau CD-DA (compact disc digital audio), elementele mobile ale unitii, trebuie s execute urmtoarele micri:ncrcarea discului discul este introdus n unitate i poziionat corect n vederea citirii;Rotirea discului cu o turaie variabil, pentru a se asigura citirea cu vitez constant, adic derularea aceleiai lungimi de pist n unitatea de timp prin faa capului optic;Deplasarea uniform liniar a capului de citire pe una din razele discului dinspre interior spre exterior. Micarea este simultan cu rotirea discului, din combinarea lor rezultnd traiectoria sub form de spiral care urmrete forma pistei;Corecia focalizrii respectiv corecia erorilor de urmrire a pistei (traking), micri n plane perpendiculare realizate de un dispozitiv, ataat cititorului optic, numit poziioner;Descrcarea discului aciune prin care discul este scos din poziia de funcionare putnd fi extras din unitate;Toate aceste operaii sunt realizate de servosisteme controlate de un microprocesor.

Schema bloc a unei uniti pentru compact disc

Uniti de discuri flexibile (Floppy-Disk)n figur se prezint schema structural a unitilor pentru dischete, utilizate n prezent.n mod normal unitile de floppy-disk au dou capete de citire/scriere cte unul pentru fiecare fa. Capetele au o structur destul de complex, fiecare fiind alctuit dintr-un cap de citire/scriere centrat ntre dou capete de tergere. Prin aceast amplasare a capetelor se evit apariia interferenelor ntre piste, operaia de citire/scriere efectuat de primul cap fiind urmat de o tergere tunel a marginilor pistei.Cele dou capete magnetice sunt montate pe dou lamele elastice fiind n permanen n contact cu suprafaa discului magnetic. Cum turaia discului nu depete 300 rot/min, nu apar probleme deosebite n ceea ce privete frecrile.Blocul capetelor este antrenat ntr-o micare de translaie cu ajutorul unui motor pas cu pas i a unei transmisii urub-piuli. Uzual motoarele au pasul de 1,8o, transmisia fiind conceput astfel nct, la un pas al motorului deplasarea capetelor s fie egal cu distana ntre dou piste consecutive. Astfel timpul de acces la informaie este destul de mare, cca. 80 100 ms.

Uniti de discuri flexibile (Floppy-Disk)Schema structural a unitilor pentru floppy-disk

Uniti de discuri flexibile (Floppy-Disk)O unitate de floppy-disc este format din: Capetele de citire / scriere: dispuse pe ambele pri ale dischetei, ele se mic mpreun ntr-un ansamblu. Capetele nu sunt la 180 grade pentru a preveni interaciunea ntre operaiile de scriere pe cele dou suprafee media. Acelai cap este utilizat pentru citire i scriere, n timp ce al doilea terge o pist chiar nainte de a fi scris. Motorul de antrenare: un mic motor rotativ antreneaz partea central (metalic) a dischetei n micare de rotaie cu 300 sau 360 rotaii/min. Motorul pas cu pas: deplaseaz ansamblul de citire/scriere n dreptul pistei dorite. Transmisia mecanic: un sistem de bare deschide sistemul de protecie al dischetei pentru a permite capetelor de citire/scriere s ating cele dou fee ale acesteia. La apsarea butonului de evacuare a dischetei, fereastra de protecie, acionat prin arc, se nchide. Componentele electronice: controleaz datele scrise sau citite pe dischet; controleaz motorul pas cu pas pentru a deplasa capetele n dreptul fiecrei piste i micarea ansamblului de citire/scriere spre suprafaa dischetei. Capetele de citire/scriere nu ating discheta cnd se trece de la o pist la cealalt. Un senzor optic detecteaz dac utilizatorul dorete s protejeze discheta mpotriva scrierii.

Uniti de discuri flexibile (Floppy-Disk)

Uniti de discuri flexibile (Floppy-Disk)n timpul scrierii pe dischet, etapele sunt urmtoarele: Programul de calculator d hard-ului instruciunea de scriere a unui fiier pe floppy-disc. Hard-ul calculatorului i controlerul unitii pornesc motorul de antrenare a floppy-discului. Discul are multe piste concentrice pe fiecare parte. Fiecare pist este mprit n segmente mai mici, numite sectoare. Motorul pas cu pas rotete urubul cu un increment de ordinul minutelor, corespunztor spaiului dintre piste. Timpul necesar pentru a ajunge la pista dorit este numit timp de acces. Unitatea central tie ci pai trebuie s se roteasc motorul pas cu pas pentru a duce capul de citire/scriere pn deasupra pistei corecte. Capetele de citire/scriere se opresc la pista dorit. Capul de citire verific adresa de pe discheta formatat dac este pista dorit. nainte de a scrie datele din program pe dischet, o bobin de tergere (aflat pe acelai ansamblu de citire/scriere) este energizat pentru a terge un sector ceva mai larg dect este necesar pentru a scrie datele. Astfel nu intervin semnale din sectoarele nvecinate celui pe care se scrie. Capul de scriere scrie datele pe dischet prin magnetizarea particulelor inserate pe suprafaa dischetei. Discheta se oprete. Unitatea ateapt urmtoarea comand.

Echipamente de imprimare i trasareBlocul de comand a imprimrii transform informaiile primite de la unitatea central sau de la tastatur n comenzi necesare acionrii celorlalte mecanisme, corelnd micrile ntre ele. Mecanismul de imprimare are n structur fie un suport al caracterelor, fie un subansamblu ce genereaz caracterele. Subansamblul de avans al suportului de informaii asigur deplasarea acestuia cu viteza i precizia cerut, sincronizat cu procesul de imprimare. Legtura cu unitatea central se realizeaz prin interfa.Dup metoda de imprimare, imprimantele pot fi prin impact sau fr impact. Dup modul de formare a caracterelor, pot fi cu caractere din matrice de puncte sau cu caractere din linie continu. Dup modul de imprimare a caracterelor din punctul de vedere al succesiunii n timp, imprimantele sunt de dou feluri : serie i linie. La primele, caracterele unei linii sunt imprimate succesiv cte unul ntr-un ciclu, capul de imprimare fiind deplasat n lungul liniei de imprimare pentru a genera un rnd complet. La cele linie elementele staiei de imprimare sunt dispuse de-a lungul liniei de imprimare, pe toat limea paginii.n figura urmtoare sunt prezentate schemele structural-funcionale, ale principalelor tipuri de imprimante prin impact. n procesul de imprimare particip urmtoarele elemente: 1 corpul de impact, 2 suportul colorantului, 3 suportul cu caractere, 4 hrtia, 5 reazemul hrtiei, 6 electromagnet.Exemplul (a) se refer la imprimantele cu cap sferic, (b) la imprimantele cu cap margaret, (c) la cele matriciale cu ace iar (d) la cele cu tambur cu caractere.La exemplele a, b i c corpul de impact 1 este plasat n faa hrtiei 4 i lovete direct banda cu colorant 3. La exemplul (d) corpul de impact lovete hrtia 4 cnd prin dreptul poziiei de imprimare trece caracterul dorit de pe suprafaa cilindric a tamburului 2, n micare continu de rotaie. S-au notat micrile : m 1 micare de selectare a caracterului de pe suportul cu caractere; m 2 - micare pentru realizarea impactului ; m 3 micarea suportului cu caractere, de generare a unui rnd de caractere; m 4 micarea de avans a hrtiei.

Echipamente de imprimare i trasareStructura general a unei imprimante

Echipamente de imprimare i trasareScheme structural-funcionale, ale imprimantelor prin impact

n figura de sus sunt prezentate principalele componente din structura unei imprimante matriceale cu ace. Capul de imprimare 1, (ce cuprinde acele dispuse, de regul, n coloan i electromagneii pentru acionarea lor) este fixat pe carul de imprimare 2, mobil n lungul formatului de imprimare. Incrementul de poziionare a carului 2 este egal cu distana dintre dou coloane consecutive ale matricei caracterului (rezoluia de imprimare pe orizontal). Antrenarea este realizat de motorul 4 (motor pas cu pas sau servomotor de curent continuu), transmisia prin curea 5-6 i urubul de micare 3. Hrtia 11 este antrenat, n acest exemplu, prin friciune, de ctre tamburul 10 i rolele presoare 12, de la motorul 7, prin transmisia cu roi dinate 8-9. ntre capul de imprimare i hrtie se afl banda cu colorant 13, antrenat i ea n micare de ctre un subansamblu specializat, nereprezentat.

Echipamente de imprimare i trasareImprimarea electrofotografic are la baz ncrcarea electrostatic difereniat, prin expunere la lumin, a unui suport intermediar (tambur sau cilindru) fotoconductor. Imagina latent a caracterelor astfel obinut este developat prin acoperirea cu toner, apoi transferat pe hrtie i fixat. Aceste operaii au loc n timpul micrii continue a suportului fotoconductor. Din aceast categorie de imprimante, cele Laser utilizeaz ca element de impresionare o raz Laser modulat corespunztor pentru a genera matriceal caracterele.Raza generat de Laserul 1 este focalizat de obiectivul 2 ctre modulatorul acustico-optic 3. La ieirea din modulator, trece prin obiectivul 4, este ngustat de lentila 5 i astfel ajunge pe una din feele prismei rotitoare 6. Fiecare faet a acesteia contribuie la impresionarea luminoas a unei linii de pe cilindru12. Prisma este antrenat de motorul 9 i transmisia prin curea 7-8. Raza reflectat de fiecare fa a prismei este trimis n lentila toroidal 10 (prin care se compenseaz erorile de paralelism ale suprafeelor reflectante fa de axa prismei). Obiectivul 11 focalizeaz razele pe generatoarea tamburului acoperit cu material fotoconductor 12. Prisma are ntre 12 i 16 fee i turaii de la 20.000 la 70.000 rot/min. Viteza de baleiere a razei este de1800 m/sec. i viteza tangenial a tamburului 0,8 m/sec.

Imprimante cu jet de cerneal Imprimanta cu jet de cerneal plaseaz picturi foarte mici (ntre 50 i 60 microni) de cerneal pe hrtie pentru a crea o imagine. Acestea sunt poziionate foarte precis, cu rezoluii mai mari de 1440x720 picturi pe inch (dpi). Picturile pot avea culori diferite pentru a se obine o imagine de calitate superioar.

Pri componente: Ansamblul de tiprireCapul de tiprire conine o serie de duze, utilizate pentru a preia picturile de cerneal. Cartue de cerneal pot fi dou cartue: unul cu cerneal neagr i unul - color sau ambele tipuri de cerneal ntr-un singur cartu. Motorul pas cu pas al capului de tiprire motorul pas cu pas mic ansamblul de tiprire nainte i napoi de-a lungul hrtiei. Unele imprimante au nc un motor pas cu pas pentru a parca ansamblul cnd imprimanta nu este utilizat. Cablu utilizat pentru a cupla ansamblul la motorul pas cu pas. Bara de stabilizare asigur precizia i controlul micrii ansamblului. Ansamblul de aprovizionare cu hrtie Tava pentru hrtie ;Role pentru avansul hrtiei; Motorul pas cu pas pentru aprovizionarea cu hrtie antreneaz rolele pentru avansul hrtiei cu pasul cerut. Sursa de putere Circuitul de control controleaz aspectele mecanice ale operaiei i decodeaz informaia trimis imprimantei de la calculator.

Imprimante cu jet de cernealAnsamblul capului de tiprireMotorul pas cu pas

Imprimante cu jet de cernealBara de stabilizare i cablul Rolele deplaseaz hrtia prin imprimant

Imprimante cu jet de cernealMicroprocesorul i memoria

La comanda "OK" etapele sunt urmtoarele: Softul trimite datele imprimantei pentru a fi tiprite.Driverul transcrie datele ntr-un format accesibil imprimantei i verific dac imprimanta este gata de tiprire. Imprimanta primete datele de la calculator i stocheaz cantitatea mare de date(ntre 512 kB i 16 MB RAM) n memoria intermediar. Dac imprimanta a fost neutilizat o perioad de timp, se verific dac capul de tiprire este curat. Circuitul de control activeaz motorul pas cu pas pentru antrenarea hrtiei. Acesta acioneaz rolele care antreneaz hrtia. Un mic mecanism de declanare din tava de alimentare este presat dac exist hrtie n acesta. n caz contrar, pe imprimanta se aprinde LED-ul pentru "Out of Paper i se trimite un mesaj la calculator. De ndat ce hrtia este poziionat la nceputul paginii, motorul pas cu pas pentru acionarea capului de tiprire, prin intermediul cablului, deplaseaz ansamblul de tiprire de-a lungul paginii. Motorul se oprete pentru o fraciune de secund de fiecare dat cnd se preiaz cerneal pe hrtie, dup care se mic foarte puin nainte de a se opri din nou. La sfritul fiecrei curse, motorul pas cu pas antrenarea hrtia cu o fraciune de inch. Procesul continu pn cnd ntreag pagin este tiprit. Capul de tiprire este parcat. Motorul pas cu pas antreneaz rolele pentru a duce hrtia n tava de ieire.

Imprimante laser Principiul de lucru al imprimantei laser const n utilizarea electricitii statice. Se bazeaz pe faptul c atomii cu electriciti statice opuse se atrag. Componenta de baz a sistemului este fotoreceptorul, un cilindru rotitor. Acesta este fcut dintr-un material fotoconductiv. Iniial, cilindrul este ncrcat pozitiv printr-un cablu electric. n timp ce cilindrul se rotete, imprimanta trimite un fascicul laser subire spre suprafa, pentru a descrca anumite puncte. Astfel, imprimanta scrie literele i imaginile ca machete de imagini electrostatice. Sistemul poate lucra i cu sarcinile inversate: imagine electrostatic pozitiv i suport negativ. Dup ce s-a fixat macheta, imprimanta acoper cilindrul cu toner, care este ncrcat pozitiv. Tonerul este atras de zonele descrcate (ncrcate negativ). Dup ce tonerul s-a fixat, cilindrul se rotete peste o fil de hrtie. Aceasta este ncrcat negativ nainte de a trece printre role. Astfel, imaginea se imprim identic pe hrtie (hrtia are aceeai vitez cu cilindrul). Imediat dup ce tonerul s-a imprimat, hrtia este descrcat printr-un cablu. Hrtia trece printre role spre ieire, restul de toner topindu-se i amestecndu-se ntre fibrele hrtiei. Suprafaa cilindrului trece prin dreptul lmpii de descrcare. Lumina expune ntreaga suprafa a fotoreceptorului, tergnd imaginea electrostatic. Dup aceea, cilindrul este ncrcat din nou electrostatic.

Imprimante laserControlerul imprimantei are rolul de a primi datele de la calculator i a stabili modul n care imaginea ajunge pe hrtie. Controlerul trebuie s organizeze toate datele primite, toate comenzile prin care imprimanta tie ce s fac, ce hrtie s foloseasc, ce format are pagina, etc. De ndat ce informaiile au fost structurate, controlerul pune toate datele laolalt. Se seteaz marginile textului, aranjeaz cuvintele i graficele. Apoi procesorul ia pagina de date, ca un ntreg sau bucat cu bucat, i o mparte ntr-o reea de puncte fine. Imprimantele Laser color utilizeaz patru tonere de culori diferite (cyan, magenta, yellow, black). Tamburul se rotete de patru ori, aplicnd prima dat tonerul galben, apoi cel cyan, apoi violet i n final tonerul negru. ntreaga imagine se transfer apoi pe hrtie.

Imprimante laserLaserul scrie pe un cilindru rotitor fotoconductiv

PlotereLa ploterele cu tambur, hrtia este stocat sub forma unor role i antrenat pe axa Y iar capul de trasare, fixat pe carul port-cap este mobil pe axa X. n figur s-au notat: 1- cap de trasare, 2 car port-cap, 3 ghidaj, 4 hrtie, 5 tambur de antrenare a hrtiei. n cazul ploterelor electrostatice, la fel ca i la imprimantele electrostatice, se ncarc electrostatic difereniat chiar hrtia i nu un alt suport intermediar. Imaginea virtual, din sarcini electrice, devine vizibil dup ce este pus n contact cu o substan de tonare care se fixeaz pe poriunile ncrcate electrostatic ale hrtiei. Schema structural-functional a ploterelor cu tambur

Ploteren figur s-au utilizat urmtoarele notaii: 1 hrtie, 2 role (tamburi) de ghidare, 3 electrod de impresionare (cap de trasare), 4 plac superioar electrod, 5 toner lichid, 6 staie de tonare, 7 pu de vacuum, 8 jet de aer, 9 subansamblu de uscare, 10 tambur acceptor de hrtie, 11 tambur receptor de hrtie.

Mouse-ulMouse-ul asigur controlul deplasrii unui cursor grafic pe ecran. Datele pot fi transmise unitii centrale prin fir sau prin unde radio. Se realizeaz n mai multe variante constructive: cu carcas mobil, cu carcas fix (hand-held mouse sau track ball) i combinat. n funcie de modul de convertire a micrii mouse-lui pe o suprafa, n semnale electrice, exist urmtoarele tipuri de mouse: mecanic, electromecanic, optomecanic, optic, piezoelectric, inductiv, inerial etc. n figur este prezentat o schem de principiu a unui mouse optomecanic. S-au fcut notaiile: 1 bil, 2x, 2y elemente pentru transmiterea prin friciune a micrii, 3x, 3y discuri cu fante, 4x, 4y leduri, 5x, 5y elemente fotoreceptoare (fototranzistori), 6 butoane, 7 - carcas.

Mouse-ulScopul unui mouse este de a transforma micarea minii n semnale pe care calculatorul le poate utiliza. Pentru aceasta se folosesc urmtoarele 5 componente: O bil din interiorul mouse-ului atinge biroul i se rotete n timp ce mouse-ul se deplaseaz. Dou role ating bila. Una din role detecteaz micarea pe direcia X, iar cealalt pe direcia Y. Cnd bila se rotete, la rndul lor se rotesc una sau ambele role.

Mouse-ul

Rolele sunt conectate la arbori, pe care se afl i cte un disc perforat. Rolele, arborii i discurile se rotesc mpreun. De-o parte i de alta a discurilor se afl cte un LED cu infrarou i un senzor optic. Senzorul primete numai pulsuri de lumin. Viteza pulsurilor este direct proporional cu viteza mouse-ului i distana parcurs. Un procesor pe un chip citete pulsurile primite de senzori i le transform n cod binar, accesibil calculatorului. Prin cablul mouse-ului se transmit datele binare calculatorului.

Fiecare disc are 2 LED uri i doi senzori, cte unul pe fiecare parte. Astfel, procesorul detecteaz direcia de rotaie.

Joystick-ul permite controlul deplasrii cursorului pe ecran. Micarea este descompus dup dou direcii prin intermediul a dou poteniometre dar antrenarea este realizat prin intermediul unei prghii articulate. Poate fi incorporat lng taste sau poate fi independent, legat prin cablu la unitatea central. Se utilizeaz la jocuri i la sisteme de instruire de tip CBT (Computer Based Training) pentru formarea deprinderilor. Joystick-ul const ntr-o manet ataat unei baze din plastic. n suportul de plastic, chiar sub manet, se afl placa cu circuite. Circuitele sunt fire ce conecteaz maneta cu terminalele.

Joystick-ulCnd maneta este n poziia neutr, toate circuitele sunt deschise i nu se transmite tensiune electric.Fiecare circuit are unul din capete acoperit cu un buton de plastic ce conine un disc de metal foarte mic. Cnd maneta este micat n orice direcie, apas pe unul dintre butoane, presnd discul de metal conductiv pe placa cu circuite. Astfel se nchide un circuit i tensiunea se transmite spre i dinspre computer. Calculatorul recunoate poziia manetei joystick-ului prin circuitul pe care acesta l nchide (recunoate i poziii diagonale, cnd se nchid cte dou circuite). Se recunoate numai direcia de micare, nu i mrimea deplasrii.Pentru a stabili i mrimea deplasrii, joystick-ul trebuie s msoare poziia manetei pe dou axe: X (stnga dreapta) i Y (sus jos).n proiectul unui joystick standard, mnerul mic o tij subire care se afl n doi arbori rotativi cu fante. Deplasnd maneta nainte i napoi, arborele dup axa Y pivoteaz dintr-o parte n cealalt. Un sistem de arcuri aduce maneta n poziie neutr cnd aceasta este lsat liber.

JoystickPentru a determina poziia manetei, sistemul de control al joystick-ului monitorizeaz poziia fiecrui arbore. Pentru aceasta se folosesc dou poteniometre.Fiecare poteniometru este conectat la cte un arbore, astfel nct pivotarea acestora rotete pointer-ul senzorului. Variaia rezistenei poteniometrelor modific tensiunea din circuit. Astfel, poziia arborilor este transformat n semnal electric, care este transmis la calculator. Semnalul electric este analog (ca un semnal radio). Pentru ca informaia s poat fi utilizat de calculator semnalul analog trebuie s fie transformat n semnal digital. O alt soluie de joystick utilizeaz principiul de funcionare al mouse-ului (utilizeaz senzori optici, al cror semnal de ieire este digital ). Pe fiecare arbore este montat un disc cu fante; cnd arborii se rotesc, senzorii optici citesc pulsurile luminoase generate de LED-uri.

Scanner-ul este un echipament periferic pentru citirea optic a unei poriuni de document. Funcionarea se bazeaz pe reflexia luminii de ctre documentul scanat. n interior exist o surs de lumin care lumineaz materialul scanat. Fascicolul reflectat este direcionat de un sistem de oglinzi i apoi receptat de un numr de senzori de tip CCD (Charge Coupled Device). Acetia convertesc fluxul luminos n sarcini electrice i apoi n semnale digitale. Imaginea scanat este descompus n puncte, fiecare punct fiind caracterizat prin intensitatea fascicolului luminos reflectat. Astfel scanner-ul execut o digitizare a imaginii (mprire a imaginii n puncte foarte mici, pe orizontal i vertical) i o memorare a caracteristicilor luminii reflectate pentru fiecare punct. Cu ajutorul unui scanner se pot prelua caractere, semnturi, imagini, fotografii etc.Din punct de vedere constructiv scannerele pot fi de mn (handy scanner), staionare (flatbed) i cu transportul documentului. Primele citesc imaginea prin micarea lor pe deasupra obiectului ce conine informaia scanat. Cele staionare au o suprafa transparent pe care se aeaz documentul, dispozitivele de citire fiind deplasate cu ajutorul unui motor pas cu pas. Ultimele, asemenea imprimantelor, deplaseaz documentul original prin faa dispozitivelor de citire (un exemplu tipic este faxul). Scannerele de calitate sunt nsoite de un software de tip OCR (Optical Character Recognition) pentru transformarea fiierelor text scanate n fiiere prelucrabile cu editoare de texte.

Scanner-ulPrile componente ale unui scanner: Un senzor Charge-coupled device (CCD) oglinzi Capul de scanare Plac de sticl Lamp Lentil capacfiltre Motor pas cu pas Bar de stabilizarecureaSurs de putere Circuit de control CCD este cea mai utilizat tehnologie pentru capturarea imaginii n scannere. CCD este o colecie de diode foarte mici, sensibile la lumin, care transform fotonii (lumina) n electroni (sarcini electrice). Cu ct luminozitatea este mai mare, cu att sarcina electric care se acumuleaz pe diod este mai mare. Imaginea documentului scanat ajunge la senzor printr-un sistem de oglinzi, filtre i lentile.

Scanner-ulLa scanarea unui document etapele sunt urmtoarele: Documentul este aezat pe placa de sticl i capacul este nchis. Capacul (alb la interior) asigur un background uniform , pe care softul scanner-ului l folosete ca punct de referin pentru determinarea mrimii documentului scanat. O lamp este utilizat s ilumineze documentul. Lampa poate fi fluorescent sau o lamp xenon. Capul de scanare este format din oglinzi, lentile, filtre i senzorul CCD. Capul de scanare este deplasat ncet de-a lungul hrtiei prin intermediul unei curele ataate la un motor pas cu pas. Capul de scanare este ataat la o bar de stabilizare care asigur micarea uniform, fr deviaii. Imaginea documentului este reflectat de o oglind nclinat ctre alt oglind. Ultima oglind reflect imaginea spre lentil. Aceasta focalizeaz imaginea printr-un filtru pe senzor CCD. Dispunerea filtrului i a lentilei difer de la un scanner la altul. Unele scannere utilizeaz o trecere tripl deasupra documentului. La fiecare trecere, ntre lentil i senzor se interpune un alt filtru (rou, verde sau albastru). Dup aceea, softul scanerului asambleaz cele trei imagini ntr-una singur. Dup scanare, imaginea este transferat la calculator, pe care se utilizeaz un driver.Lampa fluorescent situat pe capul de scanare

Maina de splatPentru maina semiautomat de splat:Mrimi de intrare: ct de mare este cantitatea de haine, ce temperatur trebuie s aib apa n ciclul de splare, care este programul de splare sau dac necesit centrifugare sau nu. Dup ce cuva este umplut cu rufe, maina umple cuva cu ap i apoi mic hainele n interior cu ajutorul unui agitator. Dup expirarea timpului de agitare, maina elimin apa i rotete cuva pentru a ndeprta cea mai mare parte a apei. Dup aceea, reumple cuva i o rotete din nou pentru a ndeprta tot detergentul. Elimin apa i se rotete din nou. Maina de splat are dou cuve de oel. n cuva din interior se pun rufele; la mijloc are un agitator, iar capetele sunt perforate pentru a se putea elimina apa. Cuva din exterior se umple cu ap; este fixat de carcasa mainii. Deoarece cuva din interior vibreaz n timpul ciclului de splare, trebuie montat astfel nct s se poat mica fr a antrena alte pri componente ale mainii. Cuva din interior este conectat la cutia de viteze.

Maina de splatMaina are un sistem de amortizare care utilizeaz frecarea pentru a absorbi o parte din fora generat prin vibraii. Pentru aceasta n fiecare col este un mecanism care lucreaz ca un disc de frn.

Maina de splat Valvele permit accesul apei n funcie de temperatura cerut: una din valve permite accesul apei calde, iar cealalt a apei reci.

Pompa este format din dou pri: partea de jos este conectat la circuitul de eliminare a apei, iar partea de sus recirculeaz apa. Motorul care antreneaz pompa poate inversa direcia de rotaie. Acesta se rotete ntr-un sens n timpul ciclului de splare cnd apa este recirculat i n cellalt sens cnd se elimin apa. Pompa este montat pe cuva din exterior, fix, n timp ce motorul i cuplajul sunt montate pe suportul exterior care se rotete mpreun cu cuva interioar. Cnd electromagnetul conecteaz, acesta activeaz cuplajul care solidarizeaz arborele motorului de pomp. Cutia de viteze rotete ntreaga cuv, pentru a elimina apa i agit rufele, micndu-le nainte i napoi n cuv. Comutatorul pentru programe stabilete ct dureaz fiecare parte a ciclului. n interiorul comutatorului se afl un mic motor echipat cu un reductor, care face ca discul de control s se roteasc foarte ncet. n jumtatea de sus a comutatorului este un set de 6 contacte. Acestea sunt acionate de bucile mici de metal de pe discul de control.

Discul de control este predecesorul softului de la mainile automate. Lungimea proeminenelor stabilete ct dureaz fiecare parte a ciclului de splare, iar distana dintre proeminene determin ct dureaz pauzele mainii ntre prile ciclului de lucru.

Comutatoarele de control ale vitezei motorului i temperaturii apei sunt mai simple. Fiecare biel din plastic antreneaz 2 seturi de contacte, fie deschiznd sau nchiznd circuitul conectate la aceste contacte. Pentru fiecare ntreruptor exist ntotdeauna un set de contacte nchis i unul deschis. Senzorul de nivel utilizeaz un comutator de presiune pentru a detecta nivelul apei n cuv. Acest comutator controleaz ct se umple cuve cu ap. Captul mai gros al furtunului este conectat la partea de jos a cuvei iar captul mai subire la ntreruptor. Dac nivelul apei din cuv crete, crete i nivelul apei n furtun; apa din furtun comprim aerul din acesta. n interiorul carcasei comutatorului este un mic piston. Aerul comprimat mpinge pistonul n sus, nchiznd un contact electric. Punctul n care se nchide contactul este ajustabil. n figur se vede mecanismul cu cam care este conectat la butonul de ajustare de pe panoul de control al mainii. n timp ce cama se rotete, ea preseaz un arc pe un cilindru, fcnd ca acesta s nu poat sri uor. Astfel, nivelul apei trebuie s mai creasc puin nainte ca presiunea din furtun s fie suficient pentru a comuta switch-ul.

Maina de splat

Maina de splat

Maina de splat