Устройства ввода данных

Устройства ввода информации: что это такое, что относится, список

Сразу обозначим и проанализируем основное определение:

Устройства ввода в компьютере (в вычислительной технике) — это устройства для ввода данных в персональный компьютер, которые преобразуют аналоговые данные в цифровой код.

Определение простое, и, прочитав его, каждый вспомнит многие из этих устройств. Ниже я приведу их полный список и классификацию.

Все внешние устройства ввода информации в компьютер разделены по назначению.

Итак, для ввода текстовой информации и выполнения системных команд на ПК подразумевается:

Для добавления звуков (звуковой информации) служат:

В играх используются:

1. Рулевые колеса;
2. Джойстик.
3. Контроллеры на основе технологии искусственного зрения. Примером этого является Microsoft Kinect для Xbox .

Для указания координат на экране используются следующие устройства ввода:

1. Компьютерная мышь;
2. Тактильные дисплеи;
3. Сенсорный экран для смартфонов;
4. Графические планшеты для рисования;
5. Трекбол.

Чтобы вставить графическую информацию в компьютер, используйте:

1. Сканер;
2. Цифровые фотоаппараты и видеокамеры.

Далее рассмотрим наиболее важные инструменты более подробно.

Типы устройств ввода информации

• MICR
• MIDI-клавиатура
• OMR (оптический считыватель меток)
• VR-шлем и перчатки
• Биометрия (например, сканер отпечатков пальцев).
• Веб-камера
• Геймпад, джойстик, весло, руль и Microsoft Kinect.
• Голос (с использованием распознавания речи или биометрической проверки).
• Графический планшет
• Датчики (например, датчики тепла и ориентации).
• Магнитные чернила (как чернила, найденные на чеках).
• Медицинские устройства визуализации (например, рентгеновские лучи, CAT-сканирование и ультразвуковые изображения).
• Микрофон (с использованием распознавания речи или биометрической проверки).
• Мышь, сенсорная панель или другие указательные устройства.
• Палец (с сенсорным экраном или Windows Touch).
• Распознавание жестов
• Ручка или стилус
• Световое перо
• Световой пистолет
• Сенсорный экран
• Стилус (с сенсорным экраном)
• Считыватель бар-кода
• Считыватель визиток
• Считыватель магнитных полос
• Устройства визуализации сонара
• Устройство захвата видео
• Устройство преобразования звука
• Устройство чтения перфокарт
• Цифровая камера и цифровая видеокамера.
• ЭЭГ (электроэнцефалография)
• клавиатура
• сканер

Хотя карты OMR и перфокарты и содержат данные, они не считаются устройствами ввода.

Дисководы, такие как CD-ROM, DVD, дисковод гибких дисков и флэш-накопитель USB, относят к запоминающим устройствам (устройства внешней памяти).

Каждый компьютер поставляется с клавиатурой и мышью (тачпад с ноутбуком), которые считаются устройствами ввода. Что касается других устройств ввода, это зависит от того, что было включено в ваш компьютер и что подключено к компьютеру.

Устройства ввода

Самые используемые устройства ввода – мышь и клавиатура. Мышь можно назвать непрерывным устройством ввода, поскольку она достаточно часто и быстро меняет свое положение. Они являются основными, но в сегодняшней статье мы говорим о дополнительных устройствах, поэтому идем дальше.

Микрофон – устройство, которое преобразовывает звук в колебание электрического тока. Компьютер улавливает эти самые колебания тока и преобразовывает в информацию (в звуковую дорожку), которую вы можете записать и позже прослушать на тех же колонках.

Сканер – устройство, которое преобразовывает текст и графику из физического объекта в электронный. Проще говоря, сканер – противоположность принтера.

Джойстик – устройство ввода, которое используется зачастую в играх. Заменяет мышь и клавиатуру.

Подытожим:

В статье перечислены все основные устройства компьютера: внешние (периферийные) и внутренние. Конечно это не все устройства, которые составляют современный компьютер. Сегодня к компьютерам подключается огромное количество устройств для автоматизирования нашей с вами жизни. Хорошо это или плохо? Об этом не в данной публикации.
На сайте в скором времени выйдут статьи по всем устройствам в отдельности. Это будет цикл статей про то, как правильно выбрать то или иное устройство для компьютера, как не прогадать с его покупкой, как сделать оптимальный выбор. Поэтому подпишитесь на обновления и вы не пропустите ни одну интересную заметку.

Если вам понравилась эта статья, то пожалуйста, оцените её и поделитесь ею со своими друзьями на своей странице в социальной сети.

Сканер

Существует множество способов ввода изображения в компьютер, например, с помощью видеокамеры или цифровой камеры. Другим устройством, используемым для ввода графической информации в компьютер, является оптическое сканирующее устройство, обычно называемое сканером. Сканер позволяет оптически вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. После того, как чертеж отсканирован и сохранен в виде файла на диске, его изображение можно вставить в любое место документа с помощью текстового процессора или специальной издательской программы для электронной верстки, это изображение можно отредактировать в программе графического редактора или отправить через факс-модем на факс-аппарат, находящийся на другом конце света.

Сканер — это глаз вашего компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических изображений, рисунков, фотографий, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все чаще используются в достаточно сложных интеллектуальных системах OCD (оптическое распознавание символов), т.е. оптическое распознавание символов. Эти «интеллектуальные» системы позволяют вводить и считывать текст на компьютере. Сначала текст вводится в компьютер с бумаги в виде графического изображения, затем компьютерная программа обрабатывает изображение с использованием сложных алгоритмов и преобразует его в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. Это означает, что текст книги или газетной статьи можно быстро и без использования клавиатуры ввести в компьютер. Сканеры доступны в различных версиях.

Ручной сканер

Это самый простой и дешевый сканер. Ручной сканер похож на мышь, которая подключается к компьютеру с помощью кабеля. Когда вы скатываете сканер на страницу книги или журнала, нужное изображение считывается и вводится в память компьютера в виде цифрового кода. При использовании ручного сканера считывающее устройство управляется вручную. Понятно, что равномерность движения сканера оказывает существенное влияние на качество вводимого в компьютер изображения. Ширина входного изображения для ручных сканеров обычно составляет не более 10 см (4 дюймов). Современные ручные сканеры позволяют автоматически «склеивать» изображение, т.е. формировать из отдельно введенных частей целое изображение. Основными преимуществами этих сканеров являются их небольшие размеры и относительно невысокая цена, но с их помощью очень сложно добиться высокого качества изображения, поэтому ручные сканеры можно использовать для ограниченного числа задач. Кроме того, они полностью удаляют «интеллект», присущий другим типам сканеров.

Сканер планшетов

Это наиболее распространенный тип сканера. Первоначально его использовали для сканирования непрозрачных оригиналов. Почти все модули имеют съемную крышку, позволяющую сканировать «толстые» оригиналы (журналы, книги). Кроме того, некоторые модели могут быть оснащены отдельным устройством подачи листов, что практично при работе с программами распознавания текста — OCR. В последние годы многие ведущие компании по производству планшетных сканеров начали предлагать дополнительный слайдовый модуль (для сканирования прозрачных оригиналов). Слайдовый модуль имеет собственный источник света, расположенный сверху. Такой слайд-модуль устанавливается на планшетный сканер вместо простой крышки и превращает сканер в универсальный.

Барабанный сканер.

Основное отличие заключается в том, что оригинал установлен на прозрачном барабане, который вращается с высокой скоростью. Считывающий элемент расположен как можно ближе к оригиналу. Такая конструкция обеспечивает высочайшее качество сканирования. Обычно в барабанные сканеры устанавливаются три фотоумножителя, и сканирование выполняется за один проход. В «младших» моделях некоторых компаний в качестве считывателей вместо фотоумножителей используются фотодиоды, что делает их дешевле. Барабанные сканеры способны сканировать любые типы оригиналов. В отличие от планшетных сканеров со слайд-модулем, барабанные сканеры могут сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы одновременно.

Механизмы считывания изображения основаны либо на фотоумножителе, либо на ПЗС-матрице (устройстве с зарядной связью). Фотомультипликаторная трубка легче всего поддается сравнению с радиолампой, которая имеет катодную и анодную пластины и преобразует свет в электрический сигнал. Считанная информация подается в точку фотоэлектронного умножителя по точке с помощью пучка освещения. ПЗС является относительно дешевым полупроводниковым элементом относительно небольших размеров. ПЗС преобразует световую энергию в электрический сигнал, так же как и мультипликатор. Набор элементарных ПЗС-элементов располагается подряд в одной строке, так что линейка, конечно, может прочитать сразу целую строку и сразу же осветить целую линию оригинала. В таких сканерах цветное изображение считывается за три прохода (с помощью RGB-фильтров света). Многие сканеры имеют три параллельные линейки ПЗС. Сканирование цветных оригиналов выполняется за один проход, так как каждая линейка считывает один из трех основных цветов. ПЗС-сканеры потенциально быстрее, чем барабанные сканеры на фотоумножителях. Основные особенности:

• Ш-тип соединения (COM, SCSI, LTP, USB);
• Ш-тип матрицы (CIS, CCD);
• Ш максимальный сканируемый формат;
• Ш оптико — механического разрешения (плотность, с которой сканер выбирает информацию в заданной области сканирования);
• Ш-интерполяционное разрешение (программное обеспечение) (максимальное разрешение сканирования путем интерполяции цветовых точек на отсканированном изображении);
• Ш глубина цвета (количество цветов, воспринимаемых устройством);
• Ш динамический диапазон (возможность передачи полутонов, плавные цветовые переходы);
• Ш Поддержка ОС.

Клавиатура компьютера

Первый и самый распространенный внешний девайс компьютера. Клавиатуры бывают:

• с USB-выходом;
• с выходом PS/2;
• беспроводные.

Первые два типа подсоединяются к ПК шнуром. А беспроводные комплектуются USB-приемником, помогающим передавать данные и команды, вводимые с клавиатуры на ПК. Такая клавиатура позволяет работать в радиусе 8-15 метров от компьютера.

Кнопки клавиатуры делятся на функциональные блоки:

1. Клавиши для набора. Это блок с буквенными и числовыми надписями, со знаками препинания и символами и клавишей «пробел».
2. Цифровой блок. Это клавиши с цифрами, расположенные как на счетной машинке. Обычно эти кнопки находятся на клавиатуре слева и облегчают ввод числовой информации.
3. Клавиши для управления. Их используют отдельно либо в комбинации с другими кнопками. Например, одновременно удерживается Shift и буквенная клавиша, если букву нужно ввести в верхнем регистре (как заглавную).
4. Блок навигации. В него входят стрелки и кнопки, которые расположены над ними: HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE и INSERT. С помощью клавиш навигации можно перемещаться по документу, веб-странице или редактировать текстовые файлы.
5. Функциональный блок. Это клавиши с буквой F и цифрой после нее, расположенные в ряд. Их нажатие запускает определенную функцию, определенную настройками программы или приложения.

О подключении клавиатуры, установки драйверови что делать, если клавиатура не работает читаем здесь.

Принтеры

Компьютерный принтер (англ. printer — печатник) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка или твёрдая копия.

Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — чёрно-белые (монохромные) и цветные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2-5, например: чёрный — белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый.

Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены цветными.

Лазерный принтер (laser printer) — один из видов компьютерных принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обыкновенной бумаге (рисунок 32).

Рисунок 32 – Лазерный принтер

Подобно фотокопировальным аппаратам лазерные принтеры используют в работе процесс ксерографической печати, однако отличие состоит в том, что формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера.

Отпечатки сделанные таким способом не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высокое.

Процесс лазерной печати (рисунок 33) складывается из пяти последовательных шагов:

Рисунок 33 — Процесс лазерной печати

Первый этап — зарядка фотовала. Фотовал — цилиндр с покрытием из фотополупроводника (материала, способного менять своё электрическое сопротивление при освещении). В некоторых системах вместо фотоцилиндра использовался фоторемень — эластичная закольцованная полоса с фотослоем. Зарядка фотовала — нанесение равномерного электрического заряда на поверхность вращающегося фотобарабана (1). Наиболее часто применяемый материал фотобарабана — фотоорганика — требует использования отрицательного заряда, однако есть материалы (например, кремний), позволяющие использовать положительный заряд.

Изначально зарядка производилась с помощью коротрона (скоротрона, англ. scorotron) — натянутого провода, на который подаётся напряжение относительно фотобарабана. Между проводом и фотобарабаном обычно помещается металлическая сетка, служащая для выравнивания электрического поля.

Позже стали применять зарядку с помощью зарядного валика (англ. Charge Roller) (2). Такая система позволила уменьшить напряжение и снизить проблему выделения озона в коронном разряде (преобразование молекул O2 в O3 под действием высокого напряжения), однако влечёт проблему прямого механического контакта и износа частей, а также чистки от загрязнений.

Лазерное сканирование (засвечивание) — процесс прохождения отрицательно заряженной поверхности фотовала под лазерным лучом. Луч лазера (3) отклоняется вращающимся зеркалом (4) и, проходя через распределительную линзу (5), фокусируется на фотовалу (1). Лазер активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал (7) в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках «стекает» на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда.

Наложение тонера. Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Тонер, находящийся в бункере, притягивается к поверхности магнитного вала под действием магнита, из которого изготовлена сердцевина вала[1]. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную между дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки.

Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.

Перенос тонера. В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики.

Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изображение, которое можно легко разрушить, проведя по нему пальцем, потому что изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.

Закрепление тонера. Бумага (8) с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке) (11). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов:

· верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом;

· нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины.

За температурой термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180°-220 °C) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги.

Однако термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с нагревательными элементами в своей структуре.

Центральный печатающий механизм — это фотовал, который представляет собой металлическую трубку, покрытую плёнкой из органического фоточувствительного проводника.

Принцип технологии многоцветной лазерной печати состоит в следующем. На начальном этапе процесса печати движок рендеринга берёт цифровой документ и обрабатывает его один или несколько раз, создавая его постраничное растровое изображение. На втором этапе лазер или массив светодиодов создают заряд на поверхности вращающегося фоточувствительного барабана, подобный получаемому изображению. Заряженные лазером мелкие частицы тонера, состоящего из красящего пигмента, смол и полимеров, притягиваются к поверхности барабана.

Далее сквозь барабан прокатывается бумага, и тонер переносится на неё. В большинстве цветных лазерных принтеров используются четыре отдельных прохода, соответствующие разным цветам. Потом бумага проходит через «печку», которая расплавляет смолы и полимеры в тонере и фиксирует его на бумаге, создавая окончательное изображение.

Лазеры могут точно фокусироваться, в результате получаются очень тонкие лучи, которые заряжают участки фоточувствительного барабана. Вследствие этого современные лазерные принтеры, как цветные, так и чёрно-белые, имеют высокое разрешение.

Как правило, разрешение при чёрно-белой печати варьируется от 600 x 600 до 1 200 x 1 200, однако при цветной печати разрешение достигает 9 600 x 1 200. Цветные и чёрно-белые лазерные принтеры работают на практике одинаково. Отличие заключается в том, что для цветной печати используются четыре типа красящего тонера: CMYK. Любой цвет вносит свою лепту в окончательное изображение, наносимое на лист бумаги. По сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ.

Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками и более того сотнями сопел, из которых в момент печати с определённым интервалом выпрыскиваются микроскопические капельки чернил.

Лазерные лучи ещё более точные и по причине компактной фокусировки позволяют обретать высокое разрешение. Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а вот чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять.

Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов.

Принцип действия струйных принтеров (рисунок 34) похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark. Фирмы, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель.

Рисунок 34 – Струйный принтер

Для уменьшения стоимости печати и улучшения других характеристик принтера применяют систему непрерывной подачи чернил.

Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

1. Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя.

В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микро капель, которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дифлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем.

2. Подача по требованию — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.

На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя:

1. Пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение получила в струйных принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли.

2. Термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet — Разработчик — компания Canon. Принцип был разработан в конце 70-х годов. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. — bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80. В 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

Матричный принтер (англ. dot matrix printer) — компьютерный принтер, формирующий изображения символов с помощью отдельных маленьких точек. Печатающая головка матричного принтера обычно содержит от 9 до 24 печатающих иголочек, которые выборочно ударяют по красящей ленте, создавая изображение на бумаге, расположенной за красящей лентой. Для печати на матричном принтере используется рулонная или фальцованная перфорированная бумага. При печати на отдельных листах на большинстве матричных принтеров требуется ручная подача. Для автоматической подачи отдельных листов используется опциональный автоподатчик (CSF, Cut Sheet Feeder). Матричные принтеры — старейший[источник не указан 267 дней] из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии.

Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18, 24 и 36 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок — больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality — качество пишущей машинки). Существуют цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second — символах в секунду).

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума, который достигает 25дБ. Для устранения этого недостатка в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, но скорость печати в тихом режиме падает в 2 раза, так как в этом случае каждая строка печатается в два прохода с использованием половинного количества игл. Для борьбы с шумом ещё применяют специальные звуконепроницаемые кожухи. Некоторые модели матричных принтеров обладают возможностью цветной печати за счёт использования многоцветной красящей ленты. Однако достигаемое при этом качество цветной печати значительно уступает качеству печати струйных принтеров. Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешёвая фальцованная или рулонная бумага. Последнюю к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Для многих финансовых документов необходим факт деформации носителя за счёт ударной печати, для исключения возможности их подделки. Также матричные принтеры могут применяться в тех случаях, когда надо получить две гарантированно одинаковые твердые копии — для этого печать ведётся на несколько листов самокопирующейся бумаги или через копирку — другие распространённые виды принтеров для этого непригодны, так как не используют контактный метод.