Разработка факсимильного аппарата формата А4

Проведено технико-экономическое обоснование разработанной конструкции.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности.

Дипломный проект содержит пояснительную записку на листах формата А4, графическую часть, выполненную на 9 листах формата А1 и на 2 листах формата А3 и включающую в себя 4 плаката и 7 чертежей. ВВЕДЕНИЕ Телефаксимильная связь - передача фотоснимков, рисунков, карт и рукописных или напечатанных текстов электрическими сигналами.

Название «факсимильная связь» получила от латинского слова « facio - similis » – воспроизвести подобное.

Основная особенность метода состоит в том, что он обеспечивает наиболее полное соответствие передаваемого изображения оригиналу.

Впервые ее осуществил итальянский физик Дж.

Казелли в 1855 году. Свет, отраженный от изображения, преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по проводам или по радио на удаленный приемник, где восстанавливаются на бумаге или пленке в виде копии оригинала.

Факсимильная связь используется службами для рассылки новостей и фотоснимков газетам и телецентрам, государственными службами, банками, авиакомпаниями и железными дорогами - для передачи содержания документов, а также многими другими предприятиями и организациями как вспомогательное средство при обработке данных, сборе и регистрации информации.

Последовательность работы факсимильной системы следующая: оптическое сканирование, кодирование сигналов, модуляция, передача сигналов, демодуляция, декодирование и изготовление копий.

Рассмотрим каждую стадию подробнее. 1. Сканирование.

Сканирование в факсимильных системах выполняется аналогично тому, как это делается в телевидении.

Оригинал, например фотоснимок, освещают и систематически последовательно считывают малыми соседними участками, которые называются пикселями (picture element - элемент изображения). Свет, отраженный от каждого пикселя, преобразуется в электрический ток каким-либо электронным устройством - фотоэлементом, фотодиодом либо прибором с зарядовой связью (ПЗС). Одно такое устройство можно использовать для последовательного считывания по одному пикселю друг за другом, перемещаясь вдоль строки, строка за строкой, сверху вниз до тех пор, пока все изображение не будет преобразовано в электрические импульсы. Так осуществляется линейное сканирование.

Возможно также выполнять сканирование целой строки сразу, используя для этого группу расположенных в строку воспринимающих приборов; такое сканирование называется матричным. При многоточечном сканировании вертикальный ряд фотодиодов движется поперек изображения, сканируя колонки пикселов одну за другой.

Каждый фотоприбор в процессе сканирования дает набор токовых импульсов.

Однако передача токовых импульсов на удаленный приемник производится последовательно по одной линии. Чтобы обеспечить получение в репродуцируемом изображении мелких деталей, надо использовать пиксели очень малого размера.

Согласно стандарту Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ), каждый пиксель должен иметь форму прямоугольника размером 0,12- 0,13 мм . По этому стандарту копия, изготовляемая с оригинала размером 20- 28 см , содержит 3,6 млн. пиксель (для сравнения укажем, что телевизионное изображение содержит около 200 тыс. пиксель). Пиксели, используемые в факсимильных системах связи высокого разрешения, имеют размер впятеро меньший, чем рекомендует стандарт МККТТ, тогда как в системах низкого разрешения эти размеры могут быть вдвое больше стандартных.

Независимо от того, как освещается сканируемое изображение (последовательно, как это делается при линейном сканировании, или сравнительно большими площадями), фотоприбор, воспринимающий свет, отраженный от изображения через апертуру объектива, ограничивается в каждый данный момент всего одним пикселем. В используемой для факсимильной связи системе сканирования, изобретенной Ф. Бейкуэллом в 1848 году, оригинал наворачивают на барабан. Остро сфокусированное световое пятно направляется на оригинал, и свет, отраженный от данного элемента изображения, воспринимается фотодиодом.

Источник света, установленный на каретке, перемещается параллельно оси барабана, так что световое пятно описывает линию поперек оригинала, освещая поочередно каждый пиксель.

Барабан поворачивается, и по мере вращения барабана сканируется вся поверхность оригинала. По меньшей мере, один раз за оборот барабана сигнал, передаваемый на синтезирующее факсимильное устройство, контролирует синхронизацию последнего со сканером. При сканировании с барабана возможно освещение оригинала широким лучом и считывание фотоприбором с объективом.

Оригинал не всегда бывает удобно наворачивать на барабан.

Плоский оригинал сканируют световым пятном, перемещаемым поперек оригинала подвижным зеркалом.

Сканирование с помощью зеркала можно также использовать при работе с оригиналом, навернутым на барабан, или с оригиналом, вытягиваемым с ролика.

Излучение лазера позволяет получить очень тонкий пучок, сканирующий оригинал в поперечном направлении строка за строкой, в то время как оригинал протягивается в продольном направлении. В одной из схем для перемещения луча поперек оригинала используется качающееся зеркало. В другой схеме сканирования применяется вращающееся многогранное зеркало с 18 плоскими зеркальными поверхностями, каждая из которых может сканировать ряд пикселов.

Быстрое вращение зеркала в сочетании с соответствующим перемещением по вертикали позволяет получить высокую скорость сканирования.

Электронное сканирование плоского оригинала можно также выполнять с помощью линейной матрицы фотодиодов или приборов с зарядовой связью. Когда надо получить скорости сканирования более 6 строк в секунду, предпочтительнее использовать лазер в сочетании с многогранными зеркалами и матрицами фотоприборов. 2. Кодирование сигнала. В первых системах факсимильной связи импульсы тока (или аналоговые сигналы), получаемые в результате сканирования, посылались непосредственно по телеграфным или телефонным линиям. В наше время сигнальный ток преобразуют (кодируют) перед передачей. При этом используют две формы факсимильных сигналов в зависимости от типа оригинала и особенностей записывающей среды. Если оригинал черно-белый (как, например, газетная полоса), можно удовлетвориться двухуровневым кодированием сигналов, т.е. сигнал будет иметь одно значение тока для черного и другое - для белого. Если же оригинал содержит также промежуточные между белым и черным тона, называемые серыми, то требуется сигнал с многоуровневым кодированием. В таком случае сигнал, получаемый от сканера, может быть закодирован в виде двоичных цифр и 'слов', используемых в вычислительной технике. При этом каждое слово представляет определенное значение на шкале серого в пределах от черного до белого. 3. Модуляция. На ранней стадии развития факсимильных систем связи получаемый от сканера сигнал использовали для изменения уровня несущей, но этот метод, известный под названием 'амплитудная модуляция', при записи копии вызывал изменения в тенях (аналогично затуханиям, связанным с замираниями при радиопередачах). В современных системах используется плавное изменение частоты несущей (частотная модуляция). 4. Передача. Для передачи факсимильного сигнала с частотной модуляцией несущей чаще других используются телефонные каналы.

Телефонные линии большой протяженности обычно имеют звенья, в которых связь осуществляется на сверхвысоких частотах или через спутниковые каналы. 5. Демодуляция и декодирование. После передачи закодированного и модулированного сигнала он демодулируется частотным детектором. При этом восстанавливается аналоговый сигнал или его закодированный вариант. Затем декодируются закодированные сигналы, и восстанавливается аналоговая версия сигнала, полученного при сканировании. Далее этот сигнал подается на синтезирующее факсимильное устройство, которое маркирует среду записи (бумага или пленка) с той же самой последовательностью строк и колонок, какая использовалась при сканировании оригинала. 1. КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 1.1. История факсимильной аппаратуры.

Первый телефакс был запатентован в 1843 году шотландским изобретателем А. Бейном. Его 'записывающий телеграф' работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черные и белые изображения, без полутонов.

Однако для того времени это было огромным достижением.

Спустя несколько лет некоторые идеи А. Бейна нашли свое применение в различных сферах. В 1865 г . возможности факсимильной техники впервые были использованы в коммерческих целях Д. Кассели. Его пантелеграф (Pantelegraph) обеспечивал передачу документов по линии, соединяющей Париж с Лондоном.

Позднее к ним присоединились и многие другие города.

Сконструированный Д. Кассели электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью.

Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу, 'считывало' элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы.

Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия (феррицианида калия). Несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения. К 30-м годам XX в. системы, использующие основные принципы, разработанные А. Бэйном и Дж.

Кассели, уже широко применялись в офисах издательств (для передачи свежих выпусков газет), служб защиты правопорядка (для передачи фотографий и других графических материалов). Используемые в те годы факсимильные аппараты не были стандартизованы и отличались большим многообразием как используемых для изготовления технологий, так и основных принципов, что затрудняло или даже делало невозможным их совместное применение. В 1868 немецкий изобретатель Б. Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи, из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и в современных факсимильных аппаратах Качественно новые способы и технические средства факсимильной связи начали развиваться с 20-х гг. 20 в. после открытия фотоэффекта, изобретения электронных ламп, усилителей электрических колебаний и создания разветвленной сети линий и каналов связи, по которым осуществляется факсимильная передача. В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например, ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов. В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф. С 50-х – 60-х гг. факсимильная связь применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос. Кроме фотографического, появились и другие методы записи изображения, поэтому ранее использовавшийся термин 'Фототелеграфная связь' по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 был заменен более общим – 'Факсимильная связь'. Сегодня большинство компьютерных модемов могут работать в качестве факса.

Простые факсы (имеются в виду факсы как отдельные устройства, не имеющие дополнительных функций типа сканера, принтера и т.п.) могут исчезнуть в течение ближайшего десятилетия. На сегодняшний день можно выделить 4 основных направления выпуска аппаратуры факсимильной связи: · производство универсальных стационарных факсимильных аппаратов; · производство портативных малогабаритных факсимильных аппаратов; · разработка высокоскоростных телефаксов для работы по специальным цифровым каналам связи; · разработка встраиваемых в ЭВМ факсимильных контроллеров с модемами на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) и управляющего программного обеспечения.

Современная факсимильная связь является наиболее совершенным средством для передачи текстовой и графической информации, а также любых документов по телефонным каналам связи.

Сегодняшние факсимильные аппараты могут передавать и принимать большое количество оригиналов, работать даже на плохих телефонных линиях, в них применим автоматический набор, возможна передача с отставанием по времени и поллинг (запрос). Факсимильные аппараты могут работать как сканер, принтер, непосредственно как факсимильный аппарат или копировальная машина. В некоторых случаях эти операции доступны одновременно. 1.2. Факсимильная аппаратура.

Факсимильный аппарат - это комплекс механических, оптических и электронных устройств, предназначенный для передачи и приема изображений неподвижных плоских объектов (оригиналов) по электрическим каналам связи.

Факсимильные аппараты подразделяются на передающие и приёмо-передающие.

Передающий факсимильный аппарат содержит: 1) Анализирующую систему - служит для преобразования изображения оригинала видеосигнал и состоит из: · светооптического устройства, формирующего узкий световой пучок, который образует на поверхности оригинала “точечное” световое пятно; · развертывающего устройства, которое направляет световой пучок поочередно (в заданной последовательности) на все элементарные площадки, в результате чего от поверхности отражается световой поток, модулируемый по интенсивности с отражающей способностью площадок; · фотоэлектрического преобразователя, преобразующего отражённый световой поток в пропорциональный ему электрический ток (видеосигнал). 2) Электронный узел - предназначенный для преобразования видеосигнала в форму, удобную для передачи по каналу связи. Приёмный факсимильный аппарат содержит: 1) Электронный узел выделения видеосигнала, предназначенный для демодуляции принимаемых модулированных колебаний. 2) Синтезирующую систему, формирующую копию передаваемого изображения, которая состоит из развертывающего и записывающего устройств. В качестве носителя записи используется фотобумага, фотопленка, электрография, электрохимия, электротермия (может использоваться и обычная писчая бумага). Развертывающие устройства приёмного и передающего факсимильных аппаратов часто аналогичны.

Конструктивно они подразделяются на механические и электронные.

Наибольшее распространение получили факсимильные аппараты с механической разверткой барабанного, плоскостного и дугового типа. В факсимильном аппарате с барабанной разверткой оригинал (носитель записи) закрепляется на поверхности цилиндра.

Развертка осуществляется в результате вращения цилиндра и его поступательного перемещения вдоль оси при неподвижном развертывающем элементе (световом пятне) либо в результате вращения цилиндра и одновременного перемещения развертывающего элемента вдоль образующей цилиндра. В факсимильном аппарате с плоскостной разверткой оригинал укрепляется между протягивающими валиками.

Развертка по строкам осуществляется развертывающим элементом, перемещаемым по оригиналу при помощи качающегося зеркала, а по кадру (переход развертывающего элемента на следующую строку) - перемещением самого оригинала. В факсимильном аппарате с дуговой разверткой оригинал (или носитель записи) размещается внутри цилиндрической камеры.

Развертка осуществляется в результате вращения оптической системы и перемещения камеры – на один шаг за каждый оборот оптической системы.

Синхронизация развертывающих устройств передающего и приемного факсимильных аппаратов осуществляется либо автономно. В этом случае электродвигатели развертывающих устройств питаются от высокостабильных по частоте генераторов независимо друг от друга. Либо принудительно по сигналам синхронизирующей частоты, поступающим от передающего факсимильного аппарата на приёмный аппарат. Или посредством включения синхронных двигателей в единую электроэнергетическую систему.

Фазирование развертывающих устройств осуществляется в приёмном факсимильном аппарате автоматически, полуавтоматически или вручную.

Передача и прием факсимильной информации. Рисунок 1. SEQ Рис. * ARABIC s 2 1 . Принцип работы современного факсимильного аппарата . В передающей части факсимильного аппарата световой луч просматривает (сканирует) неподвижное изображение и образует на светочувствительном приемнике его электрическую копию ( Рисунок 1.2 ). Процесс факсимильной передачи и приема. Рисунок 1. SEQ Рис. * ARABIC s 2 2 . Каждой точке (ячейке) изображения оригинала соответствует электрический сигнал. В процессе считывания он превращается в последовательность «0» и «1» – цифровую кодовую комбинацию.

Цифровые комбинации преобразуются далее в аналоговые сигналы – в последовательность импульсов, которые и поступают в канал связи. На приемной стороне процесс происходит в обратном порядке.

Аналоговые сигналы демодулируются и преобразуются в оцифрованное изображение, которое распечатывается на бумаге.

Перечисленные операции в том или ином виде реализованы в факсимильном аппарате любой системы и постоянно совершенствуются с появлением новых технических решений.

Современный факсимильный аппарат является по существу специализированным компьютером для передачи изображений по обычным телефонным каналам. 1. 2.1. Факсимильный аппарат «Штрих». Приёмопередающий факсимильный аппарат «Штрих» предназначен для передачи обычных телеграмм из отделений связи на городской телеграф, организации внутрипроизводственной связи при передаче графических и текстовых материалов, выполненных тушью или чернилами, а также для передачи данных на вычислительные центры. Общий вид аппарата «Штрих» показан на рисунке 1.3. Общий вид факсимильного аппарата «Штрих». Рисунок 1.3. Передача сигналов с передающего на приёмный аппарат производится по физическим цепям и линиям городской телефонной сети со скоростью развёртки 120 стр/мин (первая скорость) или 240 стр/мин (вторая скорость), а также по каналам тональной частоты (ТЧ) с двухпроводным окончанием со скоростью 120 стр/мин.

Запись изображения при приёме осуществляется чернилами для авторучки на писчую бумагу №0 и №1 или на термочувствительную бумагу.

Размер факсимильного бланка не превышает 210х297 мм (полезное поле записи 193х277 мм). В аппарате «Штрих» применяется барабанная развёртка (шаг развёртки = 0,265, модуль взаимодействия = 264, направление развёртки – левое), обеспечивается разрешающая способность 4 лин/мм, реализована возможность получения сигнала от тонких (не менее 0,1 мм ) линий на оригинале и воспроизведения их штрихами толщиной 0,25 мм . Применяется автономная или принудительная (от сети электропитания) синхронизация.

Потребляемая одним аппаратом мощность 110 Вт.

Номинальный уровень сигнала при передаче - 10 Дб, минимальный уровень сигнала при приёме – 40 ДБ. В передаче бланка на первой скорости – 9,0 линий, на второй – 4,5 линий.

Кинематическая схема аппарата показана на рисунке 1.4. Редуктор развёртки по строке предназначен для передачи вращательного движения от двигателя к устройству крепления бланков.

Редуктор двухступенчатый, открытого типа с прямозубыми цилиндрическими шестернями.

Редуктор развёртки по кадру, служащий для поступательного перемещения устройства крепления бланков, имеет двухступенчатый редуктор открытого типа, состоящий из пары шестерен в первой ступени и двух параллельных, отличающихся передаточными числами пар шестерён во второй ступени; муфты сцепления, управляемой электромагнитом; муфты обгона; ходового винта; полугайки включения подачи, управляемой электромагнитом. Муфта сцепления служит для обеспечения ускоренной подачи, а муфта обгона для обеспечения свободного проворота устройства крепления бланков.

Номинальный шаг развёртки = 0,266 об/мм, а ускоренный = 0,389 об/мм.

Датчик фазовых импульсов, предназначенный для образования фазовых сигналов, состоит из диска, изготовленного из изоляционного материала с двумя разнесёнными на 90 и заземлёнными на корпус токопроводящими вставками и двух пружинных контактных групп.

Кинематическая схема факсимильного аппарата «Штрих». Рисунок 1.4. 1 – электромагнит 2 – муфта обгона 3,4,6,7 – шестерни 5 – муфта зубчатая 8 – контактные группы 9 – диск фазовый 10 – контактные вставки 11, 12, 13, 14, 15, 16 – шестерни 17 – двигатель 18 – труба подвижная 19 – труба неподвижная 20 – вал главный 21 – диск 22 – лапка прижимная 23 – рекордер 24- ролик опорный 25 – электромагнит рекордера 26 – пружина прижима бумаги 27 – шарик контакт 28 – пружина 29 – каретка Оптическая схема факсимильного аппарата «Штрих». Рисунок 1.5. Устройство крепления бланков служит для фиксирования листа бумаги или документа. Оно состоит из диска с шестью подпружиненными зажимами, насаженного на неподвижную труду и имеющего возможность осевого перемещения вдоль трубы, поворотного кулачка подъёма зажимов.

Максимальный размер бланка 210х297 мм.

Электронно-оптический преобразователь, предназначенный для освещения элементарной площадки оригинала и преобразования отражённого от него светового потока в электрический сигнал, состоит из осветителя, конденсора, объектива, диафрагмы и фотоэлектрического умножителя (Рисунок 1.5.). 1.2.2. Передающий и приемный факсимильные аппараты «ИЗОТОП-1». Технические характеристики сведём в таблицу 1.1. Технические характеристики факсимильного аппарата «Изотоп-1».

Данный аппарат изготовлен в микросхемном исполнении, конструктивно оформлен в виде соединенных между собой оптико-механического и электронного блоков. Имеет ряд преимуществ перед аналогичными зарубежными аппаратами: в 1,6 раза выше скорость фототелеграфирования, в 1,3 раза больше разрешающая способность, увеличены размеры и расширен диапазон передаваемых цветных изображений.

Передающий аппарат «Изотоп - 1». Рисунок 1.6. Приёмный аппарат «Изотоп - 1». Рисунок 1.7. Приемный аппарат (Рисунок 1.7.) предназначен для приема по каналам тональной частоты и физическим линиям связи полутоновых черно-былых и цветоделенных изображений с воспроизведением их на фотопленке, которую используют затем в месте приема при печатании изображений полиграфическим способом.

Изготовлен, как и передающий аппарат, в микросхемном исполнении, конструктивно оформлен в виде соединенных между собой оптико-механического и электронного блоков. Имеет такие же, как и передающий аппарат, преимущества перед аналогичными зарубежными аппаратами. 1.2.3. Факсимильный аппарат Panasonic KX-FLB758RU. Технические характеристики этого факсимильного аппарата сведены в таблицу 1.2. Технические характеристики факсимильного аппарата Panasonic KX-FLB758RU.

Управление факсом осуществляется с помощью четырёхпозиционной клавиши. Вся необходимая информация отображается на двухстрочном монохромном дисплее без подсветки.

Имеется память на 150 страниц текста для хранения входящих сообщений на тот случай, если закончится бумага.

Сохранённые факсы можно просмотреть на компьютере.

Присутствует и функция отложенной передачи факсов.

Процесс сканирования, независимо от того, что дальше будет происходить с документом – отправка факсом или копирование, предваряет возможность выбора разрешения (в режиме копирования дополнительно спрашивается о масштабировании). Возможно три варианта сканирования: чёткое – для типографских или печатных оригиналов с мелкими буквами, сверхчёткое — для оригиналов с очень мелкими буквами и фото – для оригиналов с иллюстрациями.

Будучи подключённым к компьютеру, факс способен работать в роли принтера и сканера с максимальным разрешением 1200х1200, что достигается с помощью интерполяции.

Печатает факс со скоростью около 10 страниц в минуту и выдаёт довольно качественные отпечатки.

Оптический блок KX-FA78A рассчитан на 6000, а тонер вида KX-FA76A – на 2000 страниц.

Телефаксимильный аппарат Panasonic KX-FLB758RU. Рисунок 1.8. 1.2.4. Высокоскоростной лазерный факс с копиром Panasonic КХFL 513 RU . Лазерный факс Panasonic КХFL 513 RU . Рисунок 1.9. 1 – телефонная трубка 2 – громкоговоритель 3 – направляющие документов 4 – лоток для бумаги 5 – входная прорезь для бумаги 6 – прижимная планка 7 – накопитель бумаги 8 – накопитель документов 9 – место выхода бумаги для печати 10 – место выхода документов 11 – передняя крышка 12 – место входа документов Лазерный факсимильный аппарат Panasonic KX-FL513RU (Рисунок 1.9.) способен печатать до двенадцати страниц в минуту и обладает увеличенным ресурсом оптического блока (до 10000 копий). Он оборудован лотком для бумаги на 220 листов, автоподатчиком бумаги на двадцать листов и встроенной памятью на 170 страниц.

Ресурс картриджа при печати с пятипроцентным заполнением страницы составляет 2500 листов. В отличие от некоторых других лазерных факсов, в этой модели тонер-картридж и оптический блок располагаются отдельно. Это экономически выгодно: когда ресурс одной из частей закончится, можно будет заменить только её, а не менять весь блок целиком.

Устройство отличается понятной системой управления. На двустрочном ЖК-экране отображается сопутствующая информация. Есть возможность однокнопочного набора 22 номеров и ускоренного набора 100 номеров. Кроме того, Panasonic KX-FL513RU поддерживает отложенную отправку факсов. О необходимости замены картриджа сигнализирует соответствующий индикатор.

Устройство может использоваться как копир, причём размер копии можно регулировать.

Минимальный размер копии может быть вдвое меньше размера оригинала, а максимальный - вдвое больше. Эта модель снабжена функцией идентификации вызывающего абонента. Для передачи факсимильных сообщений используется обычная бумага формата А4. Эффективная зона сканирования около 208 мм . Минимальный размер сканируемого документа составляет 128х128 мм, а максимальный – 216х600 мм. Есть функция сканирования с разным качеством: «сверхчёткое» - для оригиналов с очень мелкими буквами, «фото» - для оригиналов, содержащих фотографии, тёмные рисунки и «фото с текстом» - для оригиналов, содержащих фото и текст. Срок службы барабана составляет приблизительно 10000 листов формата А4, реальный срок службы определяется различными факторами (температурой, влажностью, типом бумаги). Технические характеристики сведены в таблицу 1.3. Технические характеристики.

Устройство снабжено параллельным портом и портом USB 1.1 для подключения к компьютеру и может использоваться в качестве традиционного лазерного принтера или монохромного сканера. Факс оснащен трёхстрочным дисплеем, лотком на 150 листов и электронным регулятором громкости, а также системой исправления ошибок (ЕСМ) . Возможен однокнопочный набор десяти номеров, ускоренный набор 100 дополнительных номеров, кроме того, предусмотрена функция отложенной передачи факсов.

Оптический блок имеет ресурс - 6000 копий. Есть возможность приема факсов в память (до 150 страниц), их последующего просмотра в электронном виде на компьютере и распечатки только нужных факсов. Это позволяет сберечь расходные материалы и увеличивает срок эксплуатации картриджа.

Ресурс картриджа составляет 2000 копий при условии распечатки документов с пятипроцентным заполнением страницы.

Управление осуществляется посредством нескольких функциональных кнопок и диска Jog Dial. Фактически, этот аппарат содержит пять устройств: копир, телефон, сканер, лазерный принтер и факс. В аппарате используется лазерная печать на писчей бумаге формата А4 и А3. При копировании возможно масштабирование от 50% до 200% и выбор качества печати. Режим выравнивания контуров сглаживает неровные края изображения и облегчает прочтение документа.

Потребляемая мощность: резервная – до 10 Вт, пиковая – до 170 Вт. Масса 8 кг . 1.2.6. Факсимильный струйный аппарат Samsung SF-340/345TP. Факсимильный струйный аппарат Samsung SF -340/345 TP . Рисунок 1.11. Технические характеристики сведём в таблицу 1.4. Технические характеристики.

Процесс сухого электростатического копирования, ставший фактическим стандартом для офисной копировальной техники, состоит из следующих этапов: · Предварительная зарядка отрицательным потенциалом фоточувствительного барабана. · Проецирование изображения на барабан таким образом, чтобы лучи, отраженные от светлых участков оригинала, нейтрализовали соответствующие области фоторецептора, оставляя отрицательно заряженными лишь те части барабана, на которые в дальнейшем будет накладываться тонер для переноса на бумагу. · Перенос частиц тонера с магнитного вала узла проявки на отрицательно заряженные участки поверхности фотобарабана. · Перенос тонера с барабана на бумагу. · Отделение бумаги от барабана. · Термическое закрепление копии.

Сердцем копировального аппарата является фотобарабан. Часто фотобарабан рассматривается целиком - как неразделимый узел, включающий в себя: несущие крепления, ракель для счистки отработанного тонера, бункер, куда этот тонер попадает после снятия с барабана, коротрон переноса, лампы предварительной засветки и бланкирования, специальные печатные платы барабана.

Основная функциональная часть фотобарабана - светочувствительный слой, в котором при попадании фотонов света формируется скрытое электростатическое поле, представляющее собой точную проекцию оригинала, первоначально отразившего этот свет. Кроме узлов, непосредственно участвующих в процессе электростатического копирования, в копировальных аппаратах имеются узлы, предназначенные для транспортировки бумаги. В небольших портативных аппаратах транспортировку осуществляют всего несколько роликов подачи и соленоидов, но на более серьезной технике эту функцию выполняют следующие устройства: · поддоны (кассеты) с механизмом определения формата находящейся в них бумаги; · дуплексы, которые существенно упрощают производство двусторонних копий, поскольку накапливают в себе копии, отпечатанные на одной стороне бумаги, чтобы затем повторно подать их для копирования с другой стороны, когда оригинал на стекле экспозиции будет, перевернут вручную или автоматически; · автоподатчики (обозначающиеся ADF/SADF/RADF в зависимости от своего типа) - обычно на них можно поместить сразу стопку оригиналов, из которой они смогут самостоятельно забирать по одному листу; · сортеры, выполняющие разделение тиража по отдельным стопкам в различных режимах, задаваемых оператором; · финишеры, которые отличаются от сортеров тем, что вместо обоймы пластин используют для разделения тиража всего один подвижный лоток; Если при проектировании портативных моделей в качестве приоритетов выступают дешевизна, относительная простота устройства и компактность узлов, то в высокопроизводительных копировальных аппаратах конструкторы могут позволить себе применить сложную электронику и последние достижения техники, например вакуумную подачу бумаги. Тем не менее, основные принципы копировального процесса одинаковы для одного из первых портативных копиров Canon FC-2, уже достаточно давно снятого с производства, и для современного крупнотиражного агрегата Sharp SD-2275, использующего графический дисплей и прочие передовые технологии.

Оптическая система: В копировальных аппаратах используется как подвижный экспозиционный стол, так и неподвижную оптическую систему с зеркалами и тросовой передачей.

Подвижный стол устроен довольно просто, но не очень удобен в эксплуатации и не позволяет масштабировать изображение. Его обычно применяют в не слишком дорогих «персональных» копировальных аппаратах, рассчитанных на производство 50 копий в день и стоящих до 1000 долларов.

Оптическая система предназначена для плавного перемещения узкого направленного луча света сканирующей лампы по оригиналу, чтобы отраженный от поверхности оригинала пучок фотонов падал на синхронно вращающуюся поверхность барабана и под его воздействием в слое фоторецептора возникало статическое поле, соответствующее изображению на оригинале.

Система подачи и транспортировки бумаги: Современные копировальные аппараты в большинстве своем работают с обычной офисной бумагой. Лишь немногие модели, например ризографы (Riso) и припорты (Ricoh), требуют бумагу со специальным покрытием или очень чувствительны к ее капиллярным свойствам.

Размеры и ориентация подаваемых для копирования листов могут быть различными.

Максимальный размер определяется размерами экспозиционного стекла и шириной тракта подачи конкретной модели, а минимальный - лишь характеристиками тракта подачи и в среднем колеблется от размера визитной карточки до размера почтовой открытки.

Бумага для производства копий может подаваться либо с ручного лотка, либо с поддона. В некоторых моделях листы автоматически забираются по одному из пачки, помещенной в лоток ручной подачи.

Модели, в которых закладывается всего по одному листу, несколько проще по конструкции. С бокового лотка бумага подается напрямую, не изгибаясь, как при подаче с поддона, поэтому требования к бумаге, поступающей в копировальный аппарат таким способом, значительно ниже.

Поддоны, рассчитанные на хранение большого количества листов с автоматической подачей их по мере надобности, имеют механические ограничители, выставляемые оператором в соответствии с форматом бумаги, которую он собирается загружать.

Бумага, поступающая с ручного лотка или с поддона, останавливается для синхронизации перед барабаном, и как только на валик (шторку) синхронизации приходит сигнал от процессора, копирование начинается.

Бумага проходит под фотобарабаном, на нее переносится тонер, далее она отделяется от поверхности барабана коротроном отделения (для этих целей также используются пальцы отделения и рассчитанная кривизна листа, когда бумага отходит от барабана под действием собственного веса). После этого бумага транспортируется - как правило, с помощью одного или нескольких резиновых ремней - в термоблок, где лежащий на ее поверхности тонер расплавляется и впрессовывается, образуя готовую копию. Узел проявки: Скрытое электростатическое изображение, сформированное в слое фоторецептора падающими на него лучами света, отраженными от сканируемого оригинала, необходимо сделать видимым, нанеся на заряженные участки барабана равномерный тонкий слой тонера. Для выполнения этой задачи фоторецептор перед экспонированием заряжается отрицательно. Затем области, которые на копии должны получиться светлыми, разряжаются светом из узла сканирования, и на фоторецепторе остаются отрицательно заряженными лишь те участки, на которые должен быть нанесен тонер. Тонер содержится в специальном блоке проявки, соседствующем в аппарате с фотобарабаном, а иногда и составляющем с ним один узел.

Частицы тонера заряжены положительно и, будучи помещенными в непосредственной близости от фоторецептора, легко переносятся на его отрицательно заряженные области.

Обеспечить необходимое расположение и добиться равномерного притока тонера для переноса его на барабан позволяет конструкция узла проявки, на примыкающем к фотобарабану крае которого имеется вращающийся магнитный вал, притягивающий к себе тонер из бункера.

Существует два типа тонера: однокомпонентный (его красящие частицы сами по себе обладают магнитными свойствами) двухкомпонентный (его красящие частицы, предназначенные для переноса на фотобарабан, не могут самостоятельно удерживаться на магнитном валу узла проявки, но прилипают к находящимся в бункере частицам специального магнитного порошка, называемого девелопером или носителем, и попадают вместе с ними на магнитный вал). Тонер формирует на магнитном валу блока проявки, так называемую, магнитную кисть, то есть нарастает, подобно металлической стружке, на магнит. В зависимости от модели аппарата и свойств тонера, девелопера и магнитного вала эта «кисть» может быть либо вполне различимой для человеческого глаза, либо представлять собой тонкий полупрозрачный слой частиц тонера, равномерно распределенных по металлической поверхности магнитного вала. В случае однокомпонентной системы сила притяжения частиц тонера к девелоперу или магнитному валу подобрана таким образом, чтобы она была меньше электростатического притяжения к заряженной поверхности барабана и соответственно не препятствовала переносу частиц на него. В двухкомпонентной системе девелопер остается на магнитном валу узла проявки и продолжает служить дальше. Таким образом, в процессе проявки на поверхность фотобарабана наносится зеркальное позитивное изображение в виде тончайшего слоя тонера.

Перенос изображения на бумагу и ее отделение от фотобарабана: Скрытое и затем проявленное изображение на фотобарабане представляет собой зеркальное отображение оригинала и потому может быть перенесено на проходящую под барабаном бумагу простым совмещением поверхностей, при котором выполнится обратная зеркальная трансформация и получится точная копия. Ввиду низкой адгезии тонера и обычной офисной бумаги простой механический контакт поверхности листа с фоторецептором не обеспечит должного переноса красящего порошка.

Поэтому приходится использовать более сильное, чем сформированное на барабане, статическое поле, перетягивающее положительно заряженные частицы тонера на бумагу. Для этого служит коротрон переноса, размещенный под проходящим через аппарат листом бумаги. В результате такого расположения все притягиваемые его отрицательным зарядом частицы тонера отрываются от фоторецептора и попадают на поверхность бумаги, создавая там копию оригинала.

Коротрон переноса может быть как проволочным, представляющим собой туго натянутую тонкую (около 70 мкм в диаметре) металлическую нить со специальным напылением, так и игольчатым в виде металлической пластины с частыми острыми зубцами, или губчатым - в форме обтянутого специальным пенистым полимером металлического вала, находящегося под напряжением, который вплотную прижимается к барабану и выполняет, таким образом, еще и функцию дополнительного ролика подачи. Часть тонера, оставшаяся на фоторецепторе после переноса, счищается с него специальным резиновым лезвием, ракелем, и попадает в бункер для отработанного тонера, предусмотренный конструкцией аппарата. Чтобы исключить прилипание статически заряженного листа бумаги к барабану, используется специальная техника его отделения.

Преимущественно это отделение по кривизне: конструкция рассчитывается так, чтобы дать листу отделиться под действием собственного веса и жесткости. В сочетании с такой техникой часто применяется специальный коротрон отделения, воздействующий на проходящую за барабан бумагу положительным зарядом и нейтрализующим ее статическим полем. Этот метод очень полезен в случаях, когда копии изготовляются на слишком тонкой бумаге, не обладающей достаточным весом и жесткостью, чтобы отделиться «по кривизне». После отделения от барабана незакрепленная копия подается в термоблок, где проходит заключительная стадия процесса копирования - закрепление. Узел закрепления: Аппараты, копирующие изображение методом электростатического переноса, используют не жидкую краску, а сухой красящий порошок, который необходимо каким-то образом фиксировать после нанесения на бумагу. Это достигается путем нагрева под определенным давлением. Часть аппарата, отвечающая за этот процесс, называется узлом закрепления, термоблоком, фьюзером (от английского слова fuseплавка, плавить) или просто печкой. В узел термозакрепления входят: · нагревательный элемент; · резиновый прижимной вал; · направляющие подачи, обеспечивающие правильное попадание еще не закрепленной копии в термоблок; · отделительные лапки, предотвращающие наматывание закрепленной копии на валы термоблока; · температурные датчики, контролирующие температуру нагревательного элемента; · термостат (термопредохранитель), обрывающий питание нагревательного элемента в случае, если температура превысит критическое значение. В большинстве узлов закрепления в качестве нагревательного элемента используются лампы накаливания, обеспечивающие специальному валу, изготовленному из алюминия и покрытому тефлоном (этот вал принято называть тефлоновым). 1.3.1. Портативная копировальная машина Canon FC-2 . Копировальная машина “CANON” FC-2 (Рисунок 1.11.) предназначена для получения копий оригинала размером 210 Х 297 см и меньше.

Технические данные этой копировальной машины сведены в таблицу 1.5. Технические данные.

Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника (оксида цинка). На поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее вокруг него светящуюся ионизированную область называемой короной.

Отраженное изображение от оригинала проходит через щель, отклоняющее зеркало и попадает на вращающийся барабан. Под действием лучей света полупроводниковый слой барабана изменяет электрический заряд. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения. На следующем рабочем шаге, на фотобарабан наносится тонер (мельчайшая красящая пыль). Под действием статического заряда эти мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергнувшихся экспозиции, и формируется видимое изображение.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед барабаном бумаге сообщается статический заряд.

Бумага под действием заряда соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря заряду, частицы тонера от барабана. Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя нагретыми до температуры около 180 С роликами. После процесса печати барабан полностью разряжается и очищается от прилипших частиц.

Функциональная схема ксерокса. Рисунок 1.12 . 1.3.2. Копировальный аппарат Canon IR 1018. Схема копировального аппарата « Canon IR 1018». Рисунок 1.13. 1 – главная плата.

Используется для управления всеми узлами и схемами копировального аппарата 2 – плата копировальной лампы 3 – плата питания постоянного тока. Она формирует напряжения для питания элементов и узлов копировального аппарата 4 – плата панели управления.

Используется для индикации режимов работы и управления аппаратом 5 – плата разрядной лампы 6 – плата нейтрализующей лампы 7 – плата сенсора автоматической экспозиции 8 – плата сенсора наличия кассеты с бумагой.

Используется для определения наличия кассеты в аппарате и управления подачей бумаги 9 – узел высоковольтного трансформатора.

Используется для формирования высоких напряжений 10 – плата управления двигателем зеркал Все основные технические данные сведём в таблицу 1.6. Технические характеристики.

Задание по подготовке дипломного проекта, утверждённое кафедрой КВА. Богданов – Катьков Н.В., «Струйные принтеры для дома и офиса» - СПб.: БХВ – Петербург; Арлит, 2002г.

Шарыгин М.Е., «Сканеры и цифровые камеры» - СПб.: БХВ – Петербург; Арлит, 2001г. 3. Технические требования.

Состав изделия: факсимильный аппарат включает в себя анализирующее устройство, печатающее устройство, приводной механизм.

Требования к конструкции: Конструкция аппарата должна обеспечивать равномерное поступательное перемещение бланка оригинала.

Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой и простой зарядки бланка оригинала в тракт транспортирования вручную.

Конструкция аппарата должна обеспечивать автоматическую остановку механизма транспортирования бланка после выхода оригинала из аппарата.

Конструкция аппарата должна обеспечивать сохранность оригинала.

Конструкция аппарата должна обеспечивать свободный доступ к механизмам транспортирования бланков оригинала и кипи анализирующего и печатающего устройств.

Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой замены носителя. В анализирующем устройстве применить способ развёртки изображения на основе граданов. Масса аппарата должна быть не боле 5 кг . Габаритные размеры должны быть не более: - длина – 350мм; - ширина – 230мм; - высота – 100мм.

Показатели назначения: Модуль взаимодействия М = 350. Скорость развёртки не менее 120 строк/мин. Время передачи документа формата А4: 15 секунд.

Полезная длина строки 205 мм . Ширина бланка оригинала не должна превышать 210 мм . Разрешающая способность печатающего устройства не менее 16 лин/мм.

Требования к надёжности: Режим работы аппарата – по требованию.

Изготовитель должен гарантировать безотказную работу аппарата в течение гарантийного срока при соблюдении потребителем условий эксплуатации.

Наработка на отказ.

Требования к технологичности: Технологически аппарат должен быть рассчитан на мелкосерийное производство в условиях приборостроительного оптико-механического завода. В конструкции аппарата должны быть использованы детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, не снижающие качественных показателей технологичности, требований техники безопасности, эстетических и эргономических показателей.

Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность приведения в рабочее состояние после транспортировки или хранения не более чем за 30 минут.

Конструкция аппарата должна обеспечивать удобство сборки и регулировки.

Требования к безопасности: Меры безопасности при работе с аппаратом должны удовлетворять «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителем и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем», ГОСТ 12.1.019-79. Требования безопасности к конструкции аппарата должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75. Все источники электропитания и элементы аппарата, находящиеся под напряжением более 36В должны иметь защиту от случайных проникновений оператора.

Корпус аппарата должен быть выполнен из токонепроводящего материала. В конструкции аппарата должна быть исключена возможность накопления статического заряда.

Эстетические и эргономические требования: Внешний вид конструкции аппарата должен соответствовать современным требованиям технической эстетики.

Конструкция аппарата должна удовлетворять требованиям эргономики.

Условия эксплуатации: Рабочая среда: относительная влажность 30-80%. Диапазон рабочих температур: +10 - +40°С. Воздействие солнечной радиации: случайное, преимущественно при транспортировке.

Пониженное воздействие пыли.

Периодическое обслуживание.

Обслуживающий персонал: оператор без спецподготовки (пользователь). Требования к упаковке: Транспортировку аппарата осуществлять в специальной упаковке.

Другие требования: Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность оперативного контроля (индикации) показателей качества функционирования аппарата. В конструкции аппарата должны быть предусмотрены меры защиты от резкого неквалифицированного обращения.

Уровень шума при работе не должен превышать 20 ДБ. Мощность, потребляемая аппаратом, должна быть не более 120 Вт.

Составила 31.03.2008 Кагальникова Е.А. Согласовано 02.04.2008 Трубникова Т.А. 3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЙ КОНСТРУКЦИИ Данный дипломный проект посвящён модернизации факсимильного аппарата.

Разработанный факсимильный аппарат обеспечивает хорошее качество приёма и передачи текстовой и графической информации формата А4. Разработанный аппарат относится к наиболее распространенной группе – факсам с термопечатью. Хотя сегодня широкое распространение получают факсы на основе лазерной печати, но их эксплуатация обходится намного дороже, ведь они нуждаются в периодической смене тонера и барабана. Тогда как принцип работы термофаксов очень прост, поставил рулон термобумаги и не требуется больше никаких расходных материалов и технического обслуживания.

Себестоимость одной копии на телефаксе с термопечатью составляет около 40-70 копеек. Ещё одним достоинством этого аппарата является то, что используется рулонная термобумага.

Ширина, по которой ограничивается размер получаемого бланка, составляет 205 мм , а по длине ограничения нет. Такая бумага всегда есть в наличии, и различается по качеству и плотности.

Соответственно от качества бумаги зависит и качество печати.

Разработанный аппарат имеет достаточно хорошие характеристики (7-10 точек/мм и порядка 20 – 40 уровней серого). Этого разрешения достаточно для неплохой чёткости документов, включающих в себя текст и фотографии.

Печать полученных документов в факсимильном аппарате осуществляется с помощью граданов.

Граданы – это класс волоконно-оптических элементов, способных самостоятельно формировать и передавать оптические изображения.

Градиентные линзы представляют собой отрезки самофокусирующихся волноводов.

Единичный градан эквивалентен линзе. Для изображения строки оригинала применён блок из ряда одиночных граданов со стандартным диаметром оболочки, равным 0,1 мм . Искажений оптического изображения граданы не создают.

Фокусировка изображений элементов строки оригинала производится прямо на фоточувствительную поверхность линейки ПЗС. Всё это значительно улучшает качество изображения, передаваемого по каналу связи, а также сокращает габариты аппарата (фокусные расстояния граданов не превышают 20 мм ). В разработанном факсе используется плоскостная электромеханическая развёртка – закрепление документа происходит автоматически во время транспортирования документа. Такая конструкция обеспечивает возможность быстрой и простой зарядки бланка-оригинала в тракт транспортирования. Плюс ко всему такой аппарат довольно компактный и простой при сборке.

Приводной шаговый электродвигатель с помощью транспортирующего вала копию в направлении кадровой развёртки и обеспечивает неподвижное положение копии в процессе синтеза изображения строки. В целом, конструкция факса максимально удобна, проста в эксплуатации и компактна.

Человек, даже никогда не имевший опыта работы с факсами, может за несколько минут установить и настроить аппарат. Всё техническое обслуживание может производить сам пользователь, не имея специальной подготовки. Для снижения стоимости в конструкции аппарата используются детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, что нисколько не снижает качественных, эстетических и эргономических показателей.

Наоборот, такой подход позволяет снизить до минимума стоимость производства факса.

Используется блочно-модульная сборка. Это упрощает в случае поломки какой-либо детали замену. Ещё одной немаловажной особенностью конструкции данного аппарата является взаимозаменяемость отдельных групп деталей. Да и в конструкции общее количество деталей снижено до минимума. 4. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 4.1. Расчёт информационной плотности системы.

Принцип действия фототелеграфной системы (ФТС) заключается в том, что в передающем аппарате осуществляется построчное считывание оптических плотностей (или коэффициента отражения) передаваемого изображения и последовательное преобразование светового сигнала в пропорциональный ему электрический, который затем передаётся по каналу связи. В приёмном устройстве происходит обратный процесс. По окончании передачи – приёма одной строки, оригинал изображения и его копия передвигаются на шаг дискретизации Y *, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет передано и записано всё поле изображения. Таким образом, ФТС является примером дискретно – аналоговой системы, где аналоговая запись – воспроизведение осуществляется по оси Х, а пространственная дискретизация – по оси Y , то есть система анизотропна по этим осям.

Поскольку ФТС анизотропна вдоль осей X и Y , её эквивалентные схемы по этим осям различны (Рисунок 4.1.). При установлении стандартов на ФТС стремятся к тому, чтобы свойства системы вдоль обеих осей были как можно ближе.

Фильтрацию временных частот на входе ФТС осуществляется оптическая система ОС, формирующая элементарную площадку оригинала, а также считывающий элемент ЭС фотопреобразователя. На выходе фильтрацию обеспечивает воспроизводящий элемент ЭВ и зрительный анализатор ЗА. Канал связи КС ограничивает временные частоты в спектре передаваемого сигнала, что равносильно дополнительной фильтрации по оси Х. Объективными показателями качества чёрно-белого неподвижного изображения, воспроизводимого любой системой записи, тиражирования и воспроизведения информации, являются информационная ёмкость H , информационная плотность H p изображения, а также коэффициент информативности . Эквивалентная схема фототелеграфной системы. Рисунок 4.1. а) – вдоль оси Х б) – вдоль оси Y ЭС – элемент считывающий передающего устройства Д – дискретизатор КС – канал связи ЭВ – элемент воспроизводящий передающего устройства ЗА – зрительный анализатор Ф1, Ф2 – фильтры пространственной частоты на входе и выходе системы Исходные данные: 1. Формат бланка оригинала: А4 (210х297 мм) 2. Диаметр считывающего и воспроизводящего элементов: d эс = d эв = 0,1мм 3. Шаг дискретизации по оси Y : y *=0,1 мм 4. Время считывания бланка: T=15 секунд 5. Коэффициент, учитывающий время перемещения ЭС на начало следующей строки: с=1,5 Будем также считать, что размеры оригинала и копии одинаковы. Так как диаметр считывающего и воспроизводящего элементов равен шагу дискретизации, то можем найти частоту дискретизации по формуле: (4.1.) (4.2.) Теперь найдём максимальное количество строк: (4.3.) где h k – высота бланка оригинала. Таким образом: (4.4.) Для определения коэффициента информативности ФТ необходимо найти пространственную частотную характеристику (ПЧХ) считывающего и воспроизводящего элементов. ЭС и ЭВ обладают круговой симметрией, поэтому вдоль осей f x и f y ПЧХ одинаковые. При условии, что d = y *, можем подсчитать: (4.5.) Зададимся при этом рядом значений частот f от 0 до N , причём N =2/ y *. Таким образом, получим ряд значений от 0 до 20. Пусть f x =1, тогда: (4.6.) ПЧХ канала связи К кс ( f x ) имеет вид прямоугольника с амплитудой, равной единице, и частотой среза f max . Найдём частоту f max : (4.7.) Для того чтобы ограничить передаваемые в изображении частоты до f max , необходимо обеспечить максимальную временную частоту передачи сигнала: (4.8.) где Vx – относительная скорость перемещения бланка и считывающего элемента, которую найдём по формуле: (4.9.) где L – путь считывающего элемента по оси Х, bk – ширина бланка, z – количество строк разложения, Т – время считывания бланка, С – коэффициент, учитывающий время перемещения считывающего элемента на начало следующей строки.

Подставим все значения в формулы: (4.10.) Для определения коэффициента информативности ФТ необходимо также найти пространственную частотную характеристику зрительного анализатора К за ( f c ). Для расчёта ПЧХ ЗА необходимо пересчитать частоты на бланке копии f x к частотам на сетчатке f c . Необходимо отметить, что при определении коэффициента информативности для каждой системы ЗТВ нужно учитывать условия рассматривания изображения, формируемого данной системой.

Линейное увеличение ЗА определим по выражению: (4.11.) где f ’за – фокусное расстояние зрительного анализатора, равное 16мм, L – расстояние от наблюдателя до рассматриваемого бланка, равное 300мм.

Подставим числовые значения в формулу и получим: (4.12.) Теперь приведём пространственные частоты на носителе к пространственным частотам сетчатки глаза: (4.13.) Подставим числовые значения для f =1 и получим: (4.14.) Пространственно-частотную характеристику зрительного анализатора найдём по формуле: (4.15.) Получим числовые значения для частоты f c =18,75: (4.16.) Итоговую ПЧХ фототелеграфной системы определим из выражения: (4.17.) Результаты вычислений пространственно-частотных характеристик по приведённым формулам сведём в таблицу 4.1. Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Х.

Итоговая ПЧХ фототелеграфной системы определяется выражением: (4.18.) Поскольку в фототелеграфной системе вдоль оси Y происходит пространственная дискретизация сигнала изображения, то могут появиться искажения I и II рода.

Искажения I рода возникают из-за неудовлетворительной фильтрации пространственных частот фильтром Ф1 на входе системы и проявляются в виде муар-эффекта и исчезновения мелких деталей изображения. Если предположить, что спектр входного сигнала S вх ( f y ) равен 1, тогда спектр исходного сигнала (Рисунок 2.1.(б).): (4.19.) Спектр дискретизированного сигнала определяется выражением: (4.20.) Коэффициент искажений I рода описывается функцией: (4.21.) Искажения II рода возникают из-за неудовлетворительной фильтрации пространственных частот фильтром Ф2 на выходе системы и проявляются в виде заметности растровой структуры изображения.

Предположим, что спектр входного сигнала S вх ( f y ) равен 1 и на входе системы имеется идеальный фильтр К ид ( f y ), тогда спектр исходного сигнала: (4.22.) Спектр дискретизированного сигнала определяется выражением: (4.23.) Спектр выходного сигнала найдём из выражения: (4.24.) В результате в выходном сигнале могут возникнуть искажения второго рода, оценить которые позволяет коэффициент искажений II рода: (4.25.) Вычисление коэффициентов искажений I и II рода, спектра дискретизированного сигнала, а также спектра выходного сигнала найдём с помощью электронных таблиц Excel , а полученные данные сведём в таблицы 4.2. и 4.3. Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Y .

Подставим числовые значения в формулу и получим: (4.32.) Теперь можем найти числовое значение коэффициента информативности: (4.33.) Субъективное восприятие изображения оценивается чёткостью, объективное – коэффициентом информативности.

График, устанавливающий связь между субъективной и объективной оценкой качества изображения называют сенсорной характеристикой зрительного анализатора (Рисунок 4.4.). Сенсорная характеристика по параметру «чёткость». Рисунок 4.4. По графику видно, что оценка качества изображения довольно низкая, поэтому попробуем пересчитать, изменив исходные данные.

Проведём аналогичный расчет для шага дискретизации y *=0,05мм, соответственно и диаметр считывающего и воспроизводящего элементов d эс и d эв равны 0,05мм. Время считывания бланка оставим прежним Т=15 секунд.

Используя приведённые выше формулы произведём расчёт ПЧХ вдоль оси Х. Полученные данные сведём в таблицу 4.4. Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Х.

Подставим числовые значения в формулу и получим: (4.35.) Теперь можем найти числовое значение коэффициента информативности: (4.36.) Субъективное восприятие изображения оценивается чёткостью, объективное – коэффициентом информативности.

График, устанавливающий связь между субъективной и объективной оценкой качества изображения называют сенсорной характеристикой зрительного анализатора (Рисунок 4.7.). Сенсорная характеристика по параметру «чёткость». Рисунок 4.7. На основании полученных результатов приходим к выводу, что для получения хорошего качества получаемого изображения шаг дискретизации и диаметр считывающего и воспроизводящего элементов должны быть 0,05 мм . Такая система хорошо помехоустоичива. 2.2. Расчёт линейки ПЗС для рассматривания отпечатка невооружённым глазом. В процессе формирования сигнала изображения при помощи ПЗС матрицы он подвергается пространственной дискретизации как по горизонтали, так и по вертикали (по осям «Х» и « Y »), причём параметры дискретизации одинаковы для обеих осей. Если оптическое разрешение задаётся в количестве пикселей на дюйм ( PPI ) ширины или высоты матрицы, нетрудно найти частоту пространственной дискретизации: (4.37.) Подставим числовые значения и получим: (4.38.) Здесь 25,4 – количество миллиметров в дюйме.

Считая ПЗС матрицу изотропной по обеим осям, можно воспользоваться выражением для определения её пространственно-частотной характеристики: (4.39.) В свою очередь, для систем с пространственной дискретизацией сигнала выражение для ПЧХ выглядит следующим образом: (4.40.) Тогда можно записать: (4.41.) Сократим и, следовательно, получим: (4.42.) Подставим в формулу (2.42) числовые значения и получим: (4.43.) Для того чтобы оценить величину разрешающей способности матрицы, необходимо привести полученное значение от матрицы сначала к плоскости отпечатка, а затем – к плоскости сетчатки глаза.

Величина разрешающей способности в плоскости отпечатка может быть найдена следующим образом: (4.44.) отп – коэффициент увеличения от поверхности матрицы до отпечатка. Для его определения зададимся определёнными размерами матрицы из стандартно выпускаемых. Тогда: (4.45.) Н отп – высота отпечатка выбранного формата отпечатка, в нашем случае Н отп =210 мм. h м – высота матрицы. В справочной литературе размер матрицы задаётся как её диагональ=1/2,5(дюйм -1 ). Учитывая, что стандартное соотношение ширины и высоты матрицы составляет 4/3, мы можем определить, что высота матрицы будет равна 0,319 мм . Подставим полученные значения в формулу (4.45.) и получим: (4.46.) Чтобы оценить чёткость полученного на отпечатке изображения, нужно привести полученное значение разрешающей способности к плоскости сетчатки глаза и сравнить результат с разрешающей способностью зрительного анализатора, которая известна и составляет от 130 до 150 мм -1 для разных условий рассматривания изображения.

Приведённая к сетчатке глаза разрешающая способность отпечатка находится по следующей формуле: (4.47.) Подставим числовые значения и получим: (4.48.) Сравнив полученный результат, можем сказать, что такая матрица нам подходит. 2.3. Кинематический расчёт механизма транспортирования бланка оригинала.

Передача движения от приводного электродвигателя транспортирующим элементам механизма осуществляется с помощью прямозубых цилиндрических зубчатых колёс.

Кинематическая схема передаточного механизма показана на рисунке 4.8. Диаметры транспортирующих валов примем одинаковыми и равными 10 мм . Рассчитаем частоту вращения транспортирующих валов, для всех она будет одинакова и равна: (4.49.) n – угловая скорость вращения валов (рад/с). (4.50.) V – линейная скорость транспортирования бланка оригинала (м/с), r – радиус транспортирования вала (м). (4.51.) L – длина бланка оригинала (м), Т y – время передачи бланка (с). Подставим числовые значения в формулы и получим: (4.52.) Кинематическая схема передаточного механизма. Рисунок 4.8. 1, 2, 3, 4, 5, 6 – зубчатые колёса. 7 – приводной электродвигатель. 8, 9, 10 – транспортирующие валы. Так как приводной электродвигатель обеспечивает частоту вращения выходного вала равную частоте вращения транспортирующих узлов, то передаточные числа всех зубчатых передач одинаковы и равны i=1. Следовательно, модули и числа зубьев всех зубчатых колёс также равны. Из конструктивных соображений принимаем межосевое расстояние передач а=30 мм. Тогда модули зубчатых колёс найдём: (4.53.) Подставим значения и получим: (4.54.) Число зубьев каждого колеса найдём из соотношения: (4.55.) z 1 – число зубьев шестерни, z 2 – число зубьев колеса. Так как z 1 = z 2 = z , то получим: (4.56.) Сократим и подставим числовые значения в это выражение: (4.57.) Найдём теперь делительный диаметр каждого колеса: (4.58.) (4.59.) Найдём ширину каждого зубчатого колеса по формуле: (4.60.) ba – коэффициент ширины, для прямозубых колёс ba =0,2. Тогда: (4.61.) Найдём диаметр вершин каждого колеса по формуле: (4.62.) Определим диаметр впадин каждого колеса: (4.63.) 5. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ КОНСТРУКЦИИ В данном дипломном проекте был разработан факсимильный аппарат для передачи текстовой и графической информации формата А4. Разработанный факсимильный аппарат (СПбГУКиТ ДП 11 00 00 СБ) состоит из корпуса 1, панели управления 2, крышки 3 и телефонной трубки 4. На основании 17 находится отверстие под радиатор 15. Технические показатели изображены на шильдике 16, расположенном на основании 17. Факсимильный аппарат стоит на пяти ножках 11. На задней панели расположен выключатель 12, разъем под сетевой кабель 14 и телефонный вход 13. Бумага, предназначенная для подачи в печатное устройство устанавливается в отсек 19, закреплённый двумя винтами 26 и транспортируется валом 20 с резиновой накладкой 21. Документ для отправки устанавливается в бумагодержатель 5 и закрепляется при помощи фиксатора 6. Отсек для бумаги закрывается крышкой 3. В корпусе 1 находится механизм транспортирования бумаги и печатные платы электронного обеспечения аппарата.

Панель управления (СПбГУКиТ ДП 11 02 00 СБ) предназначена для управления функциями факсимильного аппарата. К основанию 10 прикрепляется электронный блок 3 при помощи шести винтов 25 и два вала 4. В основание 10 вкладывается сборочная плата 2, состоящая из микросхемы и прокладки. На плату 2 укладываются кнопки и клавиши 12, 13, 14, 15, 16, 18 и 19, предназначенные для управления функциями факса. На кнопки наносятся условные обозначения методом гравировки и закрашиваются чёрной эмалью МЛ-158. Также на панели управления расположен дисплей 1 для вывода информации, защищённый стеклом 20. Для наглядного отображения информации на панели управления расположены индикаторы состояния 17. Механизм транспортирования бумаги (СПбГУКиТ ДП 11 07 00 СБ) состоит из основания 8, приводного электродвигателя 20, трёх транспортирующих валов 1 и оптоэлектронного преобразователя 2. Транспортирующие валы приводятся во вращение от электродвигателя 20. Передаточный механизм анализирующего устройства состоит из шести зубчатых колёс 5. Валы вращаются во втулках 9, которые удерживаются в пазах разжимными кольцами 7. Электродвигатель 20 закреплён на основании 8 четырьмя винтами 15. Для транспортирования бумаги на валах 1 одеты резиновые накладки 10. 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ В предыдущих разделах данного дипломного проекта был произведён расчёт телефаксимильного аппарата и предложена его конструкция. 1. Шаг дискретизации – y* =0.05 ( мм ) . 2. Тип печати – термопечать. 3. Формат печати – А4. 4. Время передачи документа – 15 (с). 5. Габаритные размеры – 350х230х100 (мм). 6. Тип развёртки – плоскостная электромеханическая. 7. Количество зубчатых колёс в приводном механизма – 6 (шт). 8. Масса аппарата – 3,2 (кг). 9. Разрешающая способность – 16 (лин/мм). В связи с отсутствием информации о стоимости используемых материалов, трудоёмкости работ на разных стадиях технологического процесса изготовления соответствующих моделей, объективная и достоверная количественная оценка экономической эффективности разработанной конструкции во временных и информационных условиях дипломного проектирования затруднена.

Поэтому в данном разделе проведено сравнение разработанной модели с моделью-аналогом (факсимильный аппарат «Штрих») методом построения диаграммы «Паук-ЦИС», при котором сравниваются основные показатели качества. Для количественной оценки предельных значений показателей качества (хорошо и плохо) привлекалась группа экспертов – специалистов, компетентных в данной области техники.

Диаграмма «Паук-ЦИС» представляет собой круг, внутри которого обозначаются две области: ближе к центру – область «плохих» значений показателей, ближе к периферии – область «хороших» значений. От одной области к другой строятся радиусы, количество которых равно количеству сравниваемых критериев.

Каждый из них представляет собой шкалу, на которой обозначены числовые значения показателей таким образом, чтобы лучшие значения располагались ближе к внешней окружности, а худшие – к центру. 7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 7.1. Обеспечение условий безопасности труда и мероприятия по защите от потенциальных опасностей.

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) – это защита человека в техносфере от негативных воздействий техногенного и естественного происхождения и создание комфортных условий для жизнедеятельности. Для обеспечения БЖД и экологичности в условиях производства и эксплуатации проведём анализ условий безопасности труда и мероприятий по защите от потенциальных опасностей. 1. Назначение и описание объекта проектирования.

Факсисимильный аппарат относится к электронным приборам настольного типа.

Данный аппарат предназначен для подключения к розетке сети переменного тока, снабженной защитным (третьим) проводом заземления.

Данный факсимильный аппарат служит для передачи факсимильных сообщений по городской телефонной сети. Для приёма данных используется писчая бумага формата А4, а для отправки рулон термобумаги, вставляемый в отсек печатающего устройства.

Нормальная работа аппарата гарантируется при установке его на ровную горизонтальную поверхность. 2. Анализ потенциальных опасностей, оказывающих воздействие на окружающую среду и на человека в процессе трудовой деятельности . Отключить аппарат от сети и обратиться в сервис если: · сетевой шнур аппарата повреждён или истёрся; · внутрь аппарата попала жидкость; · аппарат не работает нормально при соблюдении инструкций по эксплуатации; · аппарат упал или был физически повреждён; · в работе аппарата появились заметные изменения (шум, скрежет, на дисплее выдаётся сообщение об ошибке, получаемые и отправляемые документы плохого качества). Все перечисленные выше пункты могут не только привести к поломке аппарата, но и нанести существенный вред человеку и окружающей среде. Также непоправимый ущерб может нанести неправильная утилизация факсимильного аппарата и расходных материалов (тонер-картридж, барабан, батарейки). Падение аппарата может нанести травму, поэтому стоит избегать неправильной установки факса. Масса факсимильного аппарата составляет 3.2 кг , а его габаритные размеры: 350мм х 230мм х 100мм. При соблюдении мер безопасности разработанный факсимильный аппарат не может нанести никакого вреда. 3. Перечень мероприятий по защите от опасных и вредных факторов при эксплуатации факса. · все необходимые предупреждения и инструкции нанесены на корпусе аппарата; · корпус аппарата выполнен из нетоксичных материалов; · несущие массы, а также все металлические нетоконесущие элементы в конструкции занулены; · токоведущие части аппарата хорошо заизолированы и обеспечена их недоступность при включенном в сеть приборе; · во избежание поражения током нельзя разбирать прибор, при необходимости технического обслуживания необходимо обратится в сервисный центр, так как неправильная сборка может привести к поломке аппарата; · необходимо оберегать аппарат от пыли, высокой температуры, вибрации и от воздействий прямого солнечного света; · при неправильном использовании органов управления и настройки, есть угроза воздействия опасного лазерного излучения; · подключать только в рекомендованные розетки (сеть 220В, розетка с заземлением). · в конструкции аппарата отсутствуют острые и режущие кромки. В целом конструкция разработанного факсимильного аппарата не несет вреда человеку и окружающей среде при правильной эксплуатации, своевременном техническом обслуживании и грамотной утилизации.

Предъявляемые требования полностью соответствуют ГОСТ 12.1.019-79.ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

Основная информация о работе факсимильного аппарата отображается на встроенном двухстрочном дисплее на русском языке, который находится на панели управления.

Существует 4 основных режима работы: 1. режим ожидания – на дисплее отображается дата, время, режим работы факса (автоматический приём, факс отключен, прием с помощью оператора); 2. режим отправки/приёма – на дисплее отображается время соединения (мин./сек.), количество переданных/принятых страниц, номер абонента; 3. режим настройки – отображается настреваемый пункт меню, вызываемого при помощи кнопки «меню», его параметры; 4. режим сообщения об ошибке – отображается ошибка («вызовите сервис», «открыта крышка», «кончилась бумага» и т. д.). В случае появления на дисплее сообщения об ошибке необходимо попробовать устранить неполадку или вызвать специалиста. 7.2. Повышение устойчивости проекта (БЖД в ЧС). Среди многообразия ЧС, которые возникают при производственных авариях, катастрофах, стихийных бедствиях, террористических и военных действиях, наиболее частыми бывают ЧС, вызываемые воздушной волной, образующейся в результате взрывов взрывчатых веществ или газовоздушной смеси. При оценке воздействия ударной волны на какие-либо элементы объекта необходимо учитывать силу, возникающую в результате действия ударной волны и реакцию элемента на действие этой силы.

Реакция элемента выражается в виде деформации его конструкции.

Значительные остаточные деформации приводят к полному или частичному их разрушению.

Возможно перемещение или опрокидывание, а также внутренние изменения в отдельных элементах объекта в результате его сотрясения.

Произведём расчёт возможных повреждений факсимильного аппарата при воздействии ударной волны ядерного взрыва.

Исходные данные: · Вид взрыва – воздушный. · Тротиловый эквивалент – ТЭ=5 кт. · Удаление – 1,6 км . 7.2.1. Воздействие ударной волны ядерного взрыва.

Характер воздействия ударной волны ядерного взрыва на различное оборудование в значительной степени зависит от вида взрыва. При воздушном ядерном взрыве образуется сферическая ударная волна, которая в ближней зоне, т.е. на расстоянии от эпицентра, меньшем высоты взрыва, падает вниз и называется падающей. Дойдя до поверхности земли, ударная волна мгновенно отражается, образуя отражённую волну. В дальней зоне, т.е. на расстоянии от эпицентра, большем высоты взрыва, скорость отражённой волны больше скорости падающей волны. В результате сложения падающей и отражённой волн образуется головная волна, давление в которой в 1,6 – 3 раза больше давления во фронте свободно распространяющейся сферической волны.

Головная волна распространяется вдоль поверхности земли.

Поражающее действие ударной волны воздушного ядерного взрыва в ближней зоне определяется давлением отражённой волны, в дальней зоне – давлением головной ударной волны.

Избыточное давление во фронте ударной волны Р ф при воздушном взрыве может быть рассчитано по формуле: (7.1.) q ув =0,5 q – тротиловый эквивалент взрыва по ударной волне, кг; q – мощность взрыва (тротиловый эквивалент), кг; R – расстояние от центра взрыва, м.

Подставим числовые значения и получим: (7.2.) Давление скоростного напора может быть рассчитано по формуле: (7.3.) Получим числовые значения давления скоростного напора: (7.4.) Смещение предмета.

Смещение предмета со своего места произойдёт в том случае, если горизонтальная сила крепления или трения будет меньше смещающей аэродинамической силы Р см : (7.5.) Здесь F тр – сила трения, f – коэффициент трения, G – вес предмета, Н. Следовательно, давление скоростного напора, при котором предмет сдвинется с места, будет: (7.6.) Подставив числовые значения, получим, что: (7.7.) Таким образом, получается, что при скоростном напоре, равном 0,43 кПа и более, аппарат будет смещён.

Сваливание (опрокидывание) предмета.

Высокие элементы могу быть свалены или опрокинуты. На аппарат будет действовать сила смещения.

Моменту силы смещения будет противодействовать сила тяжести (рисунок 7.1.). Схема распределения сил. Рисунок 7.1. Условием сваливания для незакреплённых элементов будет превышение момента силы смещения над моментом силы тяжести: (7.8.) Отсюда видим, что скоростной напор, при котором произойдёт сваливание аппарата, будет равен: (7.9.) Найдём числовое значение скоростного напора: (7.10.) При скоростном напоре, большем 3765 кПа, факсимильный аппарат будет опрокинут. 8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8.1. Технологическая схема сборки панели управления.

Технологический процесс сборки – процесс, содержащий действия по установки и образованию соединений составных частей изделия. Схема сборочных элементов – это схематическое изображение деталей и сборочных единиц, отражающее логическую последовательность их соединения. Схема сборочных элементов вследствие своей наглядности, визуальной доходчивости помогает осмыслению возможных вариантов технологического процесса сборки и на этой основе – выбору оптимального варианта. Для построения схемы сборочных элементов необходимо иметь условное графическое изображение деталей и сборочных единиц.

Принято изображать детали и сборочные единицы в виде прямоугольников, разделённых на 3 поля (рисунок 8.1.). Условное изображение детали (сборочной единицы). Рисунок 8.1. 1 – наименование детали (сборочной единицы); 2 – шифр детали (сборочной единицы); 3 – количество деталей (сборочных единиц), применяемых в данном изделии.

Построение схемы сборочных элементов начинается с выделения базовой детали (сборочной единицы). Базовой деталью или сборочной единицей называется деталь (сборочная единица), с которой начинается сборка изделия или сборочной единицы. В качестве базовой следует выбирать ту деталь, поверхности которой будут впоследствии использованы при установки в готовое изделие или при креплении сборочной единицы к ранее собранным сборочным единицам.

Изображение деталей входящей сборочной единицы должно располагаться сверху, а изображение входящих в нее сборочных единиц – снизу от горизонтальной линии. Для отражения существа действий самого процесса сборки схему сборочных элементов дополняют поясняющими краткими указаниями, характеризующими сущность действий, выполняемых в процессе присоединения каждой последующей детали.

Указания размещаются в тех местах по схеме сборочных элементов, в которых необходимо осуществлять данное действие (штифтовать, клеить, сверлить, контроль и т.д.). Схема сборочных элементов, дополненная краткими указаниями по существу действий соединения и контроля, называется технологической схемой сборки. После сборки узлов факсимильного аппарата в целом, следуют заключительные проверки работоспособности факса по основным выходным параметрам и характеристикам согласно техническому заданию. 8.2. Метод анализа иерархии для выбора требуемой функциональной модели факсимильной аппаратуры. Расчётной интегральной квалиметрической моделью, которая используется в методе анализа иерархий, является линейная свёртка характеристик оцениваемых объектов (альтернатив). Применим методику анализа иерархий для выбора модели факсимильного аппарата, наиболее целесообразной с точки зрения обеспечиваемых характеристик. Этап 1. Формирование структуры критериев. В таблице 8.1. приведены характеристики анализируемых объектов моделей факсов.

Структура характеристик (критериев) может быть многоуровневой, но для упрощения расчётов ограничимся уровнем 1. Анализируемые объекты (альтернативы) факсимильных аппаратов и их основные характеристики.

Результаты парных сравнений альтернатив для критерия «Скорость передачи» приведены в таблице 8.2. Результат парных сравнений объектов (альтернатив) для критерия «Скорость передачи».