Zasilacze awaryjne UPS

Transkrypt

1 Zasilacze awaryjne UPS Kwalifikacja E.12 Montaż i eksploatacja komputerów osobistych oraz urządzeń peryferyjnych Podręcznik do nauki zawodu Tomasz Kowalski

2 Zasilacz awaryjny UPS (ang. Uninterruptible Power Supply zasilacz bezprzerwowy) jest urządzeniem umożliwiającym pracę innym urządzeniom elektrycznym podczas przerwy w dostawie prądu (rysunek 2.91). Dodatkowo stanowi rodzaj filtra sieciowego, poprawiając stabilność dostarczanego napięcia, oraz pełni funkcję bezpiecznika przepięciowego. Najnowszymi UPS-ami można zarządzać za pomocą oprogramowania dostarczonego przez producenta. Konfiguracja urządzenia zależy od zaistniałej sytuacji, np. można ustawić opcję wysyłania sygnału zamknięcia systemu operacyjnego, gdy bateria urządzenia UPS jest rozładowana w 70%.

3 Działanie zasilacza UPS Podstawą zasilacza UPS jest akumulator, który dostarcza energię elektryczną w razie zaniku napięcia w sieci energetycznej. Przełączenie na akumulator następuje automatycznie w momencie, gdy urządzenie wykryje krótki zanik napięcia lub jego całkowity brak. Czas podtrzymywania zasilania przez UPS zależy od pojemności akumulatorów i od obciążenia na wyjściach urządzenia.

4 Odmiany zasilaczy UPS Większość produkowanych dzisiaj zasilaczy awaryjnych małej mocy jest budowana w technologii lineinteractive. Podczas normalnej pracy UPS przekazuje napięcie wejściowe bezpośrednio na wyjście, ładując jednocześnie akumulatory za pomocą prostownika 1. Po wykryciu awarii zasilania urządzenie uruchamia rozłącznik i synchronicznie do przebiegu sieciowego włącza falownik 2 dostarczający na wyjście UPS-a energię z wewnętrznych akumulatorów. Falownik wytwarza przebieg prądowy określany jako quasi-sinusoidalny czyli prostokątny o regulowanej szerokości, symulujący przemienny sygnał sinusoidalny. Kolejna odmiana zasilaczy awaryjnych to urządzenia typu off-line, w których napięcie wejściowe jest bezpośrednio przekazywane na wyjście UPS-a. Dodatkowo zasilacz awaryjny dokonuje pomiarów parametrów zasilania i ładuje wewnętrzne akumulatory. W momencie zaniku zasilania urządzenie przełącza się na zasilanie z akumulatorów poprzez wewnętrzny falownik, odłączając się całkowicie od sieci energetycznej. Zasilacze UPS średniej mocy to zazwyczaj urządzenia on-line, w których napięcie sieciowe 230 V zostaje zamienione na napięcie stałe służące do ładowania akumulatorów, które następnie ponownie jest zamieniane na postać sinusoidalną. Tego typu zasilacze UPS całkowicie odseparowują urządzenia zasilane od sieci energetycznej. Zasilacze UPS zawierające zwielokrotniony układ zasilania awaryjnego są nazywane redundantnymi. 1. Zamienia prąd przemienny na stały. 2. Zamienia prąd stały na przemienny o regulowanej częstotliwości.

5 Parametry i dobór zasilaczy UPS Na dobór zasilacza mają wpływ następujące elementy: Charakterystyka obciążenia urządzeń wyjściowych. Określa, jaka część mocy całkowitej wyrażonej w woltoamperach (VA) jest wykorzystywana przez komputer PC. Urządzenia informatyczne mają nieliniowy charakter obciążenia, dlatego wydajność prądowa w tym przypadku powinna być większa niż w zasilaczach dla urządzeń liniowych. Pobierana moc urządzeń wyjściowych. Moc zasilacza awaryjnego wyrażana w woltoamperach (VA) powinna być dwa razy większa niż moc chronionego zestawu komputerowego. Czas podtrzymania (min). Na czas podtrzymania przez zasilacz UPS zestawu zabezpieczanego wpływa przede wszystkim pojemność zastosowanych akumulatorów, a także moc zestawu komputerowego. W zasilaczach UPS renomowanych marek stosuje się odpowiednio duże akumulatory przy małych mocach zasilaczy, w zasilaczach popularnych postępuje się odwrotnie.

6 Obudowa komputerowa

7 Wszystkie komponenty komputera klasy PC są umieszczane w obudowie, która ma za zadanie chronić urządzenia przed czynnikami zewnętrznymi. Obudowa, podobnie jak zasilacz, musi być zgodna z formatem płyty głównej, np. płyta ATX jest montowana w obudowie ATX z zasilaczem ATX. Obudowę można przyrównać do szkieletu i skóry człowieka: szkielet scala organizm, a skóra chroni przed czynnikami zewnętrznymi. Obudowa komputerowa (ang. computer case, computer chassis) najczęściej przyjmuje postać stalowego lub aluminiowego prostopadłościanu. Umożliwia montaż najważniejszych komponentów komputera klasy PC, stanowi również ochronę przed czynnikami zewnętrznymi. W zależności od użytego formatu płyty głównej obudowa może przyjąć kilka podstawowych odmian: AT, ATX (rysunek 2.92), NLX (rysunek 2.93) lub BTX.

8 Najmniejsze wersje płyt głównych można zamontować w obudowach SFF (ang. Smali Form Factor małych rozmiarów). Komputery przeznaczone do biur i banków najczęściej są wyposażane w obudowy typu desktop, a komputery do zastosowań domowych w obudowy tower. Obudowy typu desktop Obudowa typu desktop (biurkowa) (rysunek 2.94) jest ustawiana na biurku komputerowym. Na jej górnej powierzchni można umieścić monitor komputerowy typu CRT lub LCD, co pozwala zaoszczędzić miejsce w okolicach stanowiska pracy. Jednym z ograniczeń obudowy desktop jest zmniejszona przestrzeń rozbudowy w jej wnętrzu.

9 Obudowa typu tower Wśród użytkowników domowych najbardziej rozpowszechnione są obudowy typu tower (wieża), które mają kształt wysokiego i wąskiego prostopadłościanu. Wyróżnia się trzy podstawowe odmiany tego typu obudów: Mini tower. Najmniejsza odmiana obudów tower umożliwiająca montaż stacji dyskietek, jednego napędu 3,5-calowego, twardego dysku i maksymalnie jednego lub dwóch napędów 5,25 cala (napędy optyczne). Midi tower. Średnia obudowa typu tower, najbardziej rozpowszechniona wśród domowych użytkowników komputerów klasy PC (rysunek 2.95). Umożliwia montaż stacji dyskietek, dwóch napędów 3,5-calowych w postaci dysków twardych oraz trzech lub czterech napędów 5,25 cala. Big tower. Największa odmiana obudów tower przeznaczona do komputerów o zastosowaniu serwerowym. Umożliwia montaż wielu napędów 3,5- calowych dla dysków twardych. Kieszenie 5,25 cala służą do montowania napędów optycznych lub wymiennych dysków twardych.

10 Obudowa typu SFF Najmniejsze formaty płyt głównych (mniejsze niż standardowe ATX) mogą zostać zamontowane w coraz popularniejszych obudowach multimedialnych. Tego typu produkty są określane jako Smali Form Factor (SSF). Do najpopularniejszych należą: Home Theater Personal Computer (HTPC komputer jako centrum multimedialne). Obudowa przeznaczona do płyt głównych mniejszych niż Micro ATX (Mini ITX), idealnie nadaje się do budowy komputera pełniącego również funkcję stacjonarnego odtwarzacza multimedialnego (rysunek 2.96). Game Cube. Większa od HTPC, przeznaczona do bardziej zaawansowanych komputerów z płytami Micro ATX, mocniejszymi zasilaczami i wydajnymi kartami graficznymi. Jej konstrukcja optymalizuje cyrkulację powietrza

11 Urządzenia wejściowe Interakcję użytkownika z komputerem zapewniają urządzenia wejściowe (ang. input devices), pozwalające na wprowadzanie poleceń, edycję tekstu, wpisywanie adresów URL, kontrolę systemu operacyjnego za pomocą kursora itd Do najczęściej używanych urządzeń wejściowych zaliczamy klawiaturę komputerową i mysz komputerową (rysunek 2.97) oraz touchpad, do mniej popularnych trackballe, tablety graficzne i trackpointy

12 Klawiatura komputerowa Klawiatura komputerowa (ang. computer keyboard) jest jednym z podstawowych elementów wyposażenia zestawu komputerowego umożliwiającym wprowadzanie poleceń i danych. Można spotkać kilka odmian klawiatur w zależności od liczby i układu klawiszy: PC XT 83-klawiszowa (przestarzała), AT 84-klawiszowa (przestarzała), rozszerzona 101-klawiszowa, Windows 104-klawiszowa. Obecnie najpopularniejszą klawiaturą komputerową jest wersja 104-klawiszowa opracowana przez Microsoft. Klawiatura 104-klawiszowa została wyposażona w dodatkowe trzy przyciski: dwa Windows i jeden Application, ułatwiające pracę w okienkowych systemach operacyjnych z rodziny Windows (rysunek 2.98). Rozmieszczenie klawiszy Windows i Application na klawiaturze 104- klawiszowej

13 Popularność zyskują również klawiatury multimedialne wyposażone w wiele dodatkowych przycisków i funkcji ułatwiających obsługę systemu operacyjnego i oprogramowania multimedialnego. Aby wykorzystać wszystkie opcje takiej klawiatury, należy zainstalować sterowniki i oprogramowanie dołączone przez producenta. Klawiatury mają różne układy klawiszy do najpopularniejszych można zaliczyć: 1.QWERTY (klawiatura programisty). Nazwa pochodzi od pierwszych sześciu znaków z szeregu klawiszy pod rzędem cyfr. Jest to układ najczęściej wybierany przez użytkowników komputerów PC, pozwalający na wprowadzenie liter ze znakami diakrytycznymi za pomocą kombinacji z prawym klawiszem Alt. 2.QWERTZ (klawiatura maszynistki). Nazwa pochodzi od pierwszych sześciu znaków z szeregu klawiszy pod rzędem cyfr. Od układu QWERTY różni się zamianą liter Y i Z oraz rozmieszczeniem niektórych innych znaków. Polska odmiana powstała na bazie układu niemieckiego polskie litery wstawiono w miejsce liter alfabetu niemieckiego (a, ó, ii, E) i kilku znaków specjalnych.

14

15 Różnice w budowie klawiatur objawiają się na poziomie konstrukcji przełączników i sposobu podłączenia do komputera. Konstrukcja przełączników Istnieje kilka technologii budowy przełącznika klawisza klawiatury komputerowej: Konstrukcja mechaniczna. To najstarsze rozwiązanie oparte na mechanicznym mikroprzełączniku. Po wciśnięciu mechanizm przełącznika powoduje zwarcie wewnętrznych styków. Konstrukcja membranowa. W tym przypadku są ze sobą zespolone dwa elementy. Górny arkusz blaszany lub gumowy ma wytłoczenia w miejscach przycisków, dolny jest płaski, a jego styki znajdują się pod wytłoczeniami. Pod wpływem wciśniętego klawisza wytłoczenie ugina się, powodując zwarcie styków dolnego arkusza.

16 Konstrukcja kopułkowa. Podstawą jest gumowa kopułka z zamontowanym stykiem węglowym na szczycie. Po wciśnięciu następuje wgięcie kapturka i element przewodzący zwiera styki na płytce drukowanej (rysunek 2.99). Konstrukcja pojemnościowa. Rozwiązanie określane jako bezdotykowe. Naciśnięcie klawisza powoduje zbliżenie do siebie płytek kondensatora, który zmienia pojemność, co zostaje odnotowane przez elektronikę klawiatury jako aktywność przycisku.

17 Sposób podłączenia do komputera Współczesne komputery klasy PC umożliwiają podłączenie klawiatury za pomocą kilku interfejsów: DIN 5-pinowy. Złącze spotykane w płytach AT, przestarzałe. PS/2. Dedykowane 6-pinowe złącze typu mini-din (rysunek 2.100) opracowane przez firmę IBM dla komputera P2/2. Kolor fioletowy oznacza złącze klawiatury, kolor zielony myszy. USB. Najnowsze klawiatury są podłączane za pomocą gniazda magistrali USB. Standard USB umożliwia wyposażenie klawiatur w opcje i funkcje niedostępne dla sprzętu podłączanego za pomocą PS/2. Bezprzewodowe (Bluetooth/Wi-Fi). Do podłączenia klawiatury można również wykorzystać technologię bezprzewodową.

18 UWAGA Aby używać klawiatury USB z poziomu DOS-a lub np. z poziomu Menu opcji zaawansowanych systemu Windows (uruchamianego podczas inicjacji systemu przyciskiem F8), należy włączyć jej obsługę w BIOS Setup płyty głównej. W zależności od wersji BIOS-u opcja może być określana jako USB Keyboard Support, Legacy USB Support itp. Działanie klawiatury Każdorazowe użycie klawisza jest odczytywane przez układ mikroprocesora klawiatury i identyfikowane jako szesnastkowy kod danego przycisku. Wciśnięcie klawisza zostaje odczytane przez elektronikę klawiatury jako kod wykonania (ang. make code), a zwolnienie klawisza jako kod przerwania (ang. break code). Dwustanowa obsługa klawiszy pozwala na odczytywanie czasu wciśnięcia i daje możliwość identyfikowania kodów kilku przycisków użytych jednocześnie.

19 Urządzenia wskazujące Urządzenia wskazujące (ang. pointing devices) są wykorzystywane do obsługi współczesnych systemów operacyjnych z interfejsem graficznym. Pozwalają na sterowanie kursorem (ang. cursor), a tym samym na korzystanie z podstawowych obiektów środowiska graficznego, takich jak pliki, katalogi, skróty, przyciski, okna, menu, paski przewijania, suwaki, karty, zakładki itp. Dodatkowo użytkownik może sterować oprogramowaniem multimedialnym, grami komputerowymi, używać programów graficznych itd Mysz komputerowa Mysz komputerowa (ang. computer mouse) jest najpopularniejszym urządzeniem wskazującym stosowanym w komputerach klasy PC. Obecnie można kupić jedynie myszy optyczne (ang. optical mouse). Rzadkością stały się urządzenia optomechaniczne, określane potocznie jako myszy kulkowe

20 Mysz kulkowa W myszy kulkowej gumowa kulka steruje dwoma wałkami odpowiedzialnymi za ruch kursora wzdłuż osi X i Y. Na końcu wałków znajdują się niewielkie kółka z wyciętymi otworkami przepuszczającymi lub blokującymi strumień światła kierowany na czujniki podczerwieni. Fotokomórki przekształcają migające światło w informacje interpretowane przez elektronikę urządzenia, a następnie wysyłane w postaci cyfrowej za pomocą interfejsu do płyty głównej (rysunek 2.102). Dodatkowo mysz jest wyposażona w co najmniej dwa przyciski podstawowe, klawisze dodatkowe i rolkę (ang. scroll) umożliwiającą np. sterowanie pionowym suwakiem w przeglądarce internetowej. Często pełni ona także funkcję trzeciego przycisku.

21 Przez bezpośredni kontakt kulki z podłożem na rolkach osadzają się zanieczyszczenia powodujące pogorszenie pracy urządzenia. Myszy kulkowe wymagają okresowej konserwacji, czyli delikatnego usunięcia zabrudzeń z rolek i kulki. Ten typ myszy jest już całkowicie wyparty przez urządzenia optyczne Mysz optyczna Najnowsza generacja myszy komputerowych to urządzenia optyczne niewykorzystujące dodatkowych elementów mechanicznych. Dioda LED lub dioda laserowa generuje strumień świetlny Podczas ruchu urządzenia jest on odbijany od podłoża i skupiany za pomocą soczewki na matrycy CDD (ang. Charge Coupled Device urządzenie o sprzężeniu ładunkowym), która zamienia światło na prąd elektryczny. Ładunki są odpowiednio interpretowane przez elektronikę urządzenia, a następnie w postaci cyfrowej wysyłane do płyty głównej za pomocą jednego z interfejsów (rysunek 2.103).

22 Brak elementów mechanicznych powoduje, że konserwację trzeba przeprowadzać znacznie rzadziej niż w przypadku myszy optomechanicznych. Interfejsy myszy komputerowej Myszy komputerowe mogą zostać przyłączone do komputera za pomocą różnych interfejsów: Port szeregowy. Najstarszy sposób przyłączenia myszy komputerowej do płyty głównej, dzisiaj uznawany za przestarzały Złącze PS/2. Do niedawna najpopularniejszy sposób przyłączania myszy do komputera klasy PC (rysunek 2.100). Złącze ma charakter 6-pinowego gniazda mini-din w kolorze zielonym i służy wyłącznie do przyłączania myszy. Magistrala USB. Myszy do komputerów przenośnych i urządzenia wyposażone w wymyślne opcje mają dodatkowe przyciski przeznaczone wyłącznie do magistrali USB. Bluetooth i WLAN. Oddzielną grupą urządzeń są myszy bezprzewodowe, w których najczęściej stosowanym medium są fale radiowe. Połączenie z komputerem jest realizowane za pomocą standardu Bluetooth lub sieci bezprzewodowej Wi-Fi. Podłączenie myszy komputerowej do złącza PS/2 klawiatury (i odwrotnie) nie powoduje uszkodzenia urządzeń, jednak nie będą one działać Niektóre wersje płyt głównych potrafią wykryć błędne podłączenie urządzeń i automatycznie przemapowują porty, co pozwala na prawidłową pracę myszy i klawiatury.

23 Trackball Trackball jest urządzeniem optomechanicznym, które można określić mianem substytutu tradycyjnej myszy komputerowej (rysunek 2.104). Technicznie trackball przypomina mysz kulkową obróconą na plecy", a sterowanie kursorem odbywa się poprzez dużą gumową lub plastikową kulkę poruszaną palcami. Całe urządzenie jest właściwie nieruchome, dlatego trackballe świetnie nadają się do użycia na stanowiskach z wyjątkowo ograniczoną przestrzenią roboczą. Urządzenia standardowe korzystają ze sterowników myszy komputerowych, bardziej wyrafinowane modele mogą wymagać zainstalowania oprogramowania producenta.

24 Tablet graficzny Tablet graficzny (ang. graphics tablet) to urządzenie bardzo podobne do touchpada, lecz reagujące na dotyk specjalnym rysikiem (zwanym piórkiem) przy wykorzystaniu pola elektromagnetycznego do śledzenia ruchów wskaźnika na powierzchni tabletu (rysunek 2.105). Oczywiście, jeśli chodzi o wymiary, to urządzenie jest o wiele większe niż touchpad (od A6 retusz fotografii i hobbystyczny rysunek, po AO programy CAD, tworzenie map i innych projektów).