Mechatronika. Modu 12: Interfejsy. podr czniki. (pomys ) dr Gabriele Neugebauer mgr in. Matthias Römer Neugebauer und Partner OHG Niemcy

Transkrypt

1 Mechatronika Modu 12: Interfejsy podr czniki (pomys ) dr Gabriele Neugebauer mgr in. Matthias Römer Neugebauer und Partner OHG Niemcy Europejski Projekt transferu innowacji dla dodatkowej kwalifikacji Mechatronika dla specjalistów w zglobalizowanej produkcji przemys owej. UE-Projekt Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/ "MINOS + +", okres od 2008 do 2010 r. Ten projekt zosta zrealizowany przy wsparciu finansowym Komisji Europejskiej. Projekt lub publikacja odzwierciedlaj jedynie stanowisko ich autora i Komisja Europejska nie ponosi odpowiedzialno ci za umieszczon w nich zawarto

2 Partners for the creation, evaluation and dissemination of the MINOS and the MINOS** project. - Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany - np neugebauer und partner OhG, Germany - Henschke Consulting, Germany - Corvinus University of Budapest, Hungary - Wroclaw University of Technology, Poland - IMH, Machine Tool Institute, Spain - Brno University of Technology, Czech Republic - CICmargune, Spain - University of Naples Federico II, Italy - Unis a.s. company, Czech Republic - Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic - Tower Automotive Sud S.r.l., Italy - Bildungs-Werkstatt Chemnitz ggmbh, Germany - Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany - Euroregionala IHK, Poland - Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen - Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland - Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary - Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary - Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary - Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany - Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden Zawartość Szkolenia Minos: moduły 1 8 (podręczniki, ćwiczenia i rozwiązania do ćwiczeń dla): Podstawy/ Kompetencje międzykulturowe, zarządzenie projektem/ Fluidyka / Napędy Elektryczne i Sterowanie / Elementy Mechatroniki/ Systemy i Funkcje Mechatroniki/ Logistyka, Teleserwis, Bezpieczeństwo/ Zdalne Zarządzanie, Diagnostyka Minos **: moduły 9 12 (podręczniki, ćwiczenia i rozwiązania do ćwiczeń dla): Szybkie Prototypowanie / Robotyka/ Migracja/ Interfejsy Wszystkie moduły dostępne są w następujących językach: Polski, Angielski, Hiszpański, Włoski, Czeski, Węgierski i Niemiecki W celu uzyskania dodatkowych informacji proszę się skontaktować z Chemnitz University of Technology Dr.-Ing. Andreas Hirsch Reichenhainer Straße 70, Chemnitz phone: + 49(0) fax: + 49(0) minos@mb.tu-chemnitz.de or

3 Spis treści 1. Interfejsy Wprowadzenie Zasilanie elektryczne Wtyczka euro Wtyczka wstrząsoodporna Wtyczki w Wielkiej Brytanii Wtyczki w Szwajcarii Wtyczki w Ameryce Północnej Inne systemy Gniazda kablowe Lampy Baterie Interfejsy komputerowe Wprowadzenie Pojęcia Zewnętrzne interfejsy w komputerach Port przyłączeniowy drukarki Interfejs szeregowy Porty klawiatury i myszy (PS/2) USB FireWire Porty monitora VGA DVI HDMI DisplayPort Interfejsy wewnętrzne Zasilanie energią Slot ISA Slot PCI PCI-Express Inne sloty do dodatkowych funkcji PCMCIA Porty i połączenia portów napędu dysków Podłączenie twardego dysku IDE Interfejs szeregowy ATA esata SCSI

4 Serial Attached SCSI Sloty RAM SO-DIMM Gniazda procesora Porty audio Analogowa transmisja audio Cyfrowa transmisja audio Porty wideo Composite video S-video SCART Component video Interfejsy sieciowe w komputerach Ethernet WLAN Bluetooth IrDA Telefonia i internet Telefony analogowe ISDN DECT Telefony komórkowe UMTS WiMAX DSL Interfejsy programowe Interfejsy programowania Protokoły internetowe Universal Plug and Play Interfejsy człowiek-maszyna Klawiatura Mysz komputerowa Monitory Graficzne tekstowe interfejsy użytkownika Graficzne interfejsy użytkownika Głosowe interfejsy użytkownika Projektowanie interfejsów

5 Spis rysunków: Rys. 1.1: Wtyczka euro... 8 Rys. 1.2: Wtyczka kształtowa i wtyczka wstrząsoodporna... 9 Rys. 1.3: Wtyczka wstrząsoodporna bez i z dodatkowym stykiem ochronnym...10 Rys. 1.4: Wtyczka sieciowa używana w Wielkiej Brytanii...11 Rys. 1.5: Wtyczka szwajcarska z adapterem...12 Rys. 1.6: Wtyczka sieciowa używana w Ameryce Północnej...13 Rys. 1.7: Przykłady podróżnych adapterów wtykowych...14 Rys. 1.8: Gniazda kablowe nisko- i wysokotemperaturowe...15 Rys. 1.9: Wtyczka "waflowa" do żelazka...16 Rys. 1.10: Wtyczka i gniazdo kablowe "koniczynowe"...17 Rys. 1.11: Małe gniazdo konektorowe i gniazdko kablowe golarki...18 Rys. 1.12: Żarówki z gwintami E27, E14 i E Rys. 1.13: Żarówka halogenowa z trzonkami GU10 i żarówka wtykowa...20 Rys. 1.14: Ogniwa mono, mignon, mikro, baterie litowe i ogniwa pastylkowe...21 Rys. 2.1: Kabel drukarki...25 Rys. 2.2: Dongle do interfejsu równoległego...26 Rys. 2.3: Kable do interfejsu szeregowego RS Rys. 2.4: Mysz z 9-kołkową wtyczką D-Sub...28 Rys. 2.5: Gniazda komputerowe PS/ Rys. 2.6: Styki gniazda mini-din...30 Rys. 2.7: Kable USB z wtyczkami typu A i B oraz z wtyczką mini...31 Rys. 2.8: Różnicowa transmisja danych...32 Rys. 2.9: Kabel FireWire z wtyczką 4-kołkową i 6-kołkową...34 Rys. 2.10: Kabel VGA i gniazda BNC...36 Rys. 2.11: Adapter mini-vga / VGA...37 Rys. 2.12: Wtyczka DVI...38 Rys. 2.13: Adapter DVI / VGA...39 Rys. 2.14: Kabel HDMI...40 Rys. 2.15: Konektor wtykowy do zasilania płyty głównej...42 Rys. 2.16: Kable zasilania napędów...43 Rys. 2.17: Karta wtykowa ISA...44 Rys. 2.18: Karta wtykowa PC...45 Rys. 2.19: Kabel napędu dyskietki...50 Rys. 2.20: Skręcone przewody kabla napędu dyskietki...51 Rys. 2.21: Kabel IDE...53 Rys. 2.22: Twardy dysk z portem SATA...54 Rys. 2.23: Urządzenie z gniazdem esata...56 Rys. 2.24: Kabel SCSI...57 Rys. 2.25: SIMM, PS/2-SIMM, SD-RAM...60 Rys. 2.26: SO-DIMM

6 Rys. 2.27: Gniazdo 7 i Intel Pentium...65 Rys. 2.28: Kabel cinch...66 Rys. 2.29: Różne konektory DIN i mini-din...67 Rys. 2.30: Wtyczki stereo 6,35 mm i 3,5 mm z czterema stykami...68 Rys. 2.31: Kabel cinch do standardu composite video...70 Rys. 2.32: Kabel S-Video...71 Rys. 2.33: Konektor SCART...72 Rys. 2.34: Gniazda component video...73 Rys. 2.35: Adapter Ethernet do 10Base2 i pary skręconej...74 Rys. 2.36: Przełącznik Ethernet...75 Rys. 2.37: Antena WLAN...77 Rys. 2.38: Interfejs IrDA telefonu komórkowego...80 Rys. 2.39: Gniazdo telefoniczne z kodowaniem NFN i wtyczką F...81 Rys. 4.1: Klawiatura komputerowa z niemieckim układem klawiszy...91 Rys. 4.2: Klawiatura laptopa...92 Rys. 4.3: Mysz z kilkoma i z jednym przyciskiem

7 1. Interfejsy 1.1 Wprowadzenie Interfejsy są potrzebne wtedy, gdy muszą się ze sobą komunikować rożne systemy. Angielskie słowo "interface" można wyprowadzić od łacińskich słów "inter = "między" i "facies = "struktura" lub "forma. W celu realizacji komunikacji między dwoma systemami powinny one mieć kompatybilne interfejsy. Nie ma znaczenia sposób, w jaki informacja jest przetwarzana wewnątrz systemu. Interfejsy mają wielokrotną standaryzację dla zapewnienia bezproblemowej komunikacji między systemami. Powinniśmy zasadniczo rozróżnić komunikację między urządzeniami od komunikacji między urządzeniem a człowiekiem. Pierwszy przypadek jest określony jako interfejs maszyna-maszyna, a drugi jako interfejs człowiek-maszyna. Interfejsy mają duże znaczenie w technice komputerowej. Interfejsy sprzętowe łączą ze sobą poszczególne części komputera. Umożliwia to połączenie elementów od różnych producentów. Interfejsy sprzętowe przede wszystkim przesyłają sygnały elektryczne. Jednak muszą być także dopasowane mechaniczne wymiary interfejsów. Interfejsy programowe łączą ze sobą różne programy komputerowe. Program użytkownika może tutaj wymieniać dane z systemem operacyjnym. Szczególnym przypadkiem są interfejsy sieciowe, które umożliwiają komunikowanie się ze sobą różnych komputerów, w których zastosowana jest kombinacja oprzyrządowania i oprogramowania. Interfejsy są także potrzebne do komunikacji między człowiekiem a komputerem. Takie interfejsy użytkownika powinny umożliwiać intuicyjną obsługę przy możliwie małych wymaganiach szkoleniowych. 7

8 1.2 Zasilanie elektryczne Wtyczka euro Przykładem codziennego interfejsu jest zasilanie elektryczne urządzenia elektrycznego, którego wtyczka jest podłączona do gniazda w ścianie. W Europie i w wielu innych krajach stosowane jest napięcie znamionowe 230 V. Jednak wtyczki i gniazda różnią się wymiarami mechanicznymi. Przede wszystkim należy rozróżniać między złączami wtykowymi dwużyłowymi i trzyżyłowymi. Do przesyłania energii elektrycznej potrzebne są dwie żyły. Trzeci przewód ochronny jest użyty ze względów bezpieczeństwa. Wtyczka euro ma dwa styki, lekko wygięte ku sobie. Zapewnia to mocne zaciśnięcie w gnieździe ściennym. Styki mają średnicę 4 mm. Około połowa długości kołków stykowych jest izolowana. Średnica izolacyjnych tulejek plastykowych jest mniejsza niż same styki. Wtyczki euro dopuszczają prądy do 2,5 A. Ponieważ nie mają przewodu ochronnego, urządzenia z wtyczkami euro powinny mieć izolację ochronną. Typowymi przykładami są lampy i urządzenia elektryczne małej mocy. Z powodu wąskiej budowy wtyczki euro mogą być stosowane w wielu krajach europejskich łącznie ze Szwajcarią. Rys. 1.1: Wtyczka euro 8

9 1.2.2 Wtyczka wstrząsoodporna Tak zwane wtyczki wstrząsoodporne lub wtyczki bezpieczne są szeroko stosowane w Europie. Oba kołki stykowe mają średnicę 4,8 mm, czyli są trochę grubsze od styków wtyczki euro. Oba boki wtyczki mają powierzchnie stykowe do przewodu ochronnego. Gniazdo sieciowe ma dwie sprężyny stykowe w odpowiednich miejscach. Po włożeniu wtyczki najpierw zostaje połączony styk ochronny, zanim kołki stykowe zostaną połączone ze stykami gniazda. Wtyczka kształtowa wygląda podobnie, ale nie ma styku ochronnego. Jest używana z urządzeniami o większym poborze energii niż dopuszczalny dla wtyczki euro, takimi jak odkurzacze. W odróżnieniu od wtyczki euro wtyczka kształtowa nie może być używana w niektórych krajach, np. w Szwajcarii, z powodu jej zewnętrznych wymiarów i grubszych kołków stykowych. Kołki stykowe wtyczki kształtowej są grubsze niż kołki wtyczki euro ze względu na większą obciążalność prądową. Jej kołki nie są izolowane, ponieważ izolacja zmniejsza średnicę. Wtyczki kształtowe i wtyczki bezpieczne mogą przewodzić prąd do 16 A przy napięciu 230 V. Rys. 1.2: Wtyczka kształtowa i wtyczka wstrząsoodporna 9

10 We francuskim systemie bezpieczeństwa ochronny kołek stykowy wystaje z gniazda ściennego. Takie gniazda mogą być używane tylko z wtyczkami, które mają otwór na odpowiedni styk ochronny. Wtyczki ze stykami ochronnymi z boków mogą być używane z gniazdami bez tego kołka stykowego. Jednak ten przypadek nie jest dozwolony, ponieważ funkcja ochronna jest wtedy nieczynna. Wtyczki euro mogą być używane w systemie francuskim dzięki ich wąskiemu kształtowi. Wtyczki kształtowe wymagają otworu na kołek ochronny gniazda. Ochronne kołki stykowe w systemie francuskim zabezpieczają wtyczki przed odwróceniem biegunowości. Oznacza to, że nie mogą być włożone w położeniu odwróconym o 180, w odróżnieniu np. od wtyczek euro. Ma to taką zaletę, że przy odpowiednim okablowaniu gniazd ściennych linia pod napięciem jest zawsze podłączona do tego samego kołka wtyczki. Powoduje to na przykład, że linia pod napięciem jest zawsze podłączona do głęboko umieszczonego środkowego styku gniazda żarówki, a nie do jej zewnętrznego gwintu. Obecnie wtyczki systemu francuskiego oraz wtyczki bez otworów na kołek ochronny prawie wcale nie są używane. Prawie wszystkie obecnie stosowane wtyczki bezpieczne mają dodatkowy otwór, który jest połączony z przewodem ochronnym. Umożliwia to użycie tych wtyczek także we Francji. Rys. 1.3: Wtyczka wstrząsoodporna bez i z dodatkowym stykiem ochronnym 10