Литр, метр и вольт применительно к компьютеру

Добрый день, друзья!

Сегодня мы отступим немного от «железного потока» и поговорим о вещах не менее интересных. О единицах измерения физических величин.

Наш физический мир, в котором мы пребываем, устроен весьма сложно и разнообразно. Множество ученых всех времени народов пытались познать его, открывая попутно многие законы — не обязательно после того, как им падало на голову яблоко. Для описания и понимания этих законов требовались разного рода единицы и константы.

В результате этих изысков появились так близкие и понятные нам метр, литр, вольт, ампер, ватт и другие. Шло время, наука развивалась не только в теоретическом, но и в практическом направлении, что выражалось в появлении новых видов техники. По сути — разного рода «железок». Постепенно стало тесно в рамках основных физических единиц.

Придумали множество различных приставок, как уменьшающих, так и увеличивающих эти единицы. И теперь, оперируя такими уже привычными названиями, мы знаем, что миллилитр — это практически ничего, а литр — кое-что :-) Миллиметр — это мало, а километр — много. Но нас интересуют эти физические величины не сами по себе, а применительно к компьютерным «железкам». Посмотрим чуть более подробно на

 Литр

струйный принтерПри этом вспоминаются струйные принтеры  с их печатающими головками.

Изображение в струйном принтере получается из микроскопических цветных капелек чернил, которыми головка «плюет» на бумагу.

Размер этих капелек определяется объемом сопловой камеры, где перед «плевком» накапливаются чернила.

В настоящее время у лучших моделей объем камеры доведен до единиц пиколитров (пл). Одни пиколитр — это десять в минус двенадцатой степени литра. Это невообразимо мало! Самая малая «вменяемая» часть объема (то, что можно «пощупать») — это миллилитр или «кубик» в шприце.

Если разделить этот кубик на тысячу частей, получим микролитр или десять в минус шестой степени литра. Теперь, если этот микролитр разделить еще на миллион частей, получим пиколитр.

Медицинский шприц с делениямиЧернила вылетают из узких отверстий — сопел (nozzle), диаметр которых намного меньше миллиметра.

Один миллиметр (мм) — это тысячная доля метра (м). Диаметр сопла доведен до двух-трех десятков микрометров (мкм) или микрон. 1 мкм это десять в минус шестой степени метров. Это меньше диаметра человеческого волоса, диаметр которого равен 50 — 100 мкм.

Чернила легко пересыхают в таких узких соплах, поэтому первое, что делает принтер после своего включения — выполняет прокачку чернил через сопла. Существует возможность выполнить очистку в любой нужный момент — либо с помощью кнопок на передней панели, либо с помощью драйвера принтера.

Популярное ныне слово «нанотехнологии» имеет в своем составе приставку «нано». Нано — это единица в минус девятой степени. Если применить эту приставку к объему сопла печатающей головки, по пиколитр в тысячу раз меньше чем нанолитр. Таким образом, нанотехнологии давно проникли в струйную печать.

 Метр

DVD привод в компьютереА вот величина нанометр (нм) имеет прямое отношение к компьютерной технике. В приводах CD, DVD, Blue Ray дисков используется маломощный лазер с длиной волны  порядка нескольких сотен нанометров. Кстати говоря, длина волны видимого света находится в пределах от 380 до 780 нм.

Диск  имеет на свое информационной поверхности спиральную канавку с микроскопическими выступами и впадинами на дне, сравнимыми с диной волны лазера. Эти выступы и впадины покрыты металлическим отражающим слоем. Считывание данных осуществляется маломощным лазером, луч которого, отражаясь от выступов и впадин, попадает в фотоприемник.

В CD приводах длина волны составляет величину 780 нм, в DVD — 650 нм. Соответственно, величина выступов и впадин на DVD диске меньше, т. е. информация на нем упакована более плотно. Емкость CD диска — 700-800 Mb, диска DVD (одностороннего однослойного) — 4,7 Gb, т.е. в несколько раз больше. В приводах Blue Ray применяется лазер с еще меньшей длиной волны — 450 нм. Поэтому Blue Ray диски обладают еще большей емкостью.

DVD дискСовременные приводы могут и записывать информацию на диск (специальные записываемые «болванки»).

Для записи используется тот же лазер, но с большей мощностью излучения. Система управления управляет током через лазерный излучатель, меняя мощность излучения.

Отметим, что в многократно перезаписываемых «болванках» используется специальное отражающее покрытие из сплава нескольких металлов. Этот сплав может находиться в двух состояниях — аморфном и кристаллическом. Коэффициент отражения лазерного луча для этих двух состояний существенно различен.

Переход из одного состояния в другое происходит при локальном нагреве лазерным лучом. Нагрев может достигать величины в несколько сот градусов, но, так как он очень локальный и быстрый, никакого дыма и огня, естественно, не бывает.

 Вольт

Переменное напряжение 220 ВВольт, ампер, ватт — электрические величины, которые названы по фамилиям ученых, их обосновавших.

Эти величины имеют непосредственное отношение к компьютерам и периферийным устройствам. Ведь все они питаются электрическим напряжением. В сетевых розетках, имеющихся во множестве в наших домах, присутствует переменное напряжение 220 — 230 В, которое вырабатывается в генераторах электростанций.

В Америке и некоторых других странах соблюдается другой стандарт. При этом номинальное напряжение имеет величину 110 — 115 В. Лет 15 — 20 назад, когда начались поставки импортной компьютерной техники, многие устройства были рассчитаны именно на этот стандарт. При подключении их к нашим розеткам наблюдались световые, звуковые и пиротехнические эффекты. После чего техника приказывала долго жить. Бывало грустно, но зато теперь есть что вспомнить :-)

Из переменного сетевого напряжения блок питания компьютера (или периферического устройства) вырабатывает несколько постоянных напряжений различной величины. В компьютерных блоках питания присутствуют напряжения +3,3 В, +5 В, +12 В. В блоке питания струйного принтера — +5 В и +25 — 35 В.

Литиевый элемент 2032Литиевая батарейка, установленная на материнской плате своим напряжением +3 В питает микросхему, которая хранит настройки BIOS (конфигурацию) компьютера.

Все вышеупомянутые напряжения безопасны для жизни. С ростом величины напряжения опасность поражения электрическим током возрастает.

Сетевое напряжение 220 В уже опасно для жизни. В старых мониторах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) на анод кинескопа подавалось +25-27 киловольт (кВ)! Ток при этом был очень небольшой, но шок можно было получить… В современных LCD мониторах используется постоянные напряжения +5 В для питания микросхем и несколько сотен вольт для поджига и горения ламп подсветки.

Используются лампы с холодным катодом (CCFL). При этом на электроды лампы сначала подается повышенное напряжение для пробоя воздушного промежутка. В лампе возникает тлеющий разряд и ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием люминофор на стенках  лампы начинает излучать белый свет.

Светодиодная индикацияВ последние годы появилась и светодиодная подсветка. При этом на светодиоды подается напряжение в несколько вольт.

Это и безопасно, и долговечно. Кстати говоря, индикаторы на передней панели и компьютера, и периферийных устройства в большинстве случаев — светодиодные. Это и красиво, и экономично.

В заключение скажем, что ввиду того, что постоянные напряжения получаются из переменного, в них есть «остатки» от переменного (так называемые пульсации). Их величина может достигать десятков или сотен милливольт. Чем эта величина ниже, лучше. Увидеть пульсации можно на экране осциллографа.

Во второй части статьи мы рассмотрим их величества Ампер и Ватт.

Не пропустите!

Всего наилучшего!



Обсуждение: 2 комментария

  1. Олег:

    А как получается что диски имеют объем 8,5 Гб?

    1. Виктор Геронда:

      Такие DVD диски — двухслойные, слои делаются отдельно и склеиваются. Луч лазера фокусируется по-разному и считывает данные с разных слоев.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2016 Компьютер и жизнь // Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru