Mechatronika Modul 12: Rozhraní

Mechatronika Modul 12: Rozhraní Učebnice Cvičebnice Řešení (koncept) Matthias Römer Dr-Ing. Gabriele Neugebauer np neugebauer und partner OhG Nĕmecko Evropský koncept pro doplňkovou kvalifikaci mechatronik odborných procovníků v globalizované průmyslové výorbě. EU Projekt č. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 MINOS ++, platnost od 2008 do 2010 Tento projekt byl realizován za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací (sdělení ) odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. www.minos-mechatronic.eu

Partneři pro provádění, hodnocení a šíření výsledků projektů MINOS a MINOS**. - 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 Obsah studijních podkladů Minos: moduly 1 8 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: základy / interkulturní kompetence, projektový management / fluidní techniku / elektrické pohony a řízení/ mechatronické komponenty / mechatronické systémy a funkce / uvedení do provozu, bezpečnost, vzdálený servis / dálková údržbu a diagnostiku. Minos **: moduly 9 12 (učebnice, cvičebnice a klíč ke cvičením) zahrnující: rychlé vytváření prototypů / robotiku / migraci / rozhraní. Všechny moduly jsou dostupné v následujících jazycích: němčina, angličtina, španělština, italština, polština, čeština a maďarština. Pro více informací prosím kontaktujte: Technical University Chemnitz Dr. Ing. Andreas Hirsch Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz Tel.: + 49(0)0371 531-23500 Fax.: + 49(0)0371 531-23509 Email: wzm@mb.tu-chemnitz.de Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/werkzmasch www.minos-mechatronic.eu

Mechatronika Modul 12: Rozhraní Učebnice (koncept) Matthias Römer Dr-Ing. Gabriele Neugebauer np neugebauer und partner OhG Nĕmecko Evropský koncept pro doplňkovou kvalifikaci mechatronik odborných procovníků v globalizované průmyslové výorbě. EU Projekt č. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 MINOS ++, platnost od 2008 do 2010 Tento projekt byl realizován za finanční podpory Evropské unie. Za obsah publikací (sdělení ) odpovídá výlučně autor. Publikace (sdělení) nereprezentují názory Evropské komise a Evropská komise neodpovídá za použití informací, jež jsou jejich obsahem. www.minos-mechatronic.eu

Obsah 1 Rozhraní... 5 1.1 Úvod... 5 1.2 Napájení... 6 1.2.1 Euro zástrčky... 6 1.2.2 Schuko zástrčky... 7 1.2.3 Zástrčky ve Velké Británii... 9 1.2.4 Zástrčky ve Švýcarsku... 10 1.2.5 Zástrčky v Severní Americe... 11 1.2.6 Další soustavy... 12 1.2.7 Zdvojovače... 13 1.2.8 Světelné zdroje... 17 1.2.9 Baterie... 19 2 Počítačová rozhraní... 21 2.1 Úvod... 21 2.1.1 Koncepce... 22 2.2 Vnější rozhraní počítače... 23 2.2.1 Připojení tiskárny... 23 2.2.2 Sériové rozhraní... 25 2.2.3 Připojení klávesnice a myši (PS/2)... 27 2.2.4 USB... 29 2.2.5 FireWire... 32 2.3 Připojení monitoru... 34 2.3.1 VGA... 34 2.3.2 DVI... 36 2.3.3 HDMI... 38 2.3.4 DisplayPort... 39 2.4 Vnitřní rozhraní... 40 2.4.1 Zdroje energie... 40 2.4.2 ISA slot... 42 2.4.3 PCI slot... 43 2.4.4 PCI-Express... 45 2.4.5 Další sloty a dodatečné funkce... 46 2.4.6 PCMCIA... 47 2.4.7 Připojení disketových mechanik... 48 2.4.8 IDE připojení pevného disku... 50 2.4.9 Sériové ATA... 52 2.4.10 esata... 54 2.4.11 SCSI... 55 2.4.12 Serial Attached SCSI... 57 1

2.4.13 RAM sloty... 58 2.4.14 SO-DIMM... 61 2.4.15 Procesorové patice... 62 2.5 Zvukové porty... 64 2.5.1 Analogový přenos zvuku... 64 2.5.2 Digitální přenos zvuku... 67 2.6 Video porty... 68 2.6.1 Kompozitní video... 68 2.6.2 S-video... 69 2.6.3 SCART... 70 2.6.4 Komponentní video... 71 2.7 Síťová rozhraní v počítačích... 72 2.7.1 Ethernet... 72 2.7.2 WLAN... 74 2.7.3 Bluetooth... 76 2.7.4 IrDA... 78 2.8 Telefony... 79 2.8.1 Analogové telefony... 79 2.8.2 ISDN... 81 2.8.3 DECT... 82 2.8.4 Mobilní telefony... 83 2.8.5 UMTS... 84 2.8.6 WiMAX... 84 2.8.7 DSL... 85 3 Softwarová rozhraní... 86 3.1 Programová rozhraní... 86 3.2 Internetové protokoly... 87 3.3 Univerzální Plug and Play... 88 4 Rozhraní člověk-stroj... 89 4.1 Klávesnice... 89 4.2 Počítačová myš... 91 4.3 Monitory... 94 4.3.1 Uživatelská rozhraní založená na znacích... 94 4.3.2 Grafická uživatelská rozhraní... 95 4.4 Hlasová uživatelská rozhraní... 96 4.5 Design rozhraní... 97 2

Seznam obrázků Obr. 1.1: Euro zástrčka... 58 Obr. 1.2: Euro zástrčka a schuko zástrčka... 7 Obr. 1.3: Schuko zástrčka s dodatečným bezpečnostním kontaktem a bez něj... 8 Obr. 1.4: Zástrčka používaná ve Velké Británii... 9 Obr. 1.5: Švýcarská zástrčka v adaptéru... 10 Obr. 1.6: Zástrčka používaná v Severní Americe... 11 Obr. 1.7: Příklad cestovního adaptéru... 12 Obr. 1.8: Zdvojovač pro nezahřívající se a zahřívající se přístroje... 13 Obr. 1.9: Zdvojovač remosk... 14 Obr. 1.10: Čtyřlístková zástrčka a zdvojovač... 15 Obr. 1.11: Zdvojovač pro malé přístroje a zdvojovač pro holící strojek... 16 Obr 1.12: Žárovky s paticemi E27, E14 a E10... 17 Obr. 1.13: Halogenové žárovky do patice GU10 a do nástrčné patice... 18 Obr. 1.14: Mono-, mignon-, mikročlánek, lithiové baterie a knoflíkový akumulátor... 19 Obr. 2.1: Kabel tiskárny... 23 Obr. 2.2: Dongl pro paralelní rozhraní... 24 Obr. 2.3: Kabel pro sériové rozhraní RS-232... 25 Obr. 2.4: Myš s devítipinovým D-Sub konektorem... 26 Obr. 2.5: PS/2 porty v počítači... 27 Obr. 2.6: Zatížení kontaktů mini-din konektoru... 28 Obr. 2.7: USB kabel s konektorem typu A, typu B a mikrokonektorem... 29 Obr. 2.8: Diferenční přenos dat... 30 Obr. 2.9: FireWire kabel s 4-pinovým a 6-pinovým konektorem... 32 Obr. 2.10: VGA kabel s BNC konektorem... 34 Obr. 2.11: Adaptér mini-vga na VGA... 35 Obr. 2.12: DVI konektor... 36 Obr. 2.13: Adaptér DVI na VGA... 37 Obr. 2.14: HDMI kabel... 38 Obr. 2.15: Zásuvkový konektor na dodávku energie pro základní desku... 40 Obr. 2.16: Kabel na dodávku napětí pro mechaniky... 41 Obr. 2.17: Zásuvná karta ISA... 42 Obr. 2.18: Zásuvná karta PCI... 43 Obr. 2.19: Kabel pro disketovou mechaniku... 48 Obr. 2.20: Obrácené vodiče v kabelu pro disketové mechaniky... 49 Obr. 2.21: Kabel pro IDE připojení... 51 Obr. 2.22: Pevný disk s připojením SATA... 52 Obr. 2.23: Zařízení se zdířkou pro esata... 54 Obr. 2.24: SCSI kabel... 55 Obr. 2.25: SIMM, PS/2-SIMM, SD-RAM... 58 Obr. 2.26: SO-DIMM... 61 Obr. 2.27: Slot 7 a Intel Pentium... 63 3

Obr. 2.28: Cinch-Kabel... 64 Obr. 2.29: Různé DIN- a Mini-DIN konektory... 65 Obr. 2.30: Audio jack 6,35 mm a 3,5 mm se čtyřmi kontakty... 66 Obr. 2.31: Cinch kabel po kompozitní video... 68 Obr. 2.32: S-Video kabel... 69 Obr. 2.33: Konektor SCART... 70 Obr. 2.34: Patice u komponentního připojení... 71 Obr. 2.35: Ethernetový adaptér pro 10Base2 a Twisted Pair... 72 Obr. 2.36: Ethernetový switch... 73 Obr. 2.37: WLAN anténa... 75 Obr. 2.38: Rozhraní IrDA na mobilním telefonu... 78 Obr. 2.39: Telefonní přípojka s kódováním NFN a konektorem F... 79 Obr. 4.1: Počítačová klávesnice s německým rozložením kláves... 89 Obr. 4.2: Klávesnice notebooku... 90 Obr. 4.3: Myš s jedním tlačítkem a myš s více tlačítky... 91 4

1 Rozhraní 1.1 Úvod Rozhraní jsou nezbytná v takových případech, kdy různé systémy mezi sebou potřebují navzájem komunikovat. Anglické označení pro rozhraní interface může být odvozeno od latinských termínů inter ( mezi ) a facies ( struktura či forma ). Aby se komunikace mezi dvěma systémy mohla uskutečnit, jejich rozhraní by měla být kompatibilní. Nezáleží na tom, jakým způsobem se informace v systému zpracují. Rozhraní mají široké možnosti standardizace, což zajišťuje bezproblémovou komunikaci mezi systémy. V zásadě bychom měli rozlišovat komunikaci mezi přístroji a komunikaci mezi přístrojem a člověkem. První případ označujeme jako rozhraní stroj-stroj, druhý pak jako rozhraní člověk-stroj. Rozhraní jsou v počítačové technice velmi významným elementem. Hardwarová rozhraní propojují různé části počítače. To umožňuje kombinovat komponenty od různých výrobců. Hardwarová rozhraní především přenášejí elektrické signály. Mechanické rozměry rozhraní ovšem musí také souhlasit. Softwarová rozhraní propojují různé počítačové programy. Tak si může například uživatelský program vyměňovat data s operačním systémem. Zvláštním případem jsou síťová rozhraní, která zprostředkovávají vzájemnou komunikaci různých počítačů, přičemž využívají kombinace hardwaru a softwaru. Rozhraní jsou nezbytná také pro komunikaci mezi člověkem a počítačem. Tato uživatelská rozhraní by měla umožnit intuitivní ovládání s co možná nejnižšími požadavky na průpravu. 5

1.2 Napájení Příkladem každodenně používaného rozhraní je napájení elektrických přístrojů, jejichž zástrčka se zapojuje do zásuvky ve zdi. V Evropě i v mnoha jiných zemích se používá nominální napětí 230 V. Zástrčky a zásuvky mají různé mechanické rozměry. Rozlišujeme především dvouvodičové a třívodičové zástrčky. Pro přenos elektrické energie jsou třeba dva vodiče. Třetí, ochranný vodič, se používá z důvodu bezpečnosti. 1.2.1 Euro zástrčky Euro zástrčka má dva kontakty, které jsou mírně ohnuté směrem k sobě. To umožňuje pevné sevření zástrčky v zásuvce ve zdi. Kontakty mají 4 mm v průměru. Zhruba polovina délky dotekových kolíků je izolovaná. Průměr plastových izolačních trubiček je menší než u kontaktů samotných. Euro zástrčky povolují proud do 2,5 A. Protože se u nich nepoužívá žádný bezpečnostní vodič, zařízení s euro zástrčkami by měla mít ochrannou izolaci. Typickými příklady takových zařízení jsou velké světelné zdroje a elektrické přístroje s nízkou spotřebou energie. Euro zástrčky jsou úzké, takže mohou být používány v mnoha evropských zemích včetně Švýcarska. Obr. 1.1: Euro zástrčka 6

1.2.2 Schuko zástrčky Takzvané schuko zástrčky neboli bezpečnostní zástrčky se v Evropě hojně používají. Oba jejich dotekové kolíky mají 4,8 mm v průměru, jsou tedy o něco silnější než kontakty euro zásuvky. Na obou stranách zástrčky se nacházejí kontaktní plochy pro ochranný vodič. Elektrická zásuvka má dvě dotekové pružiny na odpovídajících místech. Při zastrčení se nejprve zapojí bezpečnostní kontakt, teprve poté se dotekové kolíky spojí s kontakty v zásuvce. Tvarovaná zástrčka vypadá podobně, avšak bezpečnostní kontakt chybí. Používá se u přístrojů, jejichž spotřeba proudu je vyšší než hodnota povolená pro euro zástrčky, jako jsou například vysavače. Narozdíl od euro zástrčky se tvarovaná zástrčka kvůli svým vnějším rozměrům a silnějším dotekovým kolíkům nemůže používat v některých zemích, např. ve Švýcarsku,. Dotekové kolíky tvarované zástrčky jsou silnější než u euro zástrčky, čímž se dosáhne vyšší zatížitelnosti. Kolíky nejsou izolované, protože izolace snižuje průměr. Tvarované zástrčky a bezpečnostní zástrčky mohou přenášet proud až do výše 16 A za napětí 230 V. Obr. 1.2: Euro zástrčka a schuko zástrčka 7

U francouzského bezpečnostního systému vyčnívá bezpečnostní dotekový kolík ze zásuvky ve zdi. V kombinaci s těmito zásuvkami mohou být použity pouze zástrčky, které jsou vybaveny otvorem pro tento bezpečnostní kontakt. Zástrčky s bezpečnostními kontakty po stranách mohou být zapojeny do zásuvek, které tento dotekový kolík nemají. Není to však povoleno, protože bezpečnostní funkce se v tomto případě neaktivuje. Euro zástrčky mohou být použity ve francouzském systému, protože jsou úzké. Tvarované zástrčky musí mít otvor pro bezpečnostní dotekový kolík zásuvky. Bezpečnostní dotekové kolíky chrání zástrčky francouzského systému před změnou polarity. To znamená, že jsou-li otočeny o 180º, nemohou být zapojeny, narozdíl například od euro zástrček. Tento systém je výhodný v tom, že živý kabel je při odpovídající kabeláži zásuvek ve zdi připojen ke stejnému kolíku zástrčky. Díky tomu se například živý kabel vždy připojí k hluboko uloženému střednímu kontaktu objímky žárovky, ne k jejímu vnějšímu vláknu. V dnešní době se již francouzský systém zástrček i zástrčky bez otvorů pro bezpečnostní kolíky používají velmi zřídka. Téměř všechny současné bezpečnostní zástrčky mají dodatečný otvor, který je připojen k bezpečnostnímu vodiči. To umožňuje používání těchto zástrček i ve Francii. Obr. 1.3: Schuko zástrčka s dodatečným bezpečnostním kontaktem a bez něj 8

1.2.3 Zástrčky ve Velké Británii Ve Velké Británii se používají zástrčky větších rozměrů. Dotekové kolíky mají obdélníkový průřez. Bezpečnostní kontakt vyčnívá a vytváří s ostatními dvěma kontakty trojúhelník. Tvar kontaktů chrání tuto zástrčku před změnou polarity. Je-li zástrčka zapojená, bude tedy bezpečnostní kabel vždy na spodní straně. Všechny zástrčky jsou chráněné, protože veškeré zásuvky ve Velké Británii mají kruhovou kabeláž. Elektrický kabel vychází z pojistkové skříně a sériově propojuje všechny zásuvky. Poté se do pojistkové skříně vrací. Zásuvka proto může být zásobena energií ze dvou stran. Jinak se v Evropě běžně používá hvězdicovitá kabeláž. Všechny kabely mají zabezpečení, obvykle 10 A nebo 16 A. Kruhová kabeláž ve Velké Británii má ovšem zabezpečení 32 A, aby byli všichni spotřebitelé dostatečně zásobeni energií. Protože tento proud (32 A) je pro jednotlivé přístroje příliš vysoký, měl by mít každý přístroj ve své vlastní zástrčce dodatečné zabezpečení. Obvyklá jsou zabezpečení v hodnotách 3 A, 5 A nebo 13 A. Obr. 1.4: Zástrčka používaná ve Velké Británii 9

1.2.4 Zástrčky ve Švýcarsku Zástrčky ve Švýcarsku vypadají jako euro zástrčky, ale jsou vybaveny dodatečným bezpečnostním kontaktem. Tento kontakt je umístěn mezi ostatními dvěma, lehce mimo střed. Ačkoliv jsou všechny bezpečnostní kolíky stejně dlouhé, bezpečnostní kontakt se po zastrčení připojí jako první, protože odpovídající kontakt v zásuvce není tak hluboko, jako je tomu u ostatních. Posunutý bezpečnostní kontakt chrání tuto zástrčku před změnou polarity. Takové zástrčky mohou vést proud až do 16 A, ačkoliv běžné hodnoty nepřesahují 10 A. Euro zástrčky mohou být zapojeny do švýcarských zásuvek, zatímco rázu vzdorné zástrčky jsou nevhodné, protože mají silné dotekové kolíky. Bezpečnostní kontakt by byl navíc v tomto případě odpojený. Švýcarské zástrčky jsou ve srovnání s jinými systémy zástrček úsporné a zároveň velice bezpečné. Podobají se systému zástrček, který odpovídá normě IEC 60906-1, vydané Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC) v roce 1986. Systém IEC 60906-1 spojuje výhody několika jiných systémů. Ve větší míře se však využívá pouze v Brazílii. Srovnáme-li jej se švýcarským systémem, dotekové kolíky mají 4,5 mm v průměru namísto 4 mm, a bezpečnostní kontakt je posunut 3 mm od středu, nikoliv 5 mm. Euro zástrčky lze používat se zásuvkami systému IEC 60906-1. Obr. 1.5: Švýcarská zástrčka v adaptéru 10

1.2.5 Zástrčky v Severní Americe Napětí používané v USA se pohybuje mezi 110 a 127 V na 60 Hz. To je vedle typu zástrčky další věc, kterou je nutno mít na paměti. Existují dvoupólové a třípólové zástrčky. Dotekové kolíky dvoupólové zástrčky jsou ploché a navzájem souběžné. Jeden z kontaktů (neutrální kontakt) je silnější než druhý, čímž je zajištěna ochrana před změnou polarity. Třípólové zástrčky mají navíc zaoblený bezpečnostní kontakt. Protože bezpečnostní kontakt zaručuje ochranu před změnou polarity, ploché kontakty mají stejné rozměry. Zásuvky jsou vyráběny tak, aby pojaly jak dvoupólové, tak třípólové zástrčky. Jsou ploché, takže vodiče živého kabelu jsou viditelné, neníli zástrčka zcela zapojená. V tomto případě je možný kontakt s vodičem živého kabelu. Při zapojování těchto zástrček s plochými kontakty je třeba vyvinout více síly než u těch s kontakty zaoblenými. Tento typ zástrček navíc nedrží dostatečně pevně v zásuvce. Ploché dotekové kolíky se mohou ohnout snadněji než zaoblené. Na druhé straně je těžší vsunout cizí předmět do zásuvky s plochými zdířkami než do zásuvky se zdířkami zaoblenými. Obr. 1.6: Zástrčka používaná v Severní Americe 11

1.2.6 Další soustavy Kromě výše uvedených typů zástrček existuje v různých zemích ještě několik dalších druhů. Dotekové kolíky v Austrálii jsou také ploché, stejně jako bezpečnostní kolík. Ostatní dva kontakty tvoří s ochranným kontaktem rovnoramenný trojúhelník. Každý z dotekových kolíků je pootočen o 30 vůči ochrannému kontaktu. Ten je umístěn na spodní straně zásuvky, takže ostatní dva kontakty tvoří jakousi stříšku. Podobné zástrčky se používají v Izraeli. U těch oba pootočené kontakty tvoří V, potažmo Y společně s bezpečnostním kontaktem. Ploché kontakty byly na několik let nahrazeny zaoblenými dotekovými kolíky. Z tohoto důvodu současné zdířky vyhovují jak plochým, tak zaobleným kolíkům. Některé ze starých zdířek pro ploché kontakty jsou uzpůsobené i pro euro zástrčky se zaoblenými kontakty. Se zástrčkami, které mají zaoblené kontakty umístěné blíž k sobě než je tomu u rázu vzdorných zástrček nebo euro zástrček, se můžeme setkat především v Africe a Asii. Tyto typy se v minulosti používaly ve Velké Británii. Zástrčky, které nejsou kompatibilní s ostatními systémy, najdeme však i v Dánsku. Při cestách do zahraničí se doporučuje pořídit si cestovní adaptér. Základní funkcí adaptérů je zajištění mechanické kompatibility různých zástrček. Dražší adaptéry dokážou převádět napětí v různých zemích na vhodnou hodnotu. Takové adaptéry obsahují transformátor. Obr. 1.7: Příklad cestovního adaptéru. 12

1.2.7 Zdvojovače Ne všechna elektrická zařízení mají pevný spojovací kabel. Kabel se do přístroje často musí zapojit, jako je tomu u mnoha počítačových monitorů. Vadné kabely tak mohou být snadno nahrazeny. Taková zařízení lze také používat v různých zemích, neboť k nim lze připojit různé spojovací kabely. Spojovací kabely vyžadují přítomnost zásuvky a zdvojovače. Zdvojovač je umístěn na spojovacím kabelu, zatímco zásuvka v daném zařízení. Kontakty zástrčky jsou viditelné, kontakty zdvojovače jsou skryté uvnitř. Toto umístění je nezbytné, protože obsahují živý kabel. Zdvojovače jsou občas v běžné řeči nazývány připojovacími vidlicemi. Kontakty připojovacích vidlic mají ploché kolíky. Bezpečnostní kolík je umístěn mezi ostatními dvěma mimo střed. Dvoupólové připojovací vidlice se téměř nevyskytují. < 70 C< 120 C< 155 C Obr. 1.8: Zdvojovač pro zahřívající se a nezahřívající se přístroje 13

Tvar zástrčky a umístění ochranného kontaktu mimo střed chrání zdvojovače před změnou polarity. Tato ochrana však pozbývá účinnosti, nemá-li druhá strana zástrčku chráněnou před změnou polarity, příkladem čehož je rázu vzdorná zástrčka. Připojovací vidlice mohou přenášet proud do výše 10 A. Existují i větší připojovací vidlice, jejichž dotekové kolíky jsou otočené o 90. Pro ty je povolen maximální proud 16 A. Mnoho zařízení se během provozu nezahřívá, nebo se zahřívají pouze nepatrně. Používají se pro ně zdvojovače a zástrčky pro nezahřívající se přístroje. Takové zástrčky mohou být použity pro přístroje, které se zahřejí maximálně na teplotu 70 C. Do této skupiny patří mnoho zařízení, například počítačové monitory. Přístroje, jejichž kontakty na zástrčce se mohou zahřát až na teplotu 120 C, vyžadují jiný typ zástrček, schopných snášet tuto teplotu. Mají půlkruhový obrys na spodní straně, aby k nim bylo možné připojit pouze zdvojovače vhodné pro dané teplotní rozpětí. Připojovací vidlice, které snesou teploty až do 155 C, vykazují dvě další tvarové odlišnosti na horní straně. Pro ty by se měl používat odpovídající typ zdvojovače. Zdvojovače určené pro vysoké teploty samozřejmě mohou být použity i pro nezahřívající se přístroje. Obr. 1.9: Zdvojovač remosky 14

Starší typ zdvojovačů se vyráběl částečně z keramického materiálu. Tyto spojovací vidlice a zdvojovače najdeme pouze u starých remosek a waflovačů. Říká se jim keramické zdvojovače. Jsou určeny pro teploty do 200 C, a na kratší dobu i pro teploty vyšší. Nyní se tento typ zástrček prakticky nepoužívá. Obvykle byly určeny pro proud v hodnotách 10 A, 16 A a 25 A. Mnoho zdvojovačů mělo zabudovaný vypínač. Energetické zdroje pro notebooky a některá jiné zařízení mají třípólové zástrčky. Kontakty zdvojovače jsou izolované plastikovými trubkami. Tyto zástrčky se kvůli svému tvaru nazývají také čtyřlístkové. Tento typ konektorů je standardizován v normě DIN VDE 0625, Část 1, platný specifikační list C5. Maximální povolená výše proudu je 2.5 A. Teplota na dotekových kolících by neměla překročit 70 C. Ochrana před změnou polarity u čtyřlístkové zástrčky ztrácí účinnost například tehdy, nachází-li se na druhé straně rázu vzdorná zástrčka. Obr. 1.10: Čtyřlístková zástrčka a zdvojovač 15

Obyčejná připojovací vidlice může být pro některé z malých přístrojů příliš velká. V takovém případě by se měla užívat menší verze. Tyto malé připojovací vidlice a zdvojovače jsou dvoupólové. Nemají kontakty pro ochranný vodič. Plochý zdvojovač má drážkování uprostřed po obou stranách. Jeho průřez má tvar osmičky. Maximální povolený proud pro malé připojovací vidlice dosahuje hodnoty 2,5 A. Teplota by neměla překročit 70 C. Některé přístroje s malými připojovacími vidlicemi mohou také fungovat na baterie. V tomto případě se na zásuvce přístroje nachází vypínač, který se vypne, jakmile je zdvojovač zasunut. To zastaví přívod energie z baterií. Velmi malé přístroje mají zvláštní zástrčky a rozdvojovače s ještě menšími rozměry. Tvarově jsou podobné, ale drážkování chybí. Těmto zástrčkám se také říká zástrčky pro holící strojek, k jejichž používání většinou slouží. Jsou určeny pro maximální proud 0,2 A a maximální teplotu 70 C. Obr. 1.11: Zdvojovač pro malé přístroje a zdvojovač pro holící strojek 16

1.2.8 Světelné zdroje Mnoho elektrických přístrojů se zapojuje do zásuvky pomocí kabelu a zástrčky. U elektrického osvětlení je třeba dalšího rozhraní mezi spotřebitelem a zdrojem energie. V případě selhání by měl být vadný světelný zdroj lehce nahraditelný. Nejčastěji užívaným světelným zdrojem je vláknová žárovka. Tato žárovka má na objímce šroubovací patici. Označení a rozměry patice se datují zpět k Thomasi Edisonovi, který zahájil rozsáhlou výrobu vláknových žárovek. Vláknové žárovky používané v domácnosti mají obvykle šroubovací patice typu E27. Vnější průměr těchto patic bývá 27 mm. Při napájecím napětí 230 V dosahuje obvyklá spotřeba energie hodnot 40 W, 60 W, 75 W a 100 W. Existují i žárovky s nižší nebo vyšší spotřebou energie. Šroubovací patice E27 se používá také pro šroubovací zámky. Vláknové žárovky s energetickou spotřebou 40 W či 25 W mají často menší patici typu E14. Žárovky tohoto typu se používají ve stolních lampách a často mají protáhlý tvar. Říká se jim také svíčkové žárovky. Patice E10 se používá například v kapesních svítidlech a lucernách. Světelné zdroje tohoto typu fungují většinou na nižší napětí. Při stavbě modelů mohou být použity dokonce ještě menší patice. Patice větší než typ E27 se používají v průmyslu, a to pro vláknové žárovky se spotřebou vyšší než 200 W za napětí 230 V. Obr. 1.12: Žárovky s paticemi E27, E14 a E10 17

U pevných objímek žárovky by měl být k patici připojen uzemněný neutrální vodič. V tomto případě bude živý kabel hluboko v objímce, čímž se minimalizuje pravděpodobnost kontaktu s člověkem. Toto opatření však postrádá smysl u světelných zdrojů majících kabel a rázu vzdornou zástrčku, neboť takové zástrčky nejsou chráněny před změnou polarity. Existují i halogenové žárovky stejného tvaru, jaký mají obvyklé vláknové žárovky, ale jejich zásuvky jsou odlišné. Vysokonapěťové halogenové žárovky s reflektorem fungují na 230 V při spotřebě energie 35 W nebo 50 W. Odpovídající objímky mají označení GU10. Pro upevnění žárovky stačí nepatrné pootočení. Naproti tomu nízkonapěťové halogenové žárovky mají dva kontakty, které vyčnívají ze skleněného těla žárovky. Tyto žárovky se nešroubují, ale vsouvají se do objímky přitlačením. Často se používá také nástrčná patice. Kontakty se nacházejí na plochém skleněném těle z vnější strany. Svítidlo se vloží do zásuvky společně s částí skleněné žárovky. Pro reflektory v autech se používá mnoho různých patic. Kvůli neustálým vibracím a možným nárazům je velmi důležité, aby byl světelný zdroj spolehlivě upevněn. Světelné zdroje pro blinkry, zadní světla a brzdová světla mají bajonetové patice. Oboustranné trubicové žárovky dnes již nejsou v oblibě. Přilbicové lampy mají také různé objímky, podle typu lampy: dvouvláknové žárovky, halogenové žárovky nebo xenonové žárovky. Obr. 1.13: Halogenové žárovky do patice GU10 a do nástrčné patice 18

1.2.9 Baterie Baterie a akumulátory dodávají elektrickou energii přenosným elektrickým přístrojům. Zde jsou důležité rozměry baterie či akumulátoru a napětí, které poskytují. Podle rozměrů rozlišujeme následující typy baterií: mono-, baby-, mignon- a mikročlánky. Všechny tyto typy mají válcovitý tvar. Největší rozměry mají monočlánky. Označení závisí na používaném standardu. Baterie mignon jsou například k dostání jako typ R6 nebo AA. Všechny čtyři typy poskytují napětí 1,5 V. Staré, slabší zinkokarbonové baterie poskytují stejné napětí jako dnes běžné alkalinové baterie. Dalším standardizovaným typem baterie je 9 V-Block nebo E-Block. Tato krychlovitá baterie je kombinací šesti samostatných válcovitých baterií, které poskytují napětí 9 V. V minulosti byly oblíbené ploché baterie, které se skládají ze tří baterií a poskytují napětí 4,5 V. Narozdíl od ostatních výše zmíněných baterií neexistují v tomto případě dobíjecí typy. Staré přístroje, které fungují na ploché baterie, mohou fungovat na dobíjecí baterie pouze tehdy, použijeme-li tři mignon články spolu s příslušným adaptérem. Obr. 1.14: Mono-, mignon-, mikročlánek, lithiové baterie a knoflíkový akumulátor 19

Akumulátory bývají často označovány jako nabíjecí baterie. Nejběžnějšími typy jsou niklokadmiové a niklokovové hybridní akumulátory. Niklokadmiové akumulátory se používají pouze zřídka, už kvůli toxicitě kadmia. Oba typy poskytují napětí ve výši 1,2 V. To znamená, že akumulátory poskytují o něco nižší napětí než běžné baterie. Napětí je sice o něco nižší, ale během procesu vybíjení zůstává po dlouhou dobu konstantní, zatímco u běžných baterií po dobu vybíjení pomalu klesá. Proto by zařízení určená pro provoz na běžné baterie měla být funkční za nižšího napětí. Baterie tak mohou být v mnoha případech nahrazeny akumulátory. Dalším typem dobíjecích baterií jsou baterie lithiové. Jejich největší výhodou je nízké samovybíjení, což zaručuje dlouhou životnost. Lithiové baterie se používají například ve fotoaparátech. Baterie tohoto typu mívají napětí 3 V. Lithiové baterie se ve výpočetní technice a v průmyslu uplatňují jako podpůrné baterie. Mají napětí 3,6 V. Podpůrné baterie poskytují přístrojům energie pouze tehdy, když nemůže být dodávána z jiného zdroje. Proto jsou jejich nízké samovybíjení a dlouhá životnost obzvláště důležité. Hodinkové baterie jsou velmi malé baterie, které se používají v přístrojích s velice nízkou spotřebou energie. Najdeme je například v hodinkách, kalkulačkách a naslouchadlech. Existuje mnoho různých druhů hodinkových baterií. Napětí, které poskytují, závisí na chemické skladbě článku baterie. Zinkovzdušné baterie se často používají v naslouchadlech. Dodávají napětí 1,4 V. Alkalinové a stříbrooxidové baterie poskytují napětí 1,5 V nebo 1,55 V. Tyto typy se často používají v hodinkách. Lithiové knoflíkové baterie mohou poskytovat napětí až do 3,0 V. Kvůli nízkému samovybíjení se často používají jako záložní a podpůrné baterie. Označení tohoto typu baterií závisí na jejich velikosti. První dvě číslice následující po písmenech CR udávají průměr v mm, obě následující číslice odkazují na tloušťku udávanou v desetinách milimetru. Knoflíková baterie CR2025 má například průměr 20 mm a tloušťku 2,5 mm. 20

2 Počítačová rozhraní 2.1 Úvod Počítače jsou v dnešní době neoddělitelnou součástí každodenního života. Ačkoliv jsou to složité přístroje, skládají se pouze z několika standardních komponentů. Tyto musí být kompatibilní, aby počítač mohl spolehlivě fungovat. Některá rozhraní slouží pouze pro přenos energie, avšak většina z nich přenáší také signál. Je třeba rozlišovat dva naprosto rozdílné typy přenosu. U sériového přenosu dat jsou balíky informací odesílány jeden po druhém. Ve výpočetní technice většinou informaci představují bity, nejmenší informační jednotky. Paralelní přenos dat funguje odlišným způsobem. Balíky informací jsou zde odesílány prostřednictvím několika paralelních linek či přenosových kanálů zároveň. Ve výpočetní technice je obvyklý paralelní přenos osmi bitů nebo jejich násobku. To znamená, že může být zároveň odesíláno jeden nebo více Bajtů. Na první pohled se zdá, že metodou paralelního přenosu dat může být za stejnou dobu předáno více informací než sériovou metodou. Paralelní přenos dat ovšem není dokonalý. Všechny datové linky by sice měly poskytovat odpovídající informace přesně ve stejném momentě, avšak při hodně vysokých přenosových rychlostech a různě dlouhých linkách mohou být signály přijaty v různých časových odstupech. Další problém paralelního přenosu dat spočívá v možnosti vzájemného ovlivnění mezi daty z různých datových linek. Tento jev se nazývá přeslech, protože se vyskytuje také u telefonních linek, kdy konverzace probíhající na jedné lince může být vyslechnuta na jiné lince. U sériového přenosu dat se jednotlivé bity po ukončení přenosu znovu složí v Bajty. V rámci jednoho počítače, kde jsou všechny spojné datové linky relativně krátké, se využívá převážně paralelního přenosu dat, zatímco sériová metoda se uplatňuje pro delší spojení s externími přístroji. 21