Искусственное сердце. Сегодня не удается полностью удовлет-
ворить потребность в донорском сердце, поэтому актуальной оста-
ется задача по созданию автономных портативных имплантируемых
устройств типа «искусственное сердце». Такие устройства состоят из
источника питания и движителя-преобразователя, к которому часто
добавляется промежуточный преобразователь движений, обеспечива-
ющий передачу энергии на рабочий или исполнительный орган, и
компьютерной системы управления, регулирующей работу устройства.
3.5 Периферийные устройства компьютеров
как мехатронные объекты
Периферийными устройствами компьютера (устройствами
ввода – вывода или внешними устройствами) называются устройст-
ва, с помощью которых в ЭВМ вводится информация для ее после-
дующей обработки, а также выводятся промежуточные и оконча-
тельные результаты ее обработки в форме, доступной для восприятия
человеком и использования для управления объектами. Такие
устройства представляют собой блоки, внешние по отношению к
процессору.
Некоторые периферийные устройства компьютера содержат
только электронные узлы и компоненты (мониторы, модемы, зву-
ковые карты, дополнительные блоки оперативной памяти, интер-
фейсы для связи с объектами управления). Некоторые из них кроме
электронных систем имеют простейшие механические узлы (клави-
атура, мышь), а часть имеют сложную механическую систему со
своим микропроцессорным управлением (принтеры, плоттеры, дис-
ковые устройства, накопители информации на оптическом диске).
Последние для обеспечения точности, и быстродействия работы
механических узлов снабжены большим количеством аналоговых и
цифровых датчиков и зачастую интеллектуальными системами
управления. Такие устройства являются типично мехатронными
объектами.
48
Одним из наиболее сложных мехатронных объектов среди пери-
ферийных устройств компьютеров является накопитель информации
на оптическом диске. Типовой CD-дисковод состоит из платы элект-
роники, шпиндельного двигателя, механической системы оптической
считывающей головки и механизма загрузки диска.
На плате электроники размещены все управляющие схемы
дисковода, интерфейс с контроллером, разъемы интерфейса и двух-
контактный разъем выхода звукового сигнала.
Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во
вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Сохра-
нение постоянной линейной скорости требует изменение угловой
скорости диска в зависимости от положения оптической головки.
При поиске фрагментов он может вращаться быстрее, чем при считы-
вании данных, поэтому двигатель обладает хорошей динамической
характеристикой.
На оси шпинделя закреплена ферромагнитная подставка, поверх-
ность которой обычно покрыта резиной или мягким пластиком для
предотвращения проскальзывания компакт-диска. После загрузки
диск прижимается к подставке с помощью расположенной сверху
шайбы с постоянным магнитом.
Система оптической головки включает саму головку и меха-
низм ее перемещения. В головке размещены: излучатель, выполнен-
ный на основе инфракрасного лазерного светодиода, устройство фо-
кусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Устройство
фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в
движение электромагнитной катушкой, которая аналогична применя-
емой в громкоговорителе. С изменением напряженности магнитного
поля линза сдвигается и происходит перефокусировка лазерного
луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно
отслеживает вертикальные биения диска. Точность фокусировки
±1 мкм (при диаметре светового пятна 0,9 мкм).
Механизм перемещения оптической головки имеет собственный
двигатель, приводящий в движение каретку с головкой посредством
зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта предус-
мотрено соединение с начальным напряжением (для червячной пере-
дачи это подпружиненные половины ведомой шестерни). Точность
перемещения по координате трекинга (по радиусу) – 0,1 мкм.
49
Устройство загрузки диска может выполняться с использо-
ванием выдвижного лотка и загрузка путем прямой вставки диска в
приемную щель накопителя. Во всех этих случаях накопитель содер-
жит двигатель для втягивания-выдвижения лотка, а также устройство
для перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая
Достарыңызбен бөлісу: |