Dispositivos de Entrada e Saída de dados

Tecnologia Informática


Introdução

Entende-se dispositivo de entrada como um sistema que permite introduzir dados do exterior num computador ou outro sistema informático com o intuito de os processar ou de servirem para controle do processamento. Ao contrário, dispositivo de saída é qualquer sistema que permite ao computador disponibilizar informação para o exterior para que seja posteriormente utilizada. No entanto, por esta definição considerar-se-ia um interface de rede ou um modem como um dispositivo de introdução e saída de dados. Na realidade, considera-se que um dispositivo de entrada ou saída de dados traduz (converte) elementos físicos utilizados pelo ser humano ou máquina, em informação digital utilizável pelo computador propriamente dito. Considera-se por exemplo um teclado, ou um sensor de temperatura como um dispositivo de introdução de dados. O teclado, converte a acção do utilizar sobre determinada tecla num sinal digital correpondente. O sensor de temperatura converte uma grandeza mesurável em graus (celcius ou fernheit) num valor digital correspondente.

Apresentam-se em muitos tipos e funções, as abordagens de estudo poderiam ser muitas e complexas, mas neste caso faremos talvez a mais simples e menos complexa e que é enumerar alguns e descrever a seu funcionamento genérico e situações de utilização.

Índice


Evolução histórica

Tudo começou há muito tempo com o aparecimento dos primeiros computadores, quer consideremos a máquina de calcular de Babage ou os enormes computadores dos anos 40 e 50. Qualquer um deles teve necessidade de introdução de dados, seja para executar as operações matemáticas, seja para o recenseamento civil ou a contabilidade. A questão será sempre: que dados processar?

Um dos primeiros sistemas de introdução de dados foi o cartão perfurado. Trata-se de uma cartão onde são feitos furos segundo uma lógica predefinida e que representam caracteres ou outro qualquer tipo de dados. A sua impressão era feita através de máquinas criadas com esse propósito (normalmente independentes do computador), tinham um teclado de máquina de escrever, mas em vez de imprimir o caracter correspondente a cada uma das teclas imprimia num cartão o conjunto de furos correspondente a cada caracter. Os cartões eram depois introduzidas num leitor incorporado no computador que os lia e os convertia para informação digital. Posteriormente evoluiu-se para fitas perfuradas, em que os princípios e funcionamento eram basicamente os mesmos mas em que as fitas tinham a vantagem de serem mais rápidas.

O passo seguinte e talvez o mais famoso e duradouro foi o teclado electrónico. O seu desenvolvimento seguiu a lógica de curto-circuitar o uso de cartões e fitas perfuradas, pois existia uma máquina que "escrevia" os cartões perfurados e depois uma outra que os lia e convertia para sinais electrónicos. O teclado tem um mapa de sinais eléctricos correspondentes a cada caracter ou símbolo existente e possível de teclar. Quando tal símbolo é teclado, a sequência de impulsos eléctricos correspondente é enviada para o computador onde existe normalmente uma interface que os converte para informação digital, o que invalida o usoo de suporte físico intermédio.

No início, os dispositivos de saída limitavam-se a cartões e fitas perfuradas o que permitia reutilizar esses cartões e fitas em posteriores inserções de dados, o que pressupõe a existência de dispositivos de impressão ligados ao computador. Consequentemente, para tal informação ser lida e posteriormente utilizada pelo Homem, era necessário convertê-la para caracteres e símbolos. Assim, criaram-se leitores/conversores da informação (existente nos cartões e fitas) em caracteres alfanuméricos, e que os imprimia depois em papel. Surgiram assim as impressoras.

Nos anos sessenta surgiu o que ainda hoje é talvez o mais popular dispositivo de saída de dados, o ecrans de video. Quando os primeiros monitores apareceram, a sua utilização baseava-se na apresentação de caracteres alfanuméricos, mas com o decorrer dos anos começou a ser possível a apresentação de gráficos o que permitiu em muito desenvolver a utilidade prática dos computadores.

Com o aparecimento e popularismo das interfaces gráficas, surgiu a necessidade de dispositivos de entrada mais intuitivos e rápidos. O mais popular dos dispositivos criados com esse objectivo é talvez o rato, que é um dispositivo manual que funciona numa superfície plana e que faz corresponder os seus movimentos nas coordenadas x e y a um apontador existente no monitor. O rato dispõe na parte inferior duma esfera que é accionada pelo movimento. Esta esfera faz accionar dois eixos (correspondentes a x e y). Estes eixos por sua vez têm associados leitores de movimento, baseados na tecnologia óptica.

Estas são talvez, os principais marcos da evolução dos dispositivos de entrada e saída de dados em computadores. Apresentam-se de seguida alguns dos mais utilizados e as suas áreas de utilização.

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Dispositivos

Divendem-se os dispositivos em três grupos fundamentais:

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Dispositivos de Introdução

Teclado

Os seus princípios de funcionamento mantêm-se idênticos ao descrito anteriormente, ou seja, existe no computador uma interface que converte a sequência de impulsos eléctricos em sinais digitais e que por meio de um interrupt transfere os dados para a memória.

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Figura 6.1 - Imagem dum teclado [fonte].

As combinações de símbolos, teclas e funções tem vindo a aumentar, aproximando-se de 600, o que torna o teclado pouco prático para funções específicas e nas quais os dados a introduzir sejam em pequeno número.
Apesar de ser pouco prático em ambiente específicos, é normalmente utilizado devido à sua versatilidade e resistência física.

Dispositivos de Introdução

Rato

É um dispositivo que funciona sobre uma superfície plana, tem uma esfera na parte inferior do seu interior e através de orifício entra em contacto com a superfície. Pelo movimento da esfera são gerados movimentos em dois eixos (x e y) que por sua vez estão ligados a sensores de posição. Estes sensores de posição, normalmente através de tecnologia óptica, detectam o movimento e convertem-no em sinais digitais que envia para o computador. Existem outras formas de detecção do movimento.

Tem normalmente 2 ou 3 botões, que são usados em duas situações:

Utilizam-se vulgarmente em sistemas com interface gráfica (ex: Windows), ou em sistemas de manipulação de informação sobre a forma gráfica (ex: CAD, GIS).

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Figura 6.2 - Imagem dum rato [fonte].

Não se aconselha o sua utilização em ambientes industriais, visto que necessita de uma certa protecção e espaço de funcionamento.

Dispositivos de Introdução

Track-ball

Track-Ball é uma versão do rato típico, que mais não é que um rato em que a esfera passa a estar na parte superiora e a base está fixa. O utilizador movimenta a esfera e não a base como acontecia com o rato.

Vários track-ball

Figura 6.3 - Imagem de vários track-ball's [fonte].

Não necessita de espaço extra para além do seu tamanho e não não sofre problemas com a sujidade da superfície. Tem a desvantagem (aparente) de necessitar de grande tempo de habituação.

Dispositivos de Introdução

Joystick

Joystick, é um manípulo capaz de converter os movimentos realizados pelo utilizador para sinais digitais que irão ser posteriormente interpretados pelo sistema. Embora determine duas dimensões, os movimentos podem ser interpretados como tridimensionais.

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Figura 6.4 - Imagem de Joystick [fonte]

Apontador

Minúsculo joystick que se coloca junto ao teclado, pelo que a sua aplicação se restringe a computadores portáteis. Exige bastante habituação.

Dispositivos de Introdução

Light-Pen

Funciona em conjunto com um monitor especial, e permite determinar a posição tocada pelo lápis. Bastante utilizada em computadores de bolso em complemento de OCR.

Dispositivos de Introdução

Touch-Pad

É um pequeno ecran táctil, que faz corresponder o deslizar do dedo do utilizador a um movimento dum apontador no ecran. É possível usar o próprio ecran como botão ou botões. Quando o ecran "sentir" um toque mais forte, o driver intrepeta-o como um toque no botão esquerdo. Quanto ao toque no botão direito, é comum especificar a parte direita superiora (ver parte azul na fihura 6.5) como a parte correspondente ao toque no botão direito.

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Figura 6.5 - Imagens de touch-pad [fonte].

É muito utilizado em computadores portáteis, e exige menos habituação que o track-ball ou o apontador, no entanto, a precisão é difícil de atingir devido ao deslizar inconstante do dedo.

Scanner

Baseia-se na emissão de um feixe de luz sobre o objecto a ser analisado que por sua vez, em função da sua cor, reflectirá um feixe de luz diferente. Este será analisado por um sensores fotoeléctricos que converterão o feixe reflectido para um sinal digital.
Um dos mais importantes factores de desempenho ou qualidade dum scanner é a quantidade de pontos lidos por polegada quadrada. A unidade de contagem denomina-se DPI (dots per inch).

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Figura 6.6 - Princípios básicos de funcionamento dum scanner.

Os scanners podem caracterizar-se por vários parâmetros, sendo os mais importante no que respeita ao número de cores que converte ou o suporte físico:

Quanto ao seu funcionamento básico, dizem-se:

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Figura 6.7 - Aspecto genérico dum scanner com lâmpada móvel [fonte]

Quanto às aplicações distinguem três tipos fundamentais:

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Dispositivos de Saída

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Monitores

São de todos os dispositivos de saída o mais conhecido e de tal forma especial que se optou por referí-lo em especial noutra secção.

Dispositivos de Saída

Impressoras

São os dispositivos mais comuns de saída de informação para suporte físico como é neste caso o papel. Por mais que se possa pensar que o papel está condenado a desaparecer nos próximos anos, a verdade é que a maior parte dos fabricantes continuam a investir milhões em investigação e protótipos de novas tecnologias com vista à sua adaptação a tarefas de impressão. Por ouro lado, com o advento do laser e da cor disponíveis a preços impensáveis há poucos anos, cada vez mais uma boa apresentação em papel é bem vista.

Os diversos tipos de impressoras dividem-se em três grandes grupos:

Impressoras de Cores

Importa salientar as diferenças utilização da cor em monitores e impressoras.
Fundamentalmente, a diferença coloca-se na cor existente no suporte antes de qualquer procedimento:

Assim, enquanto nos monitores o processo de escrita é a adição de cor, no suporte em papel o princípio é o da absorção de determinada parte do espectro.
Observe-se a Tabela 6.1 onde se criam as três cores secundárias, através da adição das três primárias:

R
R
G

+

G
B
B

=

Y

M

C

Tabela 6.1 - Adição de duas cores primárias e respectivos valores

No entanto, sendo o papel branco, toda a cor é reflectida, pelo que se usa o complemento desta tabela para se conseguir as cores desejadas.

Cor Impressa Reflecte Absorbe
Y
M
C
R G
R B
G B
B
G
R

Tabela 6.2 -  Relação de cores secundárias com as reflectidas e absorvidas

Assim, as cores com que se imprime, são o Amarelo (Y), Magenta (M) e Cyan.
Por exemplo, se for desejado um ponto com a cor vermelha, então deve imprimir o ponto com tinta que absorva as outras duas (Verde e Azul), ou seja, duas cores que não deixem ver essas duas cores. Assim, os pigmentos usados serão o Amarelo-absorve o Azul e o Magenta-absorbe o Verde (Figura 6.8).

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Figura 6.8 - Princípios básicos de funcionamento duma impressora a cores.

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Dispositivos de Introdução e Saída de Dados

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Monitores tácteis (Touch Screen)

Funcionam como dispositivos de entrada e saída de dados, e têm as características de saída equivalentes aos monitores normais, mas permitem a introdução de dados através de toques na área de ecran.

Existem vários tipos:

Condensador

Funcionam pelo princípio de que o corpo humano actua como um condensador (bateria). Quando o corpo humano toca num objecto conductor com uma tensão (Voltagem) diferente, gera-se uma corrente de energia. No entanto, se tensão do ser humano for mais alta que a do objecto, o ser humano não sente a corrente eléctrica. Assim, se se dotar o monitor com um sistema de condutores, e em cada um dos cantos uma voltagem constante e igual, é possível determinar onde é que o utilizador tocou no ecran, pois cada canto irá "sentir" o toque com diferentes intensidade (intensidade da corrente).

Touch screen baseado em condensadores.

Figure 6.9  - Touch screen baseado em condensadores.

Infravermelhos

Funcionam através de emissores e receptores de raios infravermelhos cada qual em posições opostas do ecrã. Quando qualquer dos feixes de luz é interrompido (não é recebido no fotosensor) é sinónimo de que o ecrã foi tocado, e cada um dos feixes interrompidos indica a posição do toque.

Touch screen por feixes infravermelhos.

Figure 6.10 - Touch Screen por infravermelhos

Acústicos

Partem do princípio de que as ondas acústicas viajam a um velocidade constante. O emissor envia um impulso minúsculo ao longo de um dos lados. Cada um dos lados tem vários reflectores a 45º que reflectem o impulso para o outro lado do ecrã fazendo passar cada uma dessas reflexões através do centro do ecrã. No outro lado do ecrã existem reflectores que direcionam o sinal para o receptor, que mediante a recepção de todos os sinais, determina se algum deles foi interrompido.

Touch screen acústico

Figure 6.11  - Touch Screen por ondas acústicas

Força

O monitor tem colocado nos seus quatro cantos sensores de força, que medem a pressão com que o ecrã é tocado. Em função da posição de toque, cada um dos sensores sofrerá uma força diferente. Da relação entre os qutro valores é possível determinar a posição de toque tal como no tipo baseado em condensador.

Touch screen de pressão

Figure 6.12 - Touch Screen baseado em sensores de força

Resistivos

Têm a ligar os seus cantos uma resistência eléctrica que através de um sistema complexo de leituras das resistências conseguem determinar razoavelmente a posição de toque.

Touch screen resitivos

Figure 6.13 - Touch Screen por malha de resistências

Dispositivos de Introdução e Saída

Outros

Existem deviersos dispositivos de simultanemanete de introdução e saída de dados, sendo os mais comuns relacionados quer com a realidade virtual quer com o lazer (jogos). Alguns desses mecanismos são:

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Sumário

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Última actualização: 02 Maio 2005