Nguyên Lý Hoạt Động Của Máy Fax

Khối đọc Khi thực hiện gửi fax hoặc copy, tài liệu được đưa vào ngăn chứa qua hệ thống truyền động nó được đưa qua đèn chiếu, ánh sáng phản xạ từ đèn chiếu đến bộ phận cảm biến hình ảnh

Chương 4

MÁY FAX

4.1 Nguyên lý hoạt động của máy Fax

Sơ đồ khối của máy FAX như hình vẽ:

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý của máy Fax

Khi gửi hình ảnh bằng máy FAX, ở đầu phát máy FAX quét tài liệu để chia thành những ô nhỏ, các ô này sau đó được mã hóa và gửi lên đường dây đến đầu thu

Ở đầu thu máy FAX nhận được tín hiệu giải mã và điều khiển đầu nhiệt in ra tài liệu tương ứng

Ở đầu phát hình ảnh được chia thành nhiều dòng quét, mỗi dòng quét lại được chia thành các phần tử hình ảnh, các phần tử hình ảnh này có thể trắng hoặc đen Sau

đó các điểm trắng đen này được mã hóa thành những tín hiệu điện: điểm trắng tương ứng với điện áp cao và điểm đem tương ứng với điện áp thấp Như vậy lúc này người

ta có chuỗi tín hiệu nhị phân tương ứng với những điểm trắng đen ở trên Sau đó

chuỗi bit nhị phân này sẽ được biến đổi thành tín hiệu tương tự để truyền lên đường dây điện thoại

Ở phía đầu thu quá trình lại diễn ra ngược lại, tín hiệu tương tự thu được giải điều chế thành các chuỗi bits nhị phân điều khiển đầu in ra các điểm trắng đen tương ứng và cuối cùng có được hình ảnh ban đầu đã phát đi ở đầu phát

4.1.1 Quá trình gửi một bức FAX

Hình 4.2: Sơ đồ thể hiện quá trình gửi bản Fax

Các bước thực hiện khi truyền fax như sau:

bộ cảm biến hình ảnh CCD

khuếch đại và biến đổi analog → digital và từ nối tiếp → song song rồi đưa tới bộ điều khiển đọc

tiếp để đọc dưới sự điều khiển của CPU

RAM (nếu đường truyền qua G3 của modem)

tại đây dữ liệu được biến điệu cùng với tín hiệu để nhận biết truyền theo đường G2 hay G3 của modem

„ Quá trình cứ lặp đi lặp lại tại các bước 2 → 6 đến khi truyền hết trang tài liệu

4.1.2 Quá trình nhận một bản FAX

Quá trình nhận một bản FAX được thể hiện trên hình 3.3 Quá trình nhận fax này được thực hiện bao gồm các bước như sau:

truyền qua modem đến bộ điều khiển truyền dữ liệu

ngược trở về RAM (nếu dữ liệu đi theo đường qua G3 của modem)

Hình 4.3 Quá trình nhận một bản Fax

đưa đến bộ điều khiển ghi, bộ điều khiển ghi gửi dữ liệu hình đến bộ vận khiển đầu ghi nhiệt điều khiển đầu ghi nhiệt in ra một dòng

kế tiếp dưới sự điều khiển của CPU

đó dao cắt hoạt động để cắt giấy nhận fax

4.1.3 Quá trình thực hiện Copy trên máy FAX

Hình 4.4: Quá trình copy qua máy Fax

Quá trình này bao gồm các bước như sau:

bộ cảm biến hình ảnh CCD

khuếch đại, tín hiệu này được gửi đến bộ điều khiển đọc sau khi được biến đổi từ analog → Digital và từ nối tiếp → song song cho thích hợp

dòng kế tiếp

sinh ra tín hiệu để bộ vận khiển đầu ghi điều khiển đầu nhiệt in ra dòng tin tức

copy hoàn tất

4.2 Các khối chức năng của máy Fax

Từ sơ đồ nguyên lý trên hình 3.1 có thể thấy trong máy FAX có thể được phân chia thành các khối chính như sau:

- Khối đọc

- Khối thu

- Bộ vi xử lý

- Modem

4.2.1 Khối đọc

Khi thực hiện gửi fax hoặc copy, tài liệu được đưa vào ngăn chứa qua hệ thống truyền động nó được đưa qua đèn chiếu, ánh sáng phản xạ từ đèn chiếu đến bộ phận cảm biến hình ảnh nó được cảm nhận và chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu số đưa qua bộ xử lý để xử lý tiếp

1 Có ba phương thức quét tài liệu

Phương pháp quét tài liệu sử dụng bộ cảm biến quang đơn và một hình trụ có thể chuyển động hai chiều quanh bộ cảm biến Tài liệu được ép quanh hình trụ và việc quét ngang được thực hiện bằng cách xoay tròn quang trụ Còn quá trình quét dọc được thực hiện bằng cách di chuyển bộ cảm biến dọc theo hình trụ

phần tử cảm biến hình ảnh được sắp xếp theo chiều ngang và tài liệu được cho chuyển động theo chiều dọc

chiều không cần sử dụng hệ thống quét cơ học nào

2 Hệ thống chiếu sáng

Việc sử dụng bộ cảm biến hình ảnh cần phải có một đèn huỳnh quang loại ống

để chiếu sáng đều đặn lên vùng quét ngang trên tài liệu cần gửi đi Ong đèn huỳnh quang này được chế tạo đặc biệt có một vùng kiếng trong suốt không được tráng lớp huỳnh quang và ánh sáng chiếu trên bề mặt tài liệu được quét là ánh sáng đi qua khe này của đèn huỳnh quang

Một điểm đặc biệt thứ hai là bóng đèn huỳnh quang này được thắp sáng bởi một nguồn điện có tần số rất cao để đảm tính ổn định của nguồn sáng không gây ra tác động xấu đến kết quả thu được của bộ cảm biến Chỉ với nguồn sáng ổn định thì điện tích tính được của bộ cảm biến mới bằng nhau khi nhận dạng hai điểm có độ xám như nhau

3 Bộ phận cảm biến

Hệ thống quét sử dụng bộ cảm biến hình ảnh CCD quét các dòng quét ngang 216mm trên các trang tài liệu khố A 4 Vì bộ cảm biến hình ảnh CCD chỉ có khả năng đọc được khoảng 30mm nên phải sử dụng một thấu kính hội tụ để giảm chiều dài quét từ 216mm xuống còn 30mm

Tuy nhiên vì kích thước thấu kính có hạn nên khoảng cách giữa mặt tài liệu và thấu kính phải lớn Khoảng cách này làm ảnh hưởng đến kích thước của máy FAX

Để giảm kích thước của máy FAX trong thực tế người ta phải lắp các gương phẳng nhằm làm tăng khoảng cách từ mặt tài liệu và thấu kính Số lượng gương phẳng được lắp đặt tùy thuộc vào từng loại máy FAX

Trong quá trình phát, ánh sáng từ đèn huỳnh quang lần lượt được phản chiếu trên mặt tài liệu qua gương phẳng thứ nhất, gương phẳng thứ hai trước khi qua gương sửa bóng râm qua thấu kính hội tụ và hình ảnh sẽ được chiếu lên bộ cảm biến hình ảnh CCD

Tuy nhiên trong thực tế nếu không có quá trình sửa sai thì ánh sáng chiếu lên tín hiệu đầu r a của bộ cảm biến thường bị suy hao ở hai đầu Hiện tượng này là hiệu ứng của thấu kính và đèn huỳnh quang luôn tạo ra hiện tượng giảm ánh sáng ở hai đầu, hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng “bóng râm” Để tránh hiện tượng

“bóng râm” này người ta gắn một gương sửa bóng râm ở trước thấu kính

Gương sử bóng râm có tác dụng bù ánh sáng ở hai đầu của dải ánh sáng làm cho cường độ ánh sáng tại mọi vị trí của dải ánh sáng đều như nhau

Hiện nay cũng có một vài loại máy FAX sử dụng các mạch điện tử để thực hiện việc sửa hiện tượng “bóng râm”

Hệ thống quang học trong máy FAX đòi hỏi độ chính xác rất cao về mặt cơ khí, bất kỳ sự thay đổi nào về vị trí các thiết bị quang học trong máy FAX cũng làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hình ảnh Vì vậy phải đặc biệt chú ý trong quá trình vận hành và bảo dưỡng máy FAX

4 Khối biến đổi A/D (Analog Digital Converter – bộ biến đổi tương tự số)

Bộ cảm biến hình ảnh làm nhiệm vụ biến đổi dòng hình ảnh nhận được trong quá trình quét tài liệu thành những tín hiệu điện tương ứng Những tín hiệu đầu ra này của bộ cảm biến là tín hiệu tương tự Những tín hiệu tương tự này từ đầu ra của

bộ cảm biến sẽ được xác định theo mức điện áp và được chia làm hai nhóm để chuyển đổi thành các tín hiệu nhị phân tương ứng với hai mức trắng đen của hình ảnh được quét Việc chuyển đổi từ tín hiệu tượng tự sang tín hiệu nhị phân này được gọi là quá trình chuyển đổi A/D

5 Bộ phận thu nhỏ hình ảnh

Hình ảnh thường được thu nhỏ bằng cách kết hợp thu nhỏ theo hướng quét ngang và quét ngang và quét dọc

Việc thu nhỏ hình ảnh theo chiều ngang có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một thấu kính quang học để thu nhỏ hình ảnh hoặc có thể bằng cách bỏ bớt một

số bit của tín hiệu nhị phân sau khi được chuyển đổi A/D Trong cách thứ hai này các bit nhị phân sẽ được cho qua một mạch lọc và các bit nhị phân này sẽ được loại bớt với một tỷ lệ cho trước Như vậy cuối cùng người sẽ được một chuỗi bit có kích thước nhỏ hơn so với kích thước ban đầu

Việc thu nhỏ theo chiều quét dọc được thực hiện bằng cách làm thay đổi tốc độ nạp tài liệu lúc quét Bằng cách này các trang tài liệu sẽ được đọc với một mật độ dòng quét dọc giảm đi so với mật độ chuẩn Sau đó ở đầu thu tài liệu sẽ được in ra như là mật độ chuẩn của quy trình quét dọc Kết quả là khoảng cách giữa hai dòng quét khi in sẽ nhỏ hơn

4.2.2 Khối thu

Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ bộ xử lý, motor thu chuyển động Đồng thời tín hiệu hình ảnh được đưa từ bộ điều khiển thu để điều khiển đầu nhiệt để in ra tài liệu

1 Quá trình in tài liệu trên giấy nhiệt

Giấy nhiệt được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật FAX nhờ tính năng đơn giản,

rẻ tiền Giấy nhiệt bao gồm một lớp nền và một lớp hóa chất nhạy cảm với nhiệt độ Khi bị đốt nóng bởi đầu in, những phần tử hoá chất này sẽ biến đổi để tạo ra các phần tử in màu đen

Tuy nhiên việc sử dụng giấy nhiệt cũng có những nhược điểm sau:

- Dễ bị hư hỏng do nhiệt độ, hoá chất

- Không bảo quản được lâu, trong thực tế các bản FAX muốn lưu trữ làm tài liệu người ta phải làm thêm một động tác là phải photocopy ra một bản khác để lưu trữ lâu dài còn nếu để nguyên bản FAX trên giấy nhiệt thì thời gian bảo quản chỉ là vài tháng, thậm chí nếu để nơi có ánh sáng mặt trời thì thời gian bảo quản chỉ còn được vài tuần

- Phải dùng một loại giấy được sản xuất riêng cho máy FAX

Để khắc phục những nhược điểm nói trên hiện nay một số loại máy FAX có thể cho phép sử dụng loại giấy thường Trong trường hợp này máy FAX phải được chế tạo có chức năng như là một máy in laser, trong thực tế một số máy FAX loại này được chế tạo và sử dụng như là một máy in thông thường Tuy nhiên giá thành của

những máy FAX loại này có giá thành tương đối cao nên hiện nay cũng chưa được

sử dụng rộng rãi lắm trong thực tế

2 Đầu in nhiệt

Đầu in nhiệt là một bộ phận thực hiện chức năng biến đổi tín hiệu điện nhận được thành thay đổi về nhiệt độ đốt nóng giấy in tạo ra trang tài liệu ở đầu thu

Đầu in nhiệt của máy FAX có loại màng mỏng, màng dày, loại được điều khiển theo kiểu ma trận diode hay loại được điều khiển trực tiếp

Đầu in nhiệt có thể làm việc với nhiệt có khi lên đến 3000C và khi đó đầu in nhiệt tiêu thụ nguồn rất lớn Thông thường máy FAX được bố trí phần cấp nguồn riêng cho đầu in nhiệt làm việc

4.2.3 Khối xử lý

Bao gồm CPU, bộ nhớ ROM, RAM, các bộ điều khiển Trong đó CPU là bộ xử

lý trung tâm, điều hành mọi hoạt động, bên trong CPU là các bộ điều khiển, bộ làm toán logic ALU và một số thanh ghi khác

CPU nhận tín hiệu từ bộ cảm biến, hoặc các bộ điều khiển Thông qua hệ thống bus và các dữ liệu trong ROM và RAM mà CPU sẽ đưa tín hiệu điều khiển tới các bộ điều khiển thích hợp để thực hiện công việc một cách đồng bộ và hợp lý

4.2.4 Modem

Dùng để điều chế khi truyền và giải điều chế khi nhận fax CCITT khuyến cáo

có ba phương thức điều chế và giải điều chế cho tín hiệu hình ảnh của máy fax là:

- G1: FM

- G2: AM, PM, VSM

- G3: PSK, QAM

PSK (điều pha) 2400bps, 4800bps và một số kiểu khác của điều chế pha QAM (điều biên) 7200bps hay 9600bps

4.2.5 NCU (Network Control Unit – Đơn vị điều khiển kết nối với mạng)

Khối này chịu trách nhiệm điều khiển việc kết nối máy fax hay máy điện thoại được kết nối với đường dây thuê bao PSTN đến tổng đài Chức năng chính của NCU là:

- Xác định dòng chuông xoay chiều từ tổng đài đưa đến

- Xác định tình trạng gác máy và đặt máy

- Giữ mạch vòng thuê bao DC

- Chuyển mạch kết nối MODEM với đường dây bằng Relay

1 Xác định dòng chuông xoay chiều từ tổng đài đưa tới

Khi có cuộc gọi đến, máy FAX sẽ xác định tình trạng có dòng chuông xoay chiều trên đường dây thuê bao từ tổng đài đưa tới Trong trường hợp này, máy FAX nếu được cài đặt ở chế độ thu tự động (Automatic Receiver) sẽ chuyển sang chế độ nhận FAX sau một số hồi chuông

2 Xác định tình trạng gác máy/ đặt máy

Thông thường những thiết bị đầu cuối đấu nối với mạng được thiết kế sao cho ở tình trạng gác máy (On Hook) chúng có trở kháng khá lớn và ngược lại có trở kháng khá nhỏ khi ở tình trạng nhấc máy (Off Hook) Như vậy bộ phận xác định tình trạng nhấc /đặt máy trong máy FAX có chức năng xác định sự thay đổi của điện trở mạch vòng của đường dây thuê bao để từ quyết định tình trạng nhấc máy hay đặt máy của thiết bị FAX

3 Giữ mạch vòng DC

Trong tình trạng nhấc máy trong mạch sẽ có một dòng DC, phải duy trì dòng điện này để tránh tình huống tổng đài nhận diện nhầm ngay cả khi ngay cả khi relay kết nối MODEM động tác để chuyển trạng thái kết nối với đường dây thuê bao của tổng đài

Mạch này thường được thiết kế là một cuộn dây có giá trị L lớn và R nhỏ hay nói cách khác là có trở kháng AC lớn và trở kháng DC nhỏ Trong tình trạng nhấc máy cuộn dây này sẽ tạo ra một trở kháng đối với dòng DC rất nhỏ giống như đối với tình trạng nhấc máy của máy điện thoại trong khi đó vẫn không bị nối tắt đối với tín hiệu đã được điều chế ở dạng tín hiệu xoay chiều

4 Relay chuyển mạch kết nối MODEM với đường dây

Relay chuyển mạch kết nối MODEM với đường dây là chức năng quan trọng nhất của các khối NCU, nó thực hiện chức năng chuyển mạch kết nối với đường dây thuê bao từ máy điện thoại sang máy FAX Khi thực hiện việc chuyển mạch kết nối

từ máy điện thoại sang máy FAX thường gây ra tình trạng ngắt mạch tạm thời Điều này dễ gây tình trạng tổng đài nhận dạng nhầm trạng thái nhấc máy hay đặt máy của thiết bị đầu cuối Vì vậy relay được thiết kế đặc biết để tránh tình trạng này cho nên relay còn được gọi là relay động tác nhanh

4.2.6 Cấp nguồn cho máy FAX

Máy FAX sử dụng các loại nguồn là nguồn chờ, nguồn chính và nguồn cho đầu

in nhiệt

1 Nguồn chờ

Nguồn chờ được mở khi mở công tắc của máy FAX Nguồn chờ cung cấp nguồn cho mạch xác định dòng chuông và mạch dò tín hiệu bàn phím của máy FAX

2 Nguồn chính

Nguồn chính cung cấp nguồn cho các mạch điều khiển đầu in nhiệt Nguồn chính được sử dụng khi máy FAX thực hiện quá trình gửi, nhận và copy tài liệu Nguồn chính được kích hoạt trong những trường hợp sau:

- Dò dòng chuông từ tổng đài đưa đến Ở chế độ nhận tự động khi có dòng chuông từ tổng đài đưa đến, NCU gửi tín hiệu đóng công tắc nguồn chính

- Khi người sử dụng ấn phím START

- Khi người sử dụng ấn phím TALK

3 Nguồn cho đầu in nhiệt

Nguồn cho đầu in nhiệt được kích hoạt khi mạch điều khiển phát ra tín hiệu đóng công tắc nguồn cho đầu in nhiệt khi in tài liệu

4.3 Các đặc tính và chức năng của máy FAX

4.3.1 Một số đặc tính của máy FAX

Máy FAX có thể được sử dụng để gửi nhiều loại tài liệu khác nhau, trong đó có những tài liệu khiến cho người nhận rất khó đọc Trong những trường hợp như vậy máy FAX ở phía đầu phát cho phép những điều chỉnh hợp lý để cho ra những bản FAX có chất lượng tốt nhất có thể được

Như vậy trên các máy FAX người ta bố trí một số tính năng đặc biệt cho phép người sử dụng có thể điều chỉnh được, sau khi người sử dụng có thể kiểm tra xem các điều chỉnh của mình có hợp lý hay không bằng cách thực hiện copy tài liệu để xem thử Sau đây là một số tính năng đó:

1 Độ tương phản (Contrast)

Độ tương phản là phân biệt trắng đen giữa nền giấy và nét chữ hay hình vẽ mang nội dung tài liệu

Trường hợp bản gốc có giấy hẩm mực lợt cho độ tương phản kém và dĩ nhiên chất lượng bức fax cũng kém Trong trường hợp này máy FAX cho phép người sử dụng điều chỉnh chế độ LIGHTER để làm cho tài liệu nhận được trắng bớt

Trường hợp giấy trắng mực lợt thì sử dụng chế độ DARKER để làm cho bản fax nhận được đậm hơn

Trường hợp giấy trắng mực đen cho độ tương phản cao nhất và chất lượng bản fax nhận được cũng ở tình trạng tốt nhất

2 Độ phân giải (Resolution)

Độ phân giải thường được tính là số điểm ảnh trên một đơn vị diện tích (ví dụ dot per inch – dpi) Độ phân giải quyết định độ nét của bức fax nhận được Độ phân giải phụ thuộc vào mật độ dòng quét khi thực hiện quét ảnh Mật độ quét càng lớn thì