热敏打印头相关原理与需要注意的几点

日期: 2023-09-17 13:37:48 作者: 新闻中心

  分组加热的原则是,在降低瞬间电流(减少某时刻同时加热点数)的同时, 还要保证各组可以基本均匀的加热。 由于便携式打印机体积、 成本等问题的限制, 一般对打印头的供电上没有恒流器件, 因此分组不均匀会导致同一行中出现字迹 深浅不一的情况。这个需要经过大量测试来确定。

  报警控制 打印头检测最重要的包含:纸张检测、打印头温度检测和压杆检测。温度检测和 纸张检测都是模拟信号,需要接到 adc 上转换成数字值后来判断。压杆检测只需 要接到普通的 io 口上或者外部中断上即可。 纸张检测 主要判断纸张的状态,包括:缺纸、黑标和正常。一般最好能配合压杆检 测一起来判断。 压杆检测 用来判断打印头压杆是否弹起,可以检测纸仓是否被打开。 温度检测 检测打印头加热点的温度, 在温度过热时需要程序上暂停打印以实现打印头 保护。

  目前我们项目中使用的热敏打印头主要是两种:FTP-628MCL103(2英寸。 对应项目:1210/1230,1510,1240)和FTP-638MCL101(3Leabharlann Baidu寸。对应项目:1310)。 对打印头的控制可以说是一个热敏打印机的最核心部分。本文将对电机、加热、 报警等方面的各种控制方式做一个简单的叙述。

  导致电机相位变化, 而我们程序里只有一个累加器来标志电机的相位,事实上并 没有实时检测电机相位的方法。 那唯一的方法就是在每次由静止启动的时候,都 要确保电机相位在一个我们大家都知道的地方,所以正确的步骤是,每次启动应该首先 对 1 相位加电足够长的时间以保证电机初相位即使不在 1,也有足够的时间回到 1,之后再按上面的步骤启动。 上面为了方便论述,将 1 个电机周期(8 个相位)看作一个打印周期。但实 际上,对于 FTP 打印头,电机走过 4 个相位就已经是一个点行了。1 个电机周期 对应的是 2 个点行周期。 所以如果我们将 1 相位作为假设的起始相位,那 5 相位 同样也是一个起始相位。这个是必须要格外注意的。 启动加速问题 根据富士通给出的建议, 打印头电机不应直接从静止就达到最高运转速度的 状态。而应该逐步加速。因此在程序设计的时候必须设计一个加速表,使速度由 静止平稳增加到最大速度。

  压杆和温度检测都很简单,必须要格外注意的是温度检测与纸张检测一样,分压电 阻应采用 1%精度的精密电阻。 纸张检测是挺麻烦。纸张检测依赖于至于打印头一边的一个光感传感器。 由于是光敏器件,在有强光照射时会使读到的数值变化很大。以 1310 的打印头 传感器信号经过 adc 转换后得到的值为例,正常状态时,有纸:值在 500~700 范围内波动;黑标:100~150 左右;缺纸:15~30 左右。但在有强光直射时(阳 光直射) ,缺纸状态下读到的值的范围会扩大到 15~400 甚至更大,这已经覆盖 了黑标范围。在这种情况下,黑标和缺纸会误判。所以必须在软件上加以设计来 排除这些可能的误判。 目前采用的较为贴切的方法是,设定一个阈值区分有纸和 缺纸(包括黑标)两种状态,而黑标和缺纸则通过软件程序来实现,即,当检测 值小于设定阈值时, 可判为非正常状态, 之后继续走纸 (如果打印机静止则启动)

  628 与 639 两种打印头在电机上并无区别。根据打印头资料,不难得知,打 印头排线 个引脚用于控制步进电机。下图给出了控制电机转动的时序图。原 理并不复杂,用于控制电机相位的 4 个信号线(A,B,nA,nB)需依次加电。 一个完整的周期可大致分为 8 个部分,对应电机的相位分别应该在 A,AB,B, BnA,nA,nAnB,nB,nBA。要实现这样的时序也不是难事。目前我们采用过 两种方法来实现。 1. 使用定时器来控制。系统内置一个定时器(定时器周期为 1/4 点行周 期) ,再设置一个以 8 为模的累加器。每次定时器触发根据当前累加 器的值对 4 根信号线. 使用 PWM 来控制。许多 CPU 都支持 PWM 输出。用 PWM 可以很容

  易的产生一个固定周期和占空比的方波信号。如果有 4 路相同的 PWM 信号再经过一个固定延时后分别启动 (从图中可以直观的看出, 延时为 1/4 电机周期) 。

  可以说,这两种控制方式各有利弊。 使用定时器方式不如使用 PWM 方式走纸平稳,而且,PWM 一旦设置好后 会自行工作,控制程序会简便很多。但 PWM 由于其本身的精度和一些缺陷,导 致 PWM 一旦启动,电机速度就被固定了。需要频繁改变电机速度时 4 个 PWM 很难完全协调,有可能会出现电机失步的情况。另一方面,PWM 控制方式需要用 4 个 PWM 输出 (实际上为了同步还需要第五个 PWM 接外部中断) , 很浪费系统 资源(不少 CPU 只有 4 个 PWM) 。而定时器方式仅使用一个内部中断即可。 所以,目前而言,我们主要使用定时器的方式来控制打印头电机的转动。

  加热控制 解决了电机转动的问题只能实现正常走纸,打印还要实现对打印头加热 点的控制。 对于 2 英寸的打印头, 横向有 384 个加热点; 对于 3 英寸则有 576 个加热点。 对于加热点的控制被抽象成对一个缓存的写入。FTP 打印头内置一段缓存,缓存 内用 1 个 bit 表示一个加热点是否加热。因此在加热之前,我们应该将马上要打 印的那个点行的数据通过串行方式写入到打印机的缓存里。 如何写入数据这里就 不赘述了,我们假设数据已写入缓存。当前,需要明确的是,数据必须在电机 一开始转动时就尽快写入,通常会在启动的第一个相位加电的同时就写入数据。 数据写入缓存后,并不是简单的通过给一个加热线加电就能轻松实现加热的。 经过测试, 对于 3 英寸的打印头, 576 个点同时加热会使瞬间电流峰值达到 11A, 绝大多数锂电池能承受的瞬间电流只有 6A 左右,一次加热很可能导致电池被 保护而掉电。通过阅读资料,我们得知,FTP 打印头将所有的加热点分成了若干 “组” 。628 有 6 个 STB(6 组) ,638 有 5 个 STB 和 2 个 AEO(共 9 组)分别控 制。因此,在某一个时刻,我们只可以对其中的某几组进行加热。

  大的控制方式确定下来之后,还会有一些细节上的问题。 首行停留问题 我们把电机转动 1 圈对应 8 个相位标志为(1,2,……8) ,同时我们假设目 前电机静止在 1 相位。 电机现在要由静止状态启动,那么很自然的下个相位应该 是 2, 我们应该对 2 相位对应的信号线加电; 下个周期再为 3 相位加电……。 如 果我们假设的前提成立(电机静止时在 1 相位) ,那这个步骤是正确的。但是, 我们如何能保证电机静止时一定会在 1 相位呢?任何晃动, 或者人为的拉纸都会

  电机控制 FTP 系列打印头使用步进电机进行转动控制。 所谓步进电机,是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在 非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数, 而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这 一线性关系的存在, 加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得 在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流 电机在常规下使用。 它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制管理系统方 可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许 多专业知识。

  N 点行,如果在 N 点行内所得值始终小于阈值,则判为缺纸,如果在经历过一 段低值后回复正常,则认为是黑标。具体实现在此就不赘述了。

  大体上说,对热敏打印头的控制最必须要格外注意的就是以上几点。其他也有一些 细节可以做做文章,比如根据电池电压的高低和环境和温度动态调节打印速度等 等,这里就不一一叙述了。

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