Пищит шаговый двигатель

Добрый день, друзья!

А вы знаете, что исторически одним из первых печатающих устройств, подключаемых к компьютеру, был именно матричный принтер?

Почему принтер называется матричным?

Матричный принтер

В механических печатных машинках и первых печатающих устройствах печать осуществлялась посредством удара рычага с зеркальным изображением печатаемого знака через красящую ленту.

Но такие конструкции были либо слишком сложны, либо не обеспечивали требуемой скорости печати.

Затем додумались разложить изображения шрифтов на составные элементы — точки.

Чем больше элементов (точек) в каждом знаке шрифта, тем более качественным будет его изображение, но и сложнее печать. В конце концов, остановились на матрицах размером 7х9 и 9х12. Каждая точка создается ударом иглы пищит шаговый двигатель по носителю (чаще всего – бумаге) через ленту из синтетических волокон, смоченную специальными красителями.

Скорость печати матричного принтера измеряется в cps (simbol per second, символах в секунду). Почти всегда в рекламных целях указывают наибольшую скорость для draft (чернового режима). В графических режимах работы скорость может иметь существенно меньшую величину.

 Составные части матричного принтера

Матричный принтер состоит из следующих составных частей (систем):
  •  печатающей головки,
  •  картриджа с красящей лентой,
  •  системы перемещения печатающей головки,
  •  системы подачи и протяжки бумаги,
  •  микропроцессорной системы управления,
  •  механических и оптических датчиков,
  •  источника вторичного электропитания.

 Устройство печатающей головки

Печатающая головка матричного принтераРассмотрим вкратце, как устроена печатающая головка. Основа ее – иголки с пружинками, рычажки и соленоиды.

В исходном состоянии печатающие иглы (диаметром 0,2 – 0,3 мм) с надетыми на них пружинками не выступают за пределы головки.

При подаче импульса напряжения на обмотку соленоида возникающее магнитное поле скачком выдвигает подвижный сердечник (на рисунке – вниз).

Этот сердечник бьет по рычажку, который поворачивается на шарнире. Через рычажок удар передается на иголку. Она бьет по бумаге через красящую ленту и, таким образом, появляется одна из точек изображения знака шрифта. Затем иголка под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Процесс периодически повторяется со всеми иголками.

Печатающая головка и резиновый валГоловки могут содержать разное количество иголок, наиболее часто используются головки с 9 и 12 иголками. Для более качественной (или быстрой) печати используются  18 и 24 иголки.

При печати обмотки соленоидов нагреваются. Поэтому головка содержит в себе радиатор из алюминиевых сплавов, отводящий тепло.

Головка может содержать в себе температурный датчик. При длительной работе, когда радиатор ее сильно нагревается, датчик сигнализирует об этом управляющей схеме принтера. Та учитывает это и замедляет скорость печати во избежание перегрева.

Когда головка остывает, управляющая схема автоматически поднимает скорость печати. На радиаторе обычно находится пластмассовая решетка. Она предназначена для защиты оператора от случайного прикосновения к нагретой поверхности.

  А как из точек получаются знаки шрифта?

Принцип матричной печатиКак происходит процесс печати, лучше всего показать на примере.

Любую букву или знак можно представить в точечном виде. Если конкретная иголка ударит в конкретном месте, получим точку.

Печать осуществляется столбцами точек. Для печати, например, буквы F в первый момент должны одновременно сработать иглы 1 – 7,  и получится основная «палочка» буквы.

Затем каретка с головкой чуть отъезжает, и срабатывают иголки 1 и 4, потом вновь они же и затем – только игла 1. Для печати нижнего хвостика буквы g (а также запятых) используются иголки 8 и 9. Но это так называемый «черновой режим», когда ясно видно точечная структура знака. Чтобы отдельные точки не так резали глаза, используется несколько способов.

Во-первых, можно дважды ударить одной и той же иголкой по одному и тому же месту. Это не так глупо, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что иголка никогда точно не попадет в то же место, всегда будет небольшое смещение. Это эквивалентно тому, что для одного используется большее количество точек. В результате начертание сглаживается.

 Два удара, два прохода и подводный камень

Чаще всего «двойной удар» делается в два прохода. Один раз каретка с головкой движется слева направо (и печатает знаки), второй раз – справа налево. Понятно, что при этом скорость печати падает вдвое. За качество надо платить! Но здесь скрыт один подводный камень.

document-propertiesПо мере износа движущихся частей (втулок каретки) принтера люфт увеличивается.

Изнашивается и направляющая каретки. Каретка начинает «болтаться», и иголки перестают попадать туда, куда должны. В результате знаки начинают двоиться, что выглядит очень некрасиво. Если «болтанка» невелика, ее можно скомпенсировать встроенными средствами. Если же износ большой, каретку и направляющую следует заменить.

Другой подход заключается в том, что для начертания знака с самого начала используется больше точек, чем для чернового режима. Так получаются всякие «красивые» шрифты (курсив, например) со сглаженными углами. Если еще применить двойной удар, на шрифт уже приятно посмотреть! А если еще применяется головка с 12 или 24 иглами – качество еще более повышается.

 Система перемещения печатающей головки

В систему перемещения печатающей головки входят:

  • каретка, на которой крепится печатающая головка,
  • направляющая (стальной вал), по которой каретка с головкой движется слева направо и наоборот,
  • шаговый электродвигатель с ременной передачей, который и двигает каретку.

Система перемещения печатающей головкиКаретка содержит в себе пластмассовые или латунные втулки, контактирующие с направляющей, которая покрыта тонким слоем смазки.

В нижней части каретки имеется войлочная подушечка, касающаяся вала.

Она впитывает смазку и потихонечку отдает ее.

Концы направляющей опираются с обеих сторон на эксцентрики, которые связаны с рычагом регулировки толщины бумаги.

В самой нижней части каретки имеется замок (извилистая щель) для крепления ременной передачи. Ремень с одной стороны гладкий, а с другой (внутренней) – зубчатый. Это необходимо для надежного сцепления с насадкой, насаженной на вал двигателя.

 Различная толщина носителя печати

Рычаг регулировки толщины бумагиБумага может иметь различную толщину.

К тому же, печать может осуществляться сразу на нескольких листах через копирку.

Весь этот «бутерброд», естественно, намного толще одного листа.

При отведении рычага регулировки толщины  назад («на себя») направляющая вместе с кареткой отодвигается от резинового вала, который подает носитель печати. Этому помогают эксцентрики. Теперь можно печатать на более толстой бумаге. Если печатают на одиночном листе бумаги, рычаг отводят «от себя». При этом направляющая придвигается ближе к валу.

Иногда после печати «бутерброда» начинают печатать вновь на одиночных листах и забывают придвинуть рычаг. При этом сила удара игл уменьшается, так как они находятся на большем расстоянии. Печать будет более бледной, и можно сделать ошибочный вывод об износе ленты картриджа.

С другой стороны, если головка придвинута слишком близко к валу (и печатают  сразу на нескольких листах) – она будет задевать за «бутерброд». Поэтому головка должна быть на оптимальном расстоянии от резинового вала. Точному позиционированию помогает цифровая шкала на рычаге прижима бумаги.

 Шаговый двигатель – что это такое и зачем?

Шаговые двигателиВ систему перемещения печатающей каретки с головкой входит шаговый двигатель (stepping motor).

Он отличается от обычного тем, что его ротор может занимать не любое положение, но принимать ряд дискретных значений.

При подаче управляющего импульса в обмотки ротор двигателя поворачивается на один шаг (несколько градусов) вокруг своей оси.

Величина шага определяется конструкцией двигателя и иногда указывается на этикетке. Применение шагового двигателя позволяет точно отслеживать положение каретки с печатающей головкой.

Схема управления «знает», сколько импульсов она послала в обмотки двигателя, следовательно,  «знает» сколько оборотов сделал его ротор. На этом основании  она «делает вывод», как далеко отъехала каретка (жестко связанная ременной передачей с ротором) от первоначального положения.

document-propertiesВ цепь питания шагового двигателя включают токовый датчик.

При возникновении препятствий или попадании посторонних предметов в зону движения  каретки двигатель подтормаживает. При этом потребляемый им ток возрастает. Схема управления фиксирует это и обесточивает его.

Если бы такого датчика не было, двигатель продолжал бы работать и разнес бы вдребезги систему перемещения каретки. Или порвал бы ременную передачу. При высыхании смазки на направляющей сопротивление движению возрастает, токовый датчик это фиксирует. При этом схема обесточит двигатель, и печать станет невозможной.

На сегодня все. Надеюсь, вам было интересно, уважаемые читатели! Во второй части статьи мы закончим краткое знакомство с матричным принтером и расскажем, как устроена система подачи бумаги.

Не пропустите! С Вами был Виктор Геронда.

До встречи!



Источник: http://vsbot.ru/matritchne-printer/kak-rabotaet-matritchny-printer.html



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Энциклопедия Технологий и Методик - Как собрать 3D Как связаны нос и уши фото

Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель Пищит шаговый двигатель