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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時(shí)間:2021-04-27 14:53:36 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
本文討論了稱重儀表中熱敏微機(jī)打印模塊的設(shè)計(jì):
隨著稱重技術(shù)的日益進(jìn)步,其周邊配套設(shè)施也日益完善,尤其是打印機(jī)方面?因?yàn)楹芏鄷r(shí)候用戶都需要保存或打印稱重記錄,用以數(shù)據(jù)的核對和備份?而一般自帶微機(jī)打印的稱重儀表,都是配置針式微打,其換紙不方便?打印濃度深淺不一等缺點(diǎn)一直是用戶提出意見較多的地方?而且針式微打還有噪音大?色帶易耗損的缺點(diǎn), 都是其自身工作特性所決定的,不能徹底解決?針對以上情況,再結(jié)合市場調(diào)研,我們認(rèn)為采用熱敏打印的方式可以很好地解決這些問題?
首先, 現(xiàn)在熱敏打印機(jī)芯多采用易裝紙結(jié)構(gòu),開蓋?放紙?合蓋瞬間完成,操作非常簡單?即使遇到卡紙情況,普通用戶也能自己解決,無需專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行專門維護(hù),具有良好的普及性?而且還有自帶切紙刀的機(jī)芯,不僅方便用戶,而且減少因撕紙方式不當(dāng)而造成的機(jī)芯損壞,讓機(jī)芯更經(jīng)久耐用?
其次,熱敏打印較針式打印分辨率高,普遍采用的是48mm打印384個(gè)點(diǎn)的方案, 不僅可清晰打印出條形碼,配合條碼掃描儀使用外,還能打印出各種自定義圖形,如公司的LOGO等,而且打印字體美觀?速度快?噪音小,可廣泛適用于各種場合?但熱敏打印一個(gè)較大的缺點(diǎn),就是打印的記錄不能永久保存,一般在遮光條件下能保存1 ̄3年,如使用特殊熱敏紙也只能達(dá)到10年, 而且只能在室內(nèi)使用,不能與太陽光直接接觸,限制了其使用環(huán)境?但瑕不掩瑜,熱敏微機(jī)打印較針式微打的優(yōu)點(diǎn)還是非常明顯的?
以下是設(shè)計(jì)熱敏打印模塊過程:
在元器件的選擇方面,打印部分是最重要的環(huán)節(jié)?從理論上說,開發(fā)者可以自行設(shè)計(jì)用熱敏頭片?步進(jìn)電機(jī)?溫度傳感器等組成一個(gè)打印機(jī),但一般來說直接選用生產(chǎn)商的熱敏打印機(jī)芯會(huì)較為方便,因其已內(nèi)置了邏輯電路, 接收控制芯片的操控,簡化開發(fā)難度,而且從專業(yè)化生產(chǎn)角度來看,他們這些專門的生產(chǎn)商長時(shí)間對熱敏打印的研究及積累的豐富經(jīng)驗(yàn)是我們沒有的,使用他們生產(chǎn)的專業(yè)熱敏機(jī)芯會(huì)更安全?快捷?省心?而在眾多品牌中,我們選用了APS的打印機(jī)芯ELM205?首先是因?yàn)樗且籽b紙結(jié)構(gòu),解決了用戶換紙麻煩的問題;其次,它的打印寬度為48mm,紙寬54mm,尺寸和我們針式微打常用的EPSON的150II相同,具有良好的可替換性;再有它內(nèi)置頭片溫度傳感器?缺紙檢測光耦,開發(fā)起來非常方便;而更重要的是它不僅具有良好的性價(jià)比,還能提供配套的嵌入式外殼,進(jìn)一步降低開發(fā)難度,縮短開發(fā)周期?
在控制芯片的選擇上,我們需要一塊高速可配合打印機(jī)芯工作?體積小適合線路板設(shè)計(jì)?低成本的微控制器?而NXP的P89LPC934恰能滿足我們的需求?LPC934采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu),指令執(zhí)行時(shí)間只需2 ̄4個(gè)時(shí)鐘周期,6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件,而且集成許多系統(tǒng)級(jí)功能,可大大減少元器件數(shù)目?電路板面積以及系統(tǒng)成本?例如其自帶一個(gè)8位逐步逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊( ADC1),可直接測量打印機(jī)芯的溫度傳感器變化;模擬比較器檢測缺紙信號(hào);I2C總線接口或SPI串行外圍接口與對應(yīng)的字庫芯片連接; 看門狗定時(shí)器防止程序意外跑飛;內(nèi)部數(shù)據(jù)EEPROM讓控制板保存重要參數(shù);FLASH程序存儲(chǔ)器提供在電路編程( ICP)?在系統(tǒng)編程( ISP)以及在應(yīng)用中編程( IAP),方便程序下載調(diào)試?
從停止?fàn)顟B(tài)( 無勵(lì)磁狀態(tài))起動(dòng)時(shí),輸出了1個(gè)步驟的與停止步驟相同的相位后,轉(zhuǎn)入打印步驟的序列;要停止步進(jìn)電機(jī)時(shí),對與打印步驟最后的相位相同的相位進(jìn)行65ms勵(lì)磁?所以建議采用專門的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,如ROHM的BA6845FS或SANYO的LB1836?但需要注意的是,不是用了專門的電子稱重儀的驅(qū)動(dòng)芯片就萬事無憂,若長時(shí)間工作步進(jìn)電機(jī)會(huì)因過熱而引起燒毀,但它又無溫度控制器,所以只能控制工作時(shí)間來進(jìn)行調(diào)溫?通過電機(jī)在不同工作電壓有不同占空比的情況,我們測量出它的工作時(shí)間后,計(jì)算出其休息時(shí)間,保證溫度保持正常,而且一次連續(xù)工作的時(shí)間不得大于30秒?然后還有步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)的控制?為了確保走動(dòng)時(shí)的送紙力,還有避免打印機(jī)芯因老化造成的打印重疊現(xiàn)象,延長打印機(jī)芯的壽命, 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)需從慢到快,加速控制?以下為在5V工作狀態(tài)下步進(jìn)電機(jī)頻率?步進(jìn)的數(shù)值參考數(shù)據(jù):
第一步6.67ms
第三步2.12ms
第五步1.57ms
第七步1.31ms
第九步1.14ms
第十一步1.03ms
第十三步0.94ms
第十五步0.88ms
第十七步0.83ms
第二步2.76ms
第四步1.79ms
第六步1.42ms
第八步1.22ms
第十步1.08ms
第十二步0.98ms
第十四步0.91ms
第十六步0.85ms
以后勻速
在線路設(shè)計(jì)方面,很主要的一塊就是讓軟件和硬件相結(jié)合完成對機(jī)芯頭片電源的防護(hù)?因熱敏打印是通過熱敏頭片的加熱使熱敏紙產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而變色的,所以一般機(jī)芯都配有加熱頭片的溫度傳感器,通過簡單的AD轉(zhuǎn)換就能讀出片頭溫度,當(dāng)溫度超過額定溫度時(shí)必須馬上停止加熱,待溫度下降到正常值時(shí)再繼續(xù)?雖說看似這樣很簡單,但是還有很多開發(fā)者因?yàn)轭^片的溫度過高報(bào)廢了不少的打印頭為什么?? 先從技術(shù)角度看他們的設(shè)計(jì)應(yīng)無問題,只要AD轉(zhuǎn)換正常,溫度不可能過高?但是他們忽略了一個(gè)實(shí)際問題,就是如果微控制器受到外部干擾引起死機(jī), 而這時(shí)候又剛好是加熱狀態(tài),那除非是切斷電源,不然打印機(jī)芯肯定會(huì)報(bào)廢了?所以針對這種情況, 為了增加熱敏打印模塊的可靠性,在打印機(jī)的頭片電源還需加定時(shí)保護(hù)?通過一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74HC123對控制片頭電源的功率MOS-FET管進(jìn)行操控, 微控制器需要打印時(shí)給脈沖觸發(fā)74HC123,這時(shí)候才能打開頭片電源,定時(shí)到則自動(dòng)關(guān)閉,即使控制芯片受干擾跑飛,也能強(qiáng)制關(guān)閉頭片電源,有效提高了打印模塊的自保護(hù)能力?
光電傳感器的電源輸入?一般用一個(gè)三極管來供電?三極管的基極通過一個(gè)幾K的電阻接CPU的輸出?由CPU決定什么時(shí)候檢測打印機(jī)有無紙,由于光電傳感器電流較大( 近20mA)?所以在不檢紙的時(shí)候應(yīng)該將光電傳感器電源關(guān)閉?Vout( Co)經(jīng)一個(gè)1/2Vcc( Vdd)的比較器再接到CPU的輸入端?
在通信接口方面,一般打印機(jī)都是設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)并口或RS232方式,但考慮標(biāo)準(zhǔn)并口需留給外接打印機(jī)使用,RS232留給上位機(jī)使用, 為避免占用資源,而且作為外圍元件的統(tǒng)一性,我們采用了SPI接口與稱重儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?SPI是一種全雙工?高速?同步的通信總線,有兩種操作模式:主模式和從模式?在主模式和從模式中均支持高達(dá)3Mbit/s的速率,還具有傳輸完成標(biāo)志和寫沖突標(biāo)志保護(hù)?在與稱重儀表的通信中,我們設(shè)計(jì)把儀表作為主模式,打印模塊作為從模式, 每次都是由儀表發(fā)起通信連接,熱敏打印模塊在正常情況下返回正確應(yīng)答,當(dāng)打印模塊接收緩沖區(qū)滿或者其他原因返回錯(cuò)誤應(yīng)答,儀表收到后先進(jìn)行延時(shí)重發(fā),再判斷是否出錯(cuò),如果繼續(xù)出錯(cuò),則提示使用者打印模塊出現(xiàn)問題?經(jīng)過多次試驗(yàn),我們最終把成熟的方案成功運(yùn)用到本公司DS1帶微機(jī)打印的數(shù)字稱重儀表上?經(jīng)客戶使用,得到他們的支持和肯定后,我們馬上再加大研發(fā)力度,準(zhǔn)備再推出其他類型的帶熱敏微機(jī)打印的臺(tái)秤和汽車衡稱重儀表?
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深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè),所生產(chǎn)的JY500系列稱重顯示控制器(包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等)高速高精度,使用壽命長。卓禾儀器有十?dāng)?shù)年的現(xiàn)場校驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),在業(yè)內(nèi)有良好的口碑,且有專門的售后工程師幫忙解決產(chǎn)品使用過程中遇到的技術(shù)問題,客戶可以放心省心順心的使用我司的產(chǎn)品。如果對我司的產(chǎn)品感興趣,歡迎咨詢。