机电一体化应用实例.ppt

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1、机电一体化技术第7章应用实例7.1针式打印机7.1.1针式打印机简介针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品，又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会在电磁铁吸合的作用下击打色带，使色带上的色素印在纸上形成一个色点，如图7-1所示。在计算机的控制下，多根打印针共同动作形成若干个色点，由这些色点在纸上形成文字或图画。针式打印机有单色和彩色两种，单色式仅有一种色带，而彩色针式打印机有4个不同颜色的色带，在打印

2、的过程中根据颜色命令来变换不同颜色的色带，多种颜色的点阵组合形成了彩色图案或文字。7.1.1针式打印机简介图7-1针式打印机击打原理图如图7-2所示为一个9针打印头在打印一个“5”和“A”字符时9根打印针的动作情况，每一根打印针需要用一个驱动线圈，当线圈通电时，实现击打，所以在打印“5”的第1列时，数据为111001000，第5列时为101000000，第9列时为100111000。这些数据的组合称为“5”的字形码。实际上，由于字形码有8×8、16×16等格式，所以只有8根针动作，并且按照反码表示，则“5”的字形码按列就是00011011、11111101、…,用

3、16进制表示为1B、FD、…。7.1.1针式打印机简介图7-2点阵式字符的形成和列数据7.1.2针式打印机的结构针式打印机的主要任务是在系统的控制下各部分协调工作，实现打印头横向左右移动、打印纸纵向移动以及打印针的击打等任务，将计算机传送来的数据打印在纸上，同时对打印机的工作状态进行实时检测等。针式打印机是一种典型的机电一体化产品，由于执行电动机是步进电动机并且没有反馈部分，因此，它的控制系统属于开环控制系统。针式打印机的组成如图7-3所示，主要由机械部分和电路部分组成。7.1.2针式打印机的结构图7-3针式打印机组成框图7.1.2针式打印机的结构1.机械部分针式

4、打印机的机械部分包括字车传动机构、走纸传动机构、色带传动机构和打印头等几部分。1）字车传动机构如图7-4所示为针式打印机字车传动机构，步进电动机通过齿轮减速后驱动同步带，同步带上固定有装着打印头的字车。因此，步进电动机的旋转运动驱使打印头水平横向移动，将打印头移动到需要打印的位置，等待打印针的击打动作。图7-4针式打印机字车传动机构7.1.2针式打印机的结构2）走纸传动机构走纸步进电动机通过齿轮减速机构后驱动摩擦滚轮，通过摩擦滚轮的摩擦将打印纸移动到需要打印的行位置上。对于两边有孔的专用打印纸，则是借助走纸链轮的齿穿过打印纸的孔来实现走纸。走纸的方式较多，根据纸张

5、的传动方式分为摩擦式和链轮式两种，而根据纸张的行走方式又分为卷绕式和平推式走纸方式。在此仅介绍摩擦式。如图7-5所示为摩擦式走纸传动机构原理图，走纸步进电动机通过齿轮减速后驱动摩擦轮运转，为了防止误差导致打印质量下降，采用双齿轮错齿法消除误差。图7-5针式打印机走纸传动机构7.1.2针式打印机的结构2.电路部分电路部分包括接口电路、状态检测电路、主控计算机、打印针驱动电路、步进电动机驱动电路、操作面板与状态指示电路和电源7个部分，如图7-6所示。图7-6针式打印机组成原理图7.1.2针式打印机的结构1）接口电路接口电路是打印机与主控计算机之间进行状态、命令和数据通

6、信的通路。如图7-7（a）所示，计算机将需要打印的信息和命令通过接口电路发送给打印机，而打印机则将打印机的状态通过接口电路传输给计算机。接口通常使用并行口、串行口和USB口3种，由于串行口（RS-232C）传输数据较慢，已经很少使用，目前大多打印机都使用USB口和计算机连接，而针式打印机则大多采用centronics标准并行接口。如图7-7（b）所示为一种通用打印机专用接口，该接口具有数据传输率高的特点。在打印机接口电路中，通常还配置一定存储容量的输入数据缓冲区来减少与计算机主机的频繁通信，提高计算机主机工作效率。7.1.2针式打印机的结构图7-7针式打印机和计算

7、机之间通信接口7.1.2针式打印机的结构2）状态检测电路为了保证打印机的正常运行和打印质量，针式打印机通常用多个传感器来检测打印头的初始位置、是否缺纸、打印头是否过热、打印纸的薄厚等。（1）打印头初始位置检测电路。打印机在打印过程中，打印头需要一个参考位置来确定字符的位置，该参考位置称为初始位置，位于打印头运行的左侧极限位置。如图7-8所示为LQ-1600K的打印头初始位置检测电路，它采用对射式光电传感器。当打印头移动到左侧时，打印头上的一块片状物挡住光线，光敏三极管截止，输出为高电平，控制器接收到该信号后，确定出初始位置，开始一行的打印。打印头每打印一行就会到

8、达初始位置