5

Введение

В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил. Этот способ обеспечивает высокое качество печати, удобен для цветной печати. Струйные принтеры в процессе работы практически не шумят и обладают достаточно высокой скоростью печати черно-белой информации. Печатающая головка струйных принтеров содержит множество тонких сопел. В этой головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла как микрочастицы переносятся на материал носителя.

Для хранения чернил используются два метода:

1) головка принтера объединена с резервуаром для чернил; замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки;

2) используется отдельный резервуар (чернильница), который через систему капилляров обеспечивает чернилами головки принтера.

По мере расходования чернил приходится заменять чернильницы на новые или вручную их заправлять.

Целью курсового проекта является разработка системы автоматического регулирования (САР) подачи чернил в принтер. Такая система должна обеспечить постоянное поддержание заданного уровня чернил в чернильнице. Разработка такой системы отвечает потребностям рынка. САР подачи чернил в принтер обеспечивает следующие преимущества:

- снижение стоимости печати, т. к. отпадает потребность с заменой чернильниц;

- повышение стабильности печати (возможность печати больших объемов без риска остановки из-за окончания чернил в чернильнице;

- увеличение производительности принтера;

- повышение надежности при печати (отсутствие выхода из строя печатающей головки принтера из-за попадания воздуха при смене чернильниц).

1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Назначение ЛСАУ

ЛСАУ подачи чернил в принтер должна обеспечивать непрерывную подачу чернил в принтер по мере их расходования. Система должна отвечать всем параметрам, заданным в техническом задании, обеспечивать достаточное быстродействие и точность регулирования.

1.2 Состав ЛСАУ

Данная ЛСАУ состоит из емкости, откуда чернила по тонким гибким трубкам поступают в чернильницу (объект управления). Между емкостью с чернилами и чернильницей располагается демпферная камера. Суть ее в том, что трубки с чернилами не могут непосредственно подходить к чернильнице. Так как, во-первых, демпферная камера сглаживает пульсации давления. Во-вторых, чернила склонны к испарению. В трубках могут появляться воздушные пузыри. Эти пузыри скапливаются в верхней части демпферной камеры и не оказывают влияния на работу принтера.

Подачу чернил из емкости с чернилами в чернильницу обеспечивает электронасос (исполнительный механизм). В чернильнице расположен оптический датчик уровня чернил, сигнал с которого поступает на сравнивающее устройство. Сравнивающее устройство вместе с задающим устройством реализовано в микропрцессоре. Для усиления сигнала, идущего с микропроцессора на электронасос система содержит электронный усилитель.

1.3 Функциональная схема

Работа САР подачи чернил в принтер основана на формировании сигнала напряжения, подаваемого на электронасос в зависимости от разности сигналов, идущих от задатчика и датчика уровня чернил.

Электрический сигнал с микроконтроллера поступает на электронный усилитель, где усиливается до значения, необходимого для работы электронасоса. Электронасос в зависимости от сигнала с электроусилителя, уменьшает или увеличивает расход чернил, поступающих в чернильницу.

В качестве датчика чернил используется оптический датчик. Датчик содержит оптический излучатель и фотоприемник. Принцип действия датчика основан на изменении отраженного сигнала, идущего с противоположной стороны чернильницы от излучателя, при изменении уровня чернил. Для работы датчика стенки чернильницы изготовлены из прозрачного материала. Токовый сигнал с датчика поступает в микроконтроллер на сравнивающее устройство, где сравнивается с заданным значением.

Функциональная схема ЛСАР подачи чернил в принтер представлена на рисунке 1.

I_З – сигнал с задатчика;

I_У – сигнал с устройства сравнения;

УС – устройство сравнения;

U – напряжение, подаваемое на электронасос;

P₁ – давление чернил с выхода электронасоса;

Р₂ – давление чернил на входе в чернильницу;

L – уровень чернил;

I_Д – сигнал с датчика

Рисунок 1 - Функциональная схема ЛСАР

1.4 Технические требования

Разрабатываемая система должна отвечать следующим техническим требованиям:

- частота опроса датчика, 1/с 10²

- рабочий диапазон температур, ⁰С 0 … +40

- перерегулирование, % 25

- максимальная ошибка регулирования 0,5

- быстродействие, с 2

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Расчет передаточной функции чернильницы

Схематично чернильница изображена на рисунке 2.

где q – расход чернил;

p₁ – давление на входе в чернильницу;

p_2­ - давление на выходе из чернильницы;

h – уровень чернил в чернильнице

Рисунок 2- Чернильница

Передаточная функция чернильницы имеет вид:

W_Ч(p) = ; (1)

где T = , (2)

К = . (3)

Выпишем значения параметров:

р₁ = 30000 Па – давление на входе в чернильницу;

q = 5∙10^-9 - расход чернил;

j = 1000 - удельный вес жидкости (чернил);

р₂ = 500 Па - давление на выходе из чернильницы;

h = 0,05 м – уровень чернил в чернильнице.

Вычислим значения Т и К:

Т = = - 1,83∙10⁸ с;

К = = - 0,914.

Передаточная функция чернильницы примет вид:

W_Ч(p) = .