Vissa cookies krävs för säkra inloggningar men andra är valfria för funktionella aktiviteter. Vår datainsamling används för att förbättra våra produkter och tjänster. Vi rekommenderar att du accepterar våra cookies för att säkerställa att du får den bästa prestanda och funktionalitet som vår webbplats kan tillhandahålla. För ytterligare information kan du se . Läs mer om vår .
De cookies vi använder kan kategoriseras enligt följande:
Strikt nödvändiga cookies: Dessa är cookies som krävs för driften av analog.com eller specifik funktionalitet som erbjuds. De tjänar antingen det enda syftet att utföra nätverksöverföringar eller är absolut nödvändiga för att tillhandahålla en onlinetjänst som du uttryckligen begärt. Analytics/prestandacookies: Dessa cookies tillåter oss att utföra webbanalys eller andra former av publikmätning som att känna igen och räkna antalet besökare och se hur besökare rör sig på vår webbplats. Detta hjälper oss att förbättra hur webbplatsen fungerar, till exempel genom att se till att användarna enkelt hittar vad de är letar efter. Funktionscookies: Dessa cookies används för att känna igen dig när du återvänder till vår webbplats. Detta gör att vi kan anpassa vårt innehåll till dig, hälsar dig med namn och kom ihåg dina preferenser (till exempel ditt val av språk eller region). Förlust av informationen i dessa cookies kan göra våra tjänster mindre funktionella, men skulle inte hindra webbplatsen från att fungera. Inriktnings-/profileringscookies: Dessa cookies registrerar ditt besök på vår webbplats och/eller din användning av tjänsterna, sidorna du har besökt och länkarna du har följt. Vi kommer att använda denna information för att göra webbplatsen och reklam som visas på den mer relevant för dina intressen. Vi kan också komma att dela denna information med tredje part för detta ändamål.
För att en LD ska hålla länge behöver den stabila parametrar för matningsspänningen och/eller strömmen. Det är dessa uppgifter som tilldelats särskild ordning— laserdioddrivrutin. Det rekommenderas att driva alla laserdioder med en stabiliserad ström, även om vissa av dem (särskilt röda 650nm diskenheter) beter sig ganska stabilt när de drivs av en stabil spänning. Du kan fråga dig varför använda spänningsstabilisatorer om du helt enkelt kan stabilisera strömmen? Faktum är att strömstabilisatorer är lite mer komplicerade än spänningsstabilisatorer. Till exempel på grund av närvaron av en "strömsensor" (vi kommer att diskutera det nedan). Dessutom, i frånvaro av belastnings- och överspänningsskydd (vilket återigen leder till komplikation), kan spänningen vid utgången av en sådan förare nå stora värden (I en idealisk strömstabilisator, i frånvaro av en belastning, skulle spänningen stiga till oändlighet Men eftersom luften har ett visst motstånd skulle förr eller senare en högspänningsurladdning uppstå och fortsätta att brinna, men i praktiken existerar inget idealt, och innan luftavbrott inträffar, faller kretsen, eller om det är omöjligt att höja spänningen över ingången, som i fallet med linjära kretsar, stannar den vid en viss nivå Men även i detta fall kan dioden inte anslutas till en fungerande drivrutin). Huvudfunktionen som utförs innebär behovet av att använda den sk. "strömsensor". Som regel är det ett lågresistansmotstånd anslutet till gapet mellan laserdioden och den gemensamma ledningen. Genom att upprätthålla spänningen över den upprätthåller kretsen strömmen. Denna lösning har några nackdelar - vanligtvis är diodens minusströmförsörjning "avskuren" från kretsens minusströmförsörjning. Den andra nackdelen är strömförlusten på det strömmätande motståndet. Som ett resultat av ovanstående hittas vanligtvis en kompromiss mellan ström- och spänningsstabilisering.
Klassificering efter funktionsprincip
Låt oss nu titta på de två huvudtyperna av förare när de klassificeras enligt operationsprincipen - pulsad och linjär. Den linjära ingången matas alltid med mer spänning än vad dioden behöver. Spänningsskillnaden här kommer att släckas vid kraftelementet - transistorn - och kommer att frigöras i form av värme (frigjord termisk effekt är skillnaden mellan ingångs- och utspänningen multiplicerad med strömmen i kretsen). Naturligtvis kommer strömmen på dioden att minska när den faller inspänning under ett värde lika med summan av spänningarna på LD, det minsta fallet över transistorn och det strömmätande motståndet, om det är en strömstabilisator. Detta gäller även linjära integrerade kretsstabilisatorer. För fälteffekttransistorer det minsta fallet är tiondelar och hundradelar av en volt; för bipolär kan det nå flera volt, vanligtvis cirka 0,7 v. Effektiviteten hos linjära drivenheter är låg och mäts vanligtvis inte. En pulsad laserdioddrivrutin är ett specialfall av en pulsad spänningsomvandlare. De omvandlar en spänning till en annan (det finns både step-up, step-down och buck-boost omvandlare), d.v.s. ineffekten är ungefär lika med uteffekten: energiförlusterna till värme är små i dem - värme frigörs på grund av komponenternas ofullkomlighet, d.v.s. spänningsfall vid halvledarövergångar av strömbrytare och dioder.
Puls drivrutiner
Hur fungerar en pulsdrivare? Låt oss titta på en förenklad boost-omvandlarkrets:
Du kan läsa om operationsförstärkaren och dess funktionsprincip. Spänningen över motståndet R kommer att vara lika med spänningen Vin, därför kommer strömmen som flyter genom LD, transistorn och strömavkänningsmotståndet att vara lika med förhållandet Vin till R om matningsspänningen Vcc är tillräcklig. Om en stabil spänning tillförs Vin, så kommer även strömmen i lasten att vara stabil även när Vcc ändras. För detta ändamål används vanligtvis antingen en lågströmsstabilisator, en zenerdiod eller en speciell referensspänningskälla. Ett exempel på en fullfjädrad krets: http://radiohlam.ru/raznoe/driver_svetodiodov_ou.htm
Några ord om effektivitet
Som redan nämnts är effektiviteten hos linjära drivenheter låg och mäts vanligtvis inte. Överväg att mäta effektivitet pulsförare. Allt ser väldigt enkelt ut - mät de förbrukade och utgående strömmarna och spänningarna, beräkna effektiviteten. Men som praxis visar gör många misstag redan i detta skede. Mest vanligt misstag nybörjare - de mäter ström och spänning växelvis, utan att uppmärksamma det faktum att när man mäter ström med en multimeter, erhålls märkbara förluster på ledningarna och på shunten, som har ett relativt högt motstånd. Detta introducerar ett signifikant fel i både strömmen och spänningen (detta händer eftersom spänningen vid drivenhetens ingång kommer att vara lägre än före enheten, eller vid drivenheten när enheten inte är ansluten till den öppna kretsen, och eftersom drivenheten är pulsad, kommer strömmen också att vara annorlunda).
Så för att korrekt mäta förarparametrarna måste du ansluta den till strömkällan genom ett lågresistansmotstånd, cirka 0,1 Ohm, och ansluta samma motstånd i serie med dioden. Därefter bör du slå på allt och mäta spänningen vid drivaringången (efter motståndet), spänningen vid motståndet, spänningen vid dioden, spänningen vid motståndet i serie med dioden konsumeras av föraren:
Pin=Uin * Ures/R,
där Uin är spänningen vid drivaringången, Ures är spänningsfallet över motståndet, R är motståndet för motståndet. Alla spänningar är i volt, resistansen är i ohm. Låt oss nu hitta uteffekten:
Pout= (Uld + Ures)*Ures/R,
där Uld är spänningen över laserdioden, Ures är spänningsfallet över motståndet kopplat i serie med LD, R är motståndet för detta motstånd. Låt oss nu hitta effektiviteten:
Effektivitet= (Pout/Pin)*100 %
Mätning av ström genom en diod
Låt oss återgå till att mäta strömmen genom dioden. Om den drivs av en strömstabilisator räcker det att ansluta en amperemeter till den öppna kretsen mellan dioden och föraren. Om föraren stabiliserar spänningen kan strömmen endast bedömas indirekt, och detta är ett annat vanligt misstag.
Det är nödvändigt att inkludera ett motstånd med minsta möjliga motstånd i den öppna kretsen, mäta spänningsfallet över den och dividera med dess motstånd, men strömmen kommer att underskattas något. Ju lägre resistans motståndet har, desto mer exakt blir resultatet. Du kan noggrant mäta strömmen genom att komma ihåg spänningen på diodbenen, driva dioden från en stabilisator eller strömbegränsare och titta på strömmen i kretsen där det blir samma spänningsfall över dioden.
Jag bestämde mig för att tänka om och komplettera det. Huvudidén är att installera en laser inte istället för utan tillsammans med extrudern och få det hela att fungera utan att ordna om hårdvaran, skapa en separat koordinattabell och utan modifieringar original firmware skrivare.
I den här delen kommer jag att beskriva all hårdvara som behövs för en sådan modifiering, nyanserna av val, installation och konfiguration, men framför allt:
Och kom ihåg att glasögon endast skyddar mot reflekterat ljus, så rikta inte laserstrålen mot ditt öga. Den blå lasern kräver röda glasögon. Till exempel dessa. Laserdiod
Jag börjar med den dyraste komponenten. Låt oss hoppa över de otaliga parametrarna som anges i databladet och uppmärksamma bara några:
Kraft. Den viktigaste parametern. Ju mer kraft, desto snabbare kan du skära/bränna. ju större skärdjup per pass osv. För mig själv bestämde jag mig för att mindre än 1,6 W inte skulle övervägas, eftersom det alltid borde finnas en reserv, och ju mer desto bättre.
Våglängd. För hemmagjorda skärare används oftast lasrar med en våglängd på 445-450 nm. Det finns gott om linser för dem, och deras glöd finns i det synliga spektrumet. Valet av färg avgör hur väl lasern kommer att skära material av vissa färger. En blå laser fungerar till exempel inte särskilt bra med blått plexiglas och andra blåa ytor, eftersom... dess strålning absorberas inte av materialet.
Märkdriftström. Vanligtvis proportionell mot effekt. 1,6W dioder har en ström på 1,2A. 3,5W har en märkström på 2,3A. Denna parameter är viktig när du väljer drivrutin. För mer korrekt information Det är värt att titta på databladet för en specifik laserdiod.
Typ av skal. De vanligaste är TO-5 (9mm), TO-18 (5,6mm - ibland kallad To-56). Påverkar valet av lasermodul.
Här är några typiska laserdioder:
Fastsättning. Det är en radiator. Med luftflöde, även för en 3,5 W laser, räcker en sådan radiator upp till cirka 50 grader.
Installation
Det finns många alternativ för att installera ett laserfäste. Här är det dags att ge ingenjörskonsten fritt spelrum och komma på något. Se till att tillhandahålla en fläkt ovanför lasern, den behövs både för att kyla den och för att blåsa bort rök från arbetsområdet. Läs om att ansluta och styra ytterligare fläktar.
Du kan fästa den med dragkedjor, men det är bättre att göra ett styvt bultfäste med en adapterplatta, som vad jag gjorde:
Det finns inget universellt alternativ här, men det finns flera kritiska punkter som måste observeras:
1. Du måste fixera modulen så lågt som möjligt, i nivå med munstycket, eller snarare precis ovanför det, vilket lämnar utrymme för att justera linsen (ca 1 cm). Detta är relaterat till brännvidden - vi kan alltid flytta bort modulen i Z, men att föra den närmare blir ett problem om justeringen inte räcker. Jag visste inte om detta, och justeringen räckte knappt till.
2. Det är bäst att fixera modulen koaxiellt med extrudern - då kommer storleken på arbetsslaget för endast en av axlarna att lida. Och ju närmare extrudern, desto mindre är "finen".
Anslutningen är enkel, strömförsörjning till föraren enligt polariteten, anslutning av dioden enligt polariteten. Behåll polariteten i allmänhet. TTL-kontrollkabel - till stift D4, D5 eller D6 om du har RAMPER. Jag ska visa dig med ett exempel hur det ser ut för mig (TTL-kontroll på D6):
Inställning av laserdiodström
När allt är installerat och anslutet kan du börja justera strömmen. För att göra detta, skruva av laserns lins och/eller placera en bit kakel under den för att förhindra att den bränner något. Du måste också ansluta en amperemeter till laserdiodens negativa ledning (se diagram ovan). Du kan tillfälligt ansluta en multimeter, eller så kan du installera ett separat mäthuvud, som jag gjorde. Och glöm inte att bära skyddsglasögon. Algoritmen är så här:
1. Slå på skrivaren.
2. I Proninterface skriver vi M42 P* S255, där * är numret på kontakten till vilken förarens TTL-kontrollkabel är ansluten
3. Ta en skruvmejsel och börja sakta rotera den lilla trimmotstånd på förarkortet, medan du tittar på amperemätaren. Om det är den här drivrutinen är det bättre att vrida strömmen till 0 innan du slår på den (moturs tills den klickar), eftersom Den är inställd på 2A som standard, vilket kan bränna ut en 1,6W diod.
4. Vi ställer in märkströmmen för vår diod med hjälp av amperemetern och skriver M42 P* S0 för att stänga av den. (* - se ovan)
5. Koppla bort multimetern från kretsen (tillval).
Justering av laserfokus
Allt här är ganska individuellt. Fokus kan justeras både före varje skäroperation och en gång, för att sedan helt enkelt flytta vagnen i Z beroende på tjockleken på materialet som bearbetas. Det finns också olika tillvägagångssätt för att ställa in fokus på delen: du kan ställa in fokus på toppen av arbetsstycket eller i mitten. Jag satte den till toppen, eftersom... Jag klipper sällan något och stör mig inte på att skärpa mig när jag sänker ner strålen i materialet.
Den är konfigurerad så här:
1. Ställ in alla axlar till hemmet (G28).
2. Höj vagnen. Mängden lyft beror på tjockleken på plåten som bearbetas. Jag förväntade mig inte att bearbeta något tjockare än 6 mm på min skrivare (brände på plywood), så jag höjde vagnen lite högre - med 8 mm. Kommandot att höja är G1 Z8, eller klicka bara på pilarna i Proninterface.
3. Placera arbetsstycket, fäst det med kontorsklämmor och rikta lasern mot det.
4. Slå på lasern. Mycket kraft krävs inte i detta skede, punkten ska vara tydligt synlig. M42 P* S1
5. Vrid linsen tills strålen är fokuserad till en liten punkt. Om det inte finns tillräckligt med justering, höj vagnen någon annanstans med 5-10 mm och vrid linsen igen.
Totalt är montering, anslutning och konfigurering klar. Nästa artikel kommer att innehålla en guide till förberedande kommandon och en översikt över programvara för att arbeta med en laser.
Laserdrivrutinchippet upptar en av nyckelpositionerna i en laserskrivare, eftersom dess funktioner inkluderar att slå på/av lasern, stabilisera laserstrålens kraft och skydda lasern från överström. Med andra ord är en fungerande laserenhet först och främst en funktionsduglig och väl fungerande laserdrivrutin. Idag erbjuder komponenttillverkare ett tillräckligt antal av en mängd olika laserdrivrutiner med olika egenskaper. Men trots alla olika erbjudanden för laserdrivrutiner använder laserskrivartillverkare en begränsad uppsättning chips i sina produkter för att styra laser-LED. Det visar sig att endast ett fåtal mikrokretsar används för att tillverka de allra flesta moderna laserskrivare av olika modeller från alla världsmärken. En av dessa grundläggande drivrutiner, som används i nästan hälften av alla moderna laserskrivare, är 65ALS543-chippet. Det är vad vårt nästa samtal kommer att handla om.
Inom ramen för denna artikel kommer vi inte att prata om de allmänna principerna för laserenhetens drift - detta är känt för alla specialister som är mer eller mindre bekanta med laserutskrift. Vi hoppar direkt in i en diskussion om laserdrivrutinen IC. Som vi redan har noterat, används 65ALS543-chippet mycket flitigt olika skrivare. Dessutom indikerar en analys av förfrågningar som skickats av servicespecialister till olika konferenser och forum dedikerade till kontorsutrustning intresse för denna mikrokrets, såväl som behovet av dess diagnos. Tyvärr har dokumentationen (det så kallade Databladet) på denna förare lasern finns inte (åtminstone är den inte allmänt tillgänglig och det är omöjligt att ladda ner den via Internet). Vi kommer att försöka fylla denna informationslucka genom att berätta vad vi vet om detta chip. Låt oss omedelbart göra en reservation som vi inte heller har tillgång till officiella uppgifter om denna drivrutin, så vi kommer bara att prata om vår praktiska erfarenhet, våra observationer och dela allt vi lyckades hitta och lära oss om denna mikrokrets.
Laserdrivrutinen är utformad för att styra laserlysdioden. För att vara mer exakt är laserdrivenhetens huvudfunktioner:
- slå på och av lasern i enlighet med inkommande styrsignaler;
- maktkontroll ljusflöde laser;
- justering och stabilisering av laserströmmen, d.v.s. strålningseffektstabilisering;
- begränsning av laserströmmen, dvs. laserskydd.
Laserstrålning genereras av en laser-LED, till vilken +5V matas som matningsspänning. Denna spänning appliceras på anoden på lysdioden, och dess katod är ansluten direkt till en av stiften på laserdrivkretsen. Därför, för att slå på lasern, överförs denna stift i mikrokretsen till en "låg" nivå, vilket säkerställer skapandet av ett spänningsfall över laserlysdioden och säkerställer därför strömflödet genom den. Således innehåller laserdrivkretsen en inbyggd transistor (fig. 1), som fungerar som en nyckel som styr att slå på/stänga av lasern, samt justera strömmen på laser-LED.
Figur 1
En laserlysdiod ska ge ett spänningsfall på cirka 2,5V (vanligtvis 2,2V), så när lasern slås på kan en spänning på cirka 3V styras vid stiftet på chippet, som vanligtvis betecknas LD (Laser Diode) .
Mängden ström som flyter genom lysdioden bestämmer styrkan hos ljusflödet, dvs. bestämmer laserstrålens ljusstyrka. För att säkerställa kontroll av denna kraft och stabilisering av strålningen finns det en ljusflödessensor - en fotodetektor. Denna fotodetektor är en fotodiod som är installerad på baksidan av laserlysdioden. Eftersom lysdioden ger strålning in baksidan, då är kraften för de "direkta" och "omvända" ljusflödena direkt proportionella. Fotodetektorn och lasern är placerade i kroppen på "laserpistolen", dvs. är en monolitisk struktur. Signalen från fotodetektorn tillförs ingången på laserdrivkretsen, och denna kontakt kallas PD (Fotodetektor) (Fig. 2).
Fig.2
PD-stiftet är anslutet till laserdrivarens interna komparator och dess spänning jämförs med den interna referensspänningen (Vref) för att uppskatta laserljuseffekten.
Det allmänna blockschemat för 65ALS543 laserdrivrutinen visas i Fig. 3.
Fig.3
Men vi beskrev operationen av laserdrivrutinen endast i allmänna termer för att förstå den grundläggande principer fungerar. Låt oss nu försöka förstå några av detaljerna som gör att vi mer medvetet kan närma oss processen att diagnostisera laserdrivrutinen.
Utgångssteg Den ekvivalenta kretsen för laserdrivenhetens utgångssteg visas i fig. 4.
Fig.4
Utgångssteget för moderna laserdrivrutiner är baserat på en strömspegelkrets. Denna design möjliggör mycket exakt justering av laserströmmen och möjliggör linjärt beroende utströmmen från ingångsstyrströmmen möjliggör hög termisk stabilitet hos kretsen (vilket förresten är mycket viktigt för en laser, eftersom dess parametrar är starkt och direkt beroende av temperaturen).
Laser-LED-strömmen (ILD) bestäms som summan av ISWO- och IBIAS-strömmarna, dvs. ILD=ISWO+IBIAS. Den aktuella ISWO ställs in av strömspegeln, och denna ström är i sin tur proportionell mot styrströmmen ISW och den är en multipel av den aktuella ISW (denna multipel är dock okänd för oss för 65ALS543). I sin tur bestäms storleken på den nuvarande ISW av två huvudparametrar:
- storleken på signalen från PD-fotodetektorn, dvs. beror på laserns uteffekt;
- maximalt tillåten laserström (ISWI).
Det maximalt tillåtna värdet för ISWI-laserströmmen ställs in av ett externt motstånd RS anslutet till stift 1. Att öka värdet på motståndet RS leder till en minskning av laserströmmen.
Den andra strömmen som direkt påverkar laserströmmen är förspänningsströmmen IBIAS, vars värde ställs in av styrspänningen VB och ett externt motstånd RB. VB-spänningen kan genereras på en mängd olika sätt: den kan genereras internt av laserdrivenheten själv, eller så kan den genereras av externa kretsar, vilket möjliggör flexibel kontroll av lasern. I praktiska kretsar av moderna skrivare (till exempel HP- och Canon-skrivare) används inte IBIAS-strömmen, d.v.s. den är noll och har ingen effekt på laserströmmen. I det fall då IBIAS-strömmen inte används måste kontakterna VB (stift 4) och RB (stift 3) förbli fria, d.v.s. ska "hänga i luften" och ska inte anslutas någonstans.
Bland yttre element slutsteg för laserdrivrutinen, noterar vi två.
Först finns det ett belastningsmotstånd, betecknat RL i fig. 4. Detta motstånd är anslutet mellan minus för strömspegeln och +5V matningsspänning för laser-LED. Mängden ström som flyter genom detta motstånd är proportionell mot strömmen ISW, dvs. proportionell mot laserströmmen. Närvaron av detta motstånd gör att du kan minska den effekt som försvinner på laserdrivrutinchippet. Värdet på detta motstånd beräknas utifrån den maximalt tillåtna laserströmmen, matningsspänningen och spänningen vid strömspegelns utgång. Egenskaperna för 65ALS543-drivrutinen är inte kända med säkerhet, men baserat på värdet på RL-motståndet som används i de flesta praktiska kretsar kan vi säga att den maximala laserströmmen är cirka 100 mA. I detta fall är värdet på motståndet RL ungefär 20 Ohm. Alla dessa siffror erhölls som ett resultat av en analys av parametrarna för liknande laserdrivmikrokretsar.
För det andra måste du vara uppmärksam på dämpningskretsen (snubber), som består av ett motstånd Rd och en kondensator Cd. Denna krets ger dämpning av spänningsstötar när lysdioden växlas. Detta gör det möjligt att skydda både laserlysdioden och laserdrivenhetens interna transistorer från haverier, även om införandet av en dämparkrets i första hand syftar till att förbättra bildkvaliteten. Dämpning av spänningsstötar på laserlysdioden av spjällkretsen leder också till att slumpmässiga ljuspulser från laserlysdioden elimineras, vilket visar sig vara oerhört viktigt när man bildar bilder med hög upplösning. Parametrarna för elementen Rd och Cd bestäms först av allt av laserns arbetsfrekvens, dvs. utskriftshastighet och skrivarupplösning.
Förarhantering Innan vi pratar om laserdrivrutinkontrollmetoder, låt oss komma ihåg de allmänna principerna för bildbildning, som är de viktigaste för att förstå laserdrivrutinens funktion.
För att skanna ytan på fototrumman med en laserstråle används en roterande polygonspegel, som är ett metallprisma med välpolerade kanter. I olika modeller laserskrivare denna spegel har olika mängder ansikten – från 2 till 6. Varje yta på denna spegel bildar en linje av bilden på fototrumman.
Under linjebildning slås lasern på och av av laserdrivrutinen enligt kommandon antingen från skrivarens mikrokontroller eller från databehandlingsmikroprocessorn (från formateraren). När lasern är påslagen lyser motsvarande område av fototrumman, och därefter ska detta område vara svart. Sålunda bör lasern styras endast vid de tidpunkter då avsökningsspegeln intar en position där den reflekterade strålen kommer att träffa fototrumman, dvs. Laserdriften måste vara tydligt synkroniserad med den roterande spegelns position. För sådan synkronisering finns en optisk synkroniseringssensor (BEAM eller SOS) i skanner-/laserenheten. Denna sensor är en fotodetektor som reagerar på ljusflöde. BEAM (SOS)-sensorn är placerad så att laserljusflödet som infaller på den motsvarar början av linjen, dvs. signalen från denna sensor tillåter bildandet av en bildlinje.
Mikrokretsen styrs av fyra signaler som kommer från mekanismernas mikrokontroller och från formateraren. Dessa signaler kallas CNT0, CNT1, VDO, #VDO (tecknet # indikerar att signalen är aktiv på en "låg" nivå). Signalerna CNT0, CNT1 genereras av mekanismernas mikrokontroller och är signaler för "service" laserstyrning. Och VDO- och #VDO-signalerna genereras av formateringskretsen och är data för att styra lasern. Dessa signaler genereras i enlighet med data från skrivarens RAM - den så kallade utskriftsbufferten. Figur 5 visar, som ett exempel, ett blockschema som förklarar samverkan mellan skrivarelement vid styrning av en laser.
Fig. 5
Lämnats blockdiagram motsvarar skrivaren HP LaserJet 1100. Den presenterade kretsdesignen är traditionell, vilket är vad de flesta laserskrivartillverkare följer, även om det inte kan sägas att denna design är den enda möjliga. De flesta moderna skrivare använder 3,3V logik, så alla dessa signaler har nivåer upp till 3,3V.
Vid styrning av en laser kan flera perioder urskiljas:
1) Bestämma början av linjen och styra ljusflödets kraft.
2) Bildning av fält på arkets kanter (fig. 6).
3) Bildande av en linje.
Fig. 6
För att synkronisera laseroperationen med positionen för den roterande polygonspegeln, införs en sökperiod för att bestämma början av linjen. För att göra detta slås lasern på under en tillräckligt lång tid tills BEAM/SOS-sensorn producerar en puls låg nivå, vilket motsvarar positionen för spegeln där laserstrålen faller på början av linjen, eller mer exakt, efter en viss tidpunkt efter denna puls, kommer lasern att ta en position i början av linjen (denna tidsfördröjning beräknas vid design av skrivaren och tar hänsyn till spegelns rotationshastighet och tidsfördröjningar elektroniska kretsar). I detta skede slås lasern på och en fast ström flyter genom den, inställd av laserdrivkretsen, och därför kan denna period också användas för att bestämma ljusflödets effekt med hjälp av en PD-fotodetektor. Signalen från PD:n matas till laserdrivrutinen, som utför proceduren för automatisk effektkontroll (APC).
Efter att BEAM/SOS-sensorn har pulserat den initiala spegelpositionen, stängs lasern av under en bestämd tidsperiod för att generera ett vitt fält vid den vänstra kanten. Därefter börjar lasern slås på och av och bildar en bildlinje i enlighet med VDO- och #VDO-signalerna. När alla punkter på linjen har formats stängs lasern av för att bilda ett vitt fält på högerkanten. Efter en viss tid efter detta genereras strålen igen för att söka efter början nästa rad. Tidssekvensen för laserstyrning under bildbildning visas i fig. 7.
Fig. 7
Laserdrivrutinchippet tillhandahåller fyra driftlägen, som bestäms av tillståndet för CNT0- och CNT1-signalerna, som genereras av skrivarens mikrokontroller:
1. Återställ läge.
2. Läge automatisk kontroll laserkraft (APC).
3. Maskeringsläge.
4. Avmaskningsläge.
Motsvarigheten mellan lägena och tillstånden för CNT0- och CNT1-signalerna ges i tabell 1.
Bord 1.
|
Styrsignalstatus
|
Läge
|
|
CNT 1
|
CNT 0
|
|
|
|
ÅTERSTÄLLA
|
|
|
|
Avmaskering
|
|
|
|
|
|
|
|
Maskering
|
I återställningsläge är lasern helt avstängd och styrs inte på något sätt. Lasern växlas till detta läge vid de tillfällen då skrivaren inte skriver ut och är i standbyläge, samt vid tillfällen då data överförs till skrivaren från datorn.
I avmaskningsläge är lasern aktiverad och styrs av VDO- och #VDO-signalerna. Detta läge motsvarar bildandet av en bildlinje vid utskrift av data från random access minne skrivare, dvs. Lasern växlas periodiskt till detta läge under utskrift. Laser-LED-effekten i detta läge bestäms av värdet som erhålls i APC-steget. VDO- och #VDO-signalerna är differentiella signaler, vilket förbättrar kretsens brusimmunitet och förhindrar slumpmässiga laserkontrollfel orsakade av högfrekventa störningar. Dessa signaler matas till ingången på en intern differentialförstärkare, som genererar en digital diskret signal vid dess utgång som tillåter eller förbjuder att slå på lasern. Den initiala offseten för VDO- och #VDO-signalerna är ungefär 1,2 respektive 1,8 V. För att slå på lasern måste VDO-signalen ställas in på en hög nivå och #VDO-signalen på en låg nivå, och detta måste ske samtidigt. Som ett resultat är förhållandet mellan signalerna CNT0, CNT1, VDO och #VDO nödvändigt för att lasern ska kunna slås på av skrivarformateraren, vilket visas i fig. 8.
Fig. 8
APC-läget används för att uppskatta ljusflödeseffekten hos en laser-LED, dvs. APC-läge kan betraktas som en mätperiod. I enlighet med det effektvärde som erhålls i detta läge, justeras strömvärdet för laser-LED under bildlinjebildningens varaktighet. Detta funktionssätt föregår således varje rad i bilden. I APC-läge slås lasern på och en fast ström flyter genom den (se ovan). Ljusflödeseffekten mäts av en PD-fotodetektor. Därefter används signalen från PD av en kvantiseringskrets, som styr mängden laddningsström i kondensatorn CH. Denna kondensator är "minne", dvs. spänningen över den kommer att bestämma mängden laserström i avmaskningsläget när hela linjen bildas. Med andra ord lagrar kondensatorn mängden laserström för den efterföljande bildlinjen. Ju högre spänning på kondensatorn CH är, desto större effekt har laserljusflödet.
I maskerat läge stängs lasern av, oavsett tillståndet för VDO- och #VDO-signalerna. Samtidigt stängs inte lasern av helt, som den gör i Återställ läge. I maskeringsläge kan en förspänningsström IBIAS flöda genom laserlysdioden. Maskeringsläget används för att bilda vita marginaler längs arkets kanter.
Figur 9 visar tidsdiagrammet för 65ALS543 förarens styrsignaler för alla övervägda driftlägen.
Fig. 9
Kvantiseringsschema Kvantiseringsschemat med lagring (och i den engelskspråkiga litteraturen Sample/Hold-schemat) är mycket nära relaterat till läget för automatisk justering av lasereffekt - APC-läget. För att vara mer exakt är det kvantiseringskretsen som mäter effekten av laserljusflödet och korrigerar det. Funktionen av kvantiseringskretsen består av två steg:
- Prov – mätperiod;
- Håll – hållperiod.
Vid provsteget mäter kvantiseringskretsen effekten av laserljusflödet, bestämmer behovet av att öka lasereffekten eller omvänt minska effekten, varefter det resulterande resultatet lagras i externt minne, vars roll spelas av den externa kondensatorn CH. Allt detta händer under APC-perioden, vilket motsvarar ögonblicket för sökning efter början av bildraden.
I Hold-steget läses informationen som är inspelad i kondensatorn CH, som används för att ställa in laserströmmen, d.v.s. för att styra storleken på ISW-strömmen. Håll-steget motsvarar således bildlinjens bildandeperiod, dvs. motsvarar Avmasknings- och Maskeringsperioderna. Överensstämmelsen mellan huvudlaserkontrollperioderna och prov- och hållstegen visas i fig. 9.
Den allmänna vyn av kvantiseringskretsen visas i fig. 10.
Fig. 10
En av de viktigaste elementen i kvantiseringskretsen är en komparator, som jämför signalen som tas emot från PD-fotodetektorn med en viss referensspänning, som vi kommer att kalla VR. Spänning VR appliceras på en av kontakterna på laserdrivaren (dvs. den motsvarar mikrokretsens externa stift), så denna spänning kan i princip justeras, vilket i slutändan kommer att leda till en förändring i lasereffekten. Men i praktiken föredrar tillverkare att förse VR-stiftet med en referensspänning som genereras av en intern, mycket stabiliserad och precisionsreferensspänningskälla. Detta säkerställer noggrannheten och konsistensen av mätresultaten. Därmed kan värdet på VR anses vara oförändrat. I 65ALS543 är denna referensspänning 1,4 V, inställd på stift 5.
Den andra ingången på komparatorn matas med en spänning, som vi vanligtvis kallar VM. Spänning VM är en spänning som är direkt proportionell mot storleken på fotodetektorsignalen PD (VM härleds från spänningen PD). Men storleken på PD-signalen påverkas också av den resistiva delaren som är kopplad till RM-kontakten, dvs. spänning VM är spänning PD reducerad med den mängd som bestäms av den externa delaren. För att kunna justera laserparametrarna är ett variabelt motstånd anslutet till RM-kontakten. Inställningen av detta motstånd är en fabriksjustering gjord för att justera varje specifik laser-LED. I fältförhållanden justering av detta motstånd bör inte utföras (men praxis tyder på att i vissa fall är justeringen av detta motstånd mycket effektivt sätt"återuppliva" laserskrivare). Det kan finnas ett variabelt motstånd (som de flesta tillverkare), eller det kan finnas två (som Canon och HP). Om två används motståndsvariabler, då är en av dem en "grov" justering, och den andra är en finjustering. Som praktiken visar leder rotation medurs av dessa motstånd till en ökning av lasereffekten.
Så komparatorn jämför två spänningar: VR och VM. Detta sker under APC-perioden, d.v.s. när någon fast ström flyter genom lasern.
Om spänningen är VM>VR, indikerar detta betydande signaleffekt från fotodetektorn och behovet av att minska strömmen genom lasern. Som ett resultat genereras en signal vid utgången av komparatorn, vilket leder till aktivering av urladdningskretsen för kondensatorn CH (fig. 11).
Fig. 11
Om spänning VM
