Платы управления второго уровня цифровых копиров, МФУ, лазерных принтеров.

Платы управления второго уровня цифровых копиров, МФУ, лазерных принтеров.

Платы второго уровня (DC- контроллер) - реализуют функции управления исполнительными механизмами и узлами аппаратов, занимаются считыванием состояний с цифровых, аналоговых датчиков, обслуживают клавиатуру и индикаторы пульта управления, т.е. реализуют циклы работы аппаратов по печати страниц.

Лазерные принтеры, цифровые копиры, МФУ являясь сложными элект­ромеханическими устройствами, снабжены набором ме­ханических и электронных узлов, датчиков, переключателей, сенсоров, соленоидов, которые управляют и обеспечивают контроль процесса работы аппарата, сообщают микроконтроллеру второго уровня о состоянии отдельных его узлов. Управляют всеми процессами в аппарате электронные компо­ненты, которые располагаются на печатных платах. Назначение печатных плат типового копировального аппарата  указано в табл.1.

Основой для построения главных плат управления второго уровня являются специализированные микро-ЭВМ называемые микроконтроллерами. Микроконтроллеры являются основой схем управления многих современных промышленных уст­ройств и приборов.

Самой главной особенно­стью микроконтроллеров, с точки зрения конструктора-проектиров­щика, является то, что с их помощью легче и зачастую гораздо де­шевле реализовать различные схемы управления различных устройств и аппаратов, в том  числе лазерных принтеров, МФУ и копировальных. На рис. 1  изображена структурная схема типичного микроконтроллера.

    Таблица 1

Рис. 1. Структурная схема микроконтроллера

 Микроконтроллер (рис. 1) может управлять раз­личными устройствами, узлами, механизмами и принимать от них данные при минимуме дополнительных узлов, так как большое число периферийных схем уже имеется непосредственно на кристалле микроконтроллера. Это позволяет уменьшить размеры конструкции и снизить потребление энергии от источника питания. Для сравнения: при использовании традиционных микропроцес­соров приходится все необходимые схемы сопряжения с другими устройствами реализовывать на дополнительных компонентах, что увеличивает массу, размеры и потребление электроэнергии. Типичные схемы, присутствующие в микро­контроллерах перечислены ниже.

 Центральное процессорное устройство (CPU) является основой любого микроконтроллера. Оно принимает из памяти программ коды команд управляющей программы из ПЗУ, декодирует их и выполняет. ЦПУ состоит из регистров, арифмети­ко-логического устройства (АЛУ) и цепей управления.

 Память управляющих программ (ПЗУ). Здесь хранятся коды команд управляющей программы, последователь­ность которых формирует программу для микроконтроллера, реализующую алгоритм работы аппарата на втором уровне управления.

 Оперативная память. Здесь хранятся переменные управляющей про­граммы (константы, определяющие предельные значения температуры, временных интервалов; фиксируются состояния датчиков, переключателей, клавиш пульта управления аппарата и буферизируется информация для вывода на индикаторы пульта (дисплей); результаты вычислений и у большинства микроконтроллеров здесь расположен стек.

 Тактовый генератор. Формирует тактовые импульсы для системы, генератор определяет скорость рабо­ты микроконтроллера.

 Цепь сброса. Осуществляет начальный «сброс» системы. Эта цепь служит для правильного запуска микроконтроллера.

 Последовательный порт – последовательный интерфейс микрокон­троллера, который позволяет обмениваться данными с внешними устройствами (и форматером) при малом количестве проводов (возможны и другие интерфейсы SPI, I²C и др.).

 Цифровые порты ввода/вывода. С помощью этих портов микроконтроллер принимает сигналы с цифровых датчиков (типа «включен/выключен») и выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы аппарата (см. рис. 2).

 Рис. 2. Управление трактом перемещения бумаги (второй уровень управления).

Таймер. Используется для отсчета временных интервалов.

 Сторожевой таймер. Это специальный таймер, предназначен­ный для предотвращения сбоев программы. Процессор с определенным интервалом записывает в сторожевой таймер константу и таймер начинает отсчет заданного временного ин­тервала. Если программа не перезапишет в него константу до истечения определенного ин­тервала времени, сторожевой таймер досчитает до нуля и выдаст сигнал в цепь сброса, которая осуществляет начальный «сброс» системы перезапустит микроконтроллер. Таким образом, программа должна давать сторожевому таймеру сигнал — все в порядке. Если она этого не сделала, значит, по ка­кой-либо причине произошел сбой.

Аналоговые порты ввода/вывода. Обеспечивают прием аналоговых сигналов с датчиков (температуры и датчиков количества тонера и др.) и вывод аналоговых сигналов, определяющих, например, изменение смещения на узле проявки.                                                                                       

 Запуск и управление источниками питания блока HVT (рис. 3) тоже осуществляется сигналами от микропроцессора, находящегося на плате контроллера постоянного тока (DC Controller).

 Рис. 3. Запуск и управление источниками питания блока HVT (второй уровень управления).

Рис. 4. Контур регулировки температуры нагревательного элемента узла закрепления (второй уровень управления)

Микроконтроллер (микропроцессор) в момент инициализации аппарата, непосредственно перед началом печати или уже во время печати опрашивает состояния датчиков в соответствии с управляющей программой. Если состояния датчиков не соответствуют тому, что записано в программе, то возникает состояние ошибки. Микропроцессор, определив какой из датчиков выдает неверную информацию, указывает причину или неисправный блок.

Коды ошибок как правило выводятся на световом дисплее, находящемся на панели управления копира. Коды ошибок могут сообщать о следующих отказах:

- неисправность при работе главного электродвигателя,

- неисправность в работе охлаждающего вентилятора печки,

- неисправность источника высоких напряжений,

- неисправность блока фиксации (печки) – ошибка при прогреве,

- неисправность блока фиксации (печки) – ненормально низкая температура,

- неисправность блока фиксации (печки) – ненормально высокая температура,

- неисправность системной памяти, установленной на плате процессора,

- неисправна или недоступна энергонезависимая память EEPROM,

- произошла ошибка связи между основной платой и опциональными устройствами,

- замятие бумаги,

- мало тонера и т. п.

Кроме того, в современных аппаратах предусмотрены технологические режимы работы, которые задаются с пульта сервисным инженером и позволяют удобно (по техническому руководству) выполнять регулировки и поиск неисправности.

Микроконтроллер второго уровня по окончании начального «сброса» после включения электропитания аппарата начинает выполнение своей управляющей программы, которая определяет циклы работы аппарата по изготовлению печатных листов. Программа постоянно выполняется по циклу, микропроцессор выполняя действия предусмотренные управляющей программой включает исполнительные устройства (двигатели, соленоиды, муфты, нагревательные элементы), постоянно опрашивает состояния цифровых датчиков и запоминает их состояния в фиксированных ячейках DRAM; опрашивает состояния клавиш пульта и запоминает их состояния в ячейках DRAM, принимает аналоговые сигналы с датчиков температуры, преобразует их в цифровые эквиваленты и тоже запоминает в соответствующих ячейках DRAM. С помощью таймеров контролирует временные интервалы. Управляющая программа в каждом цикле исполнения анализирует  содержащуюся в ячейках DRAM информацию с датчиков на соответствие эталонным значениям и формирует через цифровые порты вывода управляющие воздействия на исполнительные узлы. Читает состояния клавиш пульта и записывает в ячейки DRAM коды для отображения нажатых клавиш на индикаторах пульта управления. При обнаружении ситуаций требующих вмешательства оператора заносит в ячейки DRAM коды сообщения. В определенный момент управляющая программа через цифровые порты вывода выдаст коды сообщения на индикаторы пульта, среагирует выдачей управления если с клавиатуры пульта были даны команды для исполнения и. т. д. При «зависании» микропроцессора срабатывает сторожевой таймер и схема формирования начального сброса приводит микроконтроллер в исходное состояние, и он по окончании сигнала «начального сброса» переходит на начало управляющей программы (второго уровня управления), она проводит начальную диагностику и может быть выдаст код ошибки (в этом случае возможно использование технологических режимов работы, которые задаются с пульта сервисным инженером и позволяют удобно (по техническому руководству) выполнять регулировки и поиск неисправности.