Цифровые копиры, лазерные принтеры, 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.
Основой для построения 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 копиров. На рис. 1 изображена наглядная и удобная для восприятия структурная схема типичного микроконтроллера.
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. CPU состоит из регистров, арифметико-логического устройства 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).
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 (см. рис.3) и датчиков количества тонера и др.) и вывод аналоговых сигналов, определяющих, например, изменение смещения на узле проявки.
Запуск и управление источниками питания блока тоже осуществляется сигналами от микропроцессора.
Рис. 2. Управление трактом перемещения бумаги.
Микроконтроллер 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 аппарата. 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.
Рис. 3. Контур регулировки температуры нагревательного элемента узла закрепления
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 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.
Версия сайта для слабовидящих