東芝復(fù)合機(jī)碳粉濃度傳感器初探(k2)畢業(yè)論文

1、<p>　　東芝復(fù)合機(jī)碳粉濃度傳感器初探(K2)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p>　?、?、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目</p><p>　　東芝復(fù)合機(jī)碳粉濃度傳感器初探(K2)</p><p>　　Ⅱ、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題意義及要求</p><p>　　闡述東芝復(fù)合機(jī)碳粉濃度傳感器的結(jié)構(gòu)、

2、工作原理以及在復(fù)合機(jī)中如何應(yīng)用等一系列的問(wèn)題。</p><p>　?、?、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容和進(jìn)度安排</p><p>　　1周：明確論文任務(wù)、搜索有關(guān)資料、解答問(wèn)題；</p><p>　　2周：講解撰寫(xiě)畢業(yè)論文基本格式，確定目的,講解綠色辦公知識(shí)及解答疑難；</p><p>　　3周：整理辦公設(shè)備的工作原理，還有Loire款型機(jī)器方面的

3、資料、解答問(wèn)題</p><p>　　4周：搜集綠色辦公方面的資料、解答問(wèn)題；</p><p>　　5-9周：場(chǎng)地實(shí)際操作，研究Loire機(jī)器碳粉濃度傳感器工作原理、結(jié)構(gòu)；</p><p>　　10周：將各階段文字性成果匯總并撰寫(xiě)論文，解答問(wèn)題；</p><p>　　11周：撰寫(xiě)論文，講解答辯方法及應(yīng)注意的問(wèn)題、解答問(wèn)題；</p>

4、<p><b>　　12周：論文答辯。</b></p><p><b>　?、?、主要參考資料</b></p><p><b>　　百度百科</b></p><p><b>　　東芝復(fù)合機(jī)服務(wù)手冊(cè)</b></p><p>　　汽車(chē)工程 教學(xué)系

5、 應(yīng)用電子技術(shù)（數(shù)字辦公） 專(zhuān)業(yè) 班</p><p>　　學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 自 2011 年 11 月 1 日至 2012 年 4 月 1 日</p><p>　　答辯時(shí)間： 年 月 日

6、 成績(jī) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　傳感器一種物理裝置或生物器官，能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)

7、換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　　為了通過(guò)PPC復(fù)印機(jī)及激光打印機(jī)等穩(wěn)定獲得清晰的圖像，始終將碳粉（色素粉末）和載體（磁性粉末）配比保持在最佳狀態(tài)是非常重要的。T

8、DK的可編程碳粉傳感器是以將兩者的配合比始終保持在適當(dāng)程度為目的而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，可以通過(guò)利用與配合相對(duì)應(yīng)的直流輸出電壓維持最佳狀態(tài)。</p><p>　　本課題介紹了TDK公司的碳粉濃度/余量傳感器的基本工作原理，闡述了TDK公司的碳粉濃度/余量傳感器的特點(diǎn)，以及在東芝復(fù)合機(jī)中的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：TDK、碳粉濃度、傳感器</p><p><b&

9、gt;　　Abstract</b></p><p>　　The sensor of a physical device or biological organs, can be provided to the feelings of measurement and according to certain rules can be used to convert the signal of the d

10、evice or devices, usually by the sensor and conversion components. The sensor is a detection device, can feel the measured information, and can check the sensed information, according to a certain law transform into elec

11、tric signal or other desired information in the form of output, in order to meet the needs of information </p><p>　　In order to pass the PPC copiers and laser printers and other stable obtain clear image, an

12、d always will be a toner ( pigment powder ) and carrier ( ratio of magnetic powder ) to maintain the best condition is very important. TDK programmable toner sensor is based on the mixture ratio remained in the appropria

13、te level for the purpose of product development, can be used with the corresponding DC output voltage to maintain the best condition.</p><p>　　This paper introduces the TDK concentration of toner / margin se

14、nsor basic principle, elaborated the TDK company of the toner concentration / margin sensor characteristics, as well as in the application of composite machine toshiba.</p><p>　　Key words: TDK, The concentr

15、ation of toner, Sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p>

16、<b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1．1課題背景1</b></p><p>　　1．1．1TDK公司1</p><p>　　1．2問(wèn)題的提出1</p><p>　　第2章 TDK碳粉濃度/余量傳感器2</p><p><b>

17、;　　2．1產(chǎn)品特點(diǎn)2</b></p><p>　　2.2電器特性（參考資料）2</p><p>　　2.3電路圖（參考資料）3</p><p>　　2.3.1動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整3</p><p>　　2.3.2動(dòng)作點(diǎn)切換4</p><p>　　2.3.3模擬輸出濾波器時(shí)間常數(shù)增加4</p>

18、<p>　　2.3.4數(shù)字輸出緩沖器4</p><p>　　2.3.5數(shù)字輸出閥值電壓調(diào)整4</p><p>　　2.4特性分析（參考資料）5</p><p>　　2.4.1碳粉濃度-輸出特性5</p><p>　　2.4.2控制電壓-輸出特性5</p><p>　　2.4.3溫度特性5<

19、;/p><p>　　2.4.4高溫高濕負(fù)荷試驗(yàn)6</p><p>　　第3章 技術(shù)參考與工作原理6</p><p><b>　　3.1技術(shù)參考6</b></p><p>　　3.1.1傳感器面附近的顯影劑（碳粉+載體）量6</p><p>　　3.1.2碳粉傳感器附近的外部磁場(chǎng)的影響6<

20、;/p><p>　　3.1.3碳粉傳感器附近的導(dǎo)電體的影響7</p><p>　　3.1.4檢測(cè)輸出的紋波發(fā)生原因7</p><p>　　3.2基本工作原理8</p><p>　　3.2.1工作原理8</p><p>　　3.2.2電路及工作9</p><p>　　第4章 碳粉濃度傳感器—

21、—TS0524ANK-163C9</p><p>　　4.1東芝復(fù)合機(jī)K2（2500C）碳粉濃度傳感器9</p><p><b>　　結(jié)論19</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p&

22、gt;<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1．1課題背景</b></p><p>　　復(fù)印機(jī)被稱(chēng)之為“文明的引擎”， 1938年美國(guó)物理學(xué)者查斯特．卡爾遜(Chester Carlson)發(fā)明了復(fù)印機(jī)并成功復(fù)印了數(shù)百億份文件，他的發(fā)明成為繼畢生和古藤堡發(fā)明活版印刷術(shù)后對(duì)印刷業(yè)最大的貢獻(xiàn)。復(fù)印機(jī)的出

23、現(xiàn)使得抄寫(xiě)時(shí)代開(kāi)始消亡，提高了人們的辦公效率，使信息流通得更加快捷。1959年9月，美國(guó)Xerox公司制成了世界上第一臺(tái)全自動(dòng)復(fù)印機(jī)之后‘，數(shù)家企業(yè)開(kāi)始致力于靜電復(fù)印技術(shù)研究，主要有Xerox、Canon、Oc6、Ricoh等十多家大公司，使得當(dāng)今復(fù)印機(jī)工業(yè)已發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)群體，其年收入已達(dá)數(shù)十億美元之多川。與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、新材料技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及信息時(shí)代的到來(lái)，靜電復(fù)印技術(shù)的發(fā)展日新月異

24、。復(fù)印機(jī)由模擬式轉(zhuǎn)化為數(shù)字式，由黑自復(fù)印變成雙色、多色及全彩色復(fù)印，由單功能復(fù)印變成多功能復(fù)印，而且該技術(shù)已應(yīng)用到打印機(jī)、傳真機(jī)上，形成全新的激光打印機(jī)和普通紙傳真機(jī)，使計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備、通訊設(shè)備緊密融合在一起，真正形成了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)行業(yè)。</p><p>　　1．1．1TDK公司</p><p>　　TDK是一個(gè)著名的電子工業(yè)品牌，一直在電子原材料及元器件上占有領(lǐng)導(dǎo)地位。TDK的創(chuàng)始人

25、加藤與五郎博士和武井武兩博士在東京發(fā)明了鐵氧體后，于1935年創(chuàng)辦了東京電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Tokyo Dengikagaku Kogyo K.K)，這個(gè)名字的前身是東京工業(yè)大學(xué)電化學(xué)系，加藤與五郎博士和武井武博士，在該大學(xué)電化學(xué)系授課。1983年，該名字正式更名為如今的TDK株式會(huì)社，取的是原名稱(chēng)Tokyo（東京） Denki（電氣） Kagaku（化學(xué)）的首字母，開(kāi)始從事該磁性材料的商業(yè)開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)。作為世界著名的電子工業(yè)品牌，TD

26、K一直在電子原材料及元器件上占有領(lǐng)導(dǎo)地位。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于資訊，通訊，家用電器以及消費(fèi)型電子產(chǎn)品，其主要產(chǎn)品電感、電容器、電磁干擾抑制器件、傳感器等。</p><p><b>　　1．2問(wèn)題的提出</b></p><p>　　無(wú)論是在數(shù)字式復(fù)印機(jī)還是模擬式復(fù)印機(jī)中，自動(dòng)碳粉濃度監(jiān)測(cè)都是非常重要的，為了通過(guò)PPC復(fù)印機(jī)以及激光打印機(jī)等穩(wěn)定獲得清晰的圖像，始終將碳粉<

27、;/p><p>　　（色素碳粉）和載體（磁性粉末）配比保持在最佳狀態(tài)，TDK公司提供了可編程碳粉傳感器，就是以?xún)烧叩呐浜媳仁冀K保持在適當(dāng)程度為目的產(chǎn)品，可通過(guò)利用與配合比相對(duì)應(yīng)的直流輸出電壓維持最佳狀態(tài)。本次課題采用的型號(hào)為T(mén)S0524ANK-163C,TS是TDK公司墨粉傳感器其中一個(gè)系列的名字，05代表傳感器內(nèi)部工作電壓標(biāo)準(zhǔn)為5V，24代表外部開(kāi)關(guān)電源供電電壓標(biāo)準(zhǔn)為24V，A代表模擬輸出為真，N代表數(shù)字輸出為假，

28、K代表傳感器的高頻磁頭直徑為8mm，163c是TDK的內(nèi)部號(hào)。主要闡述這個(gè)型號(hào)的墨粉濃度傳感器由什么構(gòu)成的？它的各個(gè)構(gòu)成部分分別起到什么作用？它檢測(cè)的是什么？它怎么工作的？等等問(wèn)題，在下面我將會(huì)簡(jiǎn)單的做一下解釋。</p><p>　　第2章 TDK碳粉濃度/余量傳感器</p><p><b>　　2．1產(chǎn)品特點(diǎn)</b></p><p>　　1．

29、碳粉濃度/余量傳感器是一種通過(guò)采用高性能鐵氧體磁心的差動(dòng)變壓器方式工作的可編程碳粉濃度傳感器，內(nèi)置電壓控制調(diào)整功能，因此只需對(duì)控制線施加直流電壓，即可讓傳感器的動(dòng)作點(diǎn)廣泛的為內(nèi)進(jìn)行變化。</p><p>　　2．控制輸入線可以不設(shè)任意長(zhǎng)度，因此可以將傳感器的調(diào)整點(diǎn)設(shè)置在裝置最容易操作的位置上。</p><p>　　3．控制范圍廣泛，可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行因顯影劑的變更等引起的動(dòng)作點(diǎn)的重新設(shè)定。&l

30、t;/p><p>　　4．通過(guò)利用CPU對(duì)控制電壓進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。</p><p>　　5．多色印刷裝置也可通過(guò)改變控制電壓簡(jiǎn)單地對(duì)各種顏色相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作點(diǎn)的變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)正，所以無(wú)需按照每種顏色準(zhǔn)備動(dòng)作點(diǎn)各不相同的傳感器，只需一個(gè)傳感器即可應(yīng)對(duì)所有顏色。</p><p>　　6．因?qū)儆诔⌒托螤?，可?jiǎn)單地設(shè)定傳感器的設(shè)置點(diǎn)。</p><p>

31、;　　2.2電器特性（參考資料）</p><p>　　※上述數(shù)值為可編程碳粉傳感器TS0524LB-X的值</p><p>　　2.3電路圖（參考資料）</p><p>　　2.3.1動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整</p><p>　　2.3.2動(dòng)作點(diǎn)切換</p><p>　　2.3.3模擬輸出濾波器時(shí)間常數(shù)增加</p>&

32、lt;p>　　2.3.4數(shù)字輸出緩沖器</p><p>　　2.3.5數(shù)字輸出閥值電壓調(diào)整</p><p>　　2.4特性分析（參考資料）</p><p>　　2.4.1碳粉濃度-輸出特性</p><p>　　2.4.2控制電壓-輸出特性</p><p><b>　　2.4.3溫度特性</b>

33、;</p><p>　　2.4.4高溫高濕負(fù)荷試驗(yàn)</p><p>　　第3章 技術(shù)參考與工作原理</p><p><b>　　3.1技術(shù)參考</b></p><p>　　3.1.1傳感器面附近的顯影劑（碳粉+載體）量</p><p>　　傳感器面附近的顯影劑量（下圖的D）較少時(shí)（5mm以下），傳

34、感器面的檢測(cè)靈敏度比所設(shè)定的靈敏度要低。通過(guò)預(yù)先在電路上設(shè)置傳感器輸出增幅，可以對(duì)檢測(cè)感度的下降進(jìn)行補(bǔ)償，但耐壞境性及溫度特性會(huì)出現(xiàn)劣化等，無(wú)法獲得工作的穩(wěn)定性。因此，進(jìn)行顯影劑容器及輸出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要將顯影劑的最少量設(shè)計(jì)為6mm以上</p><p>　　傳感器與顯影劑靈敏度的模型</p><p>　　3.1.2碳粉傳感器附近的外部磁場(chǎng)的影響</p><p>　

35、　如果將傳感器設(shè)置在會(huì)對(duì)傳感器本體施加直流磁場(chǎng)的環(huán)境（傳感器附近有直流磁場(chǎng)發(fā)生源時(shí)等）下，根據(jù)直流磁場(chǎng)強(qiáng)度，預(yù)先設(shè)定的傳感器的動(dòng)作點(diǎn)會(huì)發(fā)生</p><p>　　變動(dòng)。此外，各個(gè)裝置所發(fā)生的直流磁場(chǎng)的強(qiáng)度各不相同時(shí)，需要根據(jù)各自的直流磁場(chǎng)強(qiáng)度重新設(shè)置傳感器的作用點(diǎn)?；旧希枨笤O(shè)置在沒(méi)有直流磁場(chǎng)影響的設(shè)置環(huán)境。還有，施加在傳感器本體上的直流磁場(chǎng)高出一般水平時(shí)，在傳感器部分設(shè)置有磁力屏蔽磁心的定制時(shí)，顯影劑中所含的磁

36、性粉末（載體）會(huì)積存在磁心位置，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常工作。</p><p>　　3.1.3碳粉傳感器附近的導(dǎo)電體的影響</p><p>　　傳感器附近存在導(dǎo)電體時(shí)，會(huì)有引起傳感器動(dòng)作點(diǎn)變動(dòng)的危險(xiǎn)，但只要保持一定程度的距離，通過(guò)重新設(shè)定動(dòng)作點(diǎn)便可恢復(fù)正常工作。但是如下圖所示，在導(dǎo)電體極端接近傳感器的狀態(tài)下，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)超出傳感器動(dòng)作點(diǎn)調(diào)整范圍的情況。</p><p>　　

37、3.1.4檢測(cè)輸出的紋波發(fā)生原因</p><p>　　檢測(cè)輸出的紋波發(fā)生于傳感器附近的顯影劑流動(dòng)不穩(wěn)定時(shí)。根據(jù)紋波的大小，控制精度有時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯著降低，因此，為了能夠總是進(jìn)行穩(wěn)定的檢測(cè)，在進(jìn)行傳感器安裝位置的設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)顯影劑的流動(dòng)（流量的穩(wěn)定性）加以充分考慮。傳感器內(nèi)置有吸收紋波的濾波器，因此只要是通常的紋波水平幾乎不會(huì)有問(wèn)題。但是，所發(fā)生的紋波超過(guò)一半水平變得較大時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下不良狀況。</p>

38、<p>　　顯影劑不穩(wěn)定的流動(dòng)形成檢測(cè)出紋波時(shí)的變現(xiàn)樣態(tài)的模型。</p><p>　　現(xiàn)在，以動(dòng)作點(diǎn)C0為重心，假設(shè)顯影劑的流動(dòng)中發(fā)生C0→C1→C0→C2→C0的較小幅度的波動(dòng)。這種不穩(wěn)定的流動(dòng)反映為輸出紋波E1~E2的波動(dòng)。這種情況下，如果輸出紋波的波動(dòng)幅度在傳感器的動(dòng)作范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，可獲得穩(wěn)定的傳感器特性。但是，顯影劑的流動(dòng)為極端不穩(wěn)定的</p><p&g

39、t;　　C0→C3→C0→C4→C0時(shí)，如輸出紋波的峰值顯示為E3，E4一般，有超過(guò)傳感器飽和范圍的危險(xiǎn)性。在這種情況下，傳感器只在P0→P1之間和P2→P3→P4之間及P5→P6之間進(jìn)行傳感動(dòng)作，而在P1→P2之間和P4→P5之間，傳感器處于飽和狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)行原本可以發(fā)揮的傳感動(dòng)作。也就是說(shuō)，這意味著傳感器靈敏度將大幅度降低。</p><p><b>　　3.2基本工作原理</b><

40、/p><p><b>　　3.2.1工作原理</b></p><p>　　碳粉傳感器檢測(cè)磁性顯影劑的碳粉濃度/余量。因顯影劑為磁性體，磁性顯影劑較少時(shí)，磁阻便會(huì)變大，相反磁性顯影劑較少時(shí)，磁阻便會(huì)變小。如果檢測(cè)出顯影劑磁阻的大小，便可得知碳粉濃度/余量，但由于磁阻的變化非常小，所以其檢測(cè)需要花費(fèi)一些時(shí)間。</p><p>　　1-1.差動(dòng)變壓器型傳

41、感器的檢測(cè)原理</p><p>　　圖1-1是差動(dòng)變壓器的原理圖。由于差動(dòng)變壓器是將驅(qū)動(dòng)線圈L1，檢測(cè)線圈L3，基準(zhǔn)線圈L2設(shè)于同一磁心的變壓器，所以用高頻（500kHz）驅(qū)動(dòng)L1，差動(dòng)輸出V0為：V0=（V2-V3） 在這里，我們可以假設(shè)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)濃度/余量的檢測(cè)，兩基準(zhǔn)線圈的輸出電壓為V30，V20，設(shè)計(jì)為V30=V20時(shí)，濃度/余量變化所引起的檢測(cè)線圈輸出變化量(ˇ?ˇ) 相對(duì)于△V3為：</p>

42、<p>　　V0=V20-(V30+△V3)= -△V3</p><p>　　微小變量△V3即為差動(dòng)輸出。然后對(duì)于通常的顯影劑，相對(duì)于檢測(cè)面附近的碳粉余量的10g變化量，△V3為了再0.1左右下檢測(cè)電壓的變化，需要10倍左右的直流增幅器，傳感器的穩(wěn)定度會(huì)大幅度降低。</p><p>　　3.2.2電路及工作</p><p>　　如圖2-1所示的電路，將

43、EX-OR門(mén)用于位相比較器，OSC，波形整形。</p><p>　　IC1作為Colpitts OSC工作，以約500kHz對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　IC2作為波形整形反相器工作，將差動(dòng)輸出整形為矩形波。</p><p>　　IC3作為香味比較器工作。</p><p>　　C1為共振用電容器，起著在傳感器面上沒(méi)有顯影器時(shí)將模擬

44、輸出偏置控制在最小程度的作用。</p><p>　　R1用于將模擬輸出靈敏度保持在適當(dāng)?shù)某潭取?lt;/p><p>　　2-1碳粉濃度傳感器電路</p><p>　　第4章 碳粉濃度傳感器——TS0524ANK-163C</p><p>　　4.1東芝復(fù)合機(jī)K2（2500C）碳粉濃度傳感器</p><p>　　K2機(jī)器的碳

45、粉濃度傳感器采用的是TDK公司型號(hào)為T(mén)S0524ANK-163C的傳感器,TS是TDK公司墨粉傳感器其中一個(gè)系列的名字，05代表傳感器內(nèi)部工作電壓標(biāo)準(zhǔn)為5V，24代表外部開(kāi)關(guān)電源供電電壓標(biāo)準(zhǔn)為24V，A代表模擬輸出為真，N代表數(shù)字輸出為假，K代表傳感器的高頻磁頭直徑為8mm，163c是TDK的內(nèi)部號(hào)。</p><p>　　圖4.1是這種傳感器拆除外殼之后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，整體分三個(gè)部分，從左到右分別是對(duì)外信號(hào)接口、功能

46、處理芯片、檢測(cè)磁頭。對(duì)外信號(hào)接口是一個(gè)四針接口，功能處理芯片是一個(gè)由或門(mén)和震蕩器構(gòu)成的邏輯電路，檢測(cè)磁頭是帶一個(gè)一次線圈兩個(gè)二次線圈的高頻變壓器。</p><p>　　4.1-TS0524ANK-163C型傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在東芝多功能數(shù)碼復(fù)印機(jī)的維修手冊(cè)上面有一個(gè)信號(hào)走向圖(4.2)。請(qǐng)注意一下用黃色標(biāo)示的部分，在顯影劑上方就是自動(dòng)墨粉傳感器，它有一部分是深入到顯影劑

47、內(nèi)部的，自動(dòng)墨粉傳感器對(duì)外信號(hào)端口的信號(hào)有兩個(gè)走向，如圖所示，一個(gè)由模擬電壓信號(hào)形成的墨粉濃度信號(hào)傳遞到了LGC板上的引擎CPUIC53的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口上，另一個(gè)由數(shù)字電壓信號(hào)形成的控制電壓信號(hào)是從集成芯片IC72這個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳遞給自動(dòng)墨粉傳感器的。在計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行的都是數(shù)字信號(hào)，而K2機(jī)器也相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，它也是運(yùn)行數(shù)字信號(hào)的，而這款墨粉濃度傳感器輸出是模擬信號(hào)，所以傳感器的對(duì)外接口與K2處理系統(tǒng)之間加上了模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。&

48、lt;/p><p>　　4.2-碳粉濃度信號(hào)走向圖</p><p>　　圖4.3是傳感器的功能構(gòu)成模塊。是東芝復(fù)印機(jī)維修手冊(cè)上所提供的傳感器輸出給LGC引擎CPU的這部分功能簡(jiǎn)圖，如黃色方框所劃分的，它分為了驅(qū)動(dòng)線圈和檢測(cè)轉(zhuǎn)換電路兩大部分，檢測(cè)線圈電路和直流轉(zhuǎn)換電路都是由傳感器中以或門(mén)電路為核心的邏輯電路組成，而檢測(cè)線圈則是由一個(gè)頻率為500KHz的高頻線圈和線圈中間的磁芯構(gòu)成。</p&

49、gt;<p>　　4.3-傳感器功能結(jié)構(gòu)模塊</p><p>　　因?yàn)閭鞲衅鞯墓β时容^小，在檢測(cè)的驅(qū)動(dòng)功率一定的情況下，頻率越高，線圈中導(dǎo)線的直徑可以做得越小，這樣相同大小的線圈中可以繞制的導(dǎo)線圈數(shù)更多，導(dǎo)線扎數(shù)越多，相同磁通情況下所感應(yīng)的電流越大，這也提高了檢測(cè)的精度，同時(shí)由于導(dǎo)線直徑變小，檢測(cè)線圈可以做得更小，這樣也減小了整個(gè)傳感器的外形，有利于在更適合的空間中對(duì)墨粉進(jìn)行檢測(cè)而不至于對(duì)墨粉的流通

50、產(chǎn)生阻礙。</p><p><b>　　4.4-高頻變壓器</b></p><p>　　K2機(jī)器檢測(cè)線圈對(duì)墨粉進(jìn)行檢測(cè)的原理如這幅高頻線圈示意圖(4.5)，L1、L2、L3代表變壓器中的三個(gè)線圈，L1是一次側(cè)的線圈，L2、L3是二次側(cè)的線圈。L1提供了檢測(cè)用的驅(qū)動(dòng)電流；在L1和L2之間放置的是磁芯，由于磁芯中的磁通是固定不變的，因而L2中感應(yīng)到的電流大小是不變的，L1

51、和L3之間是利用墨粉中含有鐵氧體成分的載體所產(chǎn)生的磁通來(lái)使L3感應(yīng)出電流，隨著墨粉的不斷使用，墨粉在不斷消耗，載體的濃度在不斷增加，導(dǎo)致鐵氧體產(chǎn)生的磁通不斷變大，從而使L3中感應(yīng)到的電流不斷變大。用V2表示L2中感應(yīng)到的電壓，用V3表示L3中感應(yīng)到的電壓，將V0表示V2和V3的電勢(shì)差，那么就可以將檢測(cè)到的墨粉濃度變化轉(zhuǎn)變成V0的電壓變化。而正是通過(guò)檢測(cè)V0的大小來(lái)檢測(cè)墨粉濃度的大小的。黑色部分表示顯影劑，橙色部分是L3線圈，粉紅部分是L

52、1線圈，綠色部分是L2線圈，淡綠色部分是線圈中的磁芯，在磁芯和顯影劑中間有一個(gè)黃色的小空隙，我們把它叫做磁隙，由于在磁隙部分聚集了顯影劑到線圈L3磁路中最多的磁力線，因而這一部分也是L3線圈中磁通最強(qiáng)的地方，L3線圈正是依靠這一部分使它自身感應(yīng)的電流大小發(fā)生變化。利用V0作為差</p><p>　　使得下面對(duì)檢測(cè)到的電壓信號(hào)有一個(gè)方便的處理辦法。</p><p>　　4.5-高頻線圈示意圖

53、</p><p>　　或門(mén)，它是數(shù)字電路其中一個(gè)最基本的邏輯表示方式。舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在上下兩個(gè)水池中間架了兩條帶有閥門(mén)的管道，只要我打開(kāi)其中一個(gè)閥門(mén)，上水池的水就可以流到下水池中?；蜷T(mén)就表示了這兩個(gè)閥門(mén)的邏輯關(guān)系，只要A閥門(mén)或者B閥門(mén)中的一個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，下水池就有水。如果將閥門(mén)的開(kāi)用1表示，關(guān)用0表示，下水池有水用1表示，下水池沒(méi)有水用0表示，那么將閥門(mén)A、B的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及下水池有無(wú)水的情況列成用0和1表示成的表

54、格，就構(gòu)成了我們所說(shuō)的真值表。圖4.6右側(cè)就是一個(gè)帶有兩路輸入一路輸出的或門(mén)真值表。左側(cè)是傳感器中所用到的或門(mén)集成芯片，中間這張圖是它的管腳說(shuō)明，從圖中可以看到，這個(gè)集成芯片中有四個(gè)或邏輯門(mén)，ABJ、CDK、EFL和HGM,都是兩路輸入一路輸出的或門(mén)。集成芯片的24V直流工作電壓由VDD和VSS兩個(gè)管腳提供。因?yàn)樵谶@個(gè)傳感器中用到了四個(gè)或邏輯門(mén)，而且這四個(gè)邏輯門(mén)分別擔(dān)當(dāng)了不同的作用。</p><p><b&

55、gt;　　4.6-或門(mén)電路</b></p><p>　　為將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過(guò)程。如圖4.7所示，模擬曲線是一條隨著時(shí)間軸變化的幅值連續(xù)的量f=f(t)。將取樣電路每次得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)都需要一定的時(shí)間，為了給后續(xù)的量化編碼過(guò)程提供一個(gè)穩(wěn)定值，每次取得的模擬信號(hào)必須通過(guò)保持電路保持一段時(shí)間。取樣與

56、保持過(guò)程往往是通過(guò)取樣—保持電路同時(shí)完成的。取樣時(shí)，在時(shí)間軸上等間距的，也就是周期性的在曲線上依次采取不同的模擬信號(hào)點(diǎn)；取完點(diǎn)之后，將變量f沿著縱軸（也就是變量f幅度變化的方向）等量化，這樣對(duì)模擬曲線取樣得到的模擬信號(hào)點(diǎn)等量化之后得到的就是離散的幅度變化的信號(hào)，將此信號(hào)經(jīng)過(guò)算法處理也就是編碼處理，比如用布爾代數(shù)進(jìn)行加權(quán)標(biāo)示法，使之成為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)列，這樣就形成了數(shù)字信號(hào)。</p><p><b>　　4

57、.7-A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　通過(guò)以上的說(shuō)明，根據(jù)(圖4.8)K2墨粉濃度傳感器的實(shí)際電路原理圖。下圖的具體結(jié)構(gòu)。1、4之間的線圈是墨粉檢測(cè)信號(hào)線圈，1、5之間的線圈是基準(zhǔn)電壓信號(hào)線圈，2、3之間的線圈是一次側(cè)激勵(lì)源電壓線圈；方框中的部分是給2、3之間的激勵(lì)源電壓線圈提供震蕩電壓的RC震蕩電路；而RC震蕩電路的工作電壓則是通過(guò)IC1這個(gè)或門(mén)的輸出提供的；IC1的一路輸入Vcc作為控制電

58、壓一方面起到控制整個(gè)傳感器工作的作用，另一方面也起到了給傳感器線圈部分提供工作電壓。這個(gè)過(guò)程具體是，只要或門(mén)的一個(gè)輸入端提供的是高電平，那么或門(mén)輸出就是高電平。也就是說(shuō)，當(dāng)Vcc電壓為高時(shí)，IC1的輸出端就是高電平，這時(shí)，RC震蕩電路C4電容和R2電阻串聯(lián)的兩端一個(gè)是高電平，一個(gè)是地，C4電容通過(guò)地進(jìn)行放電，將R2接C4這一端的電壓拉至地電勢(shì)；C4放電完成后又經(jīng)過(guò)R2電阻進(jìn)行充電，充到C4接R2這一端的電壓等于IC1輸出端電壓時(shí)，R2上

59、面的電勢(shì)就等于IC1的電勢(shì)，隨著C4電容充放電的變化，R2上面的電壓也就不斷的變化著，這樣R2上面變化的電壓就形成了RC震蕩，震蕩的頻率與電容的容量、電阻的阻值之間有直接的函數(shù)關(guān)系，因而2、3之間的一次</p><p>　　使IC3的輸出為低電平，傳感器對(duì)外也就沒(méi)有信號(hào)了，這就是Vcc的控制作用。只要Vcc電平為低，傳感器就沒(méi)有輸出信號(hào)。電路圖上，R1是檢測(cè)線圈的采樣電阻，檢測(cè)線圈的電壓變化會(huì)導(dǎo)致R1電壓的變化，

60、通過(guò)對(duì)R1電阻電壓 的采樣就可以知道檢測(cè)線圈的電壓變化，這個(gè)電阻的精度非常高，溫漂也很小，這樣就保持了模擬輸出的精度，C1是諧振電容，由于電容工作時(shí)會(huì)存儲(chǔ)電荷，所以當(dāng)傳感器表面沒(méi)有顯影劑時(shí)，C1電容會(huì)保持采樣電阻上面的電勢(shì)到一個(gè)最小值，不至于使它等于地電勢(shì)，同時(shí)它也起到了采樣保持過(guò)程中的保持最用。IC2這個(gè)或門(mén)和R3一起構(gòu)成了一個(gè)波形修整器，將從采樣電阻R1那里得到的不同波形整成矩形波。具體的修整方法是在500KHz的高頻下，R1測(cè)得了

61、一系列大小不同的電壓點(diǎn)，這些電壓通過(guò)R3的量化，再加載在IC2的輸出上，使得IC2的輸出，成為了高于地電勢(shì)，在一個(gè)固定值上下變動(dòng)的矩形波。在固定值上方的可以認(rèn)為是輸出電壓高，在固定值下方的可以認(rèn)為是輸出電壓低。整個(gè)波形對(duì)地都有一定的電勢(shì)，從而不容易導(dǎo)致地線將信號(hào)拉低而產(chǎn)生的失真現(xiàn)象。 在前面提到過(guò)為什么不直接將V3感應(yīng)出來(lái)的電壓作為檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)這里就得到了解釋。C</p><p>　　4.8-K2墨粉濃度傳感器

62、的實(shí)際電路原理圖</p><p>　　圖4.9是傳感器的真實(shí)電路。左側(cè)四個(gè)對(duì)外信號(hào)端口從上到下依次是電壓控制信號(hào)線，24V直流工作電壓線，墨粉濃度信號(hào)輸出線，信號(hào)地線。中間大的黑色方塊是或門(mén)集成芯片，右邊中間的圓圈是激勵(lì)源線圈，上方檢測(cè)線圈，下方基準(zhǔn)源線圈。電壓控制信號(hào)線上為高電平時(shí)(LGC給5V信號(hào)時(shí))，控制信號(hào)線給高頻線圈提供了檢測(cè)用的電壓，并保持了這個(gè)或門(mén)的另一個(gè)輸入端信號(hào)的輸出；電壓控制信號(hào)線上為低電平時(shí)

63、(LGC沒(méi)給5V信號(hào)時(shí)) ，整個(gè)傳感器電路關(guān)閉，傳感器沒(méi)有信號(hào)輸出。24V直流工作電壓線為集成或門(mén)芯片提供了工作電壓；墨粉濃度信號(hào)輸出線將檢測(cè)到的墨粉濃度電壓信號(hào)輸出給邏輯板，它輸出的是模擬信號(hào)；信號(hào)地線作為整個(gè)傳感器的地電勢(shì)點(diǎn)。</p><p>　　左下圖是傳感器電路原理圖，傳感器通過(guò)電壓控制信號(hào)線Vcc的控制和激勵(lì)，對(duì)從高頻變壓器檢測(cè)到的墨粉濃度變化進(jìn)行處理，最后由輸出信號(hào)端輸出。</p>&l

64、t;p>　　右下圖是傳感器的控制核心，集成或門(mén)邏輯芯片，它含有四個(gè)獨(dú)立的三端或邏輯門(mén)，工作電壓24V直流。</p><p>　　4.9-傳感器的真實(shí)電路</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　總結(jié)全文， K2自動(dòng)墨粉濃度傳感器的整體包括傳感器外殼、對(duì)外信號(hào)接口、功能處理芯片、檢測(cè)磁頭。檢測(cè)磁頭是一個(gè)高頻變壓器，它有

65、一個(gè)一次線圈和兩個(gè)二次線圈，二次線圈一個(gè)是檢測(cè)墨粉濃度變化另一個(gè)是基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)一次線圈高頻電壓的激勵(lì)，二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，兩個(gè)二次線圈的電壓差作為檢測(cè)到的墨粉濃度變化信號(hào)，由功能處理芯片對(duì)檢測(cè)信號(hào)波形進(jìn)行處理，最后通過(guò)對(duì)外信號(hào)接口中的墨粉濃度信號(hào)輸出線輸出給邏輯板。整個(gè)傳感器的工作狀態(tài)由對(duì)外信號(hào)接口中的電壓控制信號(hào)線進(jìn)行控制。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></

66、p><p>　　[1] 東芝e-STUDIO2500C-3500C-3510C復(fù)印機(jī)維修手冊(cè)</p><p><b>　　[2] 百度百科</b></p><p>　　[3] 豆丁網(wǎng)論文集</p><p>　　[4] 江小喬《K2&Mash墨粉濃度傳感器略解》</p><p>　　[5