傳感器與打印機(jī)

1、傳感器在打印機(jī)中的運(yùn)用制作人：劉豐指導(dǎo)老師：肖金鳳老師 1、打印機(jī)圖片 2、簧片開關(guān)式傳感器 3、熱敏電阻與打印機(jī) 4、薄膜式壓力傳感器 5、光電傳感器 6、CCD傳感器與3D打印機(jī)1、打印機(jī)圖片通用針式打印機(jī)通用的噴墨式打印機(jī)噴墨打印機(jī)2.1簧片開關(guān)式傳感器 利用彈簧片閉合和斷開時(shí),電路發(fā)生“通”或“斷”的兩種狀態(tài)來作為識(shí)別檢測信號(hào)的。 簧片開關(guān)傳感器在打印機(jī)中常用來檢測針式打印機(jī)字車的初始位置，當(dāng)字車返回到初始位置時(shí), 字車撞擊簧片開關(guān), 使其閉合, 向CPU輸出低電平信號(hào), 報(bào)告字車已返回初始位置。2.2簧片開關(guān)式傳感器的優(yōu)點(diǎn)和弊端 1.優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)簡單。 2.缺點(diǎn) 隨著打

2、印機(jī)使用時(shí)間的增加, 簧片開關(guān)的簧片會(huì)因疲勞導(dǎo)致彈性減弱而失靈, 這時(shí)字車雖然能夠返回初始位置, 但不能正常打印。 3.改進(jìn)方法 改用光敏遮斷器。 4.其他用法 檢測是否有紙的紙盡檢測電路及檢測機(jī)蓋狀態(tài)的檢測電路3.1熱敏電阻與打印機(jī) 熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體測溫元件, 具有體積小, 響應(yīng)速度快, 檢測精度高, 使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。熱敏電阻在溫度的變化下, 其阻值會(huì)發(fā)生相應(yīng)的化。 1、原理 打印機(jī)中的溫度傳感器普遍采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻( NTC) 。當(dāng)溫度升高時(shí), 熱敏電阻阻值下降。 2、運(yùn)用部位與作用（1）在針式和噴墨打印機(jī)中主要用于打印頭的溫度檢測。（2）當(dāng)打印頭連續(xù)長時(shí)間打印時(shí),

3、 打印頭表面溫度可達(dá)到100 度以上, 其內(nèi)部線圈溫度更高。為了防止破壞打印頭內(nèi)部結(jié)構(gòu), 幾乎所有的打印機(jī)都設(shè)置有打印頭溫度檢測電路, 他安裝在打印頭內(nèi)部。作用續(xù)作用續(xù)（3）熱敏電阻在激光打印機(jī)中）熱敏電阻在激光打印機(jī)中被用做定影溫度的控制。被用做定影溫度的控制。（4）當(dāng)圖像從光導(dǎo)鼓轉(zhuǎn)印到紙）當(dāng)圖像從光導(dǎo)鼓轉(zhuǎn)印到紙上后上后, 此時(shí)的墨粉此時(shí)的墨粉, 仍處于粉末狀仍處于粉末狀態(tài)態(tài), 并沒有附著在紙上并沒有附著在紙上, 因此必須因此必須對墨粉加熱對墨粉加熱, 使其熔化使其熔化, 滲入紙纖滲入紙纖維中維中, 在紙上得到穩(wěn)定的圖像在紙上得到穩(wěn)定的圖像, 這這個(gè)過程稱為定影。個(gè)過程稱為定影。（5）在定影

4、中）在定影中, 對墨粉加熱的溫對墨粉加熱的溫度要控制好度要控制好, 過高則造成打印紙過高則造成打印紙的損壞的損壞,過低墨粉沒有熔化或熔過低墨粉沒有熔化或熔化不完全化不完全, 圖像不穩(wěn)定。因此溫圖像不穩(wěn)定。因此溫度的控制一般常選用負(fù)溫度系數(shù)度的控制一般常選用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻來實(shí)現(xiàn)的熱敏電阻來實(shí)現(xiàn)4.1薄膜式壓力傳感器薄膜式壓力傳感器 2原理 同書上P94相同。 3.作用 在噴墨打印機(jī)中, 檢測打印機(jī)中墨水通道的壓力以確保墨水緩存器中墨水適量, 并判斷墨盒中有無墨水, 就使用此傳感器。1.薄膜式壓力傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而設(shè)計(jì)的。5、光電傳感器 光電傳感器是將被測量的狀態(tài)變化先轉(zhuǎn)換為

5、光信號(hào)的變化, 再通過光電元件進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。 在打印機(jī)中, 一般常用直射型光電開關(guān)( 也稱光敏遮斷器) 和反射型光電開關(guān)。5.1直射型光電開關(guān)( 也稱光敏遮斷器) 1.原理 直射型光電開關(guān)由發(fā)光二極管和光敏三極管組成, 當(dāng)發(fā)光二極管和光敏三極管之間沒有物體或遮光板時(shí), 發(fā)光二極管發(fā)出的光線被光敏三極管接收,光敏三極管導(dǎo)通; 當(dāng)有物體或遮光板擋住時(shí), 發(fā)光二極管發(fā)出的光線不能被光敏三極管接收, 光敏三極管截止。2、在打印機(jī)中的運(yùn)用 直射型光電開關(guān)在打印機(jī)中常用作字車初始位置檢測傳感器, 字車初始位置檢測電路圖如圖3所示。 還可以用作檢測打印紙狀態(tài)的紙盡傳感器。5.2反射型光電開關(guān) 1.

6、原理 反射型光電開關(guān)與直射型光電開關(guān)結(jié)構(gòu)相似, 都是由發(fā)光二極管和光敏三極管組成, 只是發(fā)光二極管發(fā)出的光線須經(jīng)其它介質(zhì)反射才能照射到光敏三極管, 此時(shí)光敏三極管導(dǎo)通; 當(dāng)沒有介質(zhì)反射時(shí), 發(fā)光二極管發(fā)出的光線不能被光敏三極管接收, 光敏三極管截止。 2.運(yùn)用 反射型光電開關(guān)在打印機(jī)中常用于檢測打印機(jī)是否裝上打印紙, 若沒有裝上打印紙或打印過程中紙用盡, 則打印機(jī)停止打印。反射型光電開關(guān)用作紙盡傳感器的檢測電路如圖4所示。 當(dāng)有紙時(shí), 發(fā)光二極管發(fā)出的光線被打印紙反射到光敏三極管上, 光敏三極管導(dǎo)通, 發(fā)射極發(fā)出高電平給CPU, 表示有紙; 當(dāng)缺紙時(shí), 發(fā)光二極管發(fā)出的光線無法反射到光敏三極管

7、上, 光敏三極管截止, 發(fā)射極發(fā)出低電平給CPU, 表示紙已用盡。 3、其他運(yùn)用 反射型光電開關(guān)在噴墨打印機(jī)中還被用來檢測墨盒位置, 在激光打印機(jī)中用來檢測進(jìn)紙和出紙。6、CCD傳感器與3D打印機(jī)這些狗狗們這些狗狗們可愛嗎？可愛嗎？不過是打印寵物！不過是打印寵物！常見嗎？怎么制作的？古董鑒定家可能要失業(yè)了？結(jié)果會(huì)怎么結(jié)果會(huì)怎么樣呢？樣呢？6.1 3D打印機(jī)的簡介 3D打印機(jī)（3D Printers）是一位名為恩里科迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設(shè)計(jì)的一種神奇的打印機(jī)，它不僅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飛船中給宇航員打印任何所需的物品。 6.1.1、3D打印機(jī)的起源 起源

8、起源 3D打印技術(shù)的核心制造思想最早起源于19世紀(jì)末的美國，到20世紀(jì)80年代后期3D打印技術(shù)發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用。3D打印是科技融合體模型中最新的高“維度”的體現(xiàn)之一。 據(jù)報(bào)道，美國科學(xué)家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機(jī)，并已將其成功推向市場。普通打印機(jī)能打印一些報(bào)告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機(jī)，它不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來3D打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。6.1.2、發(fā)展過程、發(fā)展過程1、3D打印源自100多年前美國研究的照相雕塑和地貌成形技術(shù)，上世紀(jì)80年代已有雛形，其學(xué)名為“快速成型”。它的原理是：把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層

9、層造出來。打印出的產(chǎn)品，可以即時(shí)使用。最早最早3D打印機(jī)打印機(jī)2、在20世紀(jì)80年代中期，SLS被在美國德州大學(xué) 奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發(fā)出來并獲得專 利，項(xiàng)目由DARPA贊助的。1979年，類似過程由RF Housholder得到專利，但沒有被商業(yè)化。3.1995年，麻省理工創(chuàng)造了“三維打印”一詞，當(dāng)時(shí)的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機(jī)方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水?dāng)D壓在紙張上的方案。4. 3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)，是一種累積制造技術(shù)，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F(xiàn)階段三維打印機(jī)被用來制造樣品。 2003

10、年以來三維打印機(jī)的銷售逐漸擴(kuò)大，價(jià)格也開始下降。5.另一方面，3D打印機(jī)三維CAD設(shè)計(jì)軟件 首先，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，強(qiáng)化了三維CAD設(shè)計(jì)降低成本的優(yōu)勢。 其次，三維CAD設(shè)計(jì)圖紙影響3D打印質(zhì)量。 就像辦公軟件跟普通打印機(jī)關(guān)系一樣，三維CAD設(shè)計(jì)軟件先進(jìn)行產(chǎn)品建模，形成具有參數(shù)的三維CAD圖紙，再轉(zhuǎn)換為STL格式，輸入到3D打印機(jī)進(jìn)行打印。聽起來非常簡單，但由于3D打印的特殊性，輸入的圖紙需要精確的參數(shù)才能提高成品精度，這也是為什么需要更專業(yè)的三維CAD軟件設(shè)計(jì)出前端圖紙。過去國外三維CAD軟件壟斷市場的時(shí)候，天價(jià)般的費(fèi)用讓許多企業(yè)望而卻步，也使得精通三維CAD軟件的設(shè)計(jì)師占的比例不高。 據(jù)

11、介紹，隨著國內(nèi)三維CAD軟件品牌的崛起，如 中望3D、CAXA等國內(nèi)軟件，整體市場價(jià)格開始回落到企業(yè)可接受的范圍內(nèi)。 隨著國內(nèi)三維CAD軟件與3D打印技術(shù)的對接越來越完善，相信3D打印不會(huì)只是噱頭，而是真正成為第三次工業(yè)革命的推動(dòng)力。 6.1.3、工作原理工作原理 中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把它稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場”。 使用打印機(jī)就像打印一封信：輕點(diǎn)電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺(tái)噴墨打印機(jī)上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D打印時(shí)，軟件通過電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機(jī)上，后者

12、會(huì)將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個(gè)固態(tài)物體成型。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。6.1.4、打印特點(diǎn)打印特點(diǎn) 3D打印技術(shù)對于生產(chǎn)者來說，可大幅降低生產(chǎn)成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環(huán)境的影響，它還使消費(fèi)者能根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品。 3D打印機(jī)既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù)，使特定金屬粉或者記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示一層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實(shí)物。其優(yōu)點(diǎn)是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時(shí)間，且可以“打印”造型復(fù)雜的產(chǎn)品。因此許多專家認(rèn)為，這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢

13、。6.1.5、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 3D打印機(jī)的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。 1、醫(yī)療行業(yè)、醫(yī)療行業(yè) 一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機(jī)“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例。 骨骼打印骨骼打印 這種骨骼替代打印材料已經(jīng)被證明可以支持人體骨骼細(xì)胞在其中生長，并且其有效性也已經(jīng)在老鼠和兔子身上得到了驗(yàn)證。進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù)，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康 2、科學(xué)研究、科學(xué)研究 美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進(jìn)行3D掃描，利用3D打印技術(shù)做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時(shí)

14、還做了比例縮減，更適合研究。 3、產(chǎn)品原型產(chǎn)品原型 比如微軟的3D模型打印車間，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來之后，通過3D打印機(jī)打印出來模型，能夠讓設(shè)計(jì)制造部門更好的改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。4、文物保護(hù)文物保護(hù) 博物館里常常會(huì)用很多復(fù)雜的替代品來保護(hù)原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時(shí)復(fù)制品也能將藝術(shù)或文物的影響更多更遠(yuǎn)的人。 5、建筑設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì) 在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)接受了用3D打印機(jī)打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時(shí)制作精美。完全合乎設(shè)計(jì)者的要求，同時(shí)又能節(jié)省大量材料。 6 制造業(yè)制造業(yè) 3D打印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多。而3D打印技術(shù)本身非常適

15、合大規(guī)模生產(chǎn)，所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個(gè)問題。7、食品產(chǎn)業(yè)食品產(chǎn)業(yè) 沒錯(cuò)，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了?；蛟S在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來的。當(dāng)然，到那時(shí)可能人工制作的食品會(huì)貴很多倍。 8、汽車制造業(yè)汽車制造業(yè) 不是說你的車是3D打印機(jī)打印出來的，而是說汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測試等工作時(shí)，會(huì)將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時(shí)降低成本。9、配件、飾品配件、飾品 在未來不管是你的個(gè)性筆筒，還是有你半身浮雕的手機(jī)外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨(dú)一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機(jī)打

16、印出來的。甚至不用等到未來，就可以實(shí)現(xiàn)。10、美容護(hù)膚美容護(hù)膚 3D打印技術(shù)未來也可能會(huì)幫助愛美人士進(jìn)行整容，說不定未來最有效果的青春痘的治療方法就是通過3D打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)呢！ 6.1.6、3D打印機(jī)的面臨的困難1、價(jià)格因素 大多數(shù)桌面級(jí)3D打印機(jī)的售價(jià)在2萬元人民幣左右，一些國內(nèi)的仿制品價(jià)格可以低到6000元。2、原材料 14種基本材料并在此基礎(chǔ)上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經(jīng)是現(xiàn)實(shí)。但是，這些材料種類與人們生活的大千世界里的材料相比，還相差甚遠(yuǎn)。這些材料的價(jià)格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。 3、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)成本 如同核反應(yīng)既能發(fā)電，又能破壞一樣。如果什么都能徹底復(fù)

17、制，想到什么就能制造出什么，聽上去很美的同時(shí)，也著實(shí)讓人恐懼。 4.著名的著名的3D打印悖論打印悖論 3d打印是一層層來制作物品，如果想把物品制作的更精細(xì)，則需要每層厚度減??；如果想提高打印速度，則需要增加層厚，而這勢必影響產(chǎn)品的精度質(zhì)量。若生產(chǎn)同樣精度的產(chǎn)品，同傳統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)相比，沒有成本上的優(yōu)勢，尤其是考慮到時(shí)間成本，規(guī)模成本之后。5.整個(gè)行業(yè)沒有標(biāo)準(zhǔn)，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈整個(gè)行業(yè)沒有標(biāo)準(zhǔn)，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈 3d打印機(jī)生產(chǎn)商所用的原料一致性太差，從形式到內(nèi)容千差萬別，這讓材料生產(chǎn)商很難進(jìn)入，研發(fā)成本和供貨風(fēng)險(xiǎn)都很大，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。6.意料之外的工序：3d打印前所需的準(zhǔn)備工序，打印后的處理工

18、序 打印前，建模。特別是一個(gè)復(fù)雜的模型，需要大量的工程，結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)，需要精細(xì)的技巧，并根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。媒體將3d打印描述成打印完畢就能直接使用的神器?？墒聦?shí)上制作完成后還需一些后續(xù)工藝：或打磨，或燒結(jié)，或組裝，或切割，這些過程通常需大量的手工工作。7. 缺乏殺手锏產(chǎn)品及設(shè)計(jì)缺乏殺手锏產(chǎn)品及設(shè)計(jì) 都說3d打印能給人們巨大的生產(chǎn)自由度，能生產(chǎn)前所未有的東西?？芍钡?012年，這種“殺手”級(jí)別的產(chǎn)品還很少，幾乎沒有。做些小規(guī)模的飾品，藝術(shù)品是可以的，做逆向工程也可以的，但要談到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，3d打印還不能取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。 6.2、CCD傳感器 簡單介紹一下3D打印機(jī)中很重要的一個(gè)傳感

19、器CCD傳感器：主要拍攝物的三維立體成像。 CCD的突出特點(diǎn)：是以電荷作為信號(hào)，而不同于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號(hào)。 CCD傳感器概述 電荷耦合器件(ChargeCoupledDevices,簡稱CCD)是貝爾實(shí)驗(yàn)室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年發(fā)明的,由于它有光電轉(zhuǎn)換、信息存儲(chǔ)、延時(shí)和將電信號(hào)按順序傳送等功能,且集成度高、功耗低,因此隨后得到飛速發(fā)展,是圖像采集及數(shù)字化處理必不可少的關(guān)鍵器件,廣泛應(yīng)用于科學(xué)、教育、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、工業(yè)、軍事和消費(fèi)領(lǐng)域。光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng) CCD 圖像處理圖像處理 從這幅圖片可以很清晰地看出來CCD圖像傳感器的功能：是把光學(xué)系統(tǒng)采集到的圖像信息（光信號(hào)）轉(zhuǎn)換為供后續(xù)電路處理的與之對應(yīng)的電信號(hào)這些是幾款線陣CCD的成品，這兩個(gè)是面陣的。這些結(jié)構(gòu)等下都會(huì)講到6.2.1、CCD傳感器的原理CCD的最基本單元的最基本單元MOS電容器是構(gòu)成CCD的最基本單元是，它是金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）器件中結(jié)構(gòu)最為簡單的。1、信號(hào)電荷信號(hào)的產(chǎn)生 CCD工作過程的第一步是電荷的產(chǎn)生。CCD可以將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電荷輸出，依據(jù)的是半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)（也就是光生伏特效應(yīng)）。金屬電極氧化物半導(dǎo)體e-光生電子e-e-e-e-e-2、信號(hào)電荷的存儲(chǔ) CCD工作過程的第二步是信號(hào)電荷的收集，就是將入射光子激勵(lì)出的