傳感器與打印機

1、傳感器在打印機中的運用制作人：劉豐指導老師：肖金鳳老師 1、打印機圖片 2、簧片開關式傳感器 3、熱敏電阻與打印機 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1、打印機圖片通用針式打印機通用的噴墨式打印機噴墨打印機2.1簧片開關式傳感器 利用彈簧片閉合和斷開時,電路發(fā)生“通”或“斷”的兩種狀態(tài)來作為識別檢測信號的。 簧片開關傳感器在打印機中常用來檢測針式打印機字車的初始位置，當字車返回到初始位置時, 字車撞擊簧片開關, 使其閉合, 向CPU輸出低電平信號, 報告字車已返回初始位置。2.2簧片開關式傳感器的優(yōu)點和弊端 1.優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟，維護簡單。 2.缺點 隨著打

2、印機使用時間的增加, 簧片開關的簧片會因疲勞導致彈性減弱而失靈, 這時字車雖然能夠返回初始位置, 但不能正常打印。 3.改進方法 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蓋狀態(tài)的檢測電路3.1熱敏電阻與打印機 熱敏電阻是一種新型的半導體測溫元件, 具有體積小, 響應速度快, 檢測精度高, 使用壽命長等優(yōu)點。熱敏電阻在溫度的變化下, 其阻值會發(fā)生相應的化。 1、原理 打印機中的溫度傳感器普遍采用具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻( NTC) 。當溫度升高時, 熱敏電阻阻值下降。 2、運用部位與作用（1）在針式和噴墨打印機中主要用于打印頭的溫度檢測。（2）當打印頭連續(xù)長時間打印時,

3、 打印頭表面溫度可達到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), 幾乎所有的打印機都設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中）熱敏電阻在激光打印機中被用做定影溫度的控制。被用做定影溫度的控制。（4）當圖像從光導鼓轉(zhuǎn)印到紙）當圖像從光導鼓轉(zhuǎn)印到紙上后上后, 此時的墨粉此時的墨粉, 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, 這這個過程稱為定影。個過程稱為定影。（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溫度系數(shù)度的控制一般常選用負溫度系數(shù)的熱敏電阻來實現(xiàn)的熱敏電阻來實現(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 在噴墨打印機中, 檢測打印機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)半導體材料的壓阻效應而設計的。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、光信號的變化, 再通過光電元件進一步轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 在打印機中, 一般常用直射型光電開關( 也稱光敏遮斷器) 和反射型光電開關。5.1直射型光電開關( 也稱光敏遮斷器) 1.原理 直射型光電開關由發(fā)光二極管和光敏三極管組成, 當發(fā)光二極管和光敏三極管之間沒有物體或遮光板時, 發(fā)光二極管發(fā)出的光線被光敏三極管接收,光敏三極管導通; 當有物體或遮光板擋住時, 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、在打印機中的運用 直射型光電開關在打印機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 1.

6、原理 反射型光電開關與直射型光電開關結(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, 此時光敏三極管導通; 當沒有介質(zhì)反射時, 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.運用 反射型光電開關在打印機中常用于檢測打印機是否裝上打印紙, 若沒有裝上打印紙或打印過程中紙用盡, 則打印機停止打印。反射型光電開關用作紙盡傳感器的檢測電路如圖4所示。 當有紙時, 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, 光敏三極管導通, 發(fā)射極發(fā)出高電平給CPU, 表示有紙; 當缺紙時, 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、其他運用 反射型光電開關在噴墨打印機中還被用來檢測墨盒位置, 在激光打印機中用來檢測進紙和出紙。6、CCD傳感器與3D打印機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)果會怎么結(jié)果會怎么樣呢？樣呢？6.1 3D打印機的簡介 3D打印機（3D Printers）是一位名為恩里科迪尼（Enrico Dini）的發(fā)明家設計的一種神奇的打印機，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打印機的起源 起源

8、起源 3D打印技術的核心制造思想最早起源于19世紀末的美國，到20世紀80年代后期3D打印技術發(fā)展成熟并被廣泛應用。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)報道，美國科學家發(fā)明了一種可打印出三維效果的打印機，并已將其成功推向市場。普通打印機能打印一些報告等平面紙張資料。而這種最新發(fā)明的打印機，它不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來3D打印機的應用將會更加廣泛。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，上世紀80年代已有雛形，其學名為“快速成型”。它的原理是：把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產(chǎn)品一層

9、層造出來。打印出的產(chǎn)品，可以即時使用。最早最早3D打印機打印機2、在20世紀80年代中期，SLS被在美國德州大學 奧斯汀分校的卡爾Deckard博士開發(fā)出來并獲得專 利，項目由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，當時的畢業(yè)生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨打印機方案，變?yōu)榘鸭s束溶劑擠壓到粉末床的解決方案，而不是把墨水擠壓在紙張上的方案。4. 3D打印機又稱三維打印機，是一種累積制造技術，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體?，F(xiàn)階段三維打印機被用來制造樣品。 2003

10、年以來三維打印機的銷售逐漸擴大，價格也開始下降。5.另一方面，3D打印機三維CAD設計軟件 首先，3D打印技術的出現(xiàn)，強化了三維CAD設計降低成本的優(yōu)勢。 其次，三維CAD設計圖紙影響3D打印質(zhì)量。 就像辦公軟件跟普通打印機關系一樣，三維CAD設計軟件先進行產(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打印機進行打印。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軟件設計出前端圖紙。過去國外三維CAD軟件壟斷市場的時候，天價般的費用讓許多企業(yè)望而卻步，也使得精通三維CAD軟件的設計師占的比例不高。 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打印技術的對接越來越完善，相信3D打印不會只是噱頭，而是真正成為第三次工業(yè)革命的推動力。 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“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”。 使用打印機就像打印一封信：輕點電腦屏幕上的“打印”按鈕，一份數(shù)字文件便被傳送到一臺噴墨打印機上，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，軟件通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，后者

12、會將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實實在在的原材料。6.1.4、打印特點打印特點 3D打印技術對于生產(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，它還使消費者能根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品。 3D打印機既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、遠程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術，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物。其優(yōu)點是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時間，且可以“打印”造型復雜的產(chǎn)品。因此許多專家認為，這種技術代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢

13、。6.1.5、應用領域應用領域 3D打印機的應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“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證。進行骨骼損傷的修復，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復健康 2、科學研究、科學研究 美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時

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)品設計出來之后，通過3D打印機打印出來模型，能夠讓設計制造部門更好的改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。4、文物保護文物保護 博物館里常常會用很多復雜的替代品來保護原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復制品也能將藝術或文物的影響更多更遠的人。 5、建筑設計建筑設計 在建筑業(yè)里，工程師和設計師們已經(jīng)接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美。完全合乎設計者的要求，同時又能節(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技術能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題。7、食品產(chǎn)業(yè)食品產(chǎn)業(yè) 沒錯，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“打印”出來的。當然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。 8、汽車制造業(yè)汽車制造業(yè) 不是說你的車是3D打印機打印出來的，而是說汽車行業(yè)在進行安全性測試等工作時，會將一些非關鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本。9、配件、飾品配件、飾品 在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機打

16、印出來的。甚至不用等到未來，就可以實現(xiàn)。10、美容護膚美容護膚 3D打印技術未來也可能會幫助愛美人士進行整容，說不定未來最有效果的青春痘的治療方法就是通過3D打印技術來實現(xiàn)呢！ 6.1.6、3D打印機的面臨的困難1、價格因素 大多數(shù)桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，一些國內(nèi)的仿制品價格可以低到6000元。2、原材料 14種基本材料并在此基礎上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經(jīng)是現(xiàn)實。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。這些材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。 3、社會風險成本 如同核反應既能發(fā)電，又能破壞一樣。如果什么都能徹底復

17、制，想到什么就能制造出什么，聽上去很美的同時，也著實讓人恐懼。 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，則需要每層厚度減?。蝗绻胩岣叽蛴∷俣?，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，尤其是考慮到時間成本，規(guī)模成本之后。5.整個行業(yè)沒有標準，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈整個行業(yè)沒有標準，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈 3d打印機生產(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)商很難進入，研發(fā)成本和供貨風險都很大，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。6.意料之外的工序：3d打印前所需的準備工序，打印后的處理工

18、序 打印前，建模。特別是一個復雜的模型，需要大量的工程，結(jié)構(gòu)方面的知識，需要精細的技巧，并根據(jù)具體情況進行調(diào)整。媒體將3d打印描述成打印完畢就能直接使用的神器?？墒聦嵣现谱魍瓿珊筮€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)品及設計缺乏殺手锏產(chǎn)品及設計 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”級別的產(chǎn)品還很少，幾乎沒有。做些小規(guī)模的飾品，藝術品是可以的，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打印機中很重要的一個傳感

19、器CCD傳感器：主要拍攝物的三維立體成像。 CCD的突出特點：是以電荷作為信號，而不同于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號。 CCD傳感器概述 電荷耦合器件(ChargeCoupledDevices,簡稱CCD)是貝爾實驗室的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、延時和將電信號按順序傳送等功能,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鍵器件,廣泛應用于科學、教育、醫(yī)學、商業(yè)、工業(yè)、軍事和消費領域。光學系統(tǒng)光學系統(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：是把光學系統(tǒng)采集到的圖像信息（光信號）轉(zhuǎn)換為供后續(xù)電路處理的與之對應的電信號這些是幾款線陣CCD的成品，這兩個是面陣的。這些結(jié)構(gòu)等下都會講到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體（MOS）器件中結(jié)構(gòu)最為簡單的。1、信號電荷信號的產(chǎn)生 CCD工作過程的第一步是電荷的產(chǎn)生。CCD可以將入射光信號轉(zhuǎn)換為電荷輸出，依據(jù)的是半導體的內(nèi)光電效應（也就是光生伏特效應）。金屬電極氧化物半導體e-光生電子e-e-e-e-e-2、信號電荷的存儲 CCD工作過程的第二步是信號電荷的收集，就是將入射光子激勵出的