传感器与打印机

1、传感器在打印机中的运用制作人：刘丰指导老师：肖金凤老师 1、打印机图片 2、簧片开关式传感器 3、热敏电阻与打印机 4、薄膜式压力传感器 5、光电传感器 6、CCD传感器与3D打印机1、打印机图片通用针式打印机通用的喷墨式打印机喷墨打印机2.1簧片开关式传感器 利用弹簧片闭合和断开时,电路发生“通”或“断”的两种状态来作为识别检测信号的。 簧片开关传感器在打印机中常用来检测针式打印机字车的初始位置，当字车返回到初始位置时, 字车撞击簧片开关, 使其闭合, 向CPU输出低电平信号, 报告字车已返回初始位置。2.2簧片开关式传感器的优点和弊端 1.优点 结构简单，经济，维护简单。 2.缺点 随着打

2、印机使用时间的增加, 簧片开关的簧片会因疲劳导致弹性减弱而失灵, 这时字车虽然能够返回初始位置, 但不能正常打印。 3.改进方法 改用光敏遮断器。 4.其他用法 检测是否有纸的纸尽检测电路及检测机盖状态的检测电路3.1热敏电阻与打印机 热敏电阻是一种新型的半导体测温元件, 具有体积小, 响应速度快, 检测精度高, 使用寿命长等优点。热敏电阻在温度的变化下, 其阻值会发生相应的化。 1、原理 打印机中的温度传感器普遍采用具有负温度系数的热敏电阻( NTC) 。当温度升高时, 热敏电阻阻值下降。 2、运用部位与作用（1）在针式和喷墨打印机中主要用于打印头的温度检测。（2）当打印头连续长时间打印时,

3、 打印头表面温度可达到100 度以上, 其内部线圈温度更高。为了防止破坏打印头内部结构, 几乎所有的打印机都设置有打印头温度检测电路, 他安装在打印头内部。作用续作用续（3）热敏电阻在激光打印机中）热敏电阻在激光打印机中被用做定影温度的控制。被用做定影温度的控制。（4）当图像从光导鼓转印到纸）当图像从光导鼓转印到纸上后上后, 此时的墨粉此时的墨粉, 仍处于粉末状仍处于粉末状态态, 并没有附着在纸上并没有附着在纸上, 因此必须因此必须对墨粉加热对墨粉加热, 使其熔化使其熔化, 渗入纸纤渗入纸纤维中维中, 在纸上得到稳定的图像在纸上得到稳定的图像, 这这个过程称为定影。个过程称为定影。（5）在定影

4、中）在定影中, 对墨粉加热的温对墨粉加热的温度要控制好度要控制好, 过高则造成打印纸过高则造成打印纸的损坏的损坏,过低墨粉没有熔化或熔过低墨粉没有熔化或熔化不完全化不完全, 图像不稳定。因此温图像不稳定。因此温度的控制一般常选用负温度系数度的控制一般常选用负温度系数的热敏电阻来实现的热敏电阻来实现4.1薄膜式压力传感器薄膜式压力传感器 2原理 同书上P94相同。 3.作用 在喷墨打印机中, 检测打印机中墨水通道的压力以确保墨水缓存器中墨水适量, 并判断墨盒中有无墨水, 就使用此传感器。1.薄膜式压力传感器是根据半导体材料的压阻效应而设计的。5、光电传感器 光电传感器是将被测量的状态变化先转换为

5、光信号的变化, 再通过光电元件进一步转换成电信号输出。 在打印机中, 一般常用直射型光电开关( 也称光敏遮断器) 和反射型光电开关。5.1直射型光电开关( 也称光敏遮断器) 1.原理 直射型光电开关由发光二极管和光敏三极管组成, 当发光二极管和光敏三极管之间没有物体或遮光板时, 发光二极管发出的光线被光敏三极管接收,光敏三极管导通; 当有物体或遮光板挡住时, 发光二极管发出的光线不能被光敏三极管接收, 光敏三极管截止。2、在打印机中的运用 直射型光电开关在打印机中常用作字车初始位置检测传感器, 字车初始位置检测电路图如图3所示。 还可以用作检测打印纸状态的纸尽传感器。5.2反射型光电开关 1.

6、原理 反射型光电开关与直射型光电开关结构相似, 都是由发光二极管和光敏三极管组成, 只是发光二极管发出的光线须经其它介质反射才能照射到光敏三极管, 此时光敏三极管导通; 当没有介质反射时, 发光二极管发出的光线不能被光敏三极管接收, 光敏三极管截止。 2.运用 反射型光电开关在打印机中常用于检测打印机是否装上打印纸, 若没有装上打印纸或打印过程中纸用尽, 则打印机停止打印。反射型光电开关用作纸尽传感器的检测电路如图4所示。 当有纸时, 发光二极管发出的光线被打印纸反射到光敏三极管上, 光敏三极管导通, 发射极发出高电平给CPU, 表示有纸; 当缺纸时, 发光二极管发出的光线无法反射到光敏三极管

7、上, 光敏三极管截止, 发射极发出低电平给CPU, 表示纸已用尽。 3、其他运用 反射型光电开关在喷墨打印机中还被用来检测墨盒位置, 在激光打印机中用来检测进纸和出纸。6、CCD传感器与3D打印机这些狗狗们这些狗狗们可爱吗？可爱吗？不过是打印宠物！不过是打印宠物！常见吗？怎么制作的？古董鉴定家可能要失业了？结果会怎么结果会怎么样呢？样呢？6.1 3D打印机的简介 3D打印机（3D Printers）是一位名为恩里科迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。 6.1.1、3D打印机的起源 起源

8、起源 3D打印技术的核心制造思想最早起源于19世纪末的美国，到20世纪80年代后期3D打印技术发展成熟并被广泛应用。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。 据报道，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场。普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。6.1.2、发展过程、发展过程1、3D打印源自100多年前美国研究的照相雕塑和地貌成形技术，上世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。它的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层

9、层造出来。打印出的产品，可以即时使用。最早最早3D打印机打印机2、在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州大学 奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专 利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。3.1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。4. 3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。 2003

10、年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。5.另一方面，3D打印机三维CAD设计软件 首先，3D打印技术的出现，强化了三维CAD设计降低成本的优势。 其次，三维CAD设计图纸影响3D打印质量。 就像办公软件跟普通打印机关系一样，三维CAD设计软件先进行产品建模，形成具有参数的三维CAD图纸，再转换为STL格式，输入到3D打印机进行打印。听起来非常简单，但由于3D打印的特殊性，输入的图纸需要精确的参数才能提高成品精度，这也是为什么需要更专业的三维CAD软件设计出前端图纸。过去国外三维CAD软件垄断市场的时候，天价般的费用让许多企业望而却步，也使得精通三维CAD软件的设计师占的比例不高。 据

11、介绍，随着国内三维CAD软件品牌的崛起，如 中望3D、CAXA等国内软件，整体市场价格开始回落到企业可接受的范围内。 随着国内三维CAD软件与3D打印技术的对接越来越完善，相信3D打印不会只是噱头，而是真正成为第三次工业革命的推动力。 6.1.3、工作原理工作原理 中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。 使用打印机就像打印一封信：轻点电脑屏幕上的“打印”按钮，一份数字文件便被传送到一台喷墨打印机上，它将一层墨水喷到纸的表面以形成一副二维图像。而在3D打印时，软件通过电脑辅助设计技术（CAD）完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者

12、会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。6.1.4、打印特点打印特点 3D打印技术对于生产者来说，可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，它还使消费者能根据自己的需求量身定制产品。 3D打印机既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势

13、。6.1.5、应用领域应用领域 3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。 1、医疗行业、医疗行业 一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。 骨骼打印骨骼打印 这种骨骼替代打印材料已经被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长，并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。进行骨骼损伤的修复，用于牙医诊所，甚至帮助骨质疏松症患者恢复健康 2、科学研究、科学研究 美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同时

14、还做了比例缩减，更适合研究。 3、产品原型产品原型 比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。4、文物保护文物保护 博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。 5、建筑设计建筑设计 在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。 6 制造业制造业 3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适

15、合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。7、食品产业食品产业 没错，就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。 8、汽车制造业汽车制造业 不是说你的车是3D打印机打印出来的，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。9、配件、饰品配件、饰品 在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打

16、印出来的。甚至不用等到未来，就可以实现。10、美容护肤美容护肤 3D打印技术未来也可能会帮助爱美人士进行整容，说不定未来最有效果的青春痘的治疗方法就是通过3D打印技术来实现呢！ 6.1.6、3D打印机的面临的困难1、价格因素 大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，一些国内的仿制品价格可以低到6000元。2、原材料 14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是，这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。这些材料的价格便宜的几百元一公斤，最贵的要四万元左右。 3、社会风险成本 如同核反应既能发电，又能破坏一样。如果什么都能彻底复

17、制，想到什么就能制造出什么，听上去很美的同时，也着实让人恐惧。 4.著名的著名的3D打印悖论打印悖论 3d打印是一层层来制作物品，如果想把物品制作的更精细，则需要每层厚度减小；如果想提高打印速度，则需要增加层厚，而这势必影响产品的精度质量。若生产同样精度的产品，同传统的大规模工业生产相比，没有成本上的优势，尤其是考虑到时间成本，规模成本之后。5.整个行业没有标准，难以形成产业链整个行业没有标准，难以形成产业链 3d打印机生产商所用的原料一致性太差，从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难进入，研发成本和供货风险都很大，难以形成产业链。6.意料之外的工序：3d打印前所需的准备工序，打印后的处理工

18、序 打印前，建模。特别是一个复杂的模型，需要大量的工程，结构方面的知识，需要精细的技巧，并根据具体情况进行调整。媒体将3d打印描述成打印完毕就能直接使用的神器。可事实上制作完成后还需一些后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需大量的手工工作。7. 缺乏杀手锏产品及设计缺乏杀手锏产品及设计 都说3d打印能给人们巨大的生产自由度，能生产前所未有的东西。可直到2012年，这种“杀手”级别的产品还很少，几乎没有。做些小规模的饰品，艺术品是可以的，做逆向工程也可以的，但要谈到大规模工业生产，3d打印还不能取代传统的生产方式。 6.2、CCD传感器 简单介绍一下3D打印机中很重要的一个传感

19、器CCD传感器：主要拍摄物的三维立体成像。 CCD的突出特点：是以电荷作为信号，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号。 CCD传感器概述 电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices,简称CCD)是贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年发明的,由于它有光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功能,且集成度高、功耗低,因此随后得到飞速发展,是图像采集及数字化处理必不可少的关键器件,广泛应用于科学、教育、医学、商业、工业、军事和消费领域。光学系统光学系统 CCD 图像处理图像处理 从这幅图片可以很清晰地看出来CCD图像传感器的功能：是把光学系统采集到的图像信息（光信号）转换为供后续电路处理的与之对应的电信号这些是几款线阵CCD的成品，这两个是面阵的。这些结构等下都会讲到6.2.1、CCD传感器的原理CCD的最基本单元的最基本单元MOS电容器是构成CCD的最基本单元是，它是金属氧化物半导体（MOS）器件中结构最为简单的。1、信号电荷信号的产生 CCD工作过程的第一步是电荷的产生。CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。金属电极氧化物半导体e-光生电子e-e-e-e-e-2、信号电荷的存储 CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的