Pistematriisitulostimien piirilevyjen valmistus iskutulostuspäille ja liikkeenohjaukselle

Pistematriisitulostimen piirilevy koordinoi induktiivisten tulostuspään keloja, liikkuvaa vaunua, paperinsyöttöä, värinauhan käsittelyä ja isäntäkommunikaatiota alimerkkien ajoituksen avulla. Toisin kuin lämpötulostuksessa, jokainen piste on mekaaninen isku, joten tulostuslaatu riippuu kelan virran, tapin palautumisen, vaunun asennon ja levyn geometrian välisestä vuorovaikutuksesta.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunniteltuja matriisitulostinohjainten piirilevy- ja piirilevykokoonpanoja, joihin kuuluu komponenttien hankinta, SMT- ja läpireikäkokoonpano, tarkastus, ohjelmointi ja asiakkaan määrittelemät toiminnalliset testit. Valmistuksen painopisteinä ovat toistettavissa oleva suurjännite-/suurvirtaohjainkokoonpano, liittimien luotettavuus ja liikerajapinnan validointi alkuperäislaitevalmistajan julkaiseman tulostinmekanismin ympärillä.

Aloita tulostuspään kelan fysiikasta ja mekaanisesta ajoituksesta

Pistematriisitulostimen piirilevy käyttää iskumekanismia. Olipa kyseessä sitten 9- tai 24-nastainen arkkitehtuuri, jokainen tulostettu piste luodaan syöttämällä kelaan virtaa, jolloin lanka osuu nauhaan ja paperiin oikeassa kelkan asennossa. Tämä tekee kelan virrasta, käyttöjännitteestä, pulssinleveydestä, neulan palautumisajasta ja kelkan nopeudesta osan yhtä ajoitusjärjestelmää.

Perinteiset 9-nastaiset mekanismit havainnollistavat sähköistä skaalaa: tulostuspään jännitteet ovat noin 24–35 V, huippuvirrat lähes ampeeria jännitettä kohden ja askellusmoottorikäyttöinen vaunu/paperinsyöttö ovat yleisiä. Nämä kuormat tekevät ohjaimesta lähempänä teollisuusliikekorttia kuin vähän virtaa kuluttavaa toimisto-oheislaitetta.

Suunnittele induktiiviset tulostuspään ajurit toistuvuutta, ei yksittäistä pulssia varten

Tulostuspään ajuri on eniten rasittuva elektroninen lohko. Penkkipulssi voi näyttää oikealta, kun taas pitkä tulostustyö ylikuumentaa ajurin tai muuttaa kelan virtaa, koska pää ja transistorit keräävät lämpöä. Ajurin valinnan tulisi perustua toistuvien pulssien SOA:han, puristimien käyttäytymiseen ja kotelon lämpöreittiin, ei pelkästään maksimijännite-/virta-arvoihin.

• Varmista kelan resistanssitoleranssi ja sallittu käyttöjännite tarkasta mittauspään versiosta.
• Määrittele, miten paluuenergia lukittuu, kun tappi vapautetaan.
• Mittaa ajurin lämpötilaa tiheän grafiikan ja monikopiointitilojen aikana.
• Käytä virta-/lämpörajoja jumiutuneille tai epänormaaleille pääolosuhteille.
• Pidä korkeat dV/dt-arvot ja kelan paluujännitteet poissa MCU:n kellon, anturin ja tietoliikennereferenssien läheltä.

Miksi iskutulostuslevyt pettävät usein vasta muutaman minuutin tulostuksen jälkeen?

Toistuva kelan ja moottorin energia luo kumulatiivisen lämpötilan. Muutaman testiviivan läpikäynyt ajuri voi silti ylittää liitoskohdan lämpötilan tai siirtymän ajoituksen jatkuvan korkean kuormituksen omaavan kuvion aikana. Syvyysvertailuanalyysin tulisi sisältää pahimman mahdollisen tulostustiheyden ja ympäristön lämpötilaprofiilin.

Synkronoi vaunun sijainti, tapin laukaisun ajoitus ja kaksisuuntainen tulostus

Pisteiden sijoittelu riippuu siitä, missä pää on, kun kela laukeaa. Monet mekanismit tulostavat kaksisuuntaisesti ja muuttavat vaunun nopeutta tulostustilan tai paperin paksuuden perusteella. Laiteohjelmisto, moottoriohjain ja anturitulo määrittävät siis tulosteen kohdistuksen yhdessä.

Joustavan vaunun kaapeloinnin käsittely elinikäisenä komponenttina

Pääkaapeli liikkuu joka kerta, kun vaunu liikkuu sivun yli. Tämä joustava liitos kestää miljoonia syklejä, tärinää ja toistuvaa taivutusta lähellä samaa sädettä. Piirilevyn liitännässä tulisi välttää teräviä kaapeliulostuntoja, hallitsematonta vääntöä ja liittimen rasitusta.

• Määritä neutraali taivutusalue ja vähimmäissäde kaapelin/mekanismin toimittajan kanssa.
• Käytä liittimen lukitusta, joka sietää vaunun tärinää vahingoittamatta kenttätyötä.
• Pidä korkeajännitteiset mittauspään johtimet erillään herkistä anturilinjoista joustojohdon sisällä, jos mahdollista.
• Tarkista kaapelin resistanssi, koska pitkät taipuisat johtimet voivat muuttaa kelan jännitettä suurella virralla.
• Sisällytä taipuisa reititys kestävyystestaukseen; staattinen avoin/oikosulkutesti ei edusta vaunun liikettä.

Suunnittele virranjakelu päälle, moottoreille ja perinteisille liitännöille

Iskutulostimet käyttävät usein korkeajännitteistä kiskoa tulostuspäässä ja moottoreissa sekä matalajännitteisiä logiikkalähteitä. Virtamuutokset voivat olla äkillisiä, kun useat kelat tai moottorin vaiheet vaihtuvat. Kuparin painon, liittimen nimellisarvon, bulkkikapasitanssin ja säätimen lämpömarginaalin tulisi perustua toistuvaan toimintaan.

Pidä rinnakkais-/sarja-/USB-yhteensopivuus vaarantamatta sähkömagneettista turvallisuutta

Pistematriisitulostimet ovat edelleen yleisiä logistiikassa, rahoitusalalla ja moniosaisten lomakkeiden työnkuluissa osittain pitkäikäisten isäntäjärjestelmien vuoksi. Uudet mallit saattavat vaatia USB:n tai Ethernetin, mutta ne tukevat silti RS-232- tai rinnakkaistyyppisiä perinteisiä liitäntöjä. Jokaisella portilla tulisi olla selkeä maadoitus-/suojausstrategia ja ESD-suojaus.

• Vältä tietoliikenneliittimen suojan käyttämistä hallitsemattomana suurvirtapaluulähteenä.
• Tarkista rajapinnan toiminta, kun pää ja vaunu kytkeytyvät maksimiteholla.
• Jos käytetään ulkoista sovitinta, testaa tulostimen ja isännän väliset maadoituserot.
• Jäädytä laiteohjelmistoprotokollan yhteensopivuus erikseen piirilevyn toiminnallisesta hyväksynnästä.

NPI:n tulisi hyväksyä mekaaninen linjaus ja elektroniikka yhdessä

Iskunkestävyys on erittäin mekaanista: levyväli, pään ja levyn välinen geometria, nauhan kunto ja vaunun kohdistus vaikuttavat tummuuteen ja pisteiden muotoon. Piirilevyn valmistaja voi toistaa sähköisen kokoonpanon, mutta pilottikokoonpanossa tulisi käyttää irrotettua mekanismia, jotta elektroninen ajoitus ja mekaaninen kokoonpano voidaan testata yhdessä.

Tuotantotarkastuksen on katettava korkean rasituksen omaavat ajuri- ja liitinalueet

Käytä AOI:ta SMT-sijoitteluun ja näkyviin liitoksiin ja röntgenkuvausta , kun piiloliitoskotelot sen edellyttävät. Iskutulostinlevyjen kohdalla läpivientireikäliittimet, jäähdytyselementillä varustetut ajurit ja vaunun joustavat liittimet ansaitsevat kuitenkin yhtä paljon huomiota.

• Tarkista transistorin/ajurin osan identiteetti, jos sähköiset korvaavat osat voisivat muuttaa kytkentäkäyttäytymistä.
• Tarkasta jäähdytysrivan liitäntälaitteisto ja lämpötyynyt, kun niitä käytetään.
• Tarkista moottorin/pään liittimen juotostäyttö ja mekaaninen tuki.
• Käytä sarjanumerojäljitettävyyttä laiteohjelmistolle ja mekanismiversioille, jos useita tulostinleveyksiä/malleja käyttää samaa korttia.

Toiminnallisen testin tulisi tulostaa kohdistus- ja jännityskuvioita, ei vain tekstiä

Hyödyllinen FCT tarkistaa elektroniikan tunnettua mekanismia vasten. Sen pitäisi asettaa vaunu kotiin, syöttää paperia, tulostaa nastakuvio, suorittaa kaksisuuntainen kohdistuskuvio ja harjoitella tuettuja isäntäliitäntöjä.

Ohjauspään ja moottoriohjaimen korvaaminen dynaamisilla aaltomuodoilla

Iskutulostimien elektroniikka on erittäin herkkä dynaamiselle käyttäytymiselle. Samalla jännitteellä/virralla varustettu korvaava transistori voi kytkeä eri nopeudella tai kiinnittää induktiivisen energian eri tavalla. Eri virransäätömenetelmällä varustettu moottoriohjain voi muuttaa vaunun värähtelyä ja kohdistusta. Hyväksytyt vaihdot tulisi siksi tarkistaa aaltomuotojen ja tulostuskäyttäytymisen perusteella, ei pelkästään osaluettelon spesifikaatiosarakkeen perusteella.

• Vertaa tulostuspään virran nousua/laskua ja puristusjännitettä vapautettuun ajuriin.
• Mittaa vaunun ja paperinsyöttövirran säätö hitaalla ja suurella nopeudella.
• Tarkista ajuripaketin lämpötila tiheän ja jatkuvan tulostuksen aikana.
• Varmista, että portin/jalustan käyttökomponentteja ja suojausverkkoja ei ole muutettu hiljaisesti.
• Jäädytä laiteohjelmiston ajoitus, jos laitteiston vaihtoviive vaikuttaa pisteiden sijoitteluun.

Tämä on erityisen tärkeää pitkän elinkaaren teollisuustuotteissa, joissa alkuperäiset komponentit voivat vanhentua. Hallittu uudelleensuunnittelu on turvallisempaa kuin varmentamattomien, helposti vaihdettavien osien kerääminen.

Pitkän käyttöiän, liittimien kulumisen ja mekanismien vaihdon suunnittelu

Pistematriisitulostimia hankitaan usein juuri siksi, että ne voivat toimia useita vuosia. Piirilevyn tulisi siksi tukea huollettavuutta: kestäviä liittimiä, helppokäyttöistä diagnostiikkaa, yhteensopivuutta vaihtomekanismien kanssa ja laiteohjelmistoversioiden hallintaa. Kestävyysongelmia esiintyy usein liikkuvissa kaapeleissa, pääliittimissä, moottoriliittimissä ja lämpörasituksen kohteena olevissa ohjainnivelissä eikä niinkään mikrokontrollerissa.

OEM-valmistajille, joiden huoltotavoite on 7–10 vuotta, elinkaaritarkastelu tulisi aloittaa NPI-vaiheessa eikä ensimmäisen EOL-ilmoituksen jälkeen.

Pistematriisitulostinpiirilevyjen ja piirilevyjen RFQ-tiedot

Anna mekanismikohtaiset tiedot ajoissa. Ilman tarkkoja tulostuspään ja moottorin tietoja toimittaja voi hinnoitella kokoonpanon, mutta ei voi mielekkäästi tarkastella korkean kuormituksen sähköreittejä.