速度控制电路-深入剖析针式打印机

打印机里面字车电机和送纸电机是必须配置的动力源，而一些增强的功能，例如自动间隙调整、彩色色带切换、纸偏斜自动纠正等，也要有独立的动力源，为了使这些功能能得到正确的执行，电机的速度必须处于正确的控制当中（见图4-95）。

对于打印机的执行装置来说，大部分的速度控制都比较简单，例如滚轮的转动，只需由步进电机直接传动，这时只要正确计算其转动角度即可。但对于字车/打印头的运动，其运动就复杂很多，一方面，字车的运动负荷比较重，需要对其起动加速、匀速运动、制动减速等不同的运动阶段进行精确地控制；对应不同的打印模式，还需要有不同档位/速度的匀速运动；另外，必须使打印的击打动作落在字车的匀速运动的范围内，以保证打印的质量。所以，字车电机的速度控制是最复杂的。

1.开环控制

开环控制系统（Open-Loop ControlSys-tem）指调节系统不接受反馈的控制，只控制输出，不计后果的控制，又称为无反馈控制系统。开环控制系统在打印机中应用非常广泛，由步进电机和步进电机驱动电路组成，控制装置根据输入指令，经过运算发出脉冲指令给步进电机驱动电路，从而执行装置移动一定距离。这种伺服系统最终的精度主要由执行元件决定，比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制（见图4-96）。

图4-95 某打印机不同打印模式下的字车速度

图4-96 开环控制

对于采用步进电机驱动的打印机的执行装置，对应不同的运动速度，一般采用1-2相和2相励磁两大档然后再用其他方式细分档位来驱动。

2.闭环控制

闭环控制系统（Closed-Loop Control System）则是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统或闭环伺服系统。在打印机中这种系统主要由直流电机、比较电路、放大电路、速度检测器和位置检测器等功能部件组成。这种系统对执行装置的实际位移量进行自动检测并与指令值进行比较，用差值进行控制。这种系统定位精度高，但系统复杂，调试和维修困难，控制系统的价格较贵（见图4-97）。(www.xing528.com)

图4-97 闭环控制

在一些型号的打印机中，利用直流电机和光栅装置共同驱动字车就是比较典型的闭环控制系统。

高性能打印机中，要求电机能同时提供高扭矩和高速度的输出，对于步进电机来说，很难同时满足这两个要求，这时就只能利用直流电机并配合上述的控制系统。

3.半闭环控制

半闭环控制系统（Semi-Closed-Loop Control System）的工作原理和闭环控制系统相似，只是位置检测器不是直接安装在执行装置上，而是安装在中间的转换系统当中，例如安装在电机或变速齿轮的转动轴上。这种控制系统所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服系统，其复杂性和成本则低于闭环伺服系统（见图4-98）。

图4-98 半闭环控制

在某些高性能打印机中，采用了所谓的伺服直流电机来驱动字车，其实就是一个用直流电机配一个装在电机轴上的旋转计数传感器来组成的半闭环系统。