CN209690740U - 一种打印机电路控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种打印机电路控制系统，属于打印机技术领域，包括主控单元、步进电机驱动单元和温度控制单元；所述主控单元包括主控制器、与主控制器连接的时钟电路和复位电路；所述步进电机驱动单元包括与主控制器连接的步进电机驱动电路和三轴限位开关电路；所述温度控制单元包括与主控制器连接的喷头加热电路和温度采集电路，所述温度采集电路与喷头加热电路连接，本实用新型解决了现有打印机系统存在处理速度较慢、电路复杂和制作成本高，以及打印质量不高的问题。

Description

一种打印机电路控制系统

技术领域

本实用新型属于打印机技术领域，涉及一种打印机电路控制系统。

背景技术

随着科技信息技术的不断进步与发展，以及信息控制技术的不断深入，在快速成型技术领域，3D打印机的发展始终引领着行业的不断进步，伴随着新成型技术的不断推陈出新，为厂商提供了较为宽广的发展舞台。

根据目前的发展，传统的以单片机和PLC为核心的3D打印控制技术已经不能满足当下需求，存在处理速度较慢、片外芯片冗杂、电路复杂和制作成本高的问题，当前也存在一些通过DSP芯片进行作为主控制器的3D打印控制电路，但其打印质量还不够优良，控制器资源也不够丰富。

因此，为解决上述问题，本实用新型提出了一种打印机电路控制系统。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供了一种打印机电路控制系统，解决了现有打印机系统存在处理速度较慢、电路复杂和制作成本高，以及打印质量不高的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种打印机电路控制系统，包括主控单元、步进电机驱动单元和温度控制单元；所述主控单元包括主控制器、与主控制器连接的时钟电路和复位电路；所述步进电机驱动单元包括与主控制器连接的步进电机驱动电路和三轴限位开关电路；所述温度控制单元包括与主控制器连接的喷头加热电路和温度采集电路，所述温度采集电路与喷头加热电路连接；

所述主控制器进行系统控制，控制步进电机的运转和协调、进行数据传输与处理和打印信号的检测；所述时钟电路为主控制器提供时钟信号，所述复位电路用于初始化和复位主控制器；

所述步进电机驱动电路包括驱动器和步进电机，所述驱动器把主控制器发出的脉冲信号加以放大，以驱动步进电机，所述步进电机通过驱动器接受主控制器发出的控制信号，从而实现运转；所述三轴限位开关电路包含X、Y、Z轴，精确定位打印机的打印位置。

所述喷头加热电路对打印材料加热到熔融状态，并将温度稳定到一定范围，再用挤出机对打印材料进行挤出，所述温度采集电路实现温度的测量及信号转换，并传输给主控制器。

进一步地，还包括为各个单元供电的电源电路，包括一个调节器7805DT和一个直流开关稳压电源，为系统提供两种电压等级的供电电压，所述调节器采用+12V的电源输入，将+12V电源转换后，为主控制器和温度采集电路提供+3.3V直流电压，并用一个跳线选择供电来源，所述直流开关稳压电源为步进电机驱动电路和喷头加热电路提供+12V直流电压。

进一步地，还包括显示电路，用于显示当前三轴的坐标值、打印速度和当前加热温度。

进一步地，还包括串口通信电路，用于主控制器与各设备之间的通信和数据交换，使主控制器可以控制步进电机和喷头设备。

进一步地，所述主控制器采用基于ARM CortexM3的LPC1768内核处理器。

进一步地，所述驱动器采用A4988型步进电机驱动器，所述主控制器和驱动器采用共阳极的接法，中间电路采用光电隔离保护电路。

进一步地，所述步进电机采用23HS6620B型两相混合式步进电机。

进一步地，所述喷头加热电路中的挤出机采用MK8型单喷头挤出机，用于实现对加热材料的挤出，通过步进电机驱动。

进一步地，所述温度采集电路采用K型热电偶测温。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.一种打印机电路控制系统，采用ARM处理器进行主控制，完成度步进电机的行为控制，并在此基础上进行喷头和挤出机加热电阻的有效命令控制，处理速度快，设计更为优良，资源更丰富，并将各个电路模块化，使电路设计思路清晰，易于查错，有利于系统以后的维护和升级，提高了打印机的打印质量和控制系统的处理速度。

2.本实用新型中所述驱动器采用A4988型步进电机驱动器，可通过细分控制，减小步距角，提高步进电机的控制精度。

3.本实用新型所述步进电机采用23HS6620B型两相混合式步进电机，具有比较强的带负载能力，不仅控制精度较高，还具有低成本、低分辨率和结构简单、步距角小的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是一种打印机电路控制系统的系统结构图；

图2是本实用新型主控单元的电路图；

图3是本实用新型温度控制单元的电路图；

图4是本实用新型三轴限位开关电路图；

图5是本实用新型的电源电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和附图中示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种打印机电路控制系统，解决了现有打印机系统存在处理速度较慢、电路复杂和制作成本高，以及打印质量不高的问题。

一种打印机电路控制系统，包括主控单元、步进电机驱动单元和温度控制单元；所述主控单元包括主控制器、与主控制器连接的时钟电路和复位电路；所述步进电机驱动单元包括与主控制器连接的步进电机驱动电路和三轴限位开关电路；所述温度控制单元包括与主控制器连接的喷头加热电路和温度采集电路，所述温度采集电路与喷头加热电路连接；

所述主控制器进行系统控制，控制步进电机的运转和协调、进行数据传输与处理和打印信号的检测；所述时钟电路为主控制器提供时钟信号，所述复位电路用于初始化和复位主控制器，连接主控制器的RESET引脚；

所述步进电机驱动电路包括驱动器和步进电机，所述驱动器把主控制器发出的脉冲信号加以放大，以驱动步进电机，驱动电流流过电机内部线圈，依顺序切换激磁相序的方式让电机运转，所述步进电机通过驱动器接受主控制器发出的控制信号，从而实现运转；所述三轴限位开关电路包含X、Y、Z轴，精确定位打印机的打印位置。

所述喷头加热电路对打印材料加热到熔融状态，并将温度稳定到一定范围，再用挤出机对打印材料进行挤出，所述温度采集电路将温度信号转化为毫伏级的电势信号，结合测量转换芯片，即可实现温度的测量及信号转换，并传输给主控制器。

本实用新型采用ARM处理器进行主控制，完成度步进电机的行为控制，并在此基础上进行喷头和挤出机加热电阻的有效命令控制，处理速度快，设计更为优良，资源更丰富，并将各个电路模块化，使电路设计思路清晰，易于查错，有利于系统以后的维护和升级，提高了打印机的打印质量和控制系统的处理速度。

下面结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本实用新型的较佳实施例，提供了一种打印机电路控制系统，如图1所示，包括主控单元、步进电机驱动单元和温度控制单元；所述主控单元包括主控制器U1、与主控制器U1连接的时钟电路和复位电路，如图2所示；所述步进电机驱动单元包括与主控制器连接的步进电机驱动电路和三轴限位开关电路；所述温度控制单元包括与主控制器连接的喷头加热电路和温度采集电路，所述温度采集电路与喷头加热电路连接，如图3所示，CTC1Heat连接主控制器U1，采集电压模拟量，喷头J1与温度采集电路连接，加热指示灯D3与MOS管Q3连接，MOS管Q1通过电阻R3连接挤出机；

所述主控制器U1进行系统控制，控制步进电机的运转和协调、进行数据传输与处理和打印信号的检测；所述时钟电路为主控制器U1提供时钟信号，连接U1的RTCX引脚和XTAL引脚，所述复位电路用于初始化和复位主控制器U1，连接主控制器U1的RESET引脚；

所述步进电机驱动电路包括驱动器和步进电机，所述驱动器把主控制器发出的脉冲信号加以放大，以驱动步进电机，驱动电流流过电机内部线圈，依顺序切换激磁相序的方式让电机运转，所述步进电机通过驱动器接受主控制器发出的控制信号，从而实现运转；所述三轴限位开关电路包含X、Y、Z轴，精确定位打印机的打印位置，如图4所示，将限位开关放在各个轴运动的零点，当一个轴或多个轴在零点方向运动时，U2的3脚输出高电平，当4导通后，在OUT端输出低电平信号给主控制器U1，控制电机运动。

所述喷头加热电路对打印材料加热到熔融状态，并将温度稳定到一定范围，再用挤出机对打印材料进行挤出，所述温度采集电路将温度信号转化为毫伏级的电势信号，结合测量转换芯片，即可实现温度的测量及信号转换，并传输给主控制器。

进一步地，还包括为各个单元供电的电源电路，如图5所示，包括一个调节器7805DT和一个直流开关稳压电源，分别是U3和U4，为系统提供两种电压等级的供电电压，所述调节器U3采用+12V的电源输入，将+12V电源转换后，为主控制器和温度采集电路提供+3.3V直流电压，并用一个跳线选择供电来源，所述直流开关稳压电源U4为步进电机驱动电路和喷头加热电路提供+12V直流电压。

进一步地，还包括显示电路，用于显示当前三轴的坐标值、打印速度和当前加热温度，具体可采用安装有Repetier-Host软件的计算机，进行控制及监控设备的运行状态，并显示。

进一步地，还包括串口通信电路，用于主控制器与各设备之间的通信和数据交换，使主控制器可以控制步进电机和喷头设备，具体采用FT232RL型号的转串口芯片，连接主控制器和USB端口，将主控制器的电平转换后再进行数据通信传输。

进一步地，如图2所示，所述主控制器U1采用基于ARM CortexM3的LPC1768内核处理器，ENT RUDER Temp端口连接挤出机，BED Temp端口连接喷头，所述主控制器U1具有性能高、功耗低、开发成本低和难度也较低，以及内部资源丰富、工作量高的优点。

进一步地，所述驱动器采用A4988型步进电机驱动器，可通过细分控制，减小步距角，提高步进电机的控制精度，所述主控制器和驱动器采用共阳极的接法，中间电路采用光电隔离保护电路。

进一步地，所述步进电机采用23HS6620B型两相混合式步进电机，连接主控制器U1的EN、DIR和STEP端口，EN端口控制步进电机的运转，DIR端口控制步进电机的正反转，STEP端口控制步进电机的稳定性，所述步进电机的具体参数为：步距角为1.8度，静力矩达到1.26Nm，额定电流为2.0A，具有比较强的带负载能力，不仅控制精度较高，还具有低成本、低分辨率和结构简单、步距角小的优点。

进一步地，所述喷头加热电路中的挤出机采用MK8型单喷头挤出机，用于实现对加热材料的挤出，通过步进电机驱动，所述挤出机的喷头内植入有加热块，所述加热块内植入热电偶，便于温度采集，所述加热块外部包裹有隔热胶带。

进一步地，所述温度采集电路采用K型热电偶测温，具有构造简单、价格便宜、测量范围宽的优点。

本实用新型采用ARM处理器进行主控制，完成度步进电机的行为控制，并在此基础上进行喷头和挤出机加热电阻的有效命令控制，处理速度快，设计更为优良，资源更丰富，并将各个电路模块化，使电路设计思路清晰，易于查错，有利于系统以后的维护和升级，提高了打印机的打印质量和控制系统的处理速度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种打印机电路控制系统，其特征在于：包括主控单元、步进电机驱动单元和温度控制单元；所述主控单元包括主控制器、与主控制器连接的时钟电路和复位电路；所述步进电机驱动单元包括与主控制器连接的步进电机驱动电路和三轴限位开关电路；所述温度控制单元包括与主控制器连接的喷头加热电路和温度采集电路，所述温度采集电路与喷头加热电路连接；

所述主控制器进行系统控制，控制步进电机的运转和协调、进行数据传输与处理和打印信号的检测；所述时钟电路为主控制器提供时钟信号，所述复位电路用于初始化和复位主控制器；

所述步进电机驱动电路包括驱动器和步进电机，所述驱动器把主控制器发出的脉冲信号加以放大，以驱动步进电机，所述步进电机通过驱动器接受主控制器发出的控制信号，从而实现运转；所述三轴限位开关电路包含X、Y、Z轴，精确定位打印机的打印位置，

所述喷头加热电路对打印材料加热到熔融状态，并将温度稳定到一定范围，再用挤出机对打印材料进行挤出，所述温度采集电路实现温度的测量及信号转换，并传输给主控制器。

2.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：还包括为各个单元供电的电源电路，包括一个调节器7805DT和一个直流开关稳压电源，为系统提供两种电压等级的供电电压，所述调节器采用+12V的电源输入，将+12V电源转换后，为主控制器和温度采集电路提供+3.3V直流电压，并用一个跳线选择供电来源，所述直流开关稳压电源为步进电机驱动电路和喷头加热电路提供+12V直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：还包括显示电路，用于显示当前三轴的坐标值、打印速度和当前加热温度。

4.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：还包括串口通信电路，用于主控制器与各设备之间的通信和数据交换，使主控制器可以控制步进电机和喷头设备。

5.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：所述主控制器采用基于ARM CortexM3的LPC1768内核处理器。

6.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：所述驱动器采用A4988型步进电机驱动器，所述主控制器和驱动器采用共阳极的接法，中间电路采用光电隔离保护电路。

7.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：所述步进电机采用23HS6620B型两相混合式步进电机。

8.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：所述喷头加热电路中的挤出机采用MK8型单喷头挤出机，用于实现对加热材料的挤出，通过步进电机驱动。

9.根据权利要求1所述的一种打印机电路控制系统，其特征在于：所述温度采集电路采用K型热电偶测温。