Матричный принтер для радио-86РК

Сейчас уже трудно представить себе эффективную работу с компьютером, если он не имеет печатающего устройства. В журнале «Радио» было опубликовано немало материалов по использованию совместно с «Радио-86РК» принтеров промышленного изготовления, но ни разу не были описаны «самоделки». Вниманию читателей предлагается краткое описание конструкции, принципиальной схемы и драйвера простого любительского матричного принтера.

По принципу действия матричные принтеры относятся к ударным: отпечаток на бумаге оставляют иглы, собранные в матрицу. Каждая игла механически соединена с электромагнитом (соленоидом), на который в нужный момент времени подается импульс тока. Соленоид прижимает иглу к бумаге через красящую ленту, оставляя в этом месте на бумаге след в виде точки.

Иглы и соленоиды конструктивно выполняют в виде отдельного узла, который называют печатающей головкой. При печати головка движется вдоль строки. Устройство управления принтером преобразует информацию, поступающую от компьютера в сигналы управления иглами головки и электродвигателями перемещения головки, бумаги и красящей ленты. В результате на бумаге получается требуемое изображение.

При печати текста из компьютера обычно поступают коды символов (часто используется стандартная кодировка КОИ-7), а расшифровку кодов и преобразование их в матрицу точек делает узел управления печатающей головкой принтера. Возможна печать и в графическом режиме. Скорость печати в графическом режиме ниже, чем в текстовом, но появляется возможность получения любых изображений.

Кроме управления иглами, перемещением печатающей головки и движением бумаги, устройство управления принтером выполняет некоторые вспомогательные функции: следит за наличием бумаги, исправностью узлов принтера и т. д.

В промышленных принтерах устройство управления выполнено на микропроцессоре и нередко превосходит по сложности такие компьютеры, как «Радио-86РК», а механическая конструкция содержит шаговые двигатели, электромеханические муфты, другие узлы, недоступные радиолюбителям. В описываемом принтере все сложные функции схемы управления перенесены в компьютер «Радио-86РК», точнее в специальную управляющую программу — драйвер, загружаемую в ОЗУ.

Сигналы управления всеми узлами принтера подаются через параллельный порт D14. Для упрощения схемы применен нестандартный интерфейс. Печатающая головка закреплена неподвижно, а перемещение бумаги производится с помощью движущейся каретки от обычной пишущей машинки. Ради простоты пришлось отказаться и от реверса механизма подачи красящей ленты.

Принтер рассчитан на печать до 64 символов в строке на любой бумаге без перфорации. Его знакогенератор соответствует основному знакогенератору «Радио-86РК» [1]. Время печати стандартного листа около 5 минут.

Наиболее сложным и ответственным узлом является печатающая головка. Автор применил головку от промышленного принтера РОБОТРОН 1156. Она содержит 35 иголок, собранных в матрицу 7X5, однако в данной конструкции используется только один столбец матрицы (7 игл). Рабочее напряжение соленоидов головки — 40 В , сопротивление обмотки постоянному току — 71 Ом, длительность управляющего импульса тока — 5 мс.

У каждого радиолюбителя имеется «запас» деталей и узлов от различных механизмов — редукторы, соленоиды и т. п. Поэтому автор подробно описал только принципы построения механических узлов принтера, надеясь, что конкретные конструктивные решения радиолюбители примут исходя из собственных возможностей и имеющихся ресурсов.

Основные механические узлы изображены на рис. 1, а и б . На дюралюминиевом основании 1 закреплен уголок 7, на котором смонтированы сетевой выключатель 12, индикатор включения — светодиод 11, регуляторы плотности 3 и скорости печати 2. К основанию 1 прикреплен также интерфейсный разъем 24.

Узел печатающей головки 6 установлен так, что допускает регулировку положения головки относительно каретки в двух плоскостях. Такая регулировка необходима для обеспечения требуемого зазора 0,4...0,5 мм между головкой и прорезиненным валиком каретки 39. Для этого отверстия под крепежные винты 4 и 5 в уголке 10 сделаны продолговатыми. Отпуская винты 4 регулируют горизонтальное положение головки, а отпуская винты 5 — вертикальное. Печатающая головка 6 крепится к уголку 10 через пластину 9. И уголок и пластина должны быть жесткими, чтобы исключить вибрацию при печати. К пластине 9 привинчен уголок 8, служащий основанием для узлов механизма перемотки красящей ленты.

Подающий узел 13, установленный на двух стойках 32, представляет собой ось, на которой с небольшим трением вращается подающая катушка. Необходимое натяжение ленты создает подпружиненный рычаг 14, второй конец которого используется для замыкания контакта датчика окончания ленты. Приемный узел 29 содержит электродвигатель 30 с редуктором, приводящий в движение приемную катушку. Коэффициент замедления редуктора выбран так, чтобы при печати скорость вращения приемной катушки составляла около 1 оборота в минуту. Тогда одного хода пишущей ленты хватает на печать 10—15 страниц текста, после чего катушки приходится менять местами. Направляющие колонки 31 изготовлены из винтов МЗ и ввернуты в пластину 15, закрепленную на кронштейне 33.

Наиболее сложным механическим узлом принтера является каретка. Основание каретки 17 с помощью винтов 16 закреплено на стойках 34. На основании каретки установлены концевые выключатели ? 1. Когда каретка оказывается в одном из крайних положений, соответствующий подпружиненный упор, закрепленный на каретке винтом 38, вызывает срабатывание одного из концевых выключателей. Электродвигатель привода каретки останавливается, в устройство управления принтером поступает соответствующий сигнал.

На основании каретки находится также датчик начала строки 18. Датчик состоит из светодиода и фотоприемника, между которыми «ходит» флажок 35, прикрепленный к каретке. Если каретка движется из крайнего правого положения (на рис. 1 изображена именно эта ситуация), то печать строки начнется, когда флажок 35 перекроет луч светодиода датчика 18. Ширина флажка должна быть достаточной для полного перекрытия луча светодиода. Продольное перемещение каретки обеспечивает электродвигатель 19 через червячный редуктор и. зубчатую рейку. Двигатель закреплен хомутом 20 на основании узла привода 37, которое, в свою очередь, установлено на двух стойках 36.

Фотодатчик 23 по конструкции аналогичен датчику начала строки 18. При вращении диска с отверстиями 22 схема управления принтером получает от датчика импульсы, число которых пропорционально пути, пройденному кареткой. Число отверстий в диске 22 выбирается таким, чтобы одному импульсу соответствовал сдвиг каретки на 0,36 мм — именно таково расстояние между двумя соседними точками в отображаемых символах. Скорость движения каретки ограничена 30-ю мм в секунду, чтобы не создавать значительную боковую нагрузку на иглы, поскольку каретка движется непрерывно, а не микрошагами, как у большинства промышленных матричных принтеров.

Для перемещения каретки можно использовать любой механизм, преобразующий вращательное движение электродвигателя в поступательное, главное — чтобы конструкция привода обеспечивала минимальный люфт каретки.

Заряженный лист бумаги фиксируют относительно обрезиненного валика 39 поворотом рычага 28. После этого бумага перемещается соленоидом 26 через храповой механизм 27 и зубчатую передачу. Провода, соединяющие соленоид 26 со схемой управления, должны быть гибкими и длинными настолько, чтобы при крайних положениях каретки они не натягивались. Для перемещения бумаги вместо соленоида с храповым механизмом можно использовать и электродвигатель с редуктором, но тогда в управляющую программу-драйвер придется внести соответствующие изменения.