复印机加装可逆计数器

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用复印机复制文件资料,每次需复制的品种和数量往往各不相同,如果靠人工逐张计数,既浪费时间又容易出错。我们在复印机上加装一个可逆计数器,可以在复制的同时进行累加计数,并可随时从数码管上直接读出实际所印的数量,而且当印出不合格品时,还能随时进行减数。由于每份文件资料复制的数量一般不会超过二百张,所以这个可逆计数器的计数范围设计为0~199。虽然是三位数,但此电路仅用了两位数的元件,另加一片4×2与非门即完成计三位数的功能。整个电路只用了六块P-MOS集成电路:一块XCC-14RS触发器,一块MOS-Q4×2与非门,两块MOS-2S可逆计数器,两块XCY-2八段译码器(都是北京市半导体器件五厂产品)。

现以我们常用的武汉长江600型复印机为例来介绍,实际对其它型号的复印机,这种可逆计数器也可以用,只要将有关复印机内电路中与计数器输入触发信号有关部分相应改动即可。

另外,当复印机输纸分离系统出现故障时,此计数器还可以向复印机输出停机信号,起到保护电路的作用。整个装置的方框图见图1,电路见图2。其中可逆计数、译码部分由两块MOS-2S、两块XCY-2来完成,只要按图示连线就可以了。这里主要介绍可逆计数器的触发电路,手动加减计数和具有特点的百位计数电路。

图1
图1 🔍原图 (838×288)
图2
图2 🔍原图 (1381×1024)

触发电路

触发电路的作用就是每当有一张复印完毕的纸通过时,向可逆计数器发出一个计数脉冲信号。现把触发电路部分画出如图3。当无纸通过时,光源直接照射在D\(_{1}\)(3DU33)上,产生了光电流ID,此时复印机内按程序动作的微动开关K\(_{2}\)的接点从“2”转到“3”,ID经W\(_{1}\)在BG4基极产生一个电压U\(_{b′}\)并与原b点电压Ub″叠加,使b点电位升高。根据射极跟随器电路的原理可知,U\(_{e}\)电位亦升高,输出是个正脉冲电压。由于所采用的这种P-MOS RS触发器(C3一XCC-1中有4个RS触发器,这是其中的一个)是由负脉冲前沿触发而翻转的,所以这个正脉冲电压不能改变RS触发器的原态,Q\(_{3}\)端没有输出计数脉冲信号。

图3
图3 🔍原图 (838×561)

反之,当有纸通过时,D\(_{1}\)被从它下面通过的纸挡住,不能接受光的直射,在K2由“2”到“3”转换瞬间I\(_{D}\)=0,此时b点电压就是R5和W\(_{1}\)的分压,这里R5 取39KΩ,W\(_{1}\)取68KΩ,则Ub=-9V=U\(_{e}\),满足了这种RS触发器翻转电平的条件,因此Q3端向计数器送去一个计数信号,经计数、译码后,显示在数码管上。然后K\(_{2}\)复位,向R-3提供一个使RS触发器清零的负脉冲信号。经实验,只要电源电压保持在22V-24V之间,BG\(_{4}\)的工作点调得准确,一般不会由于机器内部或外部的干扰而产生误计数。

手动加减计数按扭的作用

图2中的K\(_{3}\)-1、K3-2是手动“减”计数按钮,K\(_{4}\)是“加”计数按钮。我们知道,要使可逆计数器进行“加”或“减”运算的关键在于控制MOS-2S集成电路的+/-线(即MOS—2S的第17脚)的电平。按产品要求,进行“加”计数运算时,+/-线要置高电平(≥-3V);进行“减”计数时,+/-线要置低电平(≤-12V)。这个电路常态时是进行“加”计数的,所以在进行“减”计数时,要把+/-线电平从常态的≥-3V改变成≤-12V。这里采用了AN-4型2×2按钮开关,经改动后使其中一组开关K3-1先动作改变+/-线电平,然后另一组开关K\(_{3}\)-2再动作输出计数信号。K3-1与K\(_{3}\)-2先后动作的时间差距只要>l/10秒即可。K4是“加”计数按钮开关,与K\(_{3}\)-2串联接入电路。为了对称也采用AN-4开关,只用其中任意一组即可。

简易百位计数电路

这个计数器的百位计数电路有它的特点,计数范围是0~199,三位数,但它只用了两只数码管和两位计数译码片子。它是利用十位数码管上闲置不用的小数点、一块4×2与非门和XCC-1中的三个RS触发器来将计数范围从99扩大到199的,这样可以简化电路。但在读取数字时要注意:例如数码管显示0.0时应读为100;9.9时读为199,以此类推。

把这一部分电路的逻辑关系单独画出如图4,图中C\(_{1}\)、C2、C\(_{4}\)为图2XCC-1中的三个RS触发器,YF1~YF\(_{4}\)为MOS-Q中的四个与非门,图4中各端均按图2相应管脚标注字符。

图4
图4 🔍原图 (472×569)

首先由清零按钮K\(_{5}\)从YF2\(_{2}\)端输入一个负的清零信号使C2置零(即Q\(_{2}\)=“0”)。当数字从0加到100时,从十位计数器的JW端就会有一个正脉冲输出。这个正脉冲从B\(_{4}\)端输入YF4,经反相输出负脉冲触发C\(_{2}\)翻转,Q2=“1”。由于Q\(_{2}\)与十位数码管的第5脚相连,因此十位数码管的小数点被置于高电位而被点亮,我们把它读做100。当十位计数器的JW端送出第二个正脉冲时(即计数到200时),又将C\(_{2}\)清零,Q2端恢复成低电位,小数点熄灭。这样又为下一次J\(_{W}\)进位脉冲的到来准备好了条件。其余的电路都是为保证JW脉冲按要求对C\(_{2}\)进行置数或清零并防止重复翻转而设置的,C1、C\(_{2}\)、C4与J\(_{W}\)的关系见波形图5,读者也可以根据自己手头有的集成电路自行设计。这种电路不但能从0加到199,而且能从199减回到0,可以推广应用到其它需要进行加减计数的装置上去。

图5
图5 🔍原图 (584×304)

调试与应用

整机只有三处需要调试。

1.稳压电源。计数器电源是利用复印机内27V脉动直流电源经π型滤波器滤波后,再经电源开关K\(_{1}\)输入串联稳压电路。只要将输出电压调在24V即可。 整机电流(包括稳压电源自身工作电流)共计在100mA左右。

2.BG\(_{4}\)工作点。高电位时(即静态电压)Ub≥3V,低电位时U\(_{b}\)约为-9V。如果与此值差别大则调整R5至规定值。

3.故障停机电路及U\(_{W}\)电压的调整。图3虚线框内画出了长江600型复印机的自动冷却部分电路的简图。由于J14继电器的动作可以控制复印机的工作状态,即硒鼓是否可以转动,所以这里利用了复印机内这部分电路来起到保护硒鼓的作用。

从图3中可以看出,当K\(_{2}\)的“1”“3”点连接瞬间,如果有纸从D1与光源灯之间通过,则I\(_{D}\)=0,那么流经W1的电流I\(_{W}\)=Ib′+I\(_{D}\)=Ib′(忽略光电管的暗电流),则U\(_{W}\)1=R×I\(_{b′}\)(R为W1中心抽头到VDD的阻值)。反之,如果在K\(_{2}\)转换瞬间没有纸从D1与光源灯之间通过,即灯光直射在D\(_{1}\)上,则产生了一个电流ID,此时I\(_{W}\)=ID+I\(_{b′}\),UW2=R(I\(_{D}\)+I′b),可见这时的U\(_{W}\)2大于U\(_{W}\)1,即产生了正脉冲电压。只要此电压大到足够触发可控硅KZ\(_{4}\),可控硅导通,那么J14就吸合,切断硒鼓转动离合器的电源,硒鼓停止转动,同时机内冷却指示灯亮,表示发生故障。

通过以上分析可知:当正常工作时,U\(_{W1}\)=R×Ib′;出现故障时,U\(_{W2}\)=R×(Ib′+I\(_{D}\))。而只有当UW>V\(_{GN}\)(可控硅控制极不触发电压)时可控硅才能导通,所以应调整使UW\(_{2}\)>VGN>U\(_{W1}\)。这里可控硅的控制极还串接了一只二极管D2,因此要认真调整W\(_{1}\),使R×Ib′<V\(_{GN}\)+0.7V和R(Ib′+I\(_{D}\))>VGN+0.7V。由于各个可控硅导通电压各不相同,所以必须反复试验调整。在正常使用一段时间之后,由于元件的老化及温度的影响,还需对W\(_{1}\)再进行一次调整。在制作中一定要严格注意焊接工艺,杜绝虚焊。电容C4是为开机清零而设的,注意不能漏电,否则计数器无法工作。复印机必须按规定加装保护接地线,因为机内的6千伏高压有时会发生打火现象,如无良好地线除人身不安全外,集成电路极易在瞬间被毁坏。 ( 北京图书馆 李炎)