打印机喷头电压控制电路及打印机
本申请是2018年10月31日提交、发明名称为“打印机喷头电压控制电路及打印机”、申请号为201811288831.8的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及打印技术领域，特别涉及一种打印机喷头电压控制电路及打印机。
背景技术
在打印技术领域中，当压电式打印机在工作时，打印头里面装满墨水，并且具有一定的负压。当压电单元给定打印头一定的正信号时，压电单元发生形变使得墨水从喷头中挤出，形成墨滴喷在打印物品上。然而，若压电单元的力度控制不当，不仅会导致喷出的墨量不精准而影响打印效果，还会损坏打印机喷头。因此如何对喷头的压电单元的驱动电压进行可靠控制已成为该领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种可以对打印机喷头的驱动电压进行可靠控制从而提升打印效果及保护打印机喷头的打印机电压控制电路及打印机。
一方面，本发明公开了一种打印机喷头电压控制电路，包括控制子电路、数模转换子电路、片选子电路以及监测子电路；所述控制子电路与所述数模转换子电路及所述监测子电路电连接，所述数模转换子电路与所述片选子电路电连接，所述片选子电路与所述监测子电路电连接；所述数模转换子电路将所述控制子电路输出的数字驱动信号转换成所述打印机喷头所需的模拟驱动信号；所述片选子电路与所述监测子电路电连接。
优选地，所述打印机喷头电压控制电路还包括电源控制子电路，所述电源控制子电路用于防止过大的电压或电流烧坏所述喷头。
优选地，所述电源控制子电路包括控制器、电源开关模块、稳压模块，所述电源开关模块与所述控制器电连接，所述稳压模块与所述控制器电连接。
优选地，所述打印机喷头电压控制电路还包括放大子电路，所述放大子电路用于放大所述数模转换子电路的模拟驱动信号并输出到所述监测子电路。
优选地，所述放大子电路包括放大模块和滤波模块，所述放大模块的输入端与数模转换子电路的模拟驱动信号输出端连接，所述滤波模块与所述放大模块输出端电连接。
优选地，所述片选子电路包括片选转换器、降压单元及电压片选单元；所述降压单元及所述电压片选单元分别与所述片选转换器电连接，所述降压单元将所述数模转换器的各路模拟驱动信号进行降压处理，所述电压片选单元选择所述降压单元的一路模拟驱动信号并将其输出。
优选地，所述监测子电路包括第一检测单元及第二检测单元；所述第一检测单元及所述第二检测单元同时检测所述片选子电路片选的模拟驱动信号是否异常并输出到所述控制子电路。
优选地，所述控制子电路为单片机和/或FPGA。
优选地，所述稳压子电路包括滤波电路，所述片选子电路用于选择所述模拟驱动信号并输出到所述监测子电路；所述监测子电路监控所述模拟驱动信号的电压值是否异常，当所述模拟驱动信号的电压值异常时将异常信号发送给所述控制子电路；所述控制子电路依据所述异常信号切断所述打印机喷头的电源，并通过所述控制子电路的报警信号输出端口输出报警信号。
另一方面，本发明还公开了一种打印机，其包括打印头及用于控制所述打印头压电单元的打印机喷头电压控制电路，所述打印机喷头电压控制电路为所述第一方面任一项所述的打印机喷头电压控制电路。
本发明的打印机喷头电压控制电路及打印机具有如下有益效果：所述打印机喷头电压控制电路包括控制子电路、数模转换子电路、片选子电路以及监测子电路；所述控制子电路与所述数模转换子电路及所述监测子电路电连接，所述数模转换子电路与所述片选子电路电连接，所述片选子电路与所述监测子电路电连接；所述数模转换子电路将控制子电路输出的数字驱动信号转换成所述打印机喷头所需的模拟驱动信号；所述片选子电路用于选择所述模拟驱动信号并输出到所述监测子电路；所述监测子电路监控所述模拟驱动信号的电压值是否异常，并当所述模拟驱动信号的电压值异常时将异常信号发送给所述控制子电路。对所述模拟驱动信号进行实时监控有利于准确地喷出打印机喷头所需的墨量，提升了打印效果；所述控制子电路依据所述异常信号切断所述打印机喷头的电源，并通过所述控制子电路的报警信号输出端口输出报警信号，提示用户进入相应的处理流程。所述打印机喷头电源的及时切断起到了保护打印机喷头的作用。因而本发明具有提升打印效果并保护打印机喷头不被损坏的优点。
附图说明
图1为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的原理框图。
图2为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的数模转换子电路图。
图3为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的电源控制子电路及放大子电路电路图。
图4为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的片选子电路电路图。
图5为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的稳压子电路电路图。
图6为本发明实施例打印机喷头电压控制电路的监测子电路的第一检测单元电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
实施例一
请参阅图1，本发明公开了一种打印机喷头电压控制电路以实现打印机喷头的压电单元控制功能。所述打印机喷头电压控制电路包括：控制子电路1、数模转换子电路2、片选子电路4以及监测子电路6；所述控制子电路1与所述数模转换子电路2及所述监测子电路6电连接，所述数模转换子电路1与所述片选子电路4电连接，所述片选子电路4与所述监测子电路6电连接；所述数模转换子电路2将所述控制子电路1输出的数字驱动信号转换成所述打印机喷头所需的模拟驱动信号；所述片选子电路4用于选择所述模拟驱动信号并输出到所述监测子电路6；所述监测子电路6监控所述模拟驱动信号的电压值是否异常，并当所述模拟驱动信号的电压值异常时将异常信号发送给所述控制子电路1。对所述模拟驱动信号进行实时监控有利于准确地喷出打印机喷头所需的墨量，提升了打印效果；所述控制子电路1依据所述异常信号切断所述打印机喷头的电源，并通过所述控制子电路1的报警信号输出端口输出报警信号，提示用户进入相应的处理流程。所述打印机喷头电源的及时切断起到了保护打印机喷头的作用。因而本发明具有提升打印效果并保护打印机喷头不被损坏的优点。在本实施例中，所述数模转换子电路2通过所述电源控制子电路31及放大子电路32与所述片选子电路4电连接，所述片选子电路4通过所述稳压子电路5与所述监测子电路6电连接，可以理解的是，在一种实施例中，可以无需设置所述电源控制子电路31及放大子电路32与所述稳压子电路5。
具体地，在本实施例中，所述控制子电路1包括单片机。可以理解的是，所述控制子电路1可以是单片机，也可以是FPGA，所述控制子电路1的芯片的结构和型号在此不做具体限定。
请参阅图2，所述数模转换子电路2包括数模转换器U1；所述数模转换器U1的第一端DIN用于接收所述控制子电路1的输出数据，所述数模转换器U1的第二端SCLK用于接收所述控制子电路1的输出时钟，所述数模转换器U1的第三端FS用于供所述控制子电路1进行功能使能选择，所述数模转换器U1的第四端OUTA、第五端OUTB、第六端OUTC、第七端OUTD、第八端OUTE、第九端OUTF、第十端OUTG及第十一端OUTH用于输出8组不同的模拟驱动信号。可以理解的是，在一种较佳的实施例中，打印机喷头需要多组模拟驱动信号来驱动。因此，所述数模转换器的数量在此不做具体限定。
具体地，在本实施例中，所述数模转换器U1的型号为TLV5631,TLV5631为一款8通道，12位/10位/8位，2.7V至5.5V的低功耗数字至模拟具有掉电内部参考的转换器。可以理解的是，数模转换器U1的型号及结构在此不做具体限定。
优选地，所述数模转换子电路2还包括第三电阻R1、第四电阻R2及第一电源连接端VCC1；所述第三电阻R1的第一端与所述第四电阻R2的第一端及第一电源连接端VCC1电连接，所述第三电阻R1的第二端与所述数模转换器U1的第十二端PRE电连接，所述第四电阻R2的第二端与所述数模转换器U1的第十三端MODE电连接。所述第三电阻R1及所述第四电阻R2用于保护所述数模转换器U1的第十二端PRE及所述数模转换器U1的第十三端MODE不被烧坏。可以理解的是，在一个优选地实施例中，可以无需设置所述第三电阻R1及所述第四电阻R2。
优选地，所述数模转换器U1还包括第九电阻R9、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及第二电源连接端VCC2；所述第九电阻R9的第一端与所述第二电阻R2的第二端电连接，所述第九电阻R9的第二端接地。所述第一电容C1的第一端及所述第二电容C2的第一端与所述数模转换器U1的第十四端REF电连接，所述第一电容C1及所述第二电容C2的第二端接地。所述第一电容C1、第二电容C2及所述第三电容C3用于所述模拟驱动信号的杂波。所述数模转换器U1的第十五端DGND及十六端DOUT接地，所述数模转换器U1的第十七端AGND接地，所述数模转换器U1的第十八端LDAC接地。所述第三电容C3的第一端与所述数模转换器U1的第十九端AVDD及所述第二电源连接端VCC2电连接，所述第三电容C3的第二端接地。所述数模转换器U1的第二十端DVDD与所述第三电源连接端VCC3电连接。
请参阅图3，所述打印机喷头电压控制电路还包括放大子电路32及电源控制子电路31；所述电源控制子电路31与所述打印机喷头电连接，所述放大子电路32与所述电源控制子电路31及所述数模转换子电路2电连接；所述电源控制子电路31用于防止过大的电压或电流烧坏所述喷头；所述放大子电路32用于放大所述数模转换子电路2的模拟驱动信号并输出到所述监测子电路6。
优选地，所述电源控制子电路31包括控制器U2、第十五电阻R3、第一稳压管D1及第一开关K1；所述第十五电阻R3的第一端用于与所述第一开关连接端电连接，所述第一开关K1为所述控制器U2的电源开关。所述第十五电阻R3的第二端与所述控制器U2的第一端电CE连接，所述第一稳压管D1的第一端与所述控制器U2的第二端BST电连接，所述第一稳压管D1的第二端接地。所述第一稳压管D1有效稳定了电路中的电流信号。所述控制器U2的第三端VIN与第四端VIN电连接，所述控制器的第五端TEST、第六端GND及第七端GND接地。所述电源控制子电路31还包括第四电容C4、第五电容C5及第三电源连接端VCC3。所述第四电容C4的第一端与所述控制器U2的第三端VIN及所述第三电源连接端VCC3电连接，所述第四电容C4的第二端接地。所述第五电容C5的第一端与所述控制器U2的第二端BST电连接，所述第五电容C5的第二端与所述第一稳压管D1的第一端电连接。
优选地，所述放大子电路32包括第十六电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6；所述第十六电阻R4的第一端用于接收所述数模转换子电路2的模拟驱动信号，所述第十六电阻R4的第二端及所述第五电阻R5的第一端与所述控制器U2的第二端BST电连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端电连接，所述第六电阻R6的第二端接地。所述第十六电阻R4、第五电阻R5与第六电阻R6组成放大电路，将所述数模转换子电路2的模拟驱动信号输出到所述监测子电路6。
优选地，所述放大子电路32还包括第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8及第一电感L1。所述第六电容C6的第一端与所述第七电容C7的第一端与所述第八电容C8的第一端及所述第一电感L1的第一端电连接，所述第六电容C6的第二端与所述第六电阻R6的第一端电连接，所述第七电容C7与所述第八电容C8的第二端接地，所述第一电感L1的第二端与所述控制器U2的第八端LX电连接，所述控制器U2的第九端FB与所述第十六电阻R4的第一端电连接。所述第六电容C6、第七电容C7及第八电容C8用于滤除所述模拟驱动信号的杂波。可以理解的是，在一种实施例中，可以无需设置所述第六电容C6、所述第七电容C7及所述第八电容C8。
优选地，在一种较佳的实施例中，打印机喷头需要多组模拟驱动信号来驱动。每一放大子电路接收一组所述模拟驱动信号，因此，所述放大子电路的数量在此不做具体限定，随着所述数模转换子电路数量的变化而变化。
请参阅图4，所述片选子电路4包括片选转换器U3、降压单元41及电压片选单元42；所述降压单元41及所述电压片选单元42分别与所述片选转换器U3电连接，所述降压单元41将所述数模转换器U1的各组模拟驱动信号进行降压处理，所述电压片选单元42通过选择所述降压单元41的一路模拟驱动信号并将其输出。
具体地，所述降压单元41包括第十电阻R10及第十一电阻R11，所述第十电阻R10的第一端X0用于接收所述放大子电路32的模拟驱动信号，所述第十电阻R10的第二端与所述第十一电阻R11的第一端及所述片选转换器U3的第一端电连接，所述第十一电阻R11的第二端接地。特别地，所述片选转换器U3的第一端X0、第二端X1、第三端X2、第四端X3、第五端X4及第六端X5分别用于接收所述放大子电路32的各组模拟驱动信号，并且所述片选转换器U3的各端的结构及连接方式与所述第十电阻R10及第十一电阻R11的连接方式相同。所述片选转换器U3的第七端X6、第八端X7分别通过电阻与地连接。
优选地，所述电压片选单元42包括第九电容C9、第十电容C10、第十二电阻R12及第四电源连接端VCC4。所述第九电容C9的第一端与所述片选转换器U3的第八端VCC及所述第四电源连接端VCC4电连接，所述第九电容C9的第二端接地，所述片选转换器U3的第九端GND接地。所述控制子电路1通过控制所述片选转换器U3的第十端A、第十一端B、第十二端C的电压输出，以达到片选所述片选转换器U3的第一端X0、第二端X1、第三端X2、第四端X3、第五端X4及第六端X5的某组模拟驱动信号从而在所述片选转换器U3的第十三端COM输出的目的。所述第十二电阻R12的第一端与所述片选转换器U3的第十三端COM电连接，所述第十二电阻R12的第二端与所述第十电容C10的第一端电连接，所述第十电容C10的第二端接地。所述片选转换器U3的第十四端NH及第十五端GND接地。
优选地，在一种较佳的实施例中，打印机喷头需要多组模拟驱动信号来驱动。每一片选子电路接收六组所述模拟驱动信号，因此，所述片选子电路的数量在此不做具体限定，随着所述数模转换子电路数量的变化而变化。
具体地，请参阅图5，所述打印机喷头电压控制电路还包括稳压子电路5，所述稳压子电路5使得所述片选子电路4输出的模拟驱动信号更加稳定。所述稳压子电路5包括稳压器U4、第七电阻R7及第八电阻R8；所述第七电阻R7的第一端与所述控制子电路1的第一端电连接，所述第七电阻R7的第二端与所述稳压器U4的第一端OUTA及第二端-INA电连接，所述稳压器U4的第三端+INA用于接收所述监测子电路5输出的模拟驱动信号，所述第八电阻R8的第一端与所述稳压器U4的第四端OUTB电连接，所述第八电阻R8的第二端与所述控制子电路1的第二端电连接。
优选地，所述稳压子电路5还包括第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13及第五电源连接端VCC5。所述第十一电容C11的第一端与所述第七电阻R7的第一端电连接，所述第十一电容C11的第二端接地，所述稳压器U4的第五端V-接地，所述第十二电容C12的第一端与所述稳压器U4的第六端V+及所述第五电源连接端VCC5电连接，所述稳压器U4的第七端-INB与所述第八电阻R8的第一端电连接，所述稳压器U4的第八端+INB用于接收所述可片选单选单元42所片选输出的模拟驱动信号。所述第十一电容、所述第十二电容及所述第十三电容用于滤除所述模拟驱动信号的杂波。
优选地，在一种较佳的实施例中，打印机喷头需要多组模拟驱动信号来驱动。每一稳压子电路5接收两组经所述片选转换器U3输出的所述模拟驱动信号，因此，所述稳压模,5的数量在此不做具体限定，随着所述数模转换子电路数量的变化而变化。
在一个优选地实施例中，所述监测子电路6包括第一检测单元及第二检测单元；所述第一检测单元及所述第二检测单元同时检测所述片选子电路4片选的模拟驱动信号是否异常并输出到所述控制子电路1。
具体地，请参阅图6，所述第一检测单元包括第一电阻R13、第二电阻R14及第一场效应管Q1。所述第一电阻R13的第一端与所述打印机喷头电源电连接，所述第一电阻R13的第二端与所述第二电阻R14的第一端及所述第一场效应管Q1的栅极1电连接，所述第二电阻R14的第二端接地。所述第一场效应管Q1的漏极3与所述控制子电路1的第一端电连接，所述第一场效应管的源极2接地。具体地，当所述打印机喷头电源电压出现异常时，所述第一场效应管Q1导通，所述控制子电路1获取所述异常信号将其判定为高电平信号，并将异常信号反馈给所述控制子电路1切断所述打印机喷头的电源。可以理解的是，所述高电平信号为所属异常信号。所述同时所述控制子电路1的报警信号输出端口输出报警信号，提示用户进入相应的处理流程。
优选地，所述第二检测单元包括驱动器。所述驱动器用于实时记录所述模拟驱动信号并将所述模拟驱动信号的电压与预设的正常电压进行比较，当所述模拟驱动信号超出预设范围时将异常信号反馈给所述控制子电路1。在本实施例中，所述驱动器为单片机芯片。可以理解的是，所述第二检测单元的单片机芯片与所述控制子电路的单片机芯片可以是同一块芯片。
具体地，在所述第二检测单元中，所述驱动器提前预设一个基准电压，用户通过上位机提前预设一个目标电压，可以理解的是，目标电压为所述基准电压加上偏移电压。所述驱动器通过实时记录由稳压子电路5输出的每组模拟驱动信号的电压值为Va，首先是上位机进行自判断处理，当所述模拟驱动信号超过基准电压但仍在偏移电压范围内时，用户可修改偏移电压。当用户在修改偏移电压值后，造成最终的目标电压超过所述打印机喷头的电压可控范围时，所述上位机自动弹出警告窗口提示用户，当前设置的值超过所述可控范围，需要用户重新修改,修改后的模拟驱动电压值反馈到所述控制子电路1。其次，如果控制子电路1接收到所述上位机的命令中，当前Va的电压值不在所述打印机喷头的电压可控范围内，如果高于所述打印机喷头电压的范围值，所述控制子电路1将默认以最高范围值进行输出电压；如果低于打印机喷头电压的范围值时，所述控制子电路1将默认以最低范围值进行输出电压。所述控制子电路1将所述Va与所述Vb的电压值进行比较，如果所述Va与所述Vb的电压值相差了2V以上，所述控制子电路1切断所述打印机喷头的电源。同时所述控制子电路1的报警信号输出端口输出报警信号，提示用户进入相应的处理流程。
实施例二
本发明还公开了一种打印机，其包括打印头及提升打印效果并保护打印机喷头不被损坏的打印机喷头电压控制电路，所述打印机喷头电压控制电路为以上任一实施例所述的打印机喷头电压控制电路。由于本实施例的所述打印机喷头电压控制电路与以上任一实施例所述的打印机喷头电压控制电路结构相同，因此也具备相同的技术效果，其结构在此不再赘述。
综上所述，由于本发明的所述打印机喷头电压控制电路包括：控制子电路1、数模转换子电路2、片选子电路4以及监测子电路6；所述控制子电路1与所述数模转换子电路2及所述监测子电路6电连接，所述数模转换子电路1与所述片选子电路4电连接，所述片选子电路4与所述监测子电路6电连接；所述数模转换子电路2将所述控制子电路1输出的数字驱动信号转换成所述打印机喷头所需的模拟驱动信号；所述片选子电路4用于选择所述模拟驱动信号并输出到所述监测子电路6；所述监测子电路6监控所述模拟驱动信号的电压值是否异常，并当所述模拟驱动信号的电压值异常时将异常信号发送给所述控制子电路1。对所述模拟驱动信号进行实时监控有利于准确地喷出打印机喷头所需的墨量，提升了打印效果；所述控制子电路1依据所述异常信号切断所述打印机喷头的电源，并通过所述控制子电路1的报警信号输出端口输出报警信号，提示用户进入相应的处理流程。所述打印机喷头电源的及时切断起到了保护打印机喷头的作用。因而本发明具有提升打印效果并保护打印机喷头不被损坏的优点。
以上对本发明所提供的打印机喷头电压控制电路及打印机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。
