Pour pouvoir piloter l'imprimante, il est nécessaire de shunter la carte de commande de l'imprimante qui ne peut pas être programmée à souhait.
Un boitier de commande constitué d'une carte PIC ready et du microcontrôleur adéquat sera donc utilisé pour permettre le pilotage de l'imprimante.
L'imprimante doit également être instrumentée pour permettre la récupération des informations délivrées par les capteurs et l'envoi des ordres aux différents actionneurs.
Les différentes étapes de réalisation de l'imprimante pilotée sont décrites dans cette rubrique. Vous pouvez également télécharger ces explications dans la rubrique Téléchargement.
Préparation de l'imprimanteOuverture de l'imprimante - il y a 4 clips à commencer par le bas (zone rouge) - puis on fait coulisser l’ensemble vers le haut (flèche bleu) pour ne pas casser la languette (bleu). - enfin débrancher la nappe blanche reliant le capot au reste de l'imprimante. |
| Broche | Signal | Carte électronique |
| 1 | Masse à relier au blindage uniquement | |
| 2 | ||
| 3 | Pôle + du Moteur Tête impression : MT+ | hacheur ouput1 |
| 4 | Pôle - du Moteur Tête impression : MT- | hacheur ouput2 |
| 5 | ||
| 6 | Pôle + du Moteur avance Papier : MP+ | hacheur output3 |
| 7 | Pôle - du Moteur avance Papier : MP- | hacheur output4 |
| 8 | ||
| 9 |
Courant faible :
| Broche | Signal | Carte électronique |
| 1 | Masse à relier au blindage et à la masse de la carte électronique | GND |
| 2 | ||
| 3 | Codeur Tête Impression 1 : CTI1 | RA3 |
| 4 | Codeur Tête Impression 2 : CTI2 | RA4 |
| 5 | Capteur Papier : CP | RA0 |
| 6 | Codeur Avance papier 1 : CAP1 | RA1 |
| 7 | Codeur Avance papier 2 : CAP2 | RA2 |
| 8 | ||
| 9 |
Commençons par le câble courant fort :
- Pour le courant fort, prendre un morceau de câble série de 20cm et dégainer l'extrémité sur 4cm, dénuder les extrémités d'un côté sur 5mm, étamer ces extrémités. Veillez à conserver le blindage ; la feuille de protection peut, quant à elle, être coupée.
- Souder les 9 câbles sur les broches de la prise DB9 mâle en respectant le code couleur que vous avez fabriqué précédemment et en vérifiant bien la numérotation (les numéros sont indiqués sur les prises en tout petit).
- Emprisonner le blindage dans un morceau de thermorétractable et le souder sur la carcasse de la prise DB9. Et enfin créer un pont entre la carcasse et la masse (broche 1).
[faire photo]
Câble courant faible :
Câble courant faible :
- Prendre un morceau de câble série de 40 cm et ne conserver que 15 cm de gaine.
- Dénuder les extrémités d'un côté sur 5mm, étamer ces extrémités. Veillez à conserver le blindage, la feuille de protection peut, quant à elle, être coupée.
- Souder les 9 câbles sur les broches de la prise DB9 femelle en respectant le code couleur que vous avez relevé précédemment et en vérifiant bien la numérotation (les numéros sont indiqués sur les prises en tout petit).
- Emprisonner le blindage dans un morceau de thermorétractable et le souder sur la carcasse de la prise DB9. Et enfin créer un pont entre la carcasse et la masse (broche 1).
- Extraire de la gaine les câbles reliés aux broches 6 et 7. Dénuder sur 5 mm et étamer.
- Raccourcir les câbles reliés aux broches 1, 3 et 4 pour qu'il ne fasse que 15 cm en sortie de gaine. Dénuder sur 5 mm et étamer.
Installation des câbles dans l'imprimante
Mettre les deux câbles préparés dans l'imprimante. En vue extérieur, on mettra le (petit) câble courant fort à gauche et le (grand) câble courant faible à droite.
Mettre en place les boulons avec rondelle.
Faire un pont entre les deux carcasses des prises DB9. Ainsi tous les blingages sont reliés à la masse, la masse est commune et il ne reste plus qu'à la relier à la masse de l'imprimante et de la carte électronique.
En résumé, pour le câblage des masses et blindages, il faut s'assurer :
En résumé, pour le câblage des masses et blindages, il faut s'assurer :
- que chaque blindage est bien relié à un point de masse pour assurer une protection électromagnétique des signaux,
- que les masses de l'imprimante et de la carte électronique soient bien reliées via le câble courants faibles,
- qu'aucune boucle de masse n'existe, pour éviter des courants induits dans les câbles de masse (en particulier, ne pas relier les masses de l'imprimante et de la carte électronique via les deux câbles série (courants faibles et forts) : seul le câble courants faibles assure cette connexion.
Connexion dans l'imprimante
Commençons par le câble courants faibles :
- Relier la masse (broche 1) du câble courants faibles à la masse de
l'imprimante (patte du milieu du connecteur violet) : attention il faut bien
chauffer la patte du support de la carte électronique pour que la
soudure prenne. Il est aussi préférable d'étamer au préalable.
- Souder le fil de la broche RA3 (bleu sur la photo, fil 3 de la nappe) et de la broche RA4 (blanc sur la photo, fil 2 de la nappe) sur la nappe d'informations située à côté du connecteur USB de la carte. Le fil bleu est soudé sur la 2ème patte en haut à droite. Le fil blanc sur la patte la plus à droite en bas.
Localisation des connectiques :
- Enlever le fil jaune avec la cosse du capteur papier sur la carte électronique (seul le jaune nous intéresse, le vert est l'alimentation du capteur et le noir la masse, qui doivent rester branchés à la carte). Souder le fil de la broche 5 sur la cosse avec le fil jaune et protéger le tout avec du thermorétractable ou du chatterton.
- Démonter la carte électronique du tambour (une vis puis tirer vers le haut) et souder le fil de la broche 5 sur la 1ère patte et le fil de la broche 6 sur la patte 3 comme sur la photo :
Veillez à ne pas abimer le disque strié du capteur d'avance papier en replaçant la carte à sa place.
Continuons avec le courant fort :
Débrancher les deux fiches de la carte électronique de l'imprimante et démonter les fiches (ou couper les câbles au raz de la fiche).
Débrancher les deux fiches de la carte électronique de l'imprimante et démonter les fiches (ou couper les câbles au raz de la fiche).
- Enlever le fil rouge avec la cosse du moteur tête sur la carte électronique. Souder le fil de la broche 3 sur la cosse avec le fil rouge et protéger le tout avec du thermorétractable ou du chatterton.
- Enlever le fil noir avec la cosse du moteur tête sur la carte électronique. Souder le fil de la broche 4 sur la cosse avec le fil noir et protéger le tout avec du thermorétractable ou du chatterton.
- Enlever le fil blanc avec la cosse du moteur avance papier sur la carte électronique. Souder le fil de la broche 6 sur la cosse avec le fil blanc et protéger le tout avec du thermorétractable ou du chatterton.
- Enlever le fil noir avec la cosse du moteur avance papier sur la carte électronique. Souder le fil de la broche 7 sur la cosse avec le fil noir et protéger le tout avec du thermorétractable ou du chatterton.
Réalisation du boitier de commande / acquisition
Commençons par mettre en place uniquement les composants sur la carte électronique et relier les entrées sorties des ports du microcontrôleur sur ces composants.On donne le schéma des entrées-sorties du hacheur afin de comprendre ce que l'on câble :
L'interfaçage de puissance entre le micro-contrôleur et le moteur se fera par l'intermédiaire d'un pont en H intégré dans un composant L293D. Celui-ci contient en réalité quatre demi-ponts avec diodes de roues libres intégrées et seuls deux demi-ponts sont utilisés pour entraîner un moteur.
Notez bien la différence entre les deux tensions :
- Vs, l'alimentation des moteurs (en 12 V par exemple, « fort » ampérage)
- Vss qui est l'alimentation des portes logiques, 5V typiquement et très faible ampérage : on utilise l'alimentation de la carte micro-contrôleur pour cette dernière.
1ère étape : Mise en place des composants sur la carte
Votre carte doit ressembler à la photo suivante :
- mettre en place et souder les supports de l'ampli-op et du hacheur
- les différentes résistances (noter que les 2 résistantes de 10kΩ seront implantées verticalement sur la carte, vu l'espacement des trous)
- relier les ports d'entrées-sorties (noter que dans la zone supérieure où l'ampli-op est implanté que les points sur les lignes sont reliés entre eux avec une coupure au milieu contrairement à la zone du hacheur. Par exemple, le petit pont reliant RA1au trou adjacent permet de relier RA1 directement à la patte 2 de l'ampli-op. En revanche, pour le hacheur, on remarque que l'on fait partir un strap de RB0 sur la partie supérieure de la carte, il passe dans un trou à coté de la patte 2 du hacheur et on rabat le strap pour le souder directement sur la patte 2 à l'arrière de la carte, idem pour RB2 et RB3).
Une fois les connections soudées, il est nécessaire de faire quelques vérifications car les cartes "bonnes du premier coup" sont très rares : souvent un fil a été oublié, ou soudé au mauvais endroit... Avec un multimétre, vérifier la continuité électrique entre la masse de la carte et les masses des composants (sur les pattes), entre le 5V de la carte et le 5V des composants, ainsi que quelques connections autres.
2ème étape : Mise en place des câbles
Votre carte doit ressembler à la photo suivante :
Pour cela :
- A partir de votre code couleur et du brochage donné dans la section préparation des câbles, relier les câbles DB9 sur la carte comme indiqué sur la photo (ATTENTION le câble mâle est relié sur l'ampli-op en partie supérieure et le câble femelle est relié au hacheur en partie inférieure)
- Pour les câbles arrivant sur le hacheur, essayer de faire en sorte sur les paires MP+/MP- et MT+/MT- soient enroulés le plus longtemps possible pour éviter les interférences.
- Mettre en place la connectique pour amener la tension à hacher : un câble avec deux fils reliant les bornes 5 et 8 du hacheur à une prise femelle 2,1mm.
- Mettre en place l'interrupteur : les bornes extérieures sont reliées à la masse et 5V et la borne du milieu est reliée à RB5.
Avant de procéder à la mise sous tension du système, il faut vérifier quelques points essentiels pour voir s'il n'y a pas de court-circuits. Ensuite, on reliera les alimentations des différents composants les uns après les autres.
A l'aide d'un multimétre, vérifier la continuité électrique entre la masse de l'imprimante et la masse de la carte électronique (en position de mesure de résistance, le multimétre doit bipper). Vous pouvez aussi vérifier rapidement que les blindages sont eux aussi reliés à la masse.
Vérifier qu'il y a aussi continuité électrique entre les points de prélèvement des informations capteurs sur l'imprimante et les broches RAx du PIC, ainsi qu'entre les bornes des moteurs et les pattes OUTPUTx du hacheur.
Vérifier de même qu'il n'y a pas continuité électrique entre la masse et :
Que faire si vous trouvez une erreur : En cas de contact "absent", il faut pister les câbles pour trouver à quel endroit il n'y a plus contact. En cas de court-circuit, il faut essayer de débrancher l'une et/ou l'autre des prises série pour voir laquelle est fautive et tenter de trouver le mauvais contact.
Allumer un oscilloscope et relier la masse de la voie 1 à la masse de l'imprimante (n'importe quel point de l'armature métallique est relié à la masse). Assurez-vous que l'oscillo est correctement réglé (mesure DC, 2V/div, base de temps d'environ 0.2s/div). Placer la sonde de la voie 1 sur RA3 et déplacer (à la main) la tête d'impression : vous devriez voir le signal créneaux du codeur. Vérifiez de même le signal en RA4.
Sur le même principe, vérifier les signaux sinusoïdaux du capteur d'avance papier (RA1 et RA2), ainsi que les signaux créneaux après traitement par les triggers de schmitt, sur les pattes RB6 et RB7.
Il est possible de vérifier le capteur papier en glissant une feuille de papier mais cette opération n'est ni simple, ni importante donc on peut la reporter à plus tard.
Que faire si vous n'avez pas les signaux :
Si les signaux RA1 à RA4 sont "absents", il faut vérifier au niveau des points de prélèvement sur l'imprimante (points de soudure) qu'ils sont bien présents (sinon c'est que l'imprimante est éteinte et les capteurs non alimentés) et ensuite pister les signaux sur les pattes des prises DB9.
Si les signaux RB6 ou RB7 sont absents, c'est que les triggers de schmitt ne fonctionnent pas comme prévu. vérifier les tensions des entrées + et - de chaque trigger puis vérifier l'état de la sortie selon si +>- (5V en sortie) ou ->+ (0V en sortie). la patte - est reliée à la sinusoïde du capteur et la patte + à une tension fixe d'environ 1.6V (délivrée par le pont diviseur de tension).
Si le programme n'a pas encore été chargé dans le PIC, ouvrez le logiciel MikroC, puis dans "outils", selectionnez "Mikrobootloader". Choisissez alors le port COM (il s'agit d'un port série virtuel passant par l'USB), la vitesse 115200 baud, le PIC 18F et ouvrez le fichier "asservissement_vitesse.hex". Appuyez sur le bouton RESET de la carte électronique et dans les 2 secondes, cliquez sur "connecter". Le logiciel doit afficher "connected" si l'opération s'est bien déroulée. Vous pouvez alors transférer le programme. Lorsque qu'une fenêtre apparait pour vous signaler la fin du transfert, vous pouvez appuyer à nouveau sur le bouton RESET.
Une fois le programme dans le PIC, ouvrez sur l'ordinateur le logiciel "TTY_Emulator". Créez une "connexion série" en choisissant le bon port COM ainsi que la vitesse 115200 baud. La console doit alors afficher les données reçues sur le port série.
L'interrupteur basculé sur 0 conduit à mettre à zéro le codeur de tête d'impression. Lorsqu'il est basculé sur 1, le PIC compte les tops de déplacement de la tête et affiche la valeur sur le port série. Vous devriez observer ce comportement.
De même, vous pouvez déplacer à la main le tambour d'avance papier et voir la valeur de position évoluer.
Selon la position de la tête et du tambour, le PIC envoie des consignes de tension au hacheur, sous la forme de signaux PWM. Sur le port série, la valeur de tension est indiquée. Après avoir branché la masse de l'oscillo sur la masse de l'imprimante ou de la carte (c'est la même), placer la sonde sur les pattes RB0, RB1, RB2 et RB3. Vous devriez voir sur certaines un signal PWM à 10kHz environ, selon la valeur de U_tete et U_tamb.
Que faire si le PIC ne compte pas correctement les déplacements : Si les signaux parviennent aux bonnes pattes du PIC, le programme ayant été validé, il ne doit pas y avoir de problème. Dans ce cas, postez sur le forum en indiquant le comportement obtenu et vos tests.
Que faire si les signaux PWM sont absents : si les valeurs de U sont non nulles, un signal doit être envoyé. Si U_tete est non nul, selon son signe, un signal PWM doit être visible sur RB0 ou RB1 (jamais les deux en même temps). Idem pour U_tamb avec les ports RB2 et RB3. En cas de problème, postez sur le forum...
Vérifier alors qu'à la sortie du hacheur (pattes OUTPUTx) les signaux PWM existent (en laissant la masse de l'oscilloscope sur la masse de l'imprimante ou de la carte : ne pas mettre les deux sondes rouge et noire sur les bornes du moteur car la noire est connectée à la masse...).
Vous pouvez alors couper l'alimentation du hacheur, rebrancher la prise DB9, effectuer l'initialisation des capteurs (mettre la tête en butée et actionner l'interrupteur pour initialiser le zéro) et vous apprêter à brancher l'alimentation du hacheur... Rappelez vous qu'en cas de comportement inattendu, il suffit de basculer l'interrupteur (ou débrancher l'alimentation du hacheur) ! Vous pouvez brancher !
Une fois branché, la tête d'impression doit faire des aller-retours et le tambour est asservi en position 0 : il résiste si vous tenter de le déplacer...
Que faire si le comportement n'est pas celui attendu : vous pouvez débrancher l'alimentation du hacheur puis vérifier en déplaçant la tête à la main que la valeur de la tension consigne bascule bien comme elle doit le faire. Comparez au comportement une fois sous tension. Si la tête part dans le mauvais sens, c'est peut-être un problème de câblage inversé des bornes du moteur (il est possible de corriger le programme pour éviter de dessouder).
De même, si le tambour part en vitesse élevée, c'est peut-être le même type d'erreur qui rend l'asservissement instable... N'hésitez pas à poster sur le forum !
Vérification des câblages électriques
Commencez par vérifier que les 3 alimentations sont bien débranchées (celles de la carte, du hacheur et de l'imprimante, enlever aussi le branchement USB de la carte électronique). Reliez les deux câbles série entre l'imprimante et la carte électronique.A l'aide d'un multimétre, vérifier la continuité électrique entre la masse de l'imprimante et la masse de la carte électronique (en position de mesure de résistance, le multimétre doit bipper). Vous pouvez aussi vérifier rapidement que les blindages sont eux aussi reliés à la masse.
Vérifier qu'il y a aussi continuité électrique entre les points de prélèvement des informations capteurs sur l'imprimante et les broches RAx du PIC, ainsi qu'entre les bornes des moteurs et les pattes OUTPUTx du hacheur.
Vérifier de même qu'il n'y a pas continuité électrique entre la masse et :
- l'alimentation de l'imprimante 30V,
- l'alimentation de la carte électronique 5V,
- l'alimentation du hacheur 12V,
- les points de mesure RAx des capteurs,
- les bornes des moteurs sur les pattes OUTPUTx du hacheur.
Que faire si vous trouvez une erreur : En cas de contact "absent", il faut pister les câbles pour trouver à quel endroit il n'y a plus contact. En cas de court-circuit, il faut essayer de débrancher l'une et/ou l'autre des prises série pour voir laquelle est fautive et tenter de trouver le mauvais contact.
Vérification des signaux des capteurs
Rebrancher maintenant la nappe du panneau latéral de l'imprimante (avec le bouton et les LED d'état des cartouches). Brancher l'alimentation de l'imprimante (seule, laisser les deux autres alimentations débranchées) et éventuellement appuyer sur le bouton de l'imprimante pour qu'elle soit allumée.Allumer un oscilloscope et relier la masse de la voie 1 à la masse de l'imprimante (n'importe quel point de l'armature métallique est relié à la masse). Assurez-vous que l'oscillo est correctement réglé (mesure DC, 2V/div, base de temps d'environ 0.2s/div). Placer la sonde de la voie 1 sur RA3 et déplacer (à la main) la tête d'impression : vous devriez voir le signal créneaux du codeur. Vérifiez de même le signal en RA4.
Sur le même principe, vérifier les signaux sinusoïdaux du capteur d'avance papier (RA1 et RA2), ainsi que les signaux créneaux après traitement par les triggers de schmitt, sur les pattes RB6 et RB7.
Il est possible de vérifier le capteur papier en glissant une feuille de papier mais cette opération n'est ni simple, ni importante donc on peut la reporter à plus tard.
Que faire si vous n'avez pas les signaux :
Si les signaux RA1 à RA4 sont "absents", il faut vérifier au niveau des points de prélèvement sur l'imprimante (points de soudure) qu'ils sont bien présents (sinon c'est que l'imprimante est éteinte et les capteurs non alimentés) et ensuite pister les signaux sur les pattes des prises DB9.
Si les signaux RB6 ou RB7 sont absents, c'est que les triggers de schmitt ne fonctionnent pas comme prévu. vérifier les tensions des entrées + et - de chaque trigger puis vérifier l'état de la sortie selon si +>- (5V en sortie) ou ->+ (0V en sortie). la patte - est reliée à la sinusoïde du capteur et la patte + à une tension fixe d'environ 1.6V (délivrée par le pont diviseur de tension).
Vérification du bon fonctionnement du PIC
Brancher maintenant l'alimentation de la carte électronique, ainsi que le câble USB.Si le programme n'a pas encore été chargé dans le PIC, ouvrez le logiciel MikroC, puis dans "outils", selectionnez "Mikrobootloader". Choisissez alors le port COM (il s'agit d'un port série virtuel passant par l'USB), la vitesse 115200 baud, le PIC 18F et ouvrez le fichier "asservissement_vitesse.hex". Appuyez sur le bouton RESET de la carte électronique et dans les 2 secondes, cliquez sur "connecter". Le logiciel doit afficher "connected" si l'opération s'est bien déroulée. Vous pouvez alors transférer le programme. Lorsque qu'une fenêtre apparait pour vous signaler la fin du transfert, vous pouvez appuyer à nouveau sur le bouton RESET.
Une fois le programme dans le PIC, ouvrez sur l'ordinateur le logiciel "TTY_Emulator". Créez une "connexion série" en choisissant le bon port COM ainsi que la vitesse 115200 baud. La console doit alors afficher les données reçues sur le port série.
L'interrupteur basculé sur 0 conduit à mettre à zéro le codeur de tête d'impression. Lorsqu'il est basculé sur 1, le PIC compte les tops de déplacement de la tête et affiche la valeur sur le port série. Vous devriez observer ce comportement.
De même, vous pouvez déplacer à la main le tambour d'avance papier et voir la valeur de position évoluer.
Selon la position de la tête et du tambour, le PIC envoie des consignes de tension au hacheur, sous la forme de signaux PWM. Sur le port série, la valeur de tension est indiquée. Après avoir branché la masse de l'oscillo sur la masse de l'imprimante ou de la carte (c'est la même), placer la sonde sur les pattes RB0, RB1, RB2 et RB3. Vous devriez voir sur certaines un signal PWM à 10kHz environ, selon la valeur de U_tete et U_tamb.
Que faire si le PIC ne compte pas correctement les déplacements : Si les signaux parviennent aux bonnes pattes du PIC, le programme ayant été validé, il ne doit pas y avoir de problème. Dans ce cas, postez sur le forum en indiquant le comportement obtenu et vos tests.
Que faire si les signaux PWM sont absents : si les valeurs de U sont non nulles, un signal doit être envoyé. Si U_tete est non nul, selon son signe, un signal PWM doit être visible sur RB0 ou RB1 (jamais les deux en même temps). Idem pour U_tamb avec les ports RB2 et RB3. En cas de problème, postez sur le forum...
Vérification du bon fonctionnement du hacheur
Débrancher la prise DB9 du câble "courants forts" puis brancher l'alimentation du hacheur. Vérifier les 12V aux bornes pour voir tout de suite si un court-circuit existe...Vérifier alors qu'à la sortie du hacheur (pattes OUTPUTx) les signaux PWM existent (en laissant la masse de l'oscilloscope sur la masse de l'imprimante ou de la carte : ne pas mettre les deux sondes rouge et noire sur les bornes du moteur car la noire est connectée à la masse...).
Vous pouvez alors couper l'alimentation du hacheur, rebrancher la prise DB9, effectuer l'initialisation des capteurs (mettre la tête en butée et actionner l'interrupteur pour initialiser le zéro) et vous apprêter à brancher l'alimentation du hacheur... Rappelez vous qu'en cas de comportement inattendu, il suffit de basculer l'interrupteur (ou débrancher l'alimentation du hacheur) ! Vous pouvez brancher !
Une fois branché, la tête d'impression doit faire des aller-retours et le tambour est asservi en position 0 : il résiste si vous tenter de le déplacer...
Que faire si le comportement n'est pas celui attendu : vous pouvez débrancher l'alimentation du hacheur puis vérifier en déplaçant la tête à la main que la valeur de la tension consigne bascule bien comme elle doit le faire. Comparez au comportement une fois sous tension. Si la tête part dans le mauvais sens, c'est peut-être un problème de câblage inversé des bornes du moteur (il est possible de corriger le programme pour éviter de dessouder).
De même, si le tambour part en vitesse élevée, c'est peut-être le même type d'erreur qui rend l'asservissement instable... N'hésitez pas à poster sur le forum !
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