复印机磁条性能测试装置及测试方法

摘要

一种复印机磁条性能测试装置，由计算机、打印机绘图仪、控制机床、测试和控制卡、探头共同电气连接构成，其中，控制机床由立柱、步进电机、丝杆、机床平台共同连接安装构成，测试和控制卡由磁敏元件电路、数据放大器电路、A/D转换器电路、PCI总线接口电路、光电驱动电路、驱动程序控制电路共同电气连接构成。同时，本发明还涉及该装置的测试方法。采用该装置和方法可以测试复印机磁条的表面磁场、描绘磁场与磁条长度之间的关系曲线，使用方便、安全可靠。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种复印机磁条性能测试装置及其测试方法，具体涉及测量、电子及仪器技术领域，属于测试仪器技术。

(二)背景技术

复印机中的主要部件磁辊是由磁条组成，因此，磁条的结构及其磁性能决定着磁辊的性能，它间接地影响复印机的复印效果。磁条的应用主要是以表面磁场的大小为恒量标准。目前，磁条的生产和应用中存在的问题是：(1)没有专用的磁条磁性能测试装置，以及对应的测试方法；(2)利用普通的磁场测试仪表只能在磁条上选择一些点手动进行测试，由于手动测试的不确定性，使得误差比较大；(3)不能够提供磁条的完整磁感应强度分布情况；(4)通常情况是按照磁条在生产中充磁的数值作为标准，但实际上对磁条充磁的磁场数值并不能代表磁条具有的这种磁场数值。

(三)发明的内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种复印机磁条性能测试装置及其测试方法，采用该装置和方法可以测试复印机磁条的表面磁场、描绘磁场与磁条长度之间的关系曲线。

本发明的测试装置由计算机、打印机绘图仪、控制机床、测试和控制卡、探头共同电气连接构成，其中，控制机床由立柱、步进电机、丝杆、机床平台共同连接安装构成，测试和控制卡由磁敏元件电路、数据放大器电路、A/D转换器(即模/数转换器)电路、PCI总线(PCI为计算机的一种接口)接口电路、光电驱动电路、驱动程序控制电路共同电气连接构成，其相互位置及连接关系为：计算机与打印机绘图仪相互电气连接，计算机与控制机床、测试和控制卡相互电气连接；立柱安装在机床平台上，丝杆安装在立柱上，步进电机和探头安装在丝杆上；探头与磁敏元件电路相互电气连接，磁敏元件电路输出线与数据放大器电路输入线相互电气连接，数据放大器电路输出线与A/D转换器电路的输入线相互电气连接，A/D转换器电路输出线与PCI总线接口电路相互电气连接，PCI总线接口电路的输出线与驱动程序控制电路的输入线相互电气连接，PCI总线接口电路的输出线与光电驱动电路的输入线相互电气连接，光电驱动电路的输出线与步进电机相互电气连接，PCI总线接口电路输出线与计算机相互连接。步进电机、丝杆和探头共同组成步进移动机构。

在本发明中，探头由手柄、霍尔元件和引线构成，霍尔元件的表面与探头测试端面的距离要求0.1～0.5mm，霍尔元件的尺寸一般为1mm×1mm×(0.1～0.3)mm。磁场以探头中心轴的方向加到霍尔元件表面上，并被测量。

在本发明中，磁敏元件电路由稳压电源IC₁、霍尔元件H₁、电阻R₁共同电气连接构成；数据运算放大器电路由运算放大器电路IC_2A、IC_2B、IC_2C、电阻R₂～R₈共同电气连接构成；A/D转换器电路由A/D转换器电路IC₆和电位器电路W₁共同电气连接构成；PCI总线接口电路由双向总线驱动电路IC₆、IC₇共同电气连接构成；驱动程序控制电路由串行EEPROM电路IC₁₀构成；光电驱动电路由光电耦合电路IC₃、IC₄、IC₅、电流驱动电路Q₁、Q₂、Q₃共同电气连接构成。

本发明的测试方法包括如下步骤：

(1)安装、设定：将被测试的磁条安装在控制机床平台上，设定步进移动机构每一步移动的距离L(L＝1～10mm)；

(2)表面磁场测试：计算机控制测试开始，并发出控制信号，PCI总线接口电路接收到信号后，再控制光电驱动电路，经过该电路光电隔离信号处理后驱动步进电机旋转，使得步进移动机构移动L，计算机通过PCI总线接口电路读取测试数值，即第一点磁条表面磁场数值；再控制步进移动机构移动到下一点，用相同方法测量第二点的磁场数值；之后，以此类推，共测试N点(N＝21～64)，即对应一个磁条的长度；

(3)数据处理与输出：计算机利用磁条图形处理程序对测试数据进行数据处理，得到磁条磁场与长度的关系曲线数据，通过打印机绘图仪输出。

在本发明方法的步骤(2)中，控制和测试程序如下：程序开始，对计算机、数据、图形进行初始化处理，判断有设置？否，返回继续等待和判断，是，测试开始？否，设置处理，返回继续等待和判断，是，探头移动一组步距，测试一点磁场，判断测试点数N＝I(I＝21～64)？否，返回继续移动和测试，是，点数测试结束，进行数据处理，图形数据转换成曲线处理，输出图形和数据，程序结束。

在本发明方法的步骤(3)中，磁条图形处理程序如下：程序开始，对图形数据进行初始化处理，设置第一象限坐标刻度和单位，对磁场的坐标刻度和单位进行处理，对长度的坐标刻度和单位处理，求各点磁场的最大值误差点δ_i，求差值δ_i-δ_i+1，当δ_i＞0时，是，δ_i→寄存器保存，否，跳转到下一步骤，判断点数i＝M？否，i+1→i，跳转到判断步骤，继续判断，否，δ_j为寄存器保存的最大误差，磁条在j点产生最大误差，也是最大误差点，对磁场数据按坐标进行处理，得到磁场与长度的曲线图形的数据，保存图形的全部数据，程序结束。

本发明的原理在于：利用计算机高级C⁺⁺或BASIC语言设计控制和测试程序以及磁条图形处理程序。计算机通过PCI总线上的测试和控制卡控制步进移动机构移动，该机构带动探头移动，以及通过探头测试磁条的表面磁场数值。计算机发出探头移动一步命令，PCI总线接口电路经过处理，再控制光电驱动电路，最后驱动步进电机转动，使得步进移动机构移动一个步距，该点的磁场作用探头的磁敏元件产生输出，经过数据放大器电路放大处理，输出到A/D转换器，计算机再读取A/D转换器的输出信号，该点测试结束。再控制步进移动机构移动到下一点。用相同方法测量第二点的磁场数值。依此类推，继续控制、移动和测试，在磁条长度的范围内，共测试N点(N＝21～64)。利用高级语言编制磁条图形处理程序，打印机绘图仪输出磁条与长度的图形及测试数据。

本发明与现有技术相比具有如下的优点或效果：(1)提出了按照等距离测试磁条表面磁场的方法，可以绘制磁条磁场与长度的关系曲线图形；(2)可以利用计算机高级语言C⁺⁺或BASIC编制控制和测试程序，以及磁条图形处理程序，编程简单；(3)采用了PC计算机控制装置的工作过程；(4)利用磁场图形特性作为检验标准方法，有效反映端部和中间部分的磁场性能；(5)设计了计算机PCI总线控制卡，卡电路使用、维修方便；(6)设计了专用的控制机床；(7)电机与PCI总线电路有光电隔离，保证了计算机的电气安全和装置的可靠性能。

(四)附图说明

图1是本发明的测试装置结构图；

图2本发明的测试装置电路示意图；

图3是本发明的丝杆结构图；

图4是本发明的控制和测试程序流程图；

图5是本发明的磁条图形处理程序流程图；

图6是本发明的测试和控制卡电路图；

图7是磁条的磁场与长度的关系曲线图。

(五)具体的实施方式

由图1所示，本发明的测试装置由计算机1、打印机绘图仪11、控制机床、测试和控制卡2、探头3共同电气连接构成，其中，控制机床由立柱5、步进电机6、丝杆8、机床平台10共同连接安装构成，步进电机6、丝杆8和探头3共同组成步进移动机构7。立柱5安装在机床平台10上，丝杆8安装在立柱5上，步进电机6和探头3安装在丝杆8上；4为探头和步进电机引线，9为待测磁条。

由图2显示，磁敏元件电路输出线与放大器电路输入线相互电气连接，放大器电路输出线与A/D转换器电路的输入线相互电气连接，A/D转换器电路输出线与PCI总线接口电路相互电气连接，PCI总线接口电路的输出线与驱动程序控制电路的输入线相互电气连接，PCI总线接口电路的输出线与光电驱动电路的输入线相互电气连接，光电驱动电路的输出线与步进电机相互电气连接，PCI总线接口电路输出线与计算机相互连接。

图3是丝杆结构图。丝杆的直径用D表示，丝的高度为L3，丝的间距是L4，丝与圆心的距离是L2，丝杆的长度是L1。

图4显示，控制和测试程序如下：程序开始，对计算机、数据、图形进行初始化处理，判断有设置？否，返回继续等待和判断，是，测试开始？否，设置处理，返回继续等待和判断，是，探头移动一组步距，测试一点磁场，判断测试点数N＝I(I＝21～64)？否，返回继续移动和测试，是，点数测试结束，进行数据处理，图形数据转换成曲线处理，输出图形和数据，程序结束。

图5显示，磁条图形处理程序如下：程序开始，对图形数据进行初始化处理，设置第一象限坐标刻度和单位，对磁场的坐标刻度和单位进行处理，对长度的坐标刻度和单位处理，求各点磁场的最大值误差点δ_i，求差值δ_i-δ_i+1，当δ_i＞0时，是，δ_i→寄存器保存，否，跳转到下一步骤，判断点数i＝M？否，i+1→i，跳转到判断步骤，继续判断，否，δ_j为寄存器保存的最大误差，磁条在j点产生最大误差，也是最大误差点，对磁场数据按坐标进行处理，得到磁场与长度的曲线图形的数据，保存图形的全部数据，程序结束。

由图6显示，磁敏元件由稳压电源IC₁、霍元件H₁、电阻R₁共同电气连接构成，数据运算放大器电路由运算放大器电路IC_2A、IC_2B、IC_2C、电阻R₂～R₈共同电气连接构成；A/D转换器电路由A/D转换器电路IC₆和电位器电路W₁共同电气连接构成；PCI总线接口电路由双向总线驱动电路IC₆、IC₇和PCI总线驱动电路共同电气连接构成；驱动程序控制电路由串行EEPROM电路IC10共同电气连接构成；光电驱动电路由光电耦合电路IC₃、IC₄、IC₅、电流驱动电路Q₁、Q₂、Q₃共同电气连接构成；步进电机用M₁表示。

图7是利用本装置测试的一种理光复印机磁条的磁场与长度的关系曲线图，纵、横坐标分别为磁感应强度B(mT)和角长度L(mm)。

本发明检测装置各部件的要求如下：测试和控制机床的立柱、步进移动机构、机床平台、丝杆可选用无磁材料制造，例如：铜、铝等材料；稳压电源电路IC₁可选AD580型；运算放大器IC_2A、IC_2B、IC_2C采用OP27型；光电隔离电路IC₃、IC₄、IC₅可选TL421型；A/D转换器电路IC₆可选AD7703型；双向总线驱动器电路IC₇、IC₈可选74F245型；计算机PCI总线接口电路IC₉可选W89C940F型；步进电机M₁可选用57BYG009型。