Este artigo faz parte de um livro sobre impressoras que publicamos no passado, contendo informações sobre impressoras da época (2007). Mesmo com a tecnologia das impressoras avançando muito nos últimos anos, muito ainda se mantém principalmente em relação a parte mecânica. As informações deste artigo podem ser úteis para os que trabalham no reparo dessas impressoras.
Acionamento de Motores e Solenóides
Conforme vimos diversos artigos desta seção de service em que descrevemos o princípio de funcionamento dos diversos tipos de impressoras, elas contam com motores e solenoides para fazer a movimentação das partes móveis. Estes dispositivos são formados basicamente por bobinas as quais, para o acionamento devem ser percorridas por correntes intensas, que chegam perto de 1 A em alguns casos.
Assim, para esse acionamento além dos blocos lógicos que determinam quais bobinas dos motores ou quais solenoides devem ser acionados temos os circuitos de potência. Duas são as configurações principais com que encontramos os circuitos de acionamento de motores e solenoides. A primeira é a que faz uso de transistores de média potência, como a mostrada na figura 1.
Na maioria das impressoras, esta etapa é a que melhor podemos mexer em caso de problemas, pois normalmente são usados componentes discretos comuns, fáceis de testar, de trocar e ainda de encontrar em caso de pane. São usados normalmente transistores bipolares de média potência, dotados de dissipadores de calor.
Na base destes transistores encontramos resistores discretos que dificilmente dão problemas e, como carga de coletor, temos ou o enrolamento de um motor de passo ou ainda o enrolamento de um solenoide de acionamento das cabeças.
O primeiro teste que normalmente podemos fazer neste setor, para encontrar eventuais falhas, é da continuidade dos enrolamentos das cargas acionadas. Isto pode ser feito com o multímetro que deve ler resistências muito baixas, conforme atesta a tabela tirada de uma impressora comum como a EPSON DFX500 com a identificação dos pontos de teste mostrada na figura 2.
Veja que as resistências variam entre poucos ohms a pouco mais de 60 ohms, o que facilita muito o teste mesmo usando um multímetro comum de baixo custo. Uma resistência muito alta (infinita) neste teste revela que o dispositivo que deve ser acionado está com a bobina interrompida.
O teste seguinte ao da continuidade dos enrolamentos do dispositivo acionado, que pode ser feito nesses circuitos, é o da medida da tensão nos coletores dos transistores, quando o motor ou solenoide não está acionado.
Entre o coletor e o emissor dos transistores devemos ter uma resistência muito alta. Se a resistência for baixa (nula) o transistor se apresenta em curto. Se não houver acionamento da função correspondente podemos tirar o transistor para teste, segundo procedimento normalmente usado neste caso. Medimos de forma combinada as resistências, direta e inversa, entre seus terminais.
Os transistores usados nessa função são de uso geral de média potência, que normalmente são fáceis de obter e que admitem equivalentes. Na maioria dos casos os tipos NPN podem ser substituídos pelos BD135, BD137 ou BD139 sem problemas. O funcionamento desta etapa é bastante simples de entender: quando um dos enrolamentos do motor deve ser acionado ou um solenoide ativado, uma tensão positiva (nível alto) é aplicada a base do transistor.
O transistor conduz então colocando um nível baixo de tensão no seu coletor. Circula então uma corrente entre a alimentação positiva e o coletor do transistor, através do enrolamento do motor ou solenoide o que causa sua ativação. Esta etapa opera então com pulsos de curta duração, retangulares que são aplicados à carga quando ela deve ser acionada. No capitulo em que detalhamos o funcionamento deste circuito, mostramos as formas típicas encontradas.
Podemos nos basear nas formas de onda existentes neste circuito para fazer o diagnóstico de funcionamento usando o osciloscópio. O segundo tipo de acionamento é o que faz uso de circuitos integrados de potência (drivers), como o mostrado na figura 3.
IC3 e IC4 são circuitos integrados de potência, cada qual contendo 4 drivers, capazes de excitar os enrolamentos de um motor de passo, por exemplo, com correntes da ordem de 500mA. Suas entradas são compatíveis com lógica TTL, podendo então receber os sinais de comando diretamente do microcontrolador. Na figura 5 temos o SLA7062Mda Sanken que é um circuito integrado normalmente encontrado na função de driver de motores de passo em impressoras LASER, e mesmo de outros tipos.
Este circuito pode fornecer correntes de saída de 1 a 3 A e na sua saída, em lugar de transistores bipolares são usados MOSFETs de potência.
Veja que neste circuito integrado temos recursos para sua montagem num dissipador de calor. Internamente, estes circuitos integrados contêm então etapas amplificadoras de potência que operam exatamente como os transistores das etapas que tomamos como exemplo.
No caso dos circuitos integrados, podemos verificar seu funcionamento monitorando os sinais em suas saídas quando os motores ou solenoides devam ser acionados. As etapas indicadas de excitação servem para excitar os seguintes tipos de mecanismos:
a) Solenoides ou transdutores das cabeças de impressão
b) Motores de passo de movimentação das cabeças de impressão
c) Motores de passo da movimentação do papel e cilindros de impressão
d) Outros dispositivos ou motores responsáveis pela movimentação independente de partes mecânicas da impressora.
Será interessante fazermos uma análise de circuitos específicos e vermos de que modo uma falha influi no funcionamento da impressora, assim como pode ser feita sua reparação. Começamos então por um circuito de acionamento das cabeças de impressão de uma impressora matricial que, conforme vimos, utiliza pequenos solenoides que ¨disparam¨ quando a cabeça passa diante de um local onde deve ser gravado um ponto.
Na figura 5 temos então um circuito típico de acionamento para este tipo de impressora.
Uma linha de impressão falha pode indicar que um dos transistores da série de acionamento se encontra com problemas (aberto, por exemplo). O teste dos transistores revelará facilmente o problema e, feita a substituição, a impressora voltará a funcionar normalmente. Para o caso do motor que movimenta a cabeça de uma impressora, temos o circuito típico mostrado na figura 6.
Podemos facilmente reconhecer o driver de acionamento deste motor, pois ele consiste em quatro transistores de média potência, numa configuração como a mostrada na figura. Os transistores aplicam pulsos de controle aos enrolamentos do motor, determinando o seu movimento e a posição até onde ele deve se mover para posicionar a cabeça de impressão.
Os problemas relacionados com o funcionamento desta etapa são comumente relacionados com a queima desses transistores. Neste caso, a fase correspondente ao motor que deve ser acionada não funciona causando um movimento impróprio da cabeça.
Também neste caso, em lugar de transistores individuais podemos encontrar CIs de potência que já contém os drivers internos, como o que mostramos na figura 7. Finalmente temos os circuitos de acionamento dos motores que trabalham com o movimento dos cilindros, levando o papel até sua posição de impressão e depois para fora da impressora, quando a impressão está completa.
O circuito, de uma impressora CF136 (Canon) usa quatro transistores de potência que são excitados diretamente pelo microprocessador. Observe a forma do sinal de excitação que consiste em salvas de pulsos de curta duração, o necessário para se obter a necessária precisão de posicionamento do motor que a aplicação exige.
Para os leitores que possuam osciloscópio, é importante observar que as formas de onda dos sinais de acionamento de drivers de motores e solenoides de uma impressora variam conforme a sua função. Assim, é importante ter diagramas que mostrem essas formas de onda.
Este circuito também pode contar com uma entrada de habilitação que permite levá-lo a um estado de espera ou baixo consumo. No caso das impressoras eletrofotográficas (LASER e LED), o mecanismo de acionamento dos cilindros é um pouco mais pesado, exigindo um sistema de acionamento mais robusto. Assim, os circuitos podem contar com transistores de maior potência, ou ainda circuitos integrados maiores, dotados de recursos para a montagem em radiadores de calor.
Neste caso, também se deve estar atento às formas de onda do sinal de acionamento se sua análise for feita com o osciloscópio. Neste caso, normalmente são usados pulsos quase retangulares para se obter um bom torque no funcionamento, aliado a uma necessidade de precisão no posicionamento.
