Witajcie moi drodzy.
Tutaj pokażę wnętrze starej drukarki HP DeskJet 990cxi C6455A a potem zaprezentuję jak można łatwo wykorzystać części z jej środka: zasilacz 30V, układ przetwornicy step down 3.3V oraz transoptor szczelinowy. Dodatkowo pokażę modyfikację tej przetwornicy step down tak, by móc uzyskiwać z niej 5V. Wszystko będzie krok po kroku i zrozumiale dla początkującego hobbysty lub elektronika.
Teardown HP DeskJet 990Cxi C6455A
Bohaterem tematu jest HP DeskJet 990Cxi C6455A:
MADE IN: Spain, Jul 4, 2000. Stary sprzęt, ponad 20 lat ma.
Niektóre drukarki mają zasilacz wbudowany w siebie (czasem jako osobne PCB, a czasem jako wyciągany moduł), inne mają zasilacz poza obudową. Ta tutaj ma zasilacz w środku:
100-240V, 0.7A. Po tym można z grubsza oszacować moc zasilacza.
Do rozkręcenia drukarki potrzebne będę śrubokręty typu torx. Zasadniczo wszystkie śrubki są jednego rozmiaru, poza kilkoma mniejszymi trzymającymi silniczki.
Złącza do komunikacji z komputerem:
Część elementów po prostu się zdejmuje (jeśli demontujemy sprzęt na części, to można też użyć więcej siły):
Śrubki torx:
Bardzo ciekawy, wyciągany moduł:
To jest tzw. Auto-Duplex Unit C6463A, pozwala on automatycznie drukować na obu stronach papieru.
Styki modułu:
Płytka z transoptorem szczelinowym i jakimś ruchomym elementem który wchodzi w jego szczelinę:
Ściągane przyciski z diodami LED:
Po zdjęciu obudowy:
Tutaj moduł zasilacza jest jako po prostu osobna płytka. W innych przypadkach zasilacz bywa na zewnątrz lub jako wyciągane plastikowego pudełeczko.
Śrubki torx:
Styki na tusze:
Demontaż prowadnicy:
Elektronika z karetki wraz z widocznym enkoderem paskowym (ten pasek ma na sobie poprzeczne paski które zlicza enkoder by określić pozycję karetki, a samą karetka steruje silnik DC a nie krokowy):
Jedyny silnik krokowy w tej drukarce:
To i tak dobrze, bo czasem są same DC.
Wymontowane części
Z tej drukarki mamy następujące przydatne części.
Silniki - dwa DC i jeden krokowy:
Krokowy to PM35S-048-HPL2. Dość popularny silnik. Nawet teraz w sprzedaży jest:
Jego specyfikacja:
Jest to silnik na 24V, 7.5 stopni na krok (48 kroków pełny obrót)
Pierwszy z silników prądu stałego to C4557-60003. Dość popularny silnik karetki z różnych modeli drukarek. Parametry:
Quote:
JOHNSON ELECTRIC - C4557-60003 / HC615LG - Motor, DC. Reversible 6-18VDC.. Johnson Electric is World Leader in Micro Motors, Reversible PM 6-18VDC Motor, 100mA, 3500 RPM no load. Torque constant: 49.4 m/Nm/Amp. Res: 6.84 ohms. Motor Regulation: 28RPM/m-Nm Torque: 126m-Nm 2.63Amp at stall.. Condition:： New: A brand-new, unused, unopened and undamaged item in original retail packaging (where packaging is applicable). If the item comes direct from a manufacturer, it may be delivered in non-retail packaging, such as a plain or unprinted box or plastic bag. See the seller's listing for full details. See all condition definitions ： Model: ： HC615LG C4557-60003 ， Mounting Type: ： Face-Mounted： Current Type: ： DC ， Brand: ： JOHNSON ELECTRIC ENGINEERING Ltd： DC Stator/Winding Type: ： Motor/Generator ， Nominal Rated Input Voltage: ： 18, 6 V, 9 V, 12 V： MPN: ： HC615LG ， Reversible/Non-Reversible: ： Reversible： Shaft Diameter: ： 0.125" ， Base RPM: ： 3500：
Drugi to 06429-60004.
Tutaj jest nieco bardziej ubogo z informacjami, ale przynajmniej da się znaleźć oferty sprzedaży tego silnika w sieci.
Znajomość konkretnego modelu silnika jest bardzo przydatna, bo pozwala nam poznać jego parametry jeśli chcemy go wykorzystać we własnych projektach oraz umożliwia nam też skuteczne znalezienie zamiennika jeśli naprawiamy sprzęt.
Moduł zasilacza - do uruchomienia nieco później:
Zasilacz impulsowy zrealizowany jest na FA13842. Mało znany układ, choć pinami zgodny z serią UC384X, aczkolwiek producent zaznacza: "Pins are fully compatible, but characteristics are not. When our ICs are applied to a power supply circuit designed for other manufactures' 384X series, the characteristics and safety features of the power supply must be checked.". Widać, że nie chcą w razie czego mieć kłopotów jeśli ich produkt nie zachowa się w pełni tak jak UC.
Nota katalogowa:
Widać tam też transoptor NEC2561 służący do sprzężenia strony wtórnej ze stroną pierwotną przetwornicy w celu m. in. regulacji napięcia wyjściowego.
Moduł przyciski/LED - może się przydać, ale zasadniczo nie ma tu nic ciekawego:
Elektronika z karetki:
Mamy tu duże układy scalone w obudowach TQFP.
1826-6579 REV 1.2 (REV to skrót od revision, czyli wersja 1.2) oraz 1821-5613.
Niestety ciężko jest znaleźć jakąś ich dokumentacje. To jest coś produkowanego specjalnie pod ten produkt (lub jego serie). Dość kłopotliwe, ale tak często bywa.
Ciekawsze natomiast są znajdujące sie obok elementy F7326:
Jest to IRF7326D2:
Ten układ to MOSFET o kanale P + dioda Schottkiego w jednej obudowie SO-8. Początkujący elektronik mógłby się zdziwić, po co coś takiego? Naszkicujmy schemat połączeń w pobliżu by sie przekonać:
A teraz narysujmy go ładniej:
W ten sposób rozpoznajemy klasyczny układ przetwornicy step down, przetwornicy obniżającej napięcie. Ten element IRF7326D2 to główny budulec tej przetwornicy, klucz i dioda w jednej obudowie. Oczywiście trzeba tym jeszcze odpowiednio sterować (i można regulować napięcie), tego sterowania na schemacie nie ma. Jednakże gdyby te sterowanie dorobić (a nie jest to wcale trudne) to byśmy mieli z tej płytki dobrą przetwornice.
Nota katalogowa F7326:
Płytki z czujnikami
Płyta główna:
PCB ze złączami i mikroprocesorem kontrolującym drukarkę:
Złącze Centronics, dawno go nie widziałem:
Kilka układów scalonych. PD11284P11DL, BZA100, SN104961.
Notę katalogową znalazłem tylko dla BZA100:
Ten układ to po prostu diody ochronne w jednej obudowie SO20. Stosowane są w urządzeniach podatnych na przepięcia i ESD.
W tej konkretnej sytuacji chronią niżej widoczny port centronics (widać to po ścieżkach).
W rogu PCB widać strefę odpowiadającą za zasilanie:
Kondensatory elektrolityczne, duże cewki, układ L4978. To pewnie przetwornica step down która zamienia nieco wyższy napięcie (30V czy ileś) z zasilacza na 3.3V dla mikroprocesora przetwornicy.
To już druga przetwornica step down z tej drukarki, ale ta jest w jednym układzie w DIP8 i zdaje się byc łatwa do uruchomienia.
Ta dioda D05P SK34 też świadczy o tym, że tam jest przetwornica. To dość mocna dioda Schottkiego zdolna znieść prąd aż do 3A:
W następnym akapicie spróbujemy coś z tego uruchomić.
Uruchomienie modułu zasilacza
Z reguły zasilacze od drukarek wymagają podania prostego sygnału startowego, po prostu trzeba zewrzeć razem dwa piny by się uruchomiły. Na to liczyłem i tutaj, gdyż chciałem to zaprezentować, ale jednak okazało się, że ten zasilacz z HP DeskJet 990Cxi startuje z miejsca, bez żadnych problemów, zresztą idą od niego do drukarki tylko dwa przewody (masa oraz +30V).
Więc ograniczę się tylko do sprawdzenia jego wydajności prądowej i określenia, czy napięcie się utrzymuje czy spada pod obciążeniem.
Rezystor 180Ω jako obciążenie - napięcie 30.8V, prąd 0.17A.
Rezystor 33Ω jako obciążenie - napięcie 30.7V, prąd 0.91A.
Rezystancja około 16Ω jako obciążenie - napięcie 30.6V, prąd 1.85A.
Napięcie wcale nie spada, można wyciągnąć z tego zasilacza 2A albo i więcej.
Przetwornica step down ze płyty głównej
Spróbujmy zatem uruchomić coś więcej niż zasilacz. Nieco wcześniej zlokalizowałem na płycie głównej układ L4978, czyli przetwornicę zamieniającą 30V z zasilacza na zapewne 3.3V dla mikrokontrolera/procesora drukarki.
Nie mamy schematu drukarki, ale mamy przykładową aplikację tego układu:
Charakterystyczne elementy (dławik, dioda prostownicza, kondensator) można łatwo zlokalizować na PCB:
Dodatkowo sprawdziłem połączenia multimetrem - 30V z zasilacza szło bezpośrednio na tą przetwornicę. Czyli pracowała ona zawsze jak pracował zasilacz.
Pora podpiąć się z 30V do niej i sprawdzić czy działa:
(przed tą operacją też można prześledzić ścieżki i odpiąć od niej ewentualne elementy obciążające linię 3.3V, by nie startować niepotrzebnie mikrokontrolera itp. itd. z płyty głównej drukarki).
Można ciąć - przerobić na pojedynczy moduł. Przed cięciem usunąłem zbędne elementy które by przeszkadzały w wydzieleniu fragmentu płytki (odlutowałem złącze USB):
Po odlutowaniu jeszcze sprawdziłem wszystkie połączenia multimetrem (każdy element z pokazanego schematu aplikacji trzeba sprawdzić!) i zmieniłem kondensator na wyjściu na taki na większe napięcie. Przygotowany moduł:
Czy moduł działa? Jak najbardziej tak.
Końcowe testy ze sztucznym obciążeniem LD25:
Obciążenie ustawiłem na 2A. Przetwornica daje stabilne 3.3V od 8V wejściowego aż do 40V wejściowego (zgodnie z notą katalogową).
Jak na moduł za darmo z odpadów, to całkiem rewelacja.
Przeróbka przetwornicy step down tak by dawała 5V zamiast 3.3V
Teraz ktoś może powiedzieć, że przydałoby mu się raczej 5V, a nie 3.3V, zwłaszcza że na 5V chodzi dużo mikrokontrolerów. Większość Arduino też chodzi na 5V (chociaż np. Uno można zasilać nawet z 12V poprzez złącze jack bo ma na pokładzie regulator napięcia).
Z tego powodu przerobimy teraz nasz moduł tak, by dawał 5V.
Recepta na to jest oczywiście w nocie katalogowej L4978:
Mamy też tabelkę określającą wartości rezystorów, ale moim zdaniem ona nie jest potrzebna.
Po prostu trzeba się zastanowić - jaki rezystorowy dzielnik napięcia musimy dać by na wyjściu było 5V a na pinie 8 (czyli FB - Feedback) było te oczekiwane 3.3V? I by nie płynął też za duży prąd..?
Liczy się to z wzoru na dzielnik napięcia. Chociaż są też do tego kalkulatory:
https://www.digikey.pl/pl/resources/conversio...ulators/conversion-calculator-voltage-divider
2.7k i 4.7k - bo 5V * (4.7/(2.7+4.7)) = około 3.2 (czyli będzie nieco więcej niż 5V).
Jeden rezystor dałem w obudowie SMD, na wierzch PCB, drugi między piny kontrolera:
Sprawdźmy rezultat na różnych napięciach wejściowych przy obciążeniu 2A (użyłem sztucznego obciążenia LD25):
Od 8V do 40V wszystko gra, napięcie 5.4V utrzymuje się stabilnie (pewnie nie dałem zbyt dokładnych wartości rezystorów, można by dobrać lepiej i byłoby 5.1V).
Rozpoznanie pinów i uruchomienie transoptora szczelinowego z enkodera
Teraz dla odmiany coś całkiem innego.
Z głównej płyty drukarki wylutowałem (metodą siłową, czyli gorącego powietrza, choć można też zwykłą lutownicą) takie dwa transoptory szczelinowe które stanowiły czujniki enkoderów:
Działają one bardzo prosto. Z jednej strony mamy diodę nadawczą (z reguły podczerwoną), z drugiej fototranzystor. Między nimi jest szczelina, w której może coś zasłonić fototranzystor albo nie, a odczyt z fototranzystora nam mówi czy coś go zasłania.
Oznaczenie elementu:
Zacznijmy od określenia wyprowadzeń diody. Przyda się test diody na multimetrze. Trzeba określić gdzie jest katoda a gdzie anoda:
Dioda przewodzi tylko w jedną stronę. Pozostałe konfiguracje pinów wcale nie przewodzą. Więc na zdjęciu czerwona sonda dotyka anody, a czarna katody.
Teraz określimy wyprowadzenia fototranzystora.
W tym celu przyda się rezystor, powiedzmy 1k, i źródło zasilania 5V. Podłączamy diodę tak jak zwykłą diodę LED z rezystorem:
I badamy dwa pozostałe piny multimetrem.
Tylko w jednym kierunku przewodzą:
Zasłonięcie szczeliny powoduje brak przewodzenia:
Emiter fototranzystora na zdjęciu podłączony jest do niebieskiego przewodu (wejście COM) multimetru.
To nam starcza. Możemy zastąpić multimetr diodą LED (z dodatkowym rezystorem, zaraz schemat).
Początkowo dioda świeciła dość słabo. Uznałem, że te 1kΩ co wcześniej wybrałem to trochę za duża wartość, zmniejszyłem ją do 330Ω.
Końcowy efekt:
(zasłonięcię przerwy powoduje zgaszenie LED)
No i schemat (wartości elementów można by pewnie sensowniej dobrać, zwłaszcza mając notę katalogową czujnika...):
Transoptor szczelinowy działa - może to być punktem wyjściowym do dalszych zabaw, np. wykorzystania go w enkoderze albo po prostu w roli jakiegoś czujnika otwarcia szafki, itp. itd. Oczywiście jego wyjście też można podpiąć np. do Arduino i odczytywać jego stan z portu mikrokontrolera.
Wnętrze transoptora szczelinowego z enkodera
Zajrzyjmy jeszcze do jego środka. Obudowa jest na zaczepach:
Po jej zdjęciu widzimy osobno element nadawczy i odbiorczy:
Całkiem wymontowane:
Co było pod metalowym ekranem na płycie głównej?
Reszta części z płyty głównej się raczej nie przyda, ale do zaspokojenia ciekawości można potraktować ją gorącym powietrzem i sprawdzić co było pod tą metalową klatką ekranującą zakłócenia:
Widać tu układ BGA 2AD1-0007 produkcji Agilent, główny mikroprocesor drukarki, nieznany C6455-80049 oraz 48LC4M16A2. Pamięć SDRAM 64MB produkcji Micron:
Tą raczej ciężko będzie uruchomić w warunkach amatorskiego DIY.
I obok mamy jeszcze pamięć która byłaby prostsza w użyciu (nawet z Arduino):
24C08W6, EEPROM z interfejsem I2C:
Do tej z kolei wystarczy taka płytka (adapter SOP to DIP8) i można nawet ją do płytki stykowej podłączyć:
Podsumowanie
Jak widać nawet z takiej starej drukarki można uzyskać wiele przydatnych części, elektroniki i mechaniki.
Nie wszystkie silniki z drukarek są krokowe, zdarza się że jest więcej silników DC, ale przynajmniej silniki te często mają specyfikacje dostępne w sieci więc wiemy czym sterujemy.
Oczywiście można uzyskać zasilacz, to jest w zasadzie najprostsze bo jest on jako osobny moduł.
Można też uzyskać moduły (lub części dla) przetwornic różnego rodzaju, tutaj step down zamieniająca od 8 do 40V na 3.3V lub 5V, też bardzo przydatne, i nadajęce się do użytku z odzyskanym zasilaczem.
Transoptor szczelinowy i pasek enkodera (kontrola karetki) też może się przydać, a jego wyprowadzenia jak pokazałem łatwo jest określić bez posiadania jego noty katalogowej.
Jedynie na nic nie zdadzą się wyspecjalizowane układy/kontrolery z drukarki, zwłaszcza że często nie ma w sieci ich żadnej dokumentacji a i tak raczej nie znalazłyby miejsca poza swoim pierwotnym zastosowaniem.
PS: Wiem, że nie przedstawiłem tutaj działania silnika krokowego (np. jego obsługi poprzez Arduino), ale na tym się chcę skupić w innym temacie.
Cool? Ranking DIY
