UNIVERSIDAD  “RICARDO  PALMA”

 

 

FACULTAD  DE  INGENIERIA  ELECTRONICA

 

 

 

 

TESIS   DE   GRADO

 

 

“OPTIMIZACION  DE  UNA  FOTOCOPIADORA  EMPLEANDO  EL MICROPROCESADOR   Z-80”.

 

 

 

 

 

Presentado  Por:

 

 

VICTOR  ALONSO  PACHECO  MOYA

 

 

 

 

Para  Optar  el  Título  de  Ingeniero  Electrónico

 

 

 

 

 

 

Lima  -  Perú

 

 

 

 

 

1985

 

 

INDICE

 

INTRODUCCION

REFERENCIA HISTORICA DE LA XEROGRAFIA

 

CAPITULO I:

ANTECEDENTES Y OBJETIVOS DEL PROYECTO

1.1              ANTECEDENTES DEL PROYECTO

1.2              OBJETIVOS DEL PROYECTO

 

CAPITULO II

ASPECTOS BASICOS DEL COPIADO

2.1. CAMPOS Y LINEAS DE FUERZA

2.2. FOTORRECEPTOR

2.3. CARGA

2.4. PRPYECCION DE IMAGEN

2.5 EXPOSICION

2.6 REVELADO

2.7. TRANSFERENCIA

2.8. FUSION Y DERRETIDO

2.9. FUSION MEDIANTE RODILLOS DE PRESION

 

CAPITULO III

CONSIDERACIONES TECNICAS

3.1. CARACTERISTICAS DE LA MAQUINA

3.2. AREAS DE LA MAQUINA

       3.2.1. Control de Impulsiones

       3.2.2. Consola de Control

       3.2.3. Alimentador de Papel

       3.2.4. Gaveta de Tope y Registro

       3.2.5. Sistema Óptico

                 3.2.5.1. Cristal de Exposición

                 3.2.5.2. Lámpara de Exposición y Ventiladores

                 3.2.5.3. Mecanismo de Exploración

                 3.2.5.4. Impulsión del Espejo de Objetos

                 3.2.5.6. Ranura de Exposición Fija

                 3.2.5.7 Detector de Exposiciones del Sistema Óptico

                 3.2.5.8 Leva de Exploraciones

       3.2.6. Cilindros y Corotrones

                 3.2.6.1. El Corotrón de Carga

                 3.2.6.2. El Corotrón de Pretransferencia

                 3.2.6.4. Corotrón de Prelimpieza

       3.2.7. Revelado

       3.2.8. Fusión

                 3.2.8.1. Controles del Fundidor

      3.2.9. Transporte 3

                 3.2.9.1. Barra Antiestática

      3.2.10. Limpieza

3.3.  SINCRONIZACION DEL CONTROL DE CICLOS

3.4  DIAGRAMA DE BLOQUE DE LA FOTOCOPIADORA

3.5. CONDICIONES DEL SISTEMA

       3.5.1.  Calentamiento

       3.5.2.  Nivel de Copia

       3.5.3.  Cambio de  Modo de la Óptica

                  3.5.3.1.  Rearranque automático

                  3.5.3.2.  Falla en el cambio del Sistema Óptico.

       3.5.4.  Impresión

                 3.5.4.1.  Comienzo de la Impresión

      3.5.5.  Paro Programado

      3.5.6. Dispensador de Toner

      3.5.7.  Paro por mal Funcionamiento

      3.5.8. Programadores (Contadores)

3.6. EVALUACION TECNICO-OPERATIVA DE LA COPIADORA FRENTE A SU

       ANTECESOR  ELECTROMECANICA

3.7.    ESPECIFICACIONES TECNICAS

 

CAPITULO IV

PLANTEAMIENTOS DEL DISEÑO

4.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA 

4.2. EL PORQUE UTILIZO UN MICROPROCESADOR EN EL DISEÑO

4.3. ARQUITECTURA Y COMPONENTES DEL SISTEMA UTILIZANDO UN                                        M ICROPROCESADOR

      4.3.1. Esquema de los Circuitos

      4.3.2.  Sincronización Básica

      4.3.3.  El Microprocesador

                 4.3.4.1. Unidad Procesadora Central (CPU)

      4.3.4.  Memoria

                 4.3.4.1.  ROM  (Memoria de Lectura)

                 4.3.4.2.  RAM  (Memoria de Acceso al Azar)

      4.3.5.  Puertos de Entrada y Salida

      4.3.6.  Esquema de la Operación

4.4. MOTIVOS TECNICOS DE ELECCION DEL MICROPROCESADOR Z-80

 

CAPITULO V:

EL MICROPROCESADOR ZILOG Z-80

5.1. GENERALIDADES

5.2. ARQUITECTURA DEL PROCESADOR CENTRAL

       5.2.1. Registros de la CPU

                 5.2.1.1.  Acumuladores y Registro de Estado

                 5.2.1.2.  Registros de Uso General

                 5.2.1.3.  Registro de Uso Especial

                               1.  PC  (Contador de Programa)

                               2.  SP   (Puntero de Pila ó de Stack)

                 5.2.1.4.  Registros Índice o Indexados IX y IY

                 5.2.1.5.  Registros de Direcciones de Interrupción

                 5.2.1.6.  Registro de Refresco de Memoria

5.2.2.  Unidad Aritmética y Lógica  (ALU)

5.2.3   Registro de Instrucciones y Control del Procesador Central  (PC)

5.2.4.  Hardware del Procesador Central

           5.2.4.1.  Ao  -  A15  Bus de Direcciones

           5.2.4.2.  Do  -  D7    Bus de Datos

5.2.5.  Pines de Control del Sistema

           5.2.5.1.  M1  (Ciclo de Máquina)

           5.2.5.2.  MRQ  (Petición de Memoria)

           5.2.5.3.  IORQ  (Petición de Entrada/Salida)

           5.2.5.4.  RD  (Lectura de Memoria)

           5.2.5.5.  WR  (Escritura de Memoria)

           5.2.5.6.  RFSH  (Señal para Memoria Dinámica)

5.2.6.  Señales para Control de la CPU

           5.2.6.1.  HALT  (Estado de Parada)

           5.2.6.2.  WAIT  (Espera)

           5.2.6.3.  INT  (Interrupción)

           5.2.6.4.  NMI  (Interrupción no Enmascarable)

           5.2.6.5.  RESET

5.2.7.  Pines de Control del Bus

           5.2.7.1.  BUSRQ  (Solicitud de Buses)

           5.2.7.2.  BUSAK  (Entrada de Buses)

5.2.8.  Indicadores de Estado del Z-80

5.2.9. Temporización del CPU

           5.2.9.1.  Ciclo  M1

           5.2.9.2.  Ciclos de Lectura/Escritura de Memoria

           5.2.9.3.  Ciclos de Lectura/Escritura de entrada / salida

           5.2.9.3.  Ciclos de Lectura/Escritura de entrada / salida

5.2.10. Resumen del Conjunto de Instrucciones

 

CAPITULO VI:

HARDWARE

6.1.    Diagrama de Bloques del Sistema

6.2.    Generación del Reloj

6.3.    Circuito de Reinicialización  (Reset)

6.4.    Amplificación Intermedia o Separación de Direcciones

6.5.    Buffer de Control y de Direcciones

6.6.    Bus de Datos

6.7.    Decodificación para los Ports de E / S

6.8.    Generación de la Señal Port Read

6.9.    Operación de Lectura de una Port de Entrada

6.10. Port de Entradas de Interrupción

6.11. Ports de Entradas

6.11.1. Port 1: Teclado de Control

6.11.2. Port 2: Interruptores del desplazamiento de papel

        6.11.3. Port 3: Interruptores del Sistema Óptico (espejos)

        6.11.4. Port 4: Interruptores del Lente Óptico, Termistor  y Detector Nivel de   

                                  Toner.

6.12.Generación de la señal Port Write

6.13. Operación de Escritura de un Port de Salida

6.14. Port de Salida

6.15. Ports de Salidas

6.15.1. Ports 5 y 6: Ports de Displays (Unidades y decenas)

6.15.2.  Port 7: Ports Leds

6.15.3.  Port 8: Port Lámparas

6.15.4.  Port 9: Port Motores

6.15.5 Port 10: Port Varios

6.16. Acoplador de Salida para Funciones (AC)  y  (DC)

6.17. Sistema de Memoria

        6.17.1.  Mapa de Memoria

        6.17.2.  Generador de Habilitar ROM

        6.17.3.  Generador de Señal Memory Read

        6.17.4.  Arquitectura Eprom

        6.17.5   Secuencia de Eventos para una  Escritura en Ram

        6.17.7.  Generador de Líneas de >Control Read y Write

        6.17.8.   Arquitectura Ram

 

CAPITULO VII:

DIAGRAMAS Y SOFTWARE DEL PROGRAMA

7.1.    Diagrama de Tiempo

7.2.    Diagrama de Flujo

7.3.    Listado del Programa

 

CAPITULO VIII:

COSTOS

8.1.    Costos del Diseño

8.2.    Observaciones

 

DESCRIPCION DE SU FUNCIONAMIENTO

CONCLUCIONES

BIBLIOGRAFIA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INTRODUCCION

 

 

Las máquinas copiadoras son actualmente una distribución de combinación sofisticada de sistemas ópticos, mecánicos, eléctricos y electrónicos; basados todos en la ciencia del copiado. El sistema desde  sus inicios ha necesitado mejoras de acuerdo a la tecnología  actual.

 

Las razones importantes de este diseño es dar a conocer el sistema del fotocopiado, tanto en su parte teórica como en su estructura y funcionamiento. Utilizo sus funciones para controlar y optimizar este sistema con una tecnología mas avanzada y versátil.

 

Lo que se espera demostrar es que el profesional peruano es capaz de desarrollar una propia tecnología independiente y adaptada a su realidad. Para esto he realizado los componentes más usados y conocidos en el mercado.

 

El contenido y gráficos que se presentan en esta tesis, poseen una secuencia ordenada por capítulos para facilitar la mejor observación de la misma.

 

El Capitulo I, contiene el estudio de los motivos que me llevó a realizar el proyecto.

 

En el Capitulo II, se da a conocer los aspectos básicos y fundamentales en el sistema del fotocopiado.

 

En el Capitulo III, se hace la presentación de las consideraciones técnicas de la máquina, sus características y funciones.

 

En le Capitulo IV, damos a entender los requerimientos con microprocesador para mejorar el sistema del copiado.

 

En el Capítulo V, se hace un estudio del microprocesador Zilog Z-80, que es el mas adecuado para nuestro objetivo por su influencia en nuestro país.

 

En el Capitulo VI, es uno de los mas principales, se hace el estudio del diseño del Hardware, como son los ports de E/S, la configuración de los buses, control del Z-80, las memorias y el decodificador de selección.

 

En el capítulo VII, se hace el estudio de los diagramas del tiempo de su funcionamiento, los diagramas de flujo del programa y del desarrollo del software de la máquina.

 

En el Capítulo VIII, hago un estudio respecto a costos y cálculo del diseño y en comparación con respecto a precios de máquinas de tecnología actual.

 

 

Espero que mi esfuerzo en la descripción de estos capítulos satisfaga al interesado en las aplicaciones del Sistema controlados por un Microprocesador.

 

 

 

 

REFERENCIA HISTORICA DE LA XEROGRAFIA

 

Se emplea el sistema fotográfico en el procedimiento del fotocopiado, que consiste en obtener copias de documentos, planos o dibujos tanto negativos como positivos-impresionándolo sobre el papel fotográfico sensible mediante la luz de una lámpara apropiada.

 

Un método basado en la fotoconductividad y la atracción eléctrica es la Xerografía, la cual fue creada en la década del treinta por el investigador norteamericano Chester Carlson, un científico nacido y criado en la pobreza, que trataba de emular a los brillantes triunfos de Edison.

 

 La Xerografía presenta tres ventajas fundamentales sobre los procedimientos fotográficos; los negativos pueden utilizarse en forma ilimitada, los positivos pueden hacerse en cualquier tipo de papel, y no se utilizan sustancias químicas líquidas.

 

 El negativo está formado por una placa de materia fotoconductora. Este método se utiliza el conocido efecto fotoeléctrico que otorga a ciertos elementos, como el selenio que da una mayor conductibilidad si son expuestos a la luz.

 

 El revestimiento de la placa se carga eléctricamente en una cámara oscura, y posteriormente expuesto a la luz en la cámara fotográfica da lugar a la imagen fotoeléctrica en los lugares donde entra la luz, por zonas sin carga, y en los negros y grises por zonas con carga total o parcial. La imagen latente es polvoreada con pigmento y los granos de ésta pasan al papel aplicado contra la placa cuando se saca el positivo.

 

Al principio Carlson no tuvo éxito con su invento; recién en 1946 una firma de Nueva York se hizo cargo de su patente y al cabo de cuatro años apareció el primer aparato Xerográfico en el mercado. Desde entonces el sistema ha sido utilizad con muy buen resultado.

                       

ANTECEDENTES  DEL  PROYECTO

 

En la actualidad existe un incremento de marcas y modelos de fotocopiadoras de tecnología extranjera y en el país no se ha hecho un estudio concientizado y detallado sobre este tipo de tecnología; que con el uso de los microprocesadores se les va haciendo cada vez más automático y versátil.

 

En lasa entrevistas y conversaciones con técnicos observé la dificultad que tenían para poder realizar diseños o mejoras. Una de las cuales es el poco apoyo tecnológico en las empresas y su única finalidad era prepararlos en la parte del mantenimiento. La otra dificultad es que las máquinas avanzan tecnológicamente junto con la electrónica moderna y muy pocos son los que se encuentran actualizados.

La dificultad en el mantenimiento y reparación de la máquina es una de sus desventajas, la cual se optimizaría por medio de un programa de control. De esta manera el costo de horas/hombre en función de su mantenimiento se reduciría.

 

La reducción de componentes mecánicos y eléctricos, disminuye el espacio físico de la máquina; importante en las oficinas donde su uso es de mayor frecuencia.

OBJETIVOS  DEL  PROYECTO

 

  1. Como principal objetivo, es de obtener en el país una propia tecnología de este tipo de sistema, donde actualmente el profesional peruano se limita sólo a su mantenimiento.

 

  1. El diseño debe ser simple, sencillo y que cumpla con todos los requerimientos y exigencias del sistema.

 

  1. Deberá obtener imágenes claras, nítidas, con excelentes fijado y de buena calidad.

 

  1. Poder obtener un manejo rápido y sencillo, por medio de un tablero de control claro y objetivo.

 

  1. Permitir un mayor ahorro de toner por medio de un programa sincronizado en el tiempo.

 

  1. Conseguir un menor desgaste al sistema mecánico, dándole el tiempo necesario de funcionamiento a cada proceso.

 

  1. Poder realizar sistemas de protección automáticas, en caso se presenten algunas fallas que puedan deteriorar o destruir a la máquina.

 

  1. Darle una debida sincronización a sus funciones, por medio de una adecuada programación, para obtener mayor precisión y exactitud al copiado.

 

  1. Darle facilidad y rapidez al técnico para poder detectar fallas en la máquina tanto por Hardware como por Software.

 

  1. Desarrollar el diseño con una tecnología más conocida y común de nuestro medio, con aplicaciones de la electrónica digital moderna.

 

 

 

OBSERVACIONES

 

Se hace una observación a las compañías que poseen el servicio de fotocopiadoras, consideradas por ellas obsoletas, utilizando una tecnología antigua e inferior al presente diseño.

 

Podrían hacer una optimización de las mismas implementadas por el microprocesador Z-80.

 

Estos costos son tomados en cuenta en la fabricación de una unidad, la misma que sería rentable y menos costosa realizando una producción en mayor escala.

 

 

 

DESCRIPCION  DE  SU  FUNCIONAMIENTO

 

 

Al comenzar el día de trabajo, el operador de la máquina la enciende para calentarla.

 

Si el operador desea imprimir lo antes posible, utiliza en parte este lapso de calentamiento para dejar el documento sobre el cristal de exposición, seleccionar el número de copias y dejar seleccionado también el modo de reducción que convenga.

 

Se enciende, unos 3 minutos a 10 minutos después, una lámpara de “Lista” que indica que la máquina ya está lista para hacer copias.

 

El operador oprime el botón de “Start”, en ese momento, y principia el copiado.

 

La hoja es alimentada al transporte “1”, por medio de las correas de dicho transporte llevan el papel hasta el módulo de tope y registro.

 

El módulo de tope y registro frena la hoja hasta casi detenerla, la coloca en debida alineación y la suelta en el instante apropiado para que coincida con precisión respecto a la imagen en el cilindro, luego el corotrón de transferencia transmite la imagen al papel.

 

La hoja es retirada del cilindro y entonces el transporte “2” lo lleva hasta el fundidor.

 

La faja transportadora mantiene la hoja adherida al transporte “2”. El fundidor consta de dos rodillos.

 

El rodillo inferior presiona contra el rodillo calefactor superior.

 

Al desplazarse la hoja entre uno y otro rodillo, la combinación de calor y presión que se produce funde al toner en el papel.

 

Cuando la hoja sale del fundidor es llevada por el transporte “3” hacia arriba y hasta la bandeja receptora.

 

 

 

 

 

CONCLUSIONES

 

 

  1. El diseño ha logrado los principales objetivos planteados, con lo que se persigue dar a conocer a los estudiantes, técnicos y profesionales, el sistema de la fotocopiadora, tanto en su parte mecánica, eléctrica y electrónica.

 

  1. El diseño se podrá utilizar como patrón para cualquier modelo de fotocopiadora y tipo de sistema controlado por microprocesador; haciéndole algunas variaciones sencillas de Hardware y de Software.

Especialmente modificando las cantidades y señales en los ports de entrada y señales en los ports de salida.

Se crea un ports de indicadores de leds luminosos según su operatividad.

Se instala un ports específico para la creación de unos códigos de fallas en una pantalla de display.

Se realiza una programación adecuada según sus necesidades en la memoria Eprom.

Para realizar la programación, es importante realizar un diagrama de tiempo de todo el proceso del sistema a diseñar.

Después debe de realizar un diagrama de flujo de todas las acciones a realizarse en el diseño, para poder `plasmarlo a un programa Assembly Language Subrutines del microprocesador.

 

  1. A través de la tecnología del microprocesador se logra el uso de un número mínimo de componentes, por lo cual el sistema podrá ocupar un reducido espacio físico y un menor consumo de potencia.

 

  1. Se consigue una mayor eficacia en el sistema, al conseguir una jerarquización de prioridades de sus funciones programables.

 

  1. Se obtiene gran seguridad en su funcionamiento al estar controlado por un microprocesador, provisto de diagnóstico de averías; de esta manera el sistema se hace más fiable.

 

  1. El diseño consigue ser versátil, por la facilidad de modificaciones o mejoras en caso se desee realizar.

 

  1. Se obtiene una mejor disponibilidad en su funcionamiento, en cuanto a su reducción de tiempo del copiado.

 

  1. Se obtiene mayor economía, por la reducción de cableado y dispositivos eléctricos. Su costo e implementación del diseño es inferior a los precios de las máquinas fotocopiadoras existentes en el mercado.

 

 

 

El diseño se encuentra en construcción por un breve tiempo de mecanografía.