热敏打印头发热体阻值测试
2011.6.2 一．测试原理
根据热敏打印头的工作原理，每个发热体单元工作与否由热敏打印头有效信号STB和它所对应的数据信号共同控制。

使测量的发热体单元所对应的数据信号为“1”，其余发热体单元对应的数据信号为“0”。

当STB有效时，在所有发热体单元中仅有数据信号为“1”的发热体工作，通过测量检测电阻的分压，可以测量得发热体的阻值。

R为检测量热敏打印头发热体单元阻值的电路示意图如图1所示。

图中，VCC为电源，IC1为热敏打印头发热体单元和驱动IC，
s
R两端电压大小反测电阻，IC2为20倍差动放大器，IC3为A/D转换器，IC4为FPGA控制处理器。

当发热体单元工作时，检测电阻
s 映了发热体单元阻值的大小。

图1. 发热体单元阻值测量原理图
二．测试过程
测量过程FPGA进行整体控制。

首先FPGA接收到PC的开始测量控制信号，然后按照图2时序输出各信号，控制A/D转换并将转
换值读入存储。

热敏打印头所以发热体单元阻值全部测量完成后，FPGA将所有存储转换值上传到PC机并显示结果。

图2 测量时序图
整个测量系统的时序控制采用FPGA 完成。

根据热敏打印头的工作时序和A/D 转换器的工作时序，测量软件的流程图如图3所示。

FPGA 根据接收到PC 传送的参数进行初始化，接着对热敏打印头输入第一个发热体单元的数据值（即最末位为“1”，其余位全部为“0”）。

经数据锁存有效、热敏打印选通有效后，启动A/D 转换,并将转换后的结果读入到FPGA 中暂存。

然后，输入下一个发热体单元的数据值，并进行测量。

如此循环直至对所有发热体单元阻值测试完成。

然后将所有的阻值数据通过USB 接口送入到PC
电脑中进行计算和显示。

图3 软件测量流程图
三．阻值计算
根据图1 所示的测量电路，得到如下转换公式：
ic
tph s s
s R R R R VH V ++⨯=
(式1） s 20V V AD ⨯=
(式2） ()
ref
81
-2V V AD AD ⨯=
(式3）
其中： s V 检测电阻两端电压
VH 电源电压（实际电路中为+3.3V ）
s R 检测电阻阻值（实际电路中为4Ω） tph R 发热体单元阻值 ic R 驱动IC 内阻阻值
AD V A/D 转换器输入电压
ref V A/D 转换器转换参考电压（实际电路中为+2.5V ） AD A/D 转换器转换数据
根据(式1）、(式2）、(式3）可得
()
()ic s ref
8s 1-220R R V AD R VH R tph
+-⨯⨯⨯⨯=
(式4）
A/D 转换器转的模拟输入电压AD V 范围为0~2.5V （转换参考电压ref V 为2.5V ），根据(式２），s V 的电压范围为（0～0.125V ）。

EM48N-9979的发热体标称阻值为165Ω±3%，根据(式1），s R 的阻值范围为（0~7Ω）。

实际电路中s R 为4Ω，检测电压经过放大、模数转换后的数值95H 左右。

附录1. ic R 阻值与VDD 关系
在这个转换公式中，ic R 的值与驱动热敏打印头的驱动电压VDD 有关。

热敏打印头的驱动IC 的驱动电压VDD 范围为3.0~5.5V 。

在室温条件下，驱动IC 内阻阻值与驱动电压VDD 之间的曲线关系如下图4所示。

实际电路中使用的VDD 电压为+5V ，即ic R 阻值为4.7Ω。

图4 IC内阻与VDD电压关系图。