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スキャナ基板解析

 
　スキャナ基板を解析します。



　基板を上からみて、左から赤色LEDの光を出しています。

　光学系が左にあり、CCDかCMOSのリニアイメージセンサが
　含まれています。

　他に、ブザー、２色LEDが実装されていますが、制御は
　マイコン基板が担当しています。

　リニアイメージセンサは、１次元センサになっています。

　基板に実装されている２２ピンで、横幅が約４０ｍｍの
　リニアイメージセンサをインターネットで探してみると
　東芝のTCD1304かTCD1501、SONYのILX551Aが候補になります。

　これらのリニアイメージセンサは、CCDを利用しています。

　各リニアイメージセンサのデータシートを入手して、導通
　チェッカーでピンの接続をテストしてみましたが、はずれ
　でした。

　CCDリニアイメージセンサで、22ピンの製品を片っ端から
　検索してピン照合した結果、東芝のTCD1205であることが
　わかりました。

　東芝セミコンダクター社ホームページのCCDリニアイメージセンサ
　の解説に、ピンの機能が説明されていたので、ピンを導通チェッカー
　でピンを調べ、確認しました。

　CCDリニアイメージセンサのピンアサインは、次のようになっています。




　このセンサのピンと下の写真にある黒いICが、基板上で抵抗を
　はさんで、接続されています。



　黒いICは、マイコンでEM78P156Eという型番が刻印されています。

　EM78P156Eは、ELANTECH社の18ピンマイコンでした。
　ピン配置は、MicroChip社のPIC16F84Aと同じでした。



　EM78P156Eとリニアイメージセンサは、９ピンコネクタで
　次のように接続されています。

    

  1. OD  (Vcc)

  2. OS

  3. DOS (P62)

  4. SH  (P64)

  5. RS  (P63)

  6. CLKA(P60)

  7. CLKB(P61)

  8. SS  (GND)

  9. BT  (P65)


　リニアイメージセンサを動かすためには、次のタイミング
　チャートに沿った信号を与えなければなりません。



　導通チェッカーで接続を探ると、次のように接続されています。

　BarCodeScannerから、データを取得するには、タイミング
　チャートに相当する信号を、外部から与えてやるとよいと
　理解できます。

　デジタル回路かマイコンで、SH、φ1、φ2を与えて
　データ出力を確認し、RSでデータ出力を終了すると
　制御は可能です。

　実際には、2048ビットのデータが出てくるので、アナログ
　信号を扱う回路から、１ビットデータを取得しなければ
　なりません。

　アナログ信号処理は、OPアンプのTL062互換品を
　２つ利用した回路になっています。




　スキャン基板上には、上の回路図にあるOPアンプがあり
　出力は、トランジスタに接続されて２値化されています。

　U3は、CCDから出力される電圧から、オフセット分を差引き
　２値化後、サンプル＆ホールド回路で、情報を維持します。

　U4では、トランジスタのベースに与える電圧を増幅し
　トランジスタをドライブできるまでにします。
　U3からの出力電圧は、U4の初段でヒステリシス
　コンパレータを使い、論理値の区別ができる閾値
　を設定します。

　２値化する場合、P51にデジタル信号を出力して
　比較電圧をOPアンプの非反転端子に与えます。
　出力信号（OC）をそのまま、使うことができる
　ように工夫されているように見えます。

　イメージスキャナからバーコードに相当する２値化データ
　を出力されていることを知るには、何らかの信号が必要に
　なります。

　入手したBarCodeScannerでは、マイコン基板が別にあり
　マイコンへ、EM78P156EのP50からイネーブル信号が出て
　います。



　CCDリニアイメージセンサのタイミングチャートと
　照合して、周波数カウンタで周期を確認すると21ms
　くらいでした。

　2048画素分の前後に32画素、14画素が付加されており
　画素数の総和が2094であることから、20.94msと判断
　できます。

　EM78P156Eと外部マイコン基板は、６ピンコネクタで
　次のように接続されています。

    

  1. Vcc

  2. LED_CON

  3. (no connection)

  4. Vout

  5. enable         <-> P50

  6. GND


　バーコードをリードするには、LEDを点灯して
　イネーブル信号enableで、有効なデータか否か
　を判定します。

　enable信号のL→Hか、H→Lを判定し
　5us毎のデータ入力でバーコードの
　全データを取得します。



　clockA、clockBで偶数、奇数のデータを
　記憶する処理を作ると、2048画素を取得
　できます。
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