缝纫机电机控制单元。方案、说明

缝纫机电机控制单元。无线电电子电气工程百科全书

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家用缝纫机通常通过安装 MSH-2 换向器电机来实现电气化，由 220 V、50 Hz 的交流电源供电。使用标准踏板控制该发动机并不可靠，此外，并不总是可以购买它。在所提出的设计中，使用了自制踏板，配备了光学位置传感器，猛踩踏板会导致发动机强制加速。缝纫机电机轴特性负载变化时，踏板设定的速度不发生变化。可以限制最大频率，并且限制阈值可以在缝纫过程中调整。

控制单元图（不含电源单元）如图 1 所示。 1、电机轴转速传感器为光通道U1开放的光耦，其信号经晶体管VT1.1和施密特触发器DDXNUMX放大形成。

（点击放大）

如图所示。如图2所示，小板用螺钉1固定在电机壳2上。安装在其上的光耦合器 3 进入外壳 1 中专门钻出的孔。光耦合器的光学窗口应距安装在轴 1 上的风扇叶轮 2 ... 5 mm 的距离 4。面向光耦合器的叶轮表面，细节 2) 上的视图 A。她被涂成黑色和白色。您还可以通过将表面变黑，在其上贴上箔条。通过调整光耦相对于叶轮的位置以及选择电阻R4的阻值，使得电机轴旋转时晶体管VT3集电极上的脉冲达到最大范围。

缝纫机电机控制单元

掩模上总共有 16 个光扇区，因此，每轴旋转一圈，单个振动器 DD2.1 的输入端接收到 16 个脉冲。响应于它们中的每一个，单个振动器产生固定幅度和持续时间的脉冲，因此单个振动器输出处的电压的恒定分量与旋转速度成比例。恒定分量经运算放大器 DA4 上的级联放大和滤波后，用作速度稳定系统中的反馈信号。电压对频率依赖性的陡度由调谐电阻器 R12 设置。

踏板的设计如图所示。 3、其活动部分2与固定底座1通过弹簧3连接，弹簧4抗压光耦2（U1与U1类似，见图1）放置在底座4上，根据光耦5到反射镜2的距离，安装在可动部4上，LED光耦合器1发出的光返回到其光电晶体管敏感面的光量发生变化，从而使光电晶体管的电流发生变化。 DA7芯片上的级联将电流转换为电压。选择电阻器 R1 的值，以便踏板的全行程对应于 DA0 输出端的电压从 8 到大约 -XNUMX V 的变化。

缝纫机电机控制单元

运算放大器DA2——稳定系统的比较元件和误差信号放大器。其输入端接收与旋转速度和踏板位置成比例的信号，并且通过二极管VD5的输出电压施加到运算放大器DA3的输入3，运算放大器DAXNUMX用作比较器。

比较器的输入3连接到锯齿波电压发生器，该发生器由二极管电桥VD1-VD4和级联晶体管VT2组成。将降低至 6 V 的电源电压施加到电桥上。当市电电压过零时，全桥二极管均截止，流经电阻R2的电流使三极管VT6打开，电容C1充电至接近电源电压。每个半周期，市电电压的瞬时值都不为零，因此，经电桥整流的正电压作用于晶体管VT2的基极，使晶体管VT1保持截止状态。电容器C10通过电阻R0,2放电。通过选择该电阻的值，可以确保电容器两端的电压不会低于大约XNUMXV。否则，即使松开踏板，电机轴也会继续旋转。

DA3 输出端脉冲的衰减与电源电压过零的时刻一致，并且前沿在时间轴上的位置取决于运算放大器 DA2 输出端的电压。脉冲通过二极管D6和电阻R25馈送到晶体管VT4的基极，其集电极电路中是光晶闸管U3.1的LED和限流电阻R28。

上图。图4示出了控制单元的动力部分的图，其元件的编号继续图1中开始的编号。 3.2. VD8 桥对角线上的晶闸管 U3.1 在每个半周期内随着 LED U1 产生光脉冲的开始而打开。 VD8 桥的第二对角线中包含的电动机 MXNUMX 接收电源电压。事实上，打开晶闸管光脉冲持续到半周期结束，防止了由于电刷组件中的集电极电机的短期接触干扰特性而导致晶闸管过早（在半周期结束之前）闭合。

缝纫机电机控制单元

让我们回到图。 1. 除了上面讨论的节点之外，该设备还具有一个针对提供给电机的电压平均值的限制器。限制器由单个振动器DD2.2和晶体管开关VT3组成。每个控制脉冲的下降（与电源电压的零瞬时值一致）启动DD2.2单振荡器，其脉冲打开晶体管VT3。结果，晶体管 VT4 以及光晶闸管 U3 在单触发脉冲结束之前无法打开。因此，电机上的平均电压不能超过取决于可变电阻器 R24 位置的值。

实践证明，往往如果限制阈值太低，发动机虽然在初步加速后工作正常，却无法带载启动。针对这种情况，提供了一个用于强制关闭限制器的单元，该单元组装在OS DA5上。当DA6第4脚电压与转速成正比，绝对值小于微调器R20设定的阈值时，DA5输出端电压为负，二极管VD7截止，DA2.2输出低电平。单振动器 DD2.2 输入端 R 上的电压会禁用后者，从而使电机能够放心启动。随着速度的增加，输入 R DDXNUMX 处的低电平被高电平取代，从而允许单个振动器运行。

该装置可由任何输出电压为+9 和-9 V 的稳定电源供电，能够在正电压电路中提供至少 100 mA 的电流，在负电路中提供至少 30 mA 的电流。 6V的交流电压从电源变压器的单独的次级绕组供应至二极管电桥VD1-VD4。如果没有这样的绕组，您可以使用额外的降压变压器来提供所需的电压。

该块使用固定电阻MLT，可变电阻R24-SP-1；修剪器 R12、R20 - SPO-0,15。电容器C1、C3、C5——金属膜，C7——MBHC，氧化物C2、C4、C6——K50-35。晶体管 KT502V 可以替换为 KT502A、KT502D、KT502E、KT361B、KT361V、KT361G 和 KT503V - 替换为 KT503A、KT503D、KT503E、KT315B、KT315V、KT315P。代替K564AG1微电路，可用其国外模拟CD4098B代替KR140UD608-K140UD6、K140UD7、KR140UD708。 KTs405B 二极管电桥可替换为 KTs402A、KTs403A、KTs403B、KTs403V、KD509A 二极管 - 替换为 KD503A、KD510A、KD518A。

额定电源电压下的空载 MSH-2 电机可以产生非常高的速度（高达 20000 min-1）。因此，希望在调节控制单元期间，通过空转（没有织物和线）的缝纫机的驱动来对发动机进行机械加载。对于大多数类型的缝纫机，在这些条件下电机轴的最大转速约为3000 min-1，这对应于单个振动器DD2.1800 Hz的脉冲重复率。

这些脉冲的持续时间应为 0,8 ms。如果在电机轴的最大速度下，运算放大器 DA4 进入饱和状态，则必须缩短持续时间。通过选择电阻器 R16 的值可以对其进行校正。应使用可变电阻器 R2.2 在 24 ... 2 ms 范围内改变单个振动器 DD6 的脉冲持续时间。

将踏板踩到底，将调谐电阻R12的发动机从左（按图示）移至右，设定至发动机转速降低的位置。调谐电阻R20是根据发动机在负载下最有把握的启动来调整的。

如果必须在空载发动机的情况下调整控制单元，则可以使用可变电阻器 R3000 将后者的速度降低至所需的 1 s-24，如有必要，可暂时更改其和电阻器 R22 的额定值。

作者：N.Shukov，白俄罗斯戈梅利

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