專利名稱：縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器技術(shù)《壤本實(shí)用新型厲于機(jī)電領(lǐng)域，特別涉及一種縫紉機(jī)用無刷直流調(diào)速電機(jī) 驅(qū)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有常用的縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)有異步電機(jī)磨擦調(diào)速系統(tǒng)、有刷直 流電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)、有刷直流電機(jī)電子調(diào)速系統(tǒng)、電腦控制的伺服電 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。其中伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)效率最高、性能最好，但控制系統(tǒng)復(fù)雜.成本高，僅能用在一些高檔縫紉機(jī)產(chǎn)品上；雖然異步電機(jī)磨擦調(diào)速系 統(tǒng)的低價(jià)格使其獲得廣泛應(yīng)用，但其效率低、個(gè)頭大、笨重、磨損嚴(yán)重、 可靠性差。有刷電機(jī)系統(tǒng)性能也不錯(cuò)，最大問題還是壽命不長，可靠性不 高，因此常用在低擋的家用縫紉機(jī)上。近幾年隨著電動(dòng)自行車工業(yè)的發(fā)展，低壓無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)已相 當(dāng)完善.將低壓無刷直流電機(jī)技術(shù)移植到電動(dòng)縫紉機(jī)領(lǐng)域，替代有刷直流 電機(jī)或者異步電機(jī)，作為縫紉機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，具有體積小巧，扭力大的特 點(diǎn)，且無刷直流電機(jī)可直接懸掛在縫紉機(jī)皮帶軸上，不但構(gòu)思可行，業(yè)者 也已開發(fā)完成，但直接使用交流市電供電、驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 還不成熟，尤其是較高電源電壓供電的系統(tǒng)抗干擾問題，還沒有簡單、有 效、可靠的解決方法。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在電動(dòng)案無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上加以改 進(jìn)、完善，再結(jié)合電子變壓器的特點(diǎn).設(shè)計(jì)一種運(yùn)用于縫紉機(jī)的交流供電 的無刷直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器， 具有可與無刷直流電機(jī)位置傳感器和踏板速度給定器連接的輸入接口、連 接電機(jī)的輸出端，交流電源輸入接口，其特征是調(diào)速控制器由邏輯控制電路、FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、提供各功能模塊工作電源的電子變壓器電 源供電電路組成，位置傳感器和踏板速度給定器提供的信號(hào)通過邏輯控制 電路控制FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電子變壓器電源供電電路經(jīng)FET低壓電 機(jī)驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)后輸出給電機(jī)。在無刷亶流電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間安裝的位置傳 感器，其把檢測到的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子位置信號(hào)反饋給邏輯控制電路，經(jīng)處理 后控制FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，按最佳狀態(tài)接通或切斷相應(yīng)的電機(jī)繞組。 踏板速度給定器所起的作用，是通過邏輯電路調(diào)節(jié)FET低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 內(nèi)電子開關(guān)的通斷比，調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到調(diào) 速的效果。本實(shí)用新型為無刷直流電機(jī)運(yùn)用于縫紉機(jī)領(lǐng)域提供一種簡單可行的驅(qū) 動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)，具有成本低、高效率、高功率因數(shù)、能耗低和交流供電的 特點(diǎn)，而且也可大大簡化電機(jī)體積，可采用懸掛式結(jié)構(gòu)將電機(jī)直接固定在 縫紉機(jī)皮帶軸上，通用性強(qiáng)，適應(yīng)面廣，也易于安裝。

下面結(jié)合具體圖例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明 圖1縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器原理框圖 圖2縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的電路圖具體奧施方式參照圖i,這是縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器原理框圖，該控制器由邏輯控制電路、FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子變壓器電源供電電路組成，控制器 中的邏輯控制電路具有與無刷直流電機(jī)位置傳感器和踏板速度給定器連接 的輸入接口、連接電機(jī)的輸出端，交流電源輸入接口?？p紉機(jī)踏板速度給 定器(又稱直線傳感器)是作為調(diào)控的操作件，無刷直流電機(jī)是動(dòng)力執(zhí)行 件，在實(shí)際運(yùn)用吋無刷直流電機(jī)可采用懸掛式固定在縫紉機(jī)皮帶軸上，使 結(jié)構(gòu)更加緊湊。無刷直流電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間安裝的位霣傳感器把檢測到的轉(zhuǎn) 子相對(duì)定子位置信號(hào)反饋給邏輯控制電路，經(jīng)處理后控制FET低壓電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路，按最佳狀態(tài)接通或切斷相應(yīng)的電機(jī)繞組；踏板速度給定器所起的 作用，是通過邏輯電路調(diào)節(jié)FET低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)電子開矢的通斷比， 調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，達(dá)到調(diào)速的效果。參照圖2,縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的電路圖，也是圖1框圖中邏輯控制電路、FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子變壓器電源供電電路三部分的一種 具體電路方案，圖中"SUDU"是踏板速度給定器的輸入端口， "HA、 HB、 HC" 是位置傳感器的輸入端口，圖中IC2選用MC33035,改附厲電路后也可選用 33033、 LA11690、 11820、 11691等通用無刷電機(jī)專用芯片、IC3選用LM339, 改附厲電路后也可改用LM324、 74LS86等各種芯片及其附屬電路構(gòu)成邏輯 控制電路；"M0T-A、 MOT-B、 MOT-C"是輸出到無刷直流電機(jī)的端口， Q3-Qll 和Ml-M5及其附厲電路構(gòu)成FET低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；"AC1、 AC2"是220V 交流電源的輸入端口， Ll、 Tl、 D1-D8、 D12、 IC1、 Ml-M2、 Ql-Q2及其附屬 電路構(gòu)成電子變壓器電源供電電路。圖2中IC2是無刷直流電機(jī)的專用芯片，作為無刷直流電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn) 的主要邏輯控制電路；IC3是由簡單數(shù)字、模似電路組成必要的電壓、電流、 轉(zhuǎn)速保護(hù)電路，自動(dòng)停機(jī)電路，電子剎車控制電路的其它邏輯控制電路。 圖2中IC3主要自動(dòng)檢測傳感器輸入的轉(zhuǎn)速信號(hào)，與踏板速度給定電壓逬 行適當(dāng)比例、積分處理、比較，實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)限流保護(hù)，在踏板速度給定器輸 入電平足夠低吋，自動(dòng)順序?qū)崿F(xiàn)停車和定吋電子剎車功能。因此IC3也可 用通用單片機(jī)及其附屬電路替換。由于IC2專用無刷直流電機(jī)控制芯片，把無刷電機(jī)運(yùn)行的主要功能承 擔(dān)起來，IC3用單片機(jī)及其附屬電路替換后，控制能力大幅提高，不但能完 成上述其它邏輯控制功能，再增加一些相關(guān)電路，如傳感器輸入濾波電路、 電磁鐵控制電路、鍵盤電路、顯示電路后，還能實(shí)現(xiàn)縫紉機(jī)的其他可編程 序控制.如精確停針、自動(dòng)剪線頭、自動(dòng)抬壓腳、自動(dòng)計(jì)針數(shù)、固縫、W 縫、多段縫等功能，達(dá)到簡易數(shù)控目的。圖2中邏輯控制電路的IC2、 IC3及其附厲電路還可以用一片通用單片 機(jī)(四位到十六位都可以，如ST7系列、51內(nèi)核各系列及其改逬型、96系 列、PIC型等無刷直流電機(jī)常用芯片)及其附屬電路替代，設(shè)計(jì)成更簡單的 電路型式。當(dāng)然只用一片常規(guī)通用型單片機(jī)，受其功能、運(yùn)箅速度的限制， 僅能實(shí)現(xiàn)上述的基本功能，難以達(dá)到簡易數(shù)控水平。電子變壓器是釆用普通節(jié)能燈常用標(biāo)準(zhǔn)電路，IC1可選用IR2161、215U 2153等各種專用電子變壓器芯片，具體詳情可參考有矢手冊。電子變壓器 是幵關(guān)電源的簡化型，沒有電壓反饋，開矢導(dǎo)通角寬，也沒有太多的保護(hù)功能，因此其成本低、效率高、體積小。由于無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路 己具備各種完善的保護(hù)功能和較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，與這種簡單的電子變壓 器互補(bǔ)配合.可以保證有足夠的可靠性.達(dá)到高的性能價(jià)格比。 綜上所述，邏輯控制電路由通用單片機(jī)及其附羼電路組成。 或者邏輯控制電路由簡單數(shù)字、模似電路組成必要的電壓、電流、 轉(zhuǎn)速保護(hù)電路，自動(dòng)停機(jī)電路，電子剎車控制電路，專用無刷電機(jī)控制芯 片組成。或者邏輯控制電路由通用單片機(jī)及其附厲電路、專用無刷直流電機(jī) 控制芯片組成?；蛘哌壿嬁刂齐娐酚赏ㄓ脝纹瑱C(jī)及其附厲電路、傳感器輸入濾波電 路、電磁鐵控制電路、鍵盤電路、顯示電路、專用無刷直流電機(jī)控制芯片 組成。
權(quán)利要求1、一種縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，具有可與無刷直流電機(jī)位置傳感器和踏板速度給定器連接的輸入接口、連接電機(jī)的輸出端，交流電源輸入接口，其特征是調(diào)速控制器由邏輯控制電路、FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、提供各功能模塊工作電源的電子變壓器電源供電電路組成，位置傳感器和踏板速度給定器提供的信號(hào)通過邏輯控制電路，控制FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電子變壓器電源供電電路，經(jīng)FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)后，輸出給電機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征是邏輯控 制電路由通用單片機(jī)及其附厲電路組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征是邏輯控 制電路由簡單數(shù)字、模擬電路組成必要的電壓、電流、轉(zhuǎn)速保護(hù)電路， 自動(dòng)停機(jī)電路，電子剎車控制電路，專用無刷電機(jī)控制芯片組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征是邏輯控 制電路由通用單片機(jī)及其附屬電路、專用無刷直流電機(jī)控制芯片組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征是邏輯控 制電路由通用單片機(jī)及其附厲電路、傳感器輸入濾波電路、電磁鐵控制 電路、鍵盤電路、顯示電路、專用無刷直流電機(jī)控制芯片組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種縫紉機(jī)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，具有可與無刷直流電機(jī)位置傳感器和踏板速度給定器連接的輸入接口，連接電機(jī)的輸出端，交流電源輸入接口，其特征是調(diào)速控制器由邏輯控制電路、FET低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、提供各功能模塊工作電源的電子變壓器電源供電電路組成；無刷直流電機(jī)為懸掛式電動(dòng)縫紉機(jī)永磁電機(jī)，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子間裝設(shè)有位置傳感器，位置傳感器檢出的位置信號(hào)反饋給驅(qū)動(dòng)控制器，在踏板速度給定器向驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)后，用以調(diào)控、驅(qū)動(dòng)永磁電機(jī)運(yùn)行。本實(shí)用新型有簡單、便宜、牢固的特色，能達(dá)到高功率因數(shù)、高效率，高性價(jià)比，通用性強(qiáng)的好處。
文檔編號(hào)H02P6/14GK201113869SQ20072000798
公開日2008年9月10日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者朱正風(fēng) 申請人:蘇州揚(yáng)名機(jī)電有限公司