ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК H02P5/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости швейных машин.

Известно устройство для цифрового регулирования скорости швейной машины, главный вал которой приводится во вращение электродвигателем, работающим в сочетании с тормозным и сцепным механизмами, содержащее узел измерения действительного значения частоты вращения главного вала машины, датчик задающего сигнала, микроЭВМ [1] .

Известна также быстродействующая система для управления скоростью швейной машины, содержащая ускоряющее устройство, с помощью которого обеспечивается подача энергии движения первичного двигателя к подвижному объекту, устройство замедления подвижного объекта, тахогенератор, счетчик, цифровое устройство передачи информации [2] .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой электропривод швейной машины, содержащий электродвигатель со сцепным и тормозным механизмами и тахогенератор, соединенные с главным валом швейной машины, задатчик, связанный с педалью управления швейной машины, и счетчик. В данном электроприводе арифметическое вычислительное устройство, соединенное со счетчиком, используется для передачи информации, характеризующей измеренный счетчиком интервал между последовательными импульсами, поступающими с выхода делителя частоты, связанного с тахогенератором, в соответствии с определенной передаточной функцией [3] .

Недостатками указанных цифровых электроприводов швейных машин является наличие вычислительных преобразований с использованием постоянных коэффициентов в канале регулирования, что приводит к появлению дополнительных погрешностей в регулируемой величине. Кроме того, коэффициенты передаточной функции вычислительного устройства [3] требуют оптимизации при изменении размера шкива ременной передачи, соединяющей двигатель с главным валом машины. Эта операция может вызвать дополнительные трудности в процессе эксплуатации швейной машины.

Указанные недостатки устраняются за счет того, что в известный цифровой электропривод швейной машины, содержащий электродвигатель со сцепным и тормозным механизмами и тахогенератор, соединенные с главным валом швейной машины, задатчик, связанный с педалью управления швейной машины, и счетчик, введены ждущий мультивибратор и мультиплексор, при этом первый вход счетчика соединен с выходом тахогенератора, второй - с выходом задатчика частоты, выходы ждущего мультивибратора и счетчика подключены соответственно к первому и второму входам мультиплексора, первый и второй выходы которого связаны соответственно с тормозным и сцепным механизмами, а третий выход подключен к входу ждущего мультивибратора и третьему входу счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового электропривода швейной машины; на фиг. 2 - временные диаграммы работы.

Цифровой электропривод швейной машины содержит двигатель 1 с тормозным 2 и сцепным 3 механизмами, соединенный с главным валом швейной машины 4 и управляемый воздействием (нажатием) на ее педаль 5, задатчик 6, связанный с педалью 5 машины 4, выходной сигнал которого зависит от положения педали 5 управления, тахогенератор 7, соединенный с главным валом швейной машины 4, частота следования выходных импульсов которого пропорциональна частоте вращения главного вала машины 4, подключенный выходом к первому входу счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом задатчика 6. Электропривод содержит также ждущий мультивибратор 9 и мультиплексор 10, первый вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора 9, второй вход - к выходу счетчика 8, первый и второй выходы мультиплексора 10 соединены соответственно с тормозным 2 и сцепным 3 механизмами, а третий выход подключен к входу ждущего мультивибратора 9 и к третьему входу счетчика 8.

Электропривод швейной машины работает циклически следующим образом.

Информация на выходе задатчика 6 зависит от положения педали 5 управления и соответствует номеру ступени скорости N. При появлении запускающего сигнала на третьем входе счетчика 8 и входе ждущего мультивибратора 9 начинается очередной цикл формирования управляющих воздействий. На выходе ждущего мультивибратора 9 вырабатывается сигнал длительностью Т_о, в счетчик 8 перезаписывается число N с выхода задатчика 6. Счетчик 8 работает в режиме декрементирования числа N на втором его входе, импульсами тахогенератора 7 на первом его входе. Длительность сигнала на выходе счетчика 8 определяется временем декрементирования до нуля числа N.

На фиг. 2а приведена временная диаграмма сигналов на входах и выходах мультиплексора 10 для случая, когда длительность Т_о сигнала на выходе ждущего одновибратора 9 меньше длительности сигнала Т на выходе счетчика 8, на фиг. 2б - когда длительность Т_о больше длительности Т. В первом случае формируется сигнал только на втором выходе мультиплексора, во втором случае - только на первом с длительностью (Т_о-Т₁). На третьем выходе мультиплексора 10 сигнал появляется после исчезновения сигналов на его входах, он запускает ждущий одновибратор 9 и перезаписывает число в счетчик 8. Далее описанный процесс повторяется.

Сигналы на первом и втором выходах мультиплексора 10 представляют собой широтно-модулированные сигналы, скважность которых Q_т и Q_n определяет среднее значение тока в обмотках управления тормозного 2 и сцепного 3 механизмов, которое, в свою очередь, определяет величины тормозного или приводного момента, передаваемого на главный вал швейной машины 4. Установившемуся значению частоты вращения главного вала машины соответствует равновесие приводного момента сцепного механизма 3 и момента сопротивления швейной машины 4. Зависимость величины момента сопротивления от частоты вращения главного вала машины практически линейная, поэтому каждому значению скважности Q_n сигнала на втором выходе мультиплексора 10 в установившемся режиме соответствует вполне определенное значение частоты вращения, величина которой тем больше, чем больше величина скважности Q_n.

Возмущение по частоте вращения главного вала швейной машины или изменение числа N при смене заданного номера ступени скорости воздействием на педаль машины изменяет время декрементирования счетчиком 8 числа N и изменяет длительность Т сигнала на его выходе, изменяющего скважность Q_n сигнала на втором выходе мультиплексора 10. При превышении истинной частоты вращения f заданного значения f_о скважность Q_n уменьшается, вследствие чего уменьшается и приводной момент сцепного механизма 3. Частота вращения главного вала машины уменьшается до достижения равновесия приводного момента и момента сопротивления швейной машины 4. При достаточно большом отрицательном рассогласовании f_o-f длительность Т сигнала на выходе счетчика 8 может уменьшаться настолько, что становится меньше длительности Т_о сигнала на выходе ждущего мультивибратора 9, вызывая тем самым появление на первом выходе мультиплексора 10 сигнала скважностью Q_т, включающего тормозной механизм 2, и появление дополнительного тормозного момента от тормозного механизма.

При этом главный вал машины интенсивно тормозится. Постепенное уменьшение скорости увеличивает длительность Т сигнала на выходе счетчика 8, после достижения им длительности, равной Т_о, сигнал на первом выходе мультиплексора 10 исчезает, исчезает и дополнительный тормозной момент. По мере дальнейшего приближения истинного значения частоты вращения к заданному появлению сигнал на втором выходе мультиплексора 10, который растет до достижения равновесия приводного момента и момента сопротивления на главном валу машины, соответствующего заданной ступени скорости.

Длительность Т_о опорного сигнала на выходе ждущего мультивибратора 9 устанавливается таким образом, что при выбранном соотношении размеров шкивов ременной передачи от двигателя со сцепным и тормозным механизмами к главному валу машины максимальному номеру ступени скорости соответствует максимальная частота вращения главного вала машины.

Ждущий мультивибратор 9 может быть реализован на микросхеме К 155 АГ 1, счетчик 8-К 561ИЕ11, мультиплексор 10-К561КП1, или аналогичных им по функциональному назначению электронных компонентах. Остальные элементы могут быть вполне выполнены, как в прототипе.

Достоинствами изобретения являются простота и однозначность его настройки при изменении размеров шкивов ременной передачи либо других параметров машины, изменяющих коэффициент передачи системы, а также отсутствие каких-либо вычислительных преобразований в канале регулирования. (56) 1. Патент США N 4377778, кл. Н 02 Р 5/16, 1983.

2. Заявка ФРГ N 3243549, кл. Н 02 Р 15/02, 1984.

3. Патент США N 4386301, кл. Н 02 Р 5/04, 1983.

Использование: для регулирования скорости швейных машин. Сущность: сигналы на первом и втором выходах мультиплексоры представляет собой широтно-модулированные импульсы, скважность которых определяет среднее значение тока в обмотках тормозного и сцепного механизмов, что, в свою очередь, определяет величины тормозного или приводного момента, передаваемого на главный вал швейной машины. 2 ил.

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ, содержащий электродвигатель со сцепным и тормозным механизмами и тахогенератор, соединенные с главным валом швейной машины, задатчик, связанный с педалью управления швейной машины, и счетчик, отличающийся тем, что в него введены ждущий мультивибратор и мультиплексор, при этом первый вход счетчика соединен с выходом тахогенератора, второй - с выходом задатчика, выходы ждущего мультивибратора и счетчика подключены соответственно к первому и второму входам мультиплексора, первый и второй выходы которого связаны соответственно с тормозным и сцепным механизмами, а третий выход подключен к входу ждущего мельтивибратора и к третьему входу счетчика.