Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины Советский патент 1992 года по МПК D05B69/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах промышленных швейных машин для управления электромагнитами вспомогательных механизмов (подъема лапки, закрепления шва, обрезки нити, нитеотеодчика, освобождения нити).

Известен привод электрической швейной машины, в котором для коммутации тока рабочих обмоток электромагнитов использован транзисторный ключ. При выключении, для отвода энергии, запасенной в обмотках при протекании тока, предусмотрены обратные нулевые диоды, шунтирующие обмотки электромагнитов. С целью уменьшения времени отпадания электромагнитов, последовательно с обратными ну- левыми диодами включены гасящие резисторы, вызывающие значительные перенапряжения в транзисторах.

Известно также управляющее устройство швейной машины, содержащее блок управления, электромагнит и транзисторный ключ для коммутации обмотки электромагнита, причем, в отличие от привода по заявке ЕПВ № 0045484, в этом устройстве параллельно гасящему резистору включен варистор. При этом, как и в первом случае, электромагнитную энергию электромагнита рассеивают в дополнительных элементах (резисторе и варисторе), преобразуя в тепловую энергию. Это вызывает дополнитель: ный нагрев и снижение КПД установки.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству управления является привод швейной машины, содержащий обмотки электромагнитных исполнительных механизмов, источник постоянного тока и устройства управления электромагнитами. Каждое устройство управления электромагнитом содержит два транзисторных ключа. Параллельно источ- нику постоянного тока подключены две по- следовательные цепочки, каждая из

О

которых состоит из транзисторного ключа и диода. Концы обмотки соединены со средними точками последовательных цепочек. При одновременном отпирании транзисторных ключей через обмотку протекает ток. Энергия, запасенная при протекании тока через обмотку, отдается в источник пи- тания тфи закрытых транзисторных ключах или фтводится при одном Закрытом ключе.

Недостатком известного устройства яв- использование для коммутаций каждой обмбтки двух транзиЪторных ключей, Такая схема сложна и ненадежна, характеризуется высокой стоимостью. Другим недостатком известного устройства является отсутствие стабилизации напряжения питания обмоток электромагнитов. Этот недостаток проявляется при форсированном отключении электромагнитов. Время отпадания электромагнита зависит от времени гашения электромагнитной энергии, величина которой определяется рабочим током обмотки. Из-за отсутствия стабилизации напряжения питания обмоток надежность работы электромагнитов при колебаниях сетевого напряжения обеспечивается подачей на обмотки напряжения, значительно превышающего по величине напряжение удержания. Это приводит к увеличению рабочего значения тока, а при отключении - к необходимости гашения большого количества энергии, накопившейся в обмотке. В итоге - увеличение времени отпадания электромагнита, т, е. ухудшение динамических свойств исполнительного органа и, как следствие, ограничение технологических возможностей электрооборудования швейной машины.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей электрооборудования швейной машины путем повышения его быстродействия за счет стабилизации напряжения питания обмоток электромагнитных приводов.

Указанная цель достигэется ем, что в устройстве управления приводами вспомогательных механизмов швейной машины, содержащее датчик положения главного вала, машины, блок формирования управляющих сигналов, источник постоянного напряжения, транзисторные ключи, каждый из которых-входом (коллектором) подключен к первому выводу соответствующего электромагнитного привода, и обратные нулевые диоды, дополнительно ввеДены регулятор напряжения и блок формирования величины напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных логического элемента ИЛИ и делителя напряжения, причем вход блока формирования управляющих сигналов связан с датчиком положения главного вала швейной машины, силовой выход соединен с дополнительным входом делителя напряжения, а управляющие выходы - с управляющими входами соответствующих электронных ключей и с входами логического элемента ИЛИ. Силовой вход регулятора напряжения связан с источником постоянного напряжения, силовой вы0 ход соединен с объединенными между собой вторыми выводами электромагнитных приводов, а управляющий вход - с выходом делителя напряжения. При этом силовые выходы электронных ключей (эмит5 теры) объединены между собой и связаны с шиной нулевого потенциала источника постоянного напряжения,

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство

0 отличается наличием новых блоков: регулятора напряжения, блока формирования величины напряжения - и их связями с остальными элементами схемы.

Сравнение заявляемого устройства с

5 другими техническими решениями показывает, что отдельные элементы регулятора напряжения и блока формирования величины напряжения широко известны. Однако, с введением указанных звеньев в указанной

0 связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины упомянутые новые блоки проявляют новые свойства.

5 Так, использование новых звеньев позволяет стабилизировать среднее напряжение на обмотках электромагнитных приводов и снизить количество применяемых транзисторных ключей почти вдвое (вместо 10-ти в

0 предлагаемом устройстве использовано б ключей). Все это приводит к существенному упрощению схемы и одновременно к расширению технологических возможностей электрооборудования швейной машины за счет

5 оптимизации режима электромагнитных приводов. Упомянутый оптимум выражается в снижении потерь мощности при пере- ключении и в достижении большего быстродействия при отключениях электро0 магнитных приводов, т. е. в улучшении динамических показателей приводов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления электромагнитными приводами вспомогательных

5 механизмов швейной машины; на фиг. 2 и 3 - диаграммы состояний элементов схемы, поясняющие работу устройства управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины; на фиг. 4 - пример выполнения устройства управнения электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины.

Устройство содержит датчик 1 положения главного вала швейной машины, блок 2 формирования управляющих сигналов, блок 3 формирования величины напряжения; логический элемент ИЛИ 4, делитель 5 напряжения, регулятор 6 напряжения, компаратор 7, общий коммутатор 8, конденса- тор 9. диод 10, источник 11 постоянного напряжения, обратные нулевые диоды 12- 16, обмотки электромагнитных приводов 17-21 вспомогательных механизмов и транзисторные ключи 22-26.

Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины (фиг. 1) содержит последовательно соединенные датчик 1 положения главного вала швейной машины, блок формирования управляющих сигналов 2, блок формирования величины напряжения 3, состоящий из логического элемента ИЛИ 4 и делителя напряжения 5, регулятор напряжения 6, имеющий в своем составе компаратор 7, общий коммутатор 8, конденсатор 9 и диод 10, шунтирующий выход регулятора напряжения. Силовой вход регулятора напряжения 6 связан с выходом источника постоянного напряжения 11 и с объединенными катодами обратных нулевых диодов 12-16. Выход регулятора напряжения 6 соединен со вторыми выводами электромагнитных приводов 17-21, первые выводы которых соединены с силовыми вхо- дами (коллекторами) соответствующих транзисторных ключей 22-26 и с анодами соответствующих обратных нулевых диодов 12-16. Управляющие входы транзисторных ключей 22-26 соединены с соответствующи- ми выходами I-V блока формирования управляющих сигналов 2, а выходы транзисторных ключей 22-26 (эмиттеры) соединены между собой и связаны с шиной нулевого потенциала источника постоянно- го напряжения 11.

Устройство управления работает следующим образом (см. фиг, 2, а).

При включении источника постоянного напряжения 11 сигналы на входах компара- тора 7 равны нулю, т. к., при отсутствии управляющих команд с блока формирования управляющих сигналов 2 на выходе делителя 5 сигнал равзн нулю. При поступлении из блока 2 управляющей ко- манды 1 (или любой другой, поступающей на вход логического элемента ИЛИ 4) на выходе делителя напряжения 5 формируется аналоговый сигнал, устанавливающий компаратор 7 в состояние 1. Отпирается

общий коммутатор 8. Одновременно по команде 1 с блока 2 отпирается транзистор ный ключ 22 и получает питание электромагнитный привод 17. С момента отпирания общего коммутатора 8 начинается заряд конденсатора 9 на инвертирующем входе компаратора 7. Когда напряжение заряда конденсатора 9 достигает величины напряжения на положительном входе компаратора 7, последний переключается в состояние О. Общий коммутатор 8 запирается. Энергия, накопившаяся в обмотке электромагнитного привода 17 при протекании рабочего тока, гасится. При этом разрядный ток протекает по цепи: первый вывод обмотки привода 17-транзисторный ключ 22 - шина нулевого потенциала источника 11 - диод 10 - второй вывод обмотки привода 17. Конденсатор 9 разряжается. В момент, когда напряжение на конденсаторе становится меньшим, чем напряжение на выходе делителя 5; компаратор 7 вновь переключается в состояние 1й и отпирает общий коммутатор 8. Описанный выше процесс повторяется.

Таким образом, питания обмоток электромагнитных приводов 17-21 осуществляется последовательностью прямоугольных импульсов, сформированных но выходе общего коммутатора 8, а среднее напряжение на обмотках электромагнитных приводов стабилизируется на заданном делителем 5 уровне.

При отключении электромагнитных приводов 17-21 по командам с блока формирования управляющих сигналов 2 происходит запирание общего коммутатора 8 и транзисторных ключей 22-26. Энергия, накопившаяся в обмотках приводов 17-21 при протекании рабочего тока, отдается в источник постоянного напряжения 11. При этом разрядный ток протекает, например, по цепи: первый вывод обмотки привода 17 - диод 12 - конденсаторный фильтр источника 11 - шина нулевого потенциала источника 11 - диод 10 - второй вывод обмотки прив.ода 17.

На фиг. 2,6 показано состояние элементов схемы при работе в режиме форсирован- ного включения электромагнитных приводов. При одновременной подаче на входы блока формирования величины напряжения 3 команд VI (форсировка) и I () на положительном входе компаратора 7 формируется аналоговый сигнал большей амплитуды, чем в описанном выше случае. Сигналом 1 с выхода компаратора 7 отпирается общий коммутатор 8. Одновременно отпирается транзисторный ключ 22. С отпиранием общего коммутатора 8 начинается

заряд конденсатора 9 до величины напряжения на положительном входе компаратора 7. В связи с увеличением порогового значения напряжения заряда конденсатора 9, время заряда увеличивается, вследствие чего увеличивается длительность импульса на выходе общего коммутатора 8. В электромагнитном приводе, обмотка которого (в нашем примере поз 22) питается повышенным напряжением, происходит ускоренное втягивание якоря. После снятия команды VI, поступающей с блока формирования управляющих сигналов 2, устанавливается процесс, описанный выше.

На фиг. 3 представлена диаграмма напряжений на элементах схемы, иллюстрирующая работу компаратора 7 в качестве стабилизатора напряжения питания обмоток приводов 17-21. Из диаграммы видно, что интенсивность заряда конденсатора 9 зависит от величины напряжения источника 11, а чем выше интенсивность заряда конденсатора 9, тем меньше длительность импульсов на выходе общего коммутатора 8, Среднее значение напряжения на выходе общего коммутатора 8 остается неизменным.

Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины может быть выполнено, например, как показано на фиг. 4.

Общий коммутатор 8 выполнен на транзисторах VTi, , включенных по схеме Дарлиргтона. В качестве логического элемента ИЛИ 4 использована микросхема К561ЛП4.

i Делитель напряжения 5 состоит из ре- | зисторов Ri - Re. диодов VDi, VDa и ячейки DDi, причем переменный резистор RI предназначен для настройки входа компаратора 7 на заданную величину напряжения Uoi (см. фиг. 2,3), а величина резистора RG определяет величину Ди.

-И

Компаратор 7 собран на микросхеме DAi типа К554САЗ и содержит кроме того транзистор VTs, резисторы R и Rio - Ri3. Подбором резисторов Ri2, RISK конденсатоpa C2 (на фиг, 1 поз. 9} достигается необходимая постоянная времени цепи из указанных элементов. Транзистор УТз предназначен для согласования выхода компаратора DAi со входом общего коммутатора

VT1.VT2.

Формула изобретения Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины, содержащее

датчик положения главного вала швейной машины, блок формирования управляющих сигналов, источник постоянного напряжения и электронные ключи, каждый из которых входом подключен к первому выводу

соответствующего электромагнитного привода, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно дополнительно имеет регулятор напряжения и блок формирования величины напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных логического элемента ИЛИ и делителя напряжения, причем вход блока формирования управляющих сигналов связан с датчиком положения

главного вала швейной машины, силовой выход соединен с дополнительным входом делителя напряжения, а управляющие выходы - с управляющими входами соответствующих электронных ключей и с входами

логического элемента ИЛИ, силовой вход регулятора напряжения связан с источником постоянного напряжения, силовой выход соединен с объединенными между собой вторыми выводами электромагнитных приводов, а управляющий вход - с выходом делителя напряжения, при этом силовые выходы электронных ключей объединены между собой и связаны с шиной нулевого потенциала источника постоянного напряжения.

Г

SZS

°n

Сущность изобретения: устройство содержит датчик положения главного вала швейной машины, блок формирования управляющих сигналов, блок формирования величины напряжения, регулятор напряжения, транзисторный ключ, обмотку привода вспомогательного механизма. 4 ил.

2 лиф

n

C69l78il