Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины
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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з 0 05 В 69/18
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846247/12 (22) 31.05.90 (46) 30.12.92. Бюл. № 48 (71) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского . института по автоматизированному электроприводу (72) С;А. Анисимов, Е.М. Смирнов, А.Л, Тененбаум и В.Г. Толкачев . (56) Европейская заявка ЕПВ ¹ 0045484, кл. D 05 В 69/22, 1978, Патент США ¹ 4509445, кл. 0 05 В 69/18, 1984, Заявка Японии № 61-21115, кл, 0 05 В 69/18, 1986.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах промышленных швейных машин для управления электромагнитами вспомогательных механизмов (подьема лапки, закрепления шва, обрезки нити, нитеотводчика, освобождения нити).
Известен привод электрической швейной машины, в котором для коммутации то-. ка рабочих обмоток электромагйитов использован транзисторный ключ. При вы ключении, 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 нулевыми диодами включены гасящие резисторы, вызывающие значительные перенапряжения в транзисторах.
Известно также управляющее устройство швейной машины, содержащее блок уп2 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПРИВОДАМИ ВСПОМОГАТЕЛ Ъ Н ЫХ MEXAH ИЗМО В
ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ (57) 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.
tI равления, электромагнит и транзисторный ключ для коммутации обмотки электромаг- Я нита, причем, в отличие от привода по заявке ЕПВ ¹ 0045484, в этом устройстве параллельно гасящему резистору включен варистор. При этом, как и в первом случае, электромагнитную энергию электромагнита О рассеивают в дополнительных элементах ф: (резисторе и варисторе), преобразуя в теп- 0 ловую энергию. Это вызывает дополнитель- : @ ный нагрев и снижение КПД установки. (.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству управления является привод швейной машины, и содержащий обмотки электромагнитных исполнительных механизмов, источник постоянного тока и устройства управления электромагнитами. Каждое устройство уп-. равления электромагнитом содержит два транзисторных ключа. Параллельно источнику постоянного тока подключены две последовательные цепочки, каждая из
1784693 которых состоит из транзисторного ключа и щих сигналов связан с датчиком положения диода. Концы обмотки соединены со сред- главного вала швейной машийы, силовой
: ними точками последовательных цепочек. выход соединей с дополнительным входом
При одновременном отпирании транзи- делителя напряжения, а управляющие выхосторных ключей через обмотку протекает 5 ды — с управляющими входамисоответствуток. Энергия, запасенная при протекании ющих электронных ключей и с входами тока через обмотку, отдается в источник пи- логического элемента ИЛИ. Силовой вход тания при закрытых транзисторных ключах регулятора напряжения связан с источниили Отводйтся при одном закрытом ключе. ком постоянного напряжения, силовой выЙедостатком известногоустройства яв- 10 ход соединен с объединенными между ляется-использованиедля коммутаций каж- собой вторыми выводами электромагнитдой обмбтки двух транзисторных ключей, . ных приводов, а управляющий вход — с выТакая схема сложна и ненадежна, характе- ходом делителя напряжения. При этом ризуется высокой стоимостью, Другим не- силовые выходы электронных ключей(эмитдостатком известйого устройства является 15 теры) объединены между собой и связаны с отсутствиестабилизациинапряжейия пита- шиной нулевого потенциала источника пония.обмоток электромагнитов. Этот недо- стоянного напряжения. статок проявляется при форсированном . Сопоставительный с прототипом анаотключении электромагнитов, Время отпа- лиз показывает, что заявляемое устройство
-. дания электромагнита зависит от времейи 20 отличается наличием новых блоков: регулягашения электромагнитной энергии, вели- тора напряжения, блока формирования вечина которой определяется рабочим током личины напряжения — и их связями с обмотки. Из-за отсутствия стабилизации на- остальными элементами схемы. пряжения питания обмоток надежность pa-- . Сравнение заявляемого устройства с боты электромагнитов при колебаниях 25 другими техническими решениями показысетевого напряжения обеспечивается пода- вает, что отдельные элементы регулятора чей "на обмотки напряжения; значительно напряжения и блока формирования величипревышающего по величине найряжение ны напряжения широко известны. Однако, с удержания,,Это приводит к увеличению ра- введением указанных звеньев в укаэанной бочего значения тока, а при отключении — к 30 связи с остальными элементами схемы в необходимости гашения большого количе-:. заявляемое устройство управления электроства энергии; накопившейся в обмотке. В магнитными приводами вспомогательных итоге —:увеличенйе времени отпадания . механизмов швейной машины упомянутые электромагнита, т. е. ухудшение динамиче- новые блоки проявляют новые свойства. ских свойств исполнительного органа и, как 35 Так, использование новых звеньев позволя следствие, ограничение технологических ет стабилизировать среднее напряжение на
: возможностей электрооборудования швей- обмотках электромагнитных приводов и ной машины; . снизить количество применяемых транзиЦель изобретения — расширение техно- сторных ключей почти вдвое (вместо 10-ти в
hîãè÷åñêèõ возможностей электрооборудо- 40 предлагаемом устройстве использовано 6 вания швейной машины путем повышения . ключей). Все это приводит к существенному его быстродействия за счет стабилизации упрощению схемы и одновременно к расшинапряжения питания обмоток электромаг- рению технологических возможностей элекнитных приводов, трооборудования швейной машины за счет Указанная цель достигается тем", что B 45 оптимизации режима электромагнитных устройстве управления приводами.вспомо- приводов. Упомянутый оптимум выражает. гательных механизмов швейной машины, ся в снижении IlOTGpb мощности при пересодержащеедатчикположенияглавногова- . ключении и в достижении большего ла, машины, блок формирования управляю- быстродействия при отключениях электро.. щих сигналов, источник постоянного 50 магнитных приводов, т, е, в улучшении динапряжения; транзисторные ключи, каждый намических показателей приводов, из K07opblxâxîäoì (коллектором) йодклю- На фйг. 1, представлена функциональчен к первому выводу соответствующего ная схема устройства управления электроэлектромагнитного привода, и обратные ну- магнитными приводами вспомогательных левые диодьг, дополйительно введены pery- 55 механизмов швейной машины; на фиг. 2 и 3 .I лятор напряжения и блок формирования — диаграммы состояний элементов схемы, велйчинй напряжения, выполненный в виде поясняющйе работу устройства управления последовательно соединенных логического . электромагнитными приводами вспомогаэлемента ИЛИ и делителя напряжения, при-, тельных механизмов швейной машины; на чем вход блока формирования управляю- фиг.4 — пример выполнения устройствауп1784693
10 стояние "0". Общий коммутатор 8 запираетсл. Энергия, накопившаяся в об, мотке электромагнитйого привода 17 при протекании .рабочего тока, гаситсл, При
15 этом разрядный ток протекае по цепи . первый вывод обмотки привода 17-транзисторный ключ 22 — шина нулевого потенциала источника 11 — диод 10 — второй вывод обмотки привода 17. Конденсатор 9 разрл20 жается. В момент, когда напряжение на конденсаторе становится меньшим, чем напря>кение на выходе делителя 5; компара30 уровне.
45
50 равления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины, Устройство содержит датчик 1 положения главного вала швейной машины, блок 2 формирования управляющих сигналов, блок 3 формирования величины напряже.ния; логический элемент ИЛИ 4, делитель 5 напряжения, регулятор 6 напряжения, ком-паратар 7,.общий коммутатор 8, конденсатор 9, диод 10, источник 11 постоянного напряжения, обратные нулевые диоды 1216, 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 управллющих 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 напря>кения, Силовой вход регулятора напряжения 6 связан с выходом источника постоянного напрл>кения 11 и с обьединенными катодами обратных нулевых диодов 12 — 16. Выход регулятора напря>кения 6 соединен со вторыми выводами электромагнитных приводов 17 — 21, первые . выводы которых. соединены с силовыми вхо- 3 . дами (коллекторами) соответствующих транзисторных ключей 22 — 26 и с анодами соответствующих обратных нулевых диодов
12-16. Управляющие входы транзисторных ключей 22-26 соединен ы с соответствующими выходами t-V блока формирования управляющих сигналов 2, а выходы транзисторных ключей 22-26 (эмиттеры) соединены между собой и связаны с шиной
: нулевого потенциала источника пастоянйого напря>кения 11.
Устройство управления работает следу- . ющим образом (см. фиг. 2, а).
При включении источника постоянного напряжения 11 сигналы на входах компаратора 7 равны нулю, т. к., при отсутствии управляющих команд с блока формирова ния управляющих сигналов 2 на выходе де. лителя 5 сигнал равен нулю. При поступлении из блока 2 управляющей ко- 5 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 транзисторный клепач 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 переключаетсл в сотор 7 вновь переключается в состояние "1" и отпирает общий коммутатор 8, Описанный выше процесс повторяется.
Таким образом, питания обмоток электромагнитных приводов 17-21 осуществляетСя паследовател ьнастbe прямоугольных импульсов, сформированных нэ выходе общего коммутатора 8, а среднее напряжение на обмотках электромагнитных приводов стабилизируетсл на заданном делителем 5
При отключении электромагнитных приводов 17 — 21 по команд м с блока формирования управляющих сигналов 2 проис- ходит запирание общего коммутатора 8 и транзисторных ключей 22 — 26. Энергия, накопившаяся в обмотках приводов 17 — 21 при протекании рабочего тока, отдается в источник постояннога напряжения 11, При этом разрядный так протекает, напримар, по цепи: первый вывод обмотки привода 17— диод 12 — конденсаторный фильтр источника 11 — шина нулевого потенциала источиика 11 — диод 10 — второй вывод обмотки прив.ода 17.
На фиг. 2,б показано состояние элементов схемы и ри работе в режиме форсированного включения электромагнитных приводов, При одновременной подаче на входы блока формированил величйиы напряжения 3 команд И (форсировка) и I (II-У) 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
1784693 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 5 чего увеличивается длительность импульса на выходе общего коммутатора 8. В электромагнитном приводе, обмотка которого (в нашем примере поз 22) питается повышен.ным напряжением, происходит ускоренное 10 втягивание якоря. После снятия команды Vl, поступающей с блока формирования управляющих сигналов 2, устанавливается про;: цесс описэннйй выше.
На фиг. 3 представлена диаграмма на- 15 пряжений на элементах схемы, иллюстрирующая работу компаратара 7 в качестве стабилизатора напряжения питания обмоток приводов 17-21. Из диаграммы видно, что интенсивность заряда конденсатора 9 20 зависит от величйны напряжения источника . 11, э чем выше интенсивность заряда конденсатора.9, тем меньше длительность импульсов на выходе общего коммутатора 8.
Среднее значение напряжения на выходе 25 общего коммутатора 8 остается неизмен: ным."
Устройства управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины может быть 30 выполнено, напрймер, как показано на фиг.
Общий коммутатор 8 выполнен на транзисторах VT<, ЧТъ, включенных rio схеме
Дарлиргтона. В качестве логического эле- 35 мента ИЛИ 4 использована мйкрасхема
К561ЛП4.
Делитель напряжения 5 состоит из ре зисторов Й1 — R6.:диодов VD1, VD2 и ячейки 40 - DD1, причем переменный резистор Rt предназначен для настройки входа кампаратора
7 на заданную величину напряжения U Кампаратор 7 собран на микросхеме DA> типа К554САЗ и содержит кроме тога транзистор VT3, резисторы R7 и 81О R13. Подбором резисторов R>z, R>3и конденсатора Сг (на фиг, 1 поз, 9) достигается необходимая постоянная времени цепи из указанных элементов. Транзистор VT3 предназначен для согласования выхода компаратора ОА1 со входом общего коммутатора VT), VTz. Формула изобретения Устройство управления электромагнитными приводами вспомогательных механизмов швейной машины, содер>кащее 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 электрамагнитйого привода, отличающееся тем,чта,сцелью расширения технологических возмо>кностей, оно дополнительно имеет регулятор напряжения и блок формлравания величины напряжения; выполненный в виде последовательно соединенных логического элемента ИЛИ и делителя напряжения, причем вход блока формирования управля.ощих сигналов связан с датчиком положения главного вала швейной машины, силовой выход соединен с дополнительным входам 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. 1784693 Фиг. 2 1784693 Составитель С.Анисимов Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", r.. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 4351 : . Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
