一种工业缝纫机用直流无刷控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，包括输入模块、主控器模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块和电源模块；所述主控器模块分别与输入模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块相连接，其中输入模块包括脚踏板信号、霍尔信号发生器，脚踏板信号和霍尔信号发生器都与主控器模块相连；电源模块与其它模块相连接，为其提供电源；本实用新型提供一种可靠性高、力矩大、安全性好、启停响应快速、能耗较小的工业缝纫机用直流无刷控制系统，可实现自动倒缝、切线、扫线等功能。
【专利说明】一种工业缝纫机用直流无刷控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业缝纫机【技术领域】，特别是一种工业缝纫机用直流无刷控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，中国已成为工业缝纫机最主要的生产地之一，并成为了工业缝纫机的主要出口国。但是现有的工业缝纫机自动化程度低，影响了日后我国工业缝纫机的市场竞争力。
[0003]现有的工业缝纫机用的驱动电机一般是采用交流异步电动机和有刷的直流电动机，在使用中，交流异步电动机存在着如下缺点:1、效率低、耗电高、体积大、重量重；2、电机始终处于通电状态，即使缝纫机不在运行，电机仍在转动；3、起动转矩小，起动时间无法进一步缩短；4、速度控制不便，调速困难；5、必须采用机械摩擦制动，其制动器体积大，可靠性差，能耗高。
[0004]与交流异步电动机相比，有刷的直流电动机的性能虽然得到了改善，但也存在着其电刷和换向器易出故障、寿命低，需要经常维修，而且在换向过程中会产生火花。目前，出现了采用无刷直流电机作为工业缝纫机用的驱动电机，虽然无刷直流电机具有许多优点，但现有的工业缝纫机用无刷直流电机其驱动控制器存在着结构复杂、体积大、重量重、成本高、耗能高、使用寿命短、可靠性较低、安装和维修不便的不足之处。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种可靠性高、力矩大、安全性好、耗能较小、启停响应快速的工业缝纫机用直流无刷控制系统。
[0006]实现本实用新型目的的技术解决方案为:
[0007]—种工业缝纫机用直流无刷控制系统，包括输入模块、主控器模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块和电源模块；所述主控器模块分别与输入模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块相连接，其中输入模块包括脚踏板信号、霍尔信号发生器，脚踏板信号和霍尔信号发生器都与主控器模块相连；电源模块与其它模块相连接，为其提供电源。
[0008]本实用新型与现有技术相比，其显著优点:
[0009](I)本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中电源模块与市电相连接，通过改善电源模块电路，使电源模块具有过压保护、上电限流、降低电路损耗和可靠性高且安全性好的功能，实现了软启动，具有力矩大、节能高效、响应快速、降低操作人员劳动强度的特点。
[0010](2)本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中制动电阻控制模块，当电机制动时，主控器模块检测直流端300V电源电压，当该电压高于一定值后，场效应管VTl脉冲导通将水泥电阻连接于300V电源上，从而降低电源电压保护电路。
[0011](3)本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统通过切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀可以控制工业缝纫机自动实现倒缝、切线、扫线等功能。
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统的结构示意图。
[0014]图2本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中电路保护模块的电路原理图。
[0015]图3本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中制动电阻控制模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、2、3所示:
[0017]一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，包括输入模块、主控器模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块和电源模块；所述主控器模块分别与输入模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块相连接，其中输入模块包括脚踏板信号、霍尔信号发生器，脚踏板信号和霍尔信号发生器都与主控器模块相连；电源模块与其它模块相连接，为其提供电源。
[0018]所述霍尔信号发生器包括电机霍尔信号模块、定位霍尔信号模块和停针定位霍尔信号模块，电机霍尔信号模块、定位霍尔信号模块和停针定位霍尔信号模块分别与主控器模块相连接。
[0019]所述电源模块包括电路保护模块、整流模块和降压模块，电路保护模块依次连接整流模块、降压模块。
[0020]所述电路保护模块包括第一保险丝FU1、第二保险丝FU2、双刀双掷开关SW1、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容6、压敏电阻VR1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、感应线圈电抗器L1、热敏电阻RT1、继电器RELl和二极管Dl ;信号输入端a与第一保险丝FUl的一端相连接，第一保险丝FUl的另一端与双刀双掷开关SWl中第一开关SWll的一端相连接，双刀双掷开关SWl中第一开关SWll的另一端与第一电容Cl 一端相连接，同时，双刀双掷开关SWl中第一开关SWll的的另一端分别与压敏电阻VR1、第一电阻R1、第三电容C3的一端相连接，同时，双刀双掷开关SWl中第一开关SWll的的另一端与感应线圈电抗器LI中第一输入端I相连接；信号输入端b与第二保险丝FU2的一端相连接，第二保险丝FU2的另一端与双刀双掷开关SWl中第二开关SW12的一端相连接，双刀双掷开关SWl中第二开关SW12的另一端与第二电容C2的一端相连接，同时，双刀双掷开关SWl中第二开关SW12的另一端与压敏电阻VR1、第三电容C3的另一端相连接，同时，双刀双掷开关SWl中第二开关SW12的另一端与感应线圈电抗器LI中第二输入端3相连接；第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端相连接,第二电阻R2的另一端与第三电容C3的另一端相连接，同时，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端相连接；感应线圈电抗器LI中第一输出端2分别与第四电容C4、第五电容C5的一端相连接，同时，感应线圈电抗器LI中第一输出端2与信号输出端c相连接；感应线圈电抗器LI中第二输出端4与第四电容C4的另一端相连接，同时，感应线圈电抗器LI中第二输出端4分别与第六电容6、热敏电阻RTl的一端相连接，同时，感应线圈电抗器LI中第二输出端4与继电器RELl的输入端X相连接；热敏电阻RTl的另一端与继电器RELl的输出端Y相连接，同时，热敏电阻RTl的另一端与信号输出端d相连接；继电器RELl的线圈的一端I与电源VCC+5V相连接，继电器RELl的线圈的另一端J分别与第四电阻R4的一端、二极管Dl的负极相连接；二极管Dl的正极与电源VCC+5V相连接；第一电容Cl、第二电容C2、第五电容C5、第六电容6、第三电阻R3和第四电阻R4的另一端都与地相连接。
[0021 ] 所述制动电阻控制模块包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、光电耦合器N1、第二二极管D2、N沟道绝缘栅场效应管VTl和水泥电阻RXl ；信号输入端f分别与第五电阻R5、第六电阻R6的一端相连接,第五电阻R5的另一端分别与水泥电阻RXl的一端、第二二极管D2的正极相连接，同时，第五电阻R5的另一端与N沟道绝缘栅场效应管VTl的漏极P相连接；第二二极管D2的负极和水泥电阻RXl的另一端都与电源VCC+300V相连接；信号输入端h与第七电阻R7的一端相连接，第七电阻R7的另一端与光电稱合器NI的发光二极管的负极相连接,光电稱合器NI的发光二极管的正极与电源VCC+5V相连接，光电耦合器NI的光敏三极管的集电极C与电源VCC+15V相连接，光电耦合器NI的光敏三极管的发射极E分别与第八电阻R8、第九电阻R9的一端相连接，第八电阻R8的另一端与N沟道绝缘栅场效应管VTl的栅极G相连接，第九电阻R9的另一端和N沟道绝缘栅场效应管VTl的源极S都与地相连接。
[0022]所述输出模块包括切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀，切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀分别与主控器模块相连接。
[0023]所述电源模块与市电相连接。
[0024]下面结合实施例对本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统进一步详细说明:
[0025]所述主控器模块采用芯片ATmega8_16AU，芯片ATmega8_16AU内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGE系列的全部性能和特点，其高性能、低功耗的8位AVR微控制器，先进的RISC精简指令集结构；主控器模块根据采集脚踏板信号、电机霍尔信号、定位霍尔信号和停针定位霍尔信号以及按键显示模块设定的参数，通过驱动电路模块调整无刷直流电机的转速和转向，并通过切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀，实现工业缝纟刃机自动倒线、切线、扫线等功能。
[0026]所述驱动电路模块采用芯片IR2136S，芯片IR2136S带有3个独立的高压侧和低压侧输出通道，可输出6路驱动脉冲；本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中驱动电路模块将300V直流电源转换为可以驱动无刷直流电机运行的三相交流电，驱动电路模块采用芯片IR2136S连接三相电压源逆变电路，驱动无刷直流电机；芯片IR2136S第二十八管脚VB1、第二十四管脚VB2和第二十管脚VB3分别连接了自举电路，产生用于芯片IR2136S内部驱动电路工作的电压。
[0027]所述制动电阻控制模块当电机制动时，CPU检测直流端300V电源电压，当该电压高于一定值后VTl脉冲导通将水泥电阻RXl经VTl连接于300V电源上，从而降低电源电压保护电路。
[0028]所述按键显示模块中数码管采用动态显示，按键采用动态扫描以节约主控器模块中CPU的端口。
[0029]所述电源模块对市电进行整流、降压，稳压以供给整个系统工作，实现电机软启动，整流模块采用三个整流桥电路，分别对应连接三个降压电路，分别产生电源直流300V、直流15V、直流5V不同级别的电压，以满足整个系统所需电源电压需求；电源模块中采用压敏电阻VRl用于超压保护，采用热敏电阻RTl用于上电限流保护，有利于保护人身和电路安全。
[0030]综上所述，本实用新型工业缝纫机用直流无刷控制系统中电源模块与市电相连接，通过改善电源模块电路，使电源模块具有过压保护、上电限流、降低电路损耗和可靠性高且安全性好的功能，实现了软启动，具有力矩大、节能高效、响应快速、降低操作人员劳动强度的特点。
【权利要求】
1.一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，其特征在于，包括输入模块、主控器模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块和电源模块；所述主控器模块分别与输入模块、驱动电路模块、制动电阻控制模块、按键显示模块、输出模块相连接，其中输入模块包括脚踏板信号、霍尔信号发生器，脚踏板信号和霍尔信号发生器都与主控器模块相连；电源模块与其它模块相连接，为其提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述霍尔信号发生器包括电机霍尔信号模块、定位霍尔信号模块和停针定位霍尔信号模块，电机霍尔信号模块、定位霍尔信号模块和停针定位霍尔信号模块分别与主控器模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述电源模块包括电路保护模块、整流模块和降压模块，电路保护模块依次连接整流模块、降压模块。
4.根据权利要求3所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述电路保护模块包括第一保险丝FU[1]、第二保险丝FU[2]、双刀双掷开关SW[1]、第一电容C[l]、第二电容C[2]、第三电容C[3]、第四电容C[4]、第五电容C[5]、第六电容[6]、压敏电阻VR[1]、第一电阻R[l]、第二电阻R[2]、第三电阻R[3]、第四电阻R[4]、感应线圈电抗器L[l]、热敏电阻RT[1]、继电器REL[1]和二极管D[l];信号输入端a与第一保险丝FU[1]的一端相连接，第一保险丝FU[1]的另一端与双刀双掷开关SW[1]中第一开关SW[11]的一端相连接，双刀双掷开关SW[1]中第一开关SW[11]的另一端与第一电容C[l] 一端相连接，同时，双刀双掷开关SW[1]中第一开关SW[11]的的另一端分别与压敏电阻VR[1]、第一电阻R[l]、第三电容C[3]的一端相连接，同时，双刀双掷开关SW[1]中第一开关SW[11]的的另一端与感应线圈电抗器L[l]中第一输入端[I]相连接；信号输入端b与第二保险丝FU[2]的一端相连接，第二保险丝FU[2]的另一端与双刀双掷开关SW[1]中第二开关SW[12]的一端相连接，双刀双掷开关SW[1] 中第二开关SW[12]的另一端与第二电容C[2]的一端相连接，同时，双刀双掷开关SW[1]中第二开关SW[12]的另一端与压敏电阻VR[1]、第三电容C[3]的另一端相连接，同时，双刀双掷开关SW[1]中第二开关SW[12]的另一端与感应线圈电抗器L[l]中第二输入端[3]相连接；第一电阻R[l]的另一端与第二电阻R[2]的一端相连接，第二电阻R[2]的另一端与第三电容C[3]的另一端相连接，同时，第二电阻R[2]的另一端与第三电阻R[3]的一端相连接；感应线圈电抗器L[l]中第一输出端[2]分别与第四电容C[4]、第五电容C[5]的一端相连接，同时，感应线圈电抗器L[l]中第一输出端[2]与信号输出端c相连接；感应线圈电抗器L[l]中第二输出端[4]与第四电容C[4]的另一端相连接，同时，感应线圈电抗器L[l]中第二输出端[4]分别与第六电容[6]、热敏电阻RT[1]的一端相连接，同时，感应线圈电抗器L[l]中第二输出端[4]与继电器REL[1]的输入端[X]相连接；热敏电阻RT[1]的另一端与继电器REL[1]的输出端[Y]相连接，同时，热敏电阻RT[1]的另一端与信号输出端d相连接；继电器REL[1]的线圈的一端[I]与电源VCC+5V相连接，继电器REL[1]的线圈的另一端[J]分别与第四电阻R[4]的一端、二极管D[l]的负极相连接；二极管D[l]的正极与电源VCC+5V相连接；第一电容C[l]、第二电容C[2]、第五电容C[5]、第六电容[6]、第三电阻R[3]和第四电阻R[4]的另一端都与地相连接。
5.根据权利要求1所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述制动电阻控制模块包括第五电阻R[5]、第六电阻R[6]、第七电阻R[7]、第八电阻R[8]、第九电阻R[9]、光电耦合器N[l]、第二二极管D[2]、N沟道绝缘栅场效应管VT[1]和水泥电阻RX[1];信号输入端f分别与第五电阻R[5]、第六电阻R[6]的一端相连接，第五电阻R[5]的另一端分别与水泥电阻RX[1]的一端、第二二极管D[2]的正极相连接，同时，第五电阻R[5]的另一端与N沟道绝缘栅场效应管VT[I]的漏极[P]相连接；第二二极管D[2]的负极和水泥电阻RX[1]的另一端都与电源VCC+300V相连接；信号输入端h与第七电阻R[7]的一端相连接，第七电阻R[7]的另一端与光电耦合器N[l]的发光二极管的负极相连接，光电耦合器N[l]的发光二极管的正极与电源VCC+5V相连接，光电耦合器N[l]的光敏三极管的集电极[C]与电源VCC+15V相连接，光电耦合器N[l]的光敏三极管的发射极[E]分别与第八电阻R[8]、第九电阻R[9]的一端相连接，第八电阻R[8]的另一端与N沟道绝缘栅场效应管VT[1]的栅极[G]相连接，第九电阻R[9]的另一端和N沟道绝缘栅场效应管VT[I]的源极[S]都与地相连接。
6.根据权利要求1所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述输出模块包括切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀，切线电磁阀、扫线电磁阀和倒缝电磁阀分别与主控器模块相连接。
7.根据权利要求 1所述的一种工业缝纫机用直流无刷控制系统，所述电源模块与市电相连接。
【文档编号】D05B69/22GK203487364SQ201320592791
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】翟俊龙, 王周琴 申请人:上海宝狮缝纫机有限公司, 上海宝星缝纫设备有限公司, 王周琴