Блок управления электродвигателем швейной машины. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Бытовые швейные машины нередко электрифицируют, устанавливая коллекторный двигатель МШ-2, питаемый от сети переменного тока 220 В, 50 Гц. Управление этим двигателем с помощью штатной педали ненадежно, кроме того, ее не всегда удается приобрести. В предлагаемой конструкции применена самодельная педаль, снабженная оптическим датчиком положения, причем резкое нажатие на нее вызывает форсированный разгон двигателя. Заданная педалью частота вращения не изменяется под характерной для швейных машин переменной нагрузкой на вал двигателя. Имеется возможность ограничить максимальную частоту, причем порог ограничения можно регулировать в процессе шитья.

Схема блока управления (без силовых узлов) изображена на рис. 1. Датчиком частоты вращения вала двигателя служит оптрон с открытым оптическим каналом U1, сигналы которого усиливают и формируют транзистор VT1 и триггер Шмитта DD1.1.

(нажмите для увеличения)

Как показано на рис. 2, на корпусе 1 электродвигателя закреплена винтом 2 небольшая плата. Установленный на ней оптрон 3 входит в специально просверленное отверстие корпуса 1. Оптическое окно оптрона должно находиться на расстоянии 1...2 мм от насаженной на вал 5 крыльчатки вентилятора 4. На обращенную к оптрону поверхность крыльчатки нанесена маска (см. рис. 2, вид А на деталь 4). Ее рисуют черной и белой красками. Можно также, зачернив поверхность, наклеить на нее полоски фольги. Корректировкой положения оптрона относительно крыльчатки и подборкой номинала резистора R3 добиваются максимального размаха импульсов на коллекторе транзистора VT1 при вращении вала двигателя.

Всего на маске 16 светлых секторов, в результате за один оборот вала на вход одновибратора DD2.1 поступают 16 импульсов. В ответ на каждый из них одновибратор генерирует импульс фиксированной амплитуды и длительности, поэтому постоянная составляющая напряжения на выходе одновибратора пропорциональна частоте вращения. Усиленная и отфильтрованная каскадом на ОУ DA4 постоянная составляющая служит сигналом обратной связи в системе стабилизации частоты вращения. Крутизну зависимости напряжения от частоты устанавливают подстроечным резистором R12.

Конструкция педали показана на рис. 3. Ее подвижная часть 2 и неподвижное основание 1 соединены пружиной 3, противодействующей нажатию Оптрон 4 (U2 аналогичный U1, см. рис. 1) размещен на основании 1. В зависимости от расстояния от оптрона 4 до отражателя 5, установленного на подвижной части 2, изменяется количество излученного светодиодом оптрона 4 света, вернувшегося к чувствительной поверхности его фототранзистора В результате изменяется ток фототранзистора. Каскад на микросхеме DA1 преобразует ток в напряжение. Номинал резистора R7 выбран таким, что полному ходу педали соответствует изменение напряжения на выходе DA1 от 0 приблизительно до -8 В.

ОУ DA2 - элемент сравнения и усилитель сигнала ошибки системы стабилизации. На его входы поступают сигналы, пропорциональные скорости вращения и положению педали, а выходное напряжение через диод VD5 подано на вход 3 ОУ DA3, служащего компаратором.

Вход 3 компаратора соединен с генератором пилообразного напряжения, состоящего из диодного моста VD1- VD4 и каскада на транзисторе VT2. На мост подано пониженное до 6 В сетевое напряжение. В моменты перехода сетевого напряжения через ноль, когда все диоды моста закрыты, а транзистор VT2 открыт током, текущим через резистор R6, конденсатор С1 заряжается почти до напряжения питания В остальную часть каждого полупериода мгновенное значение сетевого напряжения отличается от нуля, поэтому выпрямленное мостом положительное напряжение, поступая на базу транзистора VT2, удерживает последний в закрытом состоянии. Конденсатор С1 разряжается через резистор R10 Подборкой номинала этого резистора добиваются, чтобы напряжение на конденсаторе не опускалось ниже приблизительно 0,2 В. Иначе вал двигателя будет продолжать вращаться и при отпущенной педали.

Спады импульсов на выходе DA3 совпадают с моментами переходов сетевого напряжения через ноль, а положение фронтов на оси времени зависит от напряжения на выходе ОУ DA2. Через диод \/D6 и резистор R25 импульсы поступают на базу транзистора VT4, в коллекторной цепи которого находятся светодиод оптотиристора U3.1 и ограничительный резистор R28.

На рис. 4 показана схема силовой части блока управления, нумерация ее элементов продолжает начатую на рис. 1. Тиристор U3.2 в диагонали моста VD8 открывается в каждом полупериоде с началом светового импульса, создаваемого светодиодом U3.1. На электродвигатель М1, включенный во вторую диагональ моста VD8, поступает сетевое напряжение. Тем, что открывающий тиристор световой импульс продолжается до конца полупериода, предотвращают преждевременные (до окончания полупериода) закрывания тиристора из-за свойственных коллекторным двигателям кратковременных нарушений контакта в щеточном узле.

Вернемся к рис. 1. Кроме узлов, рассмотренных выше, в устройстве имеется ограничитель среднего значения напряжения, подаваемого на двигатель. Ограничитель состоит из одновибратора DD2.2 и транзисторного ключа VT3. Спад каждого управляющего импульса (совпадающий по времени с нулевым мгновенным значением сетевого напряжения) запускает одновибратор DD2.2, импульсы которого открывают транзистор VT3. В результате транзистор VT4, а с ним и оптотиристор U3 не могут открыться, пока импульс одновибратора не закончится. За счет этого среднее напряжение на двигателе не может превысить значения, зависящего от положения движка переменного резистора R24.

Практика показала, что нередко при слишком низком пороге ограничения двигатель не может стартовать под нагрузкой, хотя нормально работает после предварительного разгона. В связи с этим обстоятельством предусмотрен узел принудительного отключения ограничителя, собранный на ОУ DA5. Пока напряжение на выводе 6 DA4, пропорциональное частоте вращения, по абсолютной величине меньше порога, установленного подстроечным резистором R20, напряжение на выходе DA5 - отрицательное, диод VD7 закрыт и низкий логический уровень напряжения на входе R одновибратора DD2.2 запрещает работу последнего, позволяя двигателю уверенно стартовать. С ростом частоты вращения низкий уровень на входе R DD2.2 сменяется высоким, разрешая работу одновибратора.

Блок можно питать от любого стабилизированного источника с выходными напряжениями +9 и -9 В, способного отдавать ток не менее 100 мА по цепи положительного напряжения и 30 мА - отрицательного. Переменное напряжение 6 В подают на диодный мост VD1-VD4 от отдельной вторичной обмотки сетевого трансформатора. Если такой обмотки нет, можно воспользоваться дополнительным понижающим трансформатором, дающим нужное напряжение.

В блоке использованы постоянные резисторы МЛТ, переменный R24 - СП-1; подстроечные R12, R20 - СПО-0,15. Конденсаторы С1, C3, С5 - металлопленочные, С7 - МБГЧ, оксидные С2, С4, С6 - К50-35. Транзисторы КТ502В можно заменить на КТ502А, КТ502Д, КТ502Е, КТ361Б, КТ361В, КТ361Г, а КТ503В - на КТ503А, КТ503Д, КТ503Е, КТ315Б, КТ315В, КТ315П. Вместо микросхемы К564АГ1 подойдет ее зарубежный аналог CD4098B, вместо КР140УД608 - К140УД6, К140УД7, КР140УД708. Диодный мост КЦ405Б можно заменить на КЦ402А, КЦ403А, КЦ403Б, КЦ403В, диоды КД509А - на КД503А, КД510А, КД518А.

Ненагруженный двигатель МШ-2 при номинальном питающем напряжении может развить очень высокую скорость (до 20000 мин-1). Поэтому желательно, чтобы во время налаживания блока управления двигатель был механически нагружен приводом швейной машины, работающей вхолостую (без ткани и ниток). Для швейных машин большинства типов максимальная частота вращения вала двигателя в этих условиях - приблизительно 3000 мин-1, что соответствует частоте повторения импульсов одновибратора DD2.1800 Гц.

Длительность этих импульсов должна составлять 0,8 мс. Если при максимальной частоте вращения вала двигателя входит в насыщение ОУ DA4, длительность нужно уменьшить. Ее корректируют подборкой номинала резистора R16. Длительность импульсов одновибратора DD2.2 должна с помощью переменного резистора R24 изменяться в интервале 2...6 мс.

Нажав на педаль до упора и перемещая движок подстроенного резистора R12 слева (по схеме) направо, установите его в положение, начиная с которого частота вращения вала двигателя уменьшается. Подстроенный резистор R20 регулируют по наиболее уверенному пуску двигателя под нагрузкой.

Если налаживать блок управления приходится с ненагруженным двигателем, обороты последнего можно уменьшить до необходимых 3000 с-1 с помощью переменного резистора R24, при необходимости временно изменив номиналы его и резистора R22.

Автор: Н.Шуков, г.Гомель, Беларусь

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025

Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой ...>>

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Случайная новость из Архива Balluga Bed: умная кровать 08.04.2014 Принцип "умного дома" представляет собой объединение в единую систему всей электроники, начиная от функционально продвинутых лампочек, заканчивая микроволновыми печами и холодильниками с доступом в Интернет и другими непривычными для подобного рода техники опциями. Однако в данный список еще не попадала "умная кровать", хотя именно на столь заслуженный после трудового дня отдых и сон человек тратит 1/3 своей жизни. Разработчики Balluga Bed решили заострить внимание на чрезвычайно важном аспекте нашей жизни, представив сверхтехнологичную кровать собственной разработки. Достаточно странно, что подобная идея в наше время не является повсеместно распространенной, а выглядит пока что очень концептуально. И это при том, что работоспособность и эффективность человека прежде всего зависит от комфортного сна, для максимального удобства которого стоит потратить некую сумму денег. Британский дизайнер Джо Катан ( Joe Katan) решил позаботиться о здоровом сне своих будущих клиентов и создал кровать, состоящую из небольших воздушных шаров и оснащенную множеством электронных систем. Особенностью конструкции является тот факт, что благодаря покрытию шариков специальной пеной кровать Balluga способна адаптироваться под ваш вес и рост. При помощи пульта дистанционного управления можно создать максимально комфортную по жесткости и форме поверхность для отдыха. Чтобы оправдать заслуженное звание "умного" предмета мебели, Катан даже встроил в него модуль Wi-Fi, предоставив управление Balluga Bed вашему смартфону. Ну а если и этого будет недостаточно, то как бы странно это не прозвучало, вы можете подключиться к кровати через LAN-порт. Кроме того, все настройки сна не только автоматически запоминаются программой на вашем мобильном телефоне, но могут быть использованы на других кроватях данного производителя. Balluga Bed обзавелась также всеми необходимыми системами контроля для обеспечения крепкого сна своего владельца. К примеру, вы можете задать необходимый температурный режим для отдельных зон на кровати, если вы любите "держать ноги в тепле, а голову - в холоде". Встроенные в кровать датчики будут следить за соблюдением постельного микроклимата. Идея создать нечто подобное пришла к Джо Катану после того, как он вдоволь намучился из-за бессонных ночей на своей неудобной кровати, ради чего он целых 8 лет работал над данным проектом. А чтобы совместить в конечном итоге приятное с полезным, дизайнер решил разнообразить устройство приятными опциями. Ну и конечно трудно было бы представить устройство подобного характера без вибрирующего матраса. Создатель Balluga Bed со всей ответственностью подошел к реализации данной функциональной составляющей, поэтому здесь даже присутствует возможность синхронизировать вибрацию кровати с происходящим на экране любимой консольный игры. Поэтому если вы после тяжелого рабочего дня решили поиграть, не вставая с любимого места отдыха, то при каждой аварии на виртуальном гоночном треке вы сможете ощущать эффект от столкновения в виде вибрации, что называется, всем своим телом. В тоже время не осталась без внимания и такая важная составляющая, как безопасность спящего человека. Владелец Balluga Bed получает не только встроенную развлекательную систему, но и целый противопожарный комплекс, состоящий из сигнализации дыма и пожарных извещателей. Стоимость кровати-гаджета составляет $1660 вместе с 20-летней гарантией.

Другие интересные новости:

▪ Удаленное управление для PlayStation 3

▪ Ультракомпактный 16-разрядный микроконтроллер MB90F455/456/457

▪ Надувной мост

▪ Кондиционер тираннозавра

▪ Новый способ удаления водорода с поверхности кремния

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Передача данных. Подборка статей

▪ статья Готфрид Вильгельм Лейбниц. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какие пресмыкающиеся способны бегать по поверхности воды? Подробный ответ

▪ статья Прицеп-самосвал. Личный транспорт

▪ статья Сопряжение цифрового мультиметра с компьютером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой стабилизатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025