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    用于 缝纫机 电机 控制电路
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    摘要
    申请专利号:

    CN200610072031.3

    申请日:

    2006.04.04

    公开号:

    CN1847504A

    公开日:

    2006.10.18

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):D05B 69/00公开日:20061018|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: D05B69/00(2006.01); H02P7/00(2006.01); H02P7/06(2006.01) 主分类号: D05B69/00
    申请人: 爱信精机株式会社;
    发明人: 寺西俊一; 安藤孝树
    地址: 日本爱知县
    优先权: 2005.04.04 JP 2005-107099
    专利代理机构: 北京集佳知识产权代理有限公司 代理人: 杨生平;杨红梅
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200610072031.3

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2011.09.07|||2006.12.13|||2006.10.18

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种用于缝纫机的电机控制电路,包括:速度指令电路(9),用于指示电机(3)的目标速度;电源电路(1);驱动电路(4);反电动势检测电路(2),用于检测所述电机的反电动电压并计算所述电机的实际速度;及机械脉冲发生器(8),用于检测缝纫针的旋转,特征在于,所述电机控制电路进一步包括:校正电路(51),用于基于所述目标速度和所述缝纫机速度之间的比较来计算所述目标速度的速度校正值;以及比较处理电路(52),用于将脉冲宽度反馈到所述驱动电路,所述脉冲宽度通过将所述速度校正值加到从所述目标速度减去所述实际速度的结果而获得。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于缝纫机的电机控制电路,包括:速度指令电路(9),用于指示用作缝纫机驱动源的电机(3)的目标速度;电源电路(1),用于将功率供给到所述电机;驱动电路(4),用于通过对来自所述电源电路的输出执行ON/OFF控制、响应于来自所述速度指令电路的指令来控制供给到所述电机的功率;反电动势检测电路(2),用于当来自所述电源电路的输出借助于所述驱动电路而处在OFF状态时检测所述电机的反电动电压,以及通过使用所检测的所述反电动电压来计算所述电机的实际速度;以及机械脉冲发生器(8),用于通过脉冲信号来检测对应于缝纫针运动的旋转,其被当作缝纫机速度,特征在于,用于缝纫机的所述电机控制电路进一步包括校正电路(51),用于基于输入到所述速度指令电路的目标速度和作为来自所述脉冲发生器的输出的缝纫机速度之间的比较来计算所述目标速度的速度校正值;以及比较处理电路(52),用于将脉冲宽度反馈到所述驱动电路,待反馈的脉冲宽度通过将所述目标速度的速度校正值加到从所述目标速度减去所述实际速度的结果而获得。

    2.  根据权利要求1的用于缝纫机的电机控制电路,其中所述校正电路(51)比较基于输入到所述速度指令电路(9)的所述目标速度而计算的脉冲宽度和来自所述脉冲发生器(8)的输出的脉冲宽度。

    3.  根据权利要求1和2中任意一项的用于缝纫机的电机控制电路,进一步包括时间常数切换电路(6),用于基于所述目标速度、所述实际速度、通过将所述速度校正值加到所述目标速度而获得的经校正的目标速度、或通过将所述速度校正值加到所述实际速度而获得的经校正的实际速度,切换来自所述反电动势检测电路(2)的输出的时间常数。

    4.  根据权利要求1至3中任意一项的用于缝纫机的电机控制电路,其中所述脉冲发生器(8)检测所述缝纫机的缝纫针的位置。

    5.  根据权利要求3的用于缝纫机的电机控制电路,其中所述速度校正值的有效性基于通过所述时间常数切换电路(6)切换的时间常数来确定。

    6.  根据权利要求1的用于缝纫机的电机控制电路,其中所述速度校正值的有效性基于所述速度指令电路(6)的所述目标速度的量值来确定。

    7.  根据权利要求1的用于缝纫机的电机控制电路,其中所述速度校正值的有效性基于其量值来确定。

    说明书

    说明书用于缝纫机的电机控制电路
    技术领域
    本发明总地涉及用于缝纫机(sewing machine)的电机控制电路。更为具体地,本发明关于一种用于控制缝纫机的电机旋转速度的电机控制电路。
    背景技术
    在JP1996-150279A和JP2004-321771A中公开了一种公知的用于缝纫机的电机控制电路。根据所公开的用于缝纫机的电机控制电路,通过使用装在电机上的光电断续器(photo interrupter)和编码器盘(100个脉冲/转)测量脉冲宽度和脉冲数目,来检测电机的速度。另外,在JP2000-354395A中公开的用于缝纫机的电机控制电路指出通过电机的反电动势从电压值获得电机速度的基本概念。此外,JP1994-32742B2、JP1995-16553B3和JP1995-16554B2的每个都包括计算装置,用于基于该计算装置的计数结果来计算借助于带而彼此连接的缝纫机带轮和电机带轮的带轮比(pulleyratio)。将所计算的带轮比设置为乘法器中的乘数值,乘法器和计算装置一起构成校正装置。结果,缝纫机的速度通过速度指令信号来指示,使得能获得遵循速度指令信号的电机速度。以任何带轮比响应于速度指令信号将缝纫机的速度控制在预定水平。
    但是,根据如JP1996-150279A和JP2004-321771A所示的借助于对脉冲宽度和脉冲数目的测量来检测转速的方法,如果缝纫机和电机通过带彼此连接,则在缝纫机上和电机上都需要有成对的光电断续器和编码器盘。由此,成本增加不可避免。另外,为了测量脉冲宽度,需要具有高精度的由时钟脉冲驱动的计数器。为了在从低速到高速的宽广的范围中检测速度,对于计数器和存储器,大容量是必要的,由此需要高速处理电路和存储器。即使配备了具有高速处理特征的计数器和高速处理电路,也不能精确测量实际速度,除非出现整形为光电断续器的输出的脉冲。
    根据在JP2000-354395中公开的用于缝纫机的电机控制电路,缝纫机的电机速度控制受到周围温度、缝纫机扭矩等的影响,由此速度控制的稳定性低于上述借助于测量脉冲宽度和脉冲数目来检测转速的方法。但是,部件的数目能减少,因此实现了具有低成本的结构。另外,由于电压检测,实时测量成为可能。此外,根据JP1994-32742B2、JP1995-16553B3和JP1995-16554B2中公开的电机控制设备,缝纫机带轮和电机带轮借助于带彼此连接,这对电机和缝纫机的扭矩引起大的影响。例如在高温时,缝纫机的扭矩变小,并且供给到电机的电流也小。另外,由于电机的反电动电压也低,所以电机转数被控制在高水平。另一方面,在低温时,缝纫机的扭矩变大,并且电机的反电动电压也高。然后,通过降低电机转数的控制,发生使电机转数稳定的现象。
    由此,需要一种用于缝纫机的电机控制电路,其可以以低成本检测电机的转速,而无需为速度检测专门提供的光电断续器和编码器盘,并且可控制电机的转速不受周围温度或缝纫机扭矩的影响。
    发明内容
    根据本发明的一个方面,用于缝纫机的电机控制电路包括:速度指令电路,用于指示用作缝纫机驱动源的电机的目标速度;电源电路,用于将功率供给到电机;驱动电路,用于通过对来自电源电路的输出执行ON/OFF控制来响应于来自速度指令电路的指令而控制供给到电机的功率;反电动势检测电路,用于当来自电源电路的输出借助于驱动电路而处在OFF状态时检测电机的反电动电压,以及通过使用检测到的反电动电压来计算电机的实际速度;以及机械脉冲发生器,用于通过脉冲信号检测对应于缝纫针运动的旋转,其被当作缝纫机速度,特征在于用于缝纫机的电机控制电路进一步包括:校正电路,用于基于输入到速度指令电路地目标速度和作为来自脉冲发生器的输出的缝纫机速度之间的比较来计算目标速度的速度校正值;和比较处理电路,用于将脉冲宽度反馈到驱动电路,待反馈的脉冲宽度通过将目标速度的速度校正值加到从目标速度减去实际速度的结果而获得。
    根据上述发明,电机控制电路的控制不受周围温度或缝纫机扭矩的影响。通过机械脉冲发生器对转速不断地监视,并对反电动势检测电路的输出进行校正,以便于实现目标速度。由此,可校正低成本的反电动势检测电路的输出,而无需使用高成本的多脉冲发生器。电机转速的检测能以低成本执行,并且不受周围温度或缝纫机扭矩的影响,由此实现了对电机的稳定的定量速度控制。
    附图说明
    从下列参考附图考虑的详细描述,本发明的上述和附加特征及特性将变得更为显而易见,在附图中:
    图1是用于示出根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路的结构的示意性视图;
    图2是用于示出根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路的结构的电路图;
    图3A、3B、3C和3D是根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路的相应电路信号的波形图;
    图4是用于示出根据本发明第一实施例的由反电动势检测电路检测的电机实际速度和电机的反电动电压信号的特性的曲线图;
    图5是用于说明来自在根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路中使用的位置传感器的输出的视图;
    图6是由根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路执行的控制的流程图;
    图7是在根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路中使用的实际速度输入例程的流程图;
    图8是在根据本发明第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路中使用的速度校正值例程的流程图;
    图9是由根据本发明第二实施例的用于缝纫机的电机控制电路执行的控制的流程图;以及
    图10是在根据本发明第二实施例的用于缝纫机的电机控制电路中使用的速度校正值例程的流程图。
    具体实施方式
    参考附图说明本发明的第一实施例。
    图1是用于示出用于缝纫机的电机控制电路的结构的示意性视图。图2是用于示出用于缝纫机的电机控制电路的结构的电路图。图3A、3B、3C和3D是用于缝纫机的电机控制电路的相应电路信号的波形图。图4是用于示出由反电动势检测电路检测的电机实际速度和电机的反电动电压信号的特性的曲线图。图5是用于说明在用于缝纫机的电机控制电路中使用的位置传感器的输出的视图。
    如图1和图2所示,电源电路1包括商用电源11和它的整流器电路10。商用电源11将功率供给到由直流(DC)电机构成的电机3。全波整流器电路或半波整流器电路都可用于整流器电路10。根据本实施例,如果驱动电路4(后面将提到)具有交流电的开关特性,则交流电路可代替整流器电路10来使用。当来自电源电路1的输出借助于驱动电路4而处在OFF状态时,反电动势检测电路2检测电机3的反电动电压。确切地,反电动势检测电路2包括:电压检测电路2A,用于将电机3的反电动电压检测为光;和检测控制电路2B,用于获得由电压检测电路2A检测的反电动电压,其是与作为受控对象的电机3的实际速度N成比例的变量。电机3如此构成,使得其速度可通过诸如PWM信号的控制电流来控制。
    驱动电路4响应于来自速度指令电路9的指令,借助于ON/OFF控制来控制供给到电机3的功率。驱动电路4可以以预定时序执行ON/OFF控制。此外,驱动电路4包括:驱动输出电路4A,用于借助于开关元件MOS控制将供给到电机3的来自电源电路1的输出;和驱动控制电路4B,用于产生用于驱动输出电路4A的开关元件MOS上的ON/OFF控制的光控制信号。根据本实施例,开关元件MOS构成开关电路,对于该开关电路可采用诸如晶体管的元件、诸如模拟门的门等。此外,根据本实施例,对从比较处理电路52到驱动电路4的输出执行PWM控制,使得电机3可获得指定的目标速度n。
    时间常数切换电路6基于速度信息响应于来自反电动势检测电路2的输出来切换时间常数(即阻尼因子的倒数),这些速度信息是诸如来自速度指令电路9的目标速度n、来自反电动势检测电路2的实际速度N以及通过把实际速度加到速度校正值(将在后面提到)而获得的经校正的实际速度。利用放电电阻R3和R10的并联电阻,时间常数小,而只利用放电电阻R3,时间常数大。速度指令电路9包括输入装置,如可变电阻器、十键(ten-key)以及选择器,通过其输入用作缝纫机的驱动源的电机3的目标速度n。位置传感器8包括附着到缝纫机主体的上轴80的编码器盘81,和用于检测形成在编码器盘81上的缝隙的光电断续器82。根据本实施例,位置传感器8可以是机械脉冲发生器,用于通过脉冲信号检测对应于缝纫针运动的旋转,其被当作缝纫机的速度。
    由装备有模拟输入端子的微处理器5构成的校正电路51比较输入到速度指令电路9的目标速度n和缝纫机速度M,并计算速度校正值Δδ,缝纫机速度M从位置传感器8所检测的对应于缝纫针运动的旋转转换为电机3的速度,速度校正值Δδ被施加到目标速度n并基于目标速度n和缝纫机速度M之间的比较结果来计算。由装备有模拟输入端子的微处理器5构成的比较处理电路52比较由速度指令电路9指示的目标速度n和速度校正值Δδ之和与通过反电动势检测电路2获得的实际速度N,然后将基于比较结果的脉冲宽度反馈给驱动电路4。
    驱动输出电路4A和驱动控制电路4B借助于光电耦合器17以电绝缘的方式连接,驱动输出电路4A借助于开关元件MOS控制将供给到电机3的来自电源电路1的输出,驱动控制电路4B产生用于驱动输出电路4A的开关元件MOS上的ON/OFF控制的控制信号。在驱动输出电路4A和驱动控制电路4B之间信号传递是可用的。以相同的方式,电压检测电路2A和检测控制电路2B借助于光电耦合器18以电绝缘的方式连接,电压检测电路2A检测电机3的反电动电压,检测控制电路2B获得与由电压检测电路2A检测的电机3的转速成比例的变量。在电压检测电路2A和检测控制电路2B之间信号传递是可用的。
    参考图2来说明根据第一实施例的用于缝纫机的电机控制电路的详细结构。如图2所示,包括商用电源11及其全波整流器电路10的电源电路1向电机3的一个端子供给功率。电机3的另一个端子连接到驱动输出电路4A的开关元件MOS。当开关元件MOS转到ON位置时,电机3被供电。光耦合的光检测元件18b、电阻R1和开关元件MOS以这种方式构成驱动输出电路4A,使得电阻R1的端子电压基于光检测元件18b的输入信号而改变??卦﨧OS相应地执行开关操作。
    当驱动电路4处在OFF状态时,电机3的反电动电压被检测为发光元件17a的光量,发光元件17a串联连接到连接在电机3的端子之间的限制电阻R2。限制电阻器R2和与其串联连接的发光元件17a构成电压检测电路2A,用于将电机3的反电动电压检测为发光元件17a的光量。发光元件17a和光检测元件17b构成光电耦合器17。来自发光元件17a的光发射由光检测元件17b检测,并且响应于发光元件17a的光检测时序的电流被充入电容器C1。就是说,当来自驱动电路4的输出处在OFF状态时,即来自比较处理电路52的输出处在“H”位置时,仅在借助于基极电阻R7将晶体管TR2转到ON位置的状态,电流流经由光检测元件17b、晶体管TR2和电容器C1构成的并联电路。电容器C1的电荷状态依赖于光检测元件17b的输出状态。此时,电容器C1中的电荷借助于放电电阻R3来放电。
    因此,包括光检测元件17b、晶体管TR2、电容器C1和放电电阻R3的并联电路构成检测控制电路2B,其获得由电压检测电路2A检测的、作为与电机3的实际速度N成比例的变量的反电动电压。电容器C1的电压被发送到微处理器5的模拟输入端子并在微处理器5处通过模拟到数字的转换(AD转换)进行数字处理。
    此外,电容器C1中的电荷还借助于由放电电阻R10和执行开关操作的晶体管TR3构成的串联电路放电。此电路如此构成,使得晶体管TR3由比较处理电路52的输出来操作,该输出由上拉电阻R11上拉。由此,在来自起到比较处理电路52的作用的微处理器5的比较输出处在“H”位置的情形中,晶体管TR3转到ON位置,这导致增加一电路,电容C1中的电荷通过该电路借助于放电电阻R10来放电。即,包括放电电阻R10、晶体管TR3和上拉电阻R11的电路构成用于改变电容器C1的放电时间常数的时间常数切换电路6。例如,在来自比较处理电路52的比较输出处在“H”位置的情形中,晶体管TR3转到ON位置,这使电容器C1中的电荷也借助于放电电阻R10来放电。即,电容器C1的电荷借助于放电电阻R3和R10的并联电阻来放电。在来自比较处理电路52的比较输出处在“L”位置的情形中,晶体管TR3转到OFF位置,并由此使电容器C1中的电荷只通过放电电阻R3来放电。
    驱动输出电路4A的光检测元件18b是光耦合的,以便于接收来自串联连接到晶体管TR1和电阻R4的发光元件18a的光信号。发光元件18a和光检测元件18b构成光电耦合器18。晶体管TR1连接到上拉电阻R5和基极电阻R6。当来自起到比较处理电路52的作用的微处理器5的比较输出处在“L”位置时,晶体管TR1转到ON位置,这使发光元件18a发光。另一方面,当来自比较处理电路52的比较输出处在“H”位置时,晶体管TR1转到OFF位置,这使发光元件18a停止发光。晶体管TR1、电阻R4、与其串联连接的发光元件18a、上拉电阻R5和基极电阻R6构成驱动控制电路4B。
    当来自比较处理电路52的比较输出处在“L”位置时,晶体管TR1转到ON位置,这使发光元件18a发光。然后,在电阻R1发生电压波动,这使开关元件MOS借助于光检测元件18b转到ON位置。同时,晶体管TR2转到OFF位置,并因此发光元件17a的光发射不对电容器C1的充电有贡献。另一方面,当来自比较处理电路52的比较输出处在“H”位置时,晶体管TR1转到OFF位置,以便于使发光元件18a停止发光??卦﨧OS从而转到OFF位置。同时,晶体管TR2转到ON位置,使得发光元件17a的光发射对电容器C1的充电有贡献。
    位置传感器8借助于光电断续器82检测附着到缝纫机上轴80的编码器盘81的旋转数目和旋转角度,其直接对应于缝纫针的运动,以便于将缝纫针停止在预定位置。
    确切地,发光元件19a借助于电阻R12不断地发光。光检测元件19b借助于电阻R13连接到发光元件19a。编码器盘81设置在构成光电断续器82的发光元件19a和光检测元件19b之间,并且通常产生每转100个脉冲的信号。但是,根据本实施例,出于简单说明的考虑,编码器盘81产生每转1个脉冲的信号。由于产生每转100个脉冲的信号的位置传感器8附着到用于执行缝纫针的位置检测的缝纫机上轴80,位置传感器8通过光电断续器(未示出)和编码器盘81产生基准信号(未示出)。根据本实施例,如图5所示,将脉冲的下降点定义为零点。然后,基于下降点之间经过的时间,检测编码器盘81的位置和旋转数目。例如,当编码器盘81每秒转一次时,脉冲宽度t等于1秒。因此缝纫机上轴80的转速m为60(60×脉冲数/秒)rpm。当编码器盘81每80毫秒转一次时,转速m为750rpm。当编码器盘81每400毫秒转一次时,转速m为150rpm。
    速度指令电路9包括作为输入装置的十键,其具有指示电机3的目标速度n的功能,电机3是缝纫机的驱动源。微处理器5的比较处理电路52比较由速度指令电路9指示的目标速度n与作为反电动势检测电路2的电容器C1的电压的数字值的实际速度N,然后将由校正电路51获得的速度校正值Δδ加到由上述比较结果获得的值,以便于施加到实际速度n。
    即,微处理器5的校正电路51比较基于输入到速度指令电路9的目标速度n而计算的脉冲宽度与从对应于位置传感器8检测的缝纫针运动的旋转转换为电机3速度的缝纫机速度M的脉冲宽度,然后计算目标速度n的速度校正值Δδ,其基于目标速度n和缝纫机速度M之间的比较结果而计算。当实际速度N低于目标速度n和速度校正值Δδ之和时,比较处理电路52将来自比较处理电路52的比较输出的“H”和“L”的控制量反馈到驱动电路4,以便于增大实际速度N。当实际速度N高于目标速度n和速度校正值Δδ之和时,比较处理电路52将来自比较处理电路52的比较输出的“H”和“L”的控制量反馈到驱动电路4,以便于降低实际速度N。
    比较处理电路52的输入侧的电阻器R0和电容器C0构成时序电路,用于将电源电路1的波形与驱动电路4的输出时序匹配。通过减小电源电路1的整流器电路10的纹波因数,可以省略时序电路。
    参考图3至图5来说明用于缝纫机的电机控制电路的操作。通过全波整流从电源电路1获得图3A中所示的输出波形。当目标速度n被输入到速度指令电路9时,目标速度n被输入到比较处理电路52。另外,如图3D所示,产生电机3的端子电压。借助于限制电阻R2将电机3的端子电压供给到光电耦合器17的发光元件17a。由此,当未对电机3供电时,发光元件17a可响应于电机3的实际速度N将反电动电压提供到光检测元件17b。从而,将响应于电机3实际速度N的电容器C1的电机反电动电压信号e输入到比较处理电路52。如图4所示,当电机3的实际速度N高时,电机反电动电压信号e高,而当电机3的实际速度N低时,电机反电动电压信号e低。电机反电动电压信号e代表电机3的实际速度N。
    由反电动势检测电路2检测的电机反电动电压信号e是在电机3的端子之间产生的电压,并表现为基于放电电阻R3和电容器C1的积分值的模拟电压,电容器C1仅当晶体管TR2处在ON位置时借助于光电耦合器17的发光元件17a和光检测元件17b充电。电机反电动电压信号e被输入到比较处理电路52的模拟端子。当电机3的转速低时,由彼此并联连接的电容器C1和放电电阻R3产生的电机反电动信号e变低,并当电机3的转速高时变高。即,当电机3的转速高时,反电动电压变大,这导致光电耦合器17的发光元件17a上的大电流量,也导致光检测元件17b上的大电流量。彼此并联连接的电容器C1和放电电阻R3处的电压相应地变高。另一方面,当电机3的转速低时,反电动电压变低,这导致光电耦合器17的发光元件17a上的小电流量,也导致光检测元件17b上的小电流量。彼此并联连接的电容器C1和放电电阻R3处的电压相应地变小。由此,电机反电动电压信号e与电机3的实际速度N成比例,并展示为对如图3D所示的时段T3保持(maintain)的积分值。
    下面说明由于通过时间常数切换电路6的放电电阻R10的连接而使电容器C1的放电时间常数减小的情形。将由反电动势检测电路2检测的电机反电动电压信号e获得为通过一并联电路得到的积分值的模拟电压,该并联电路由彼此并联连接的电容器C1、放电电阻R3和放电电阻R10构成,电容器C1仅当晶体管TR2处在ON位置时充电。当电机3的转速低时,由彼此并联连接的电容器C1、放电电阻R3和放电电阻R10产生的电机反电动电压信号e变低,并当电机3的转速高时变高,但是,其积分值的模拟电压与只通过放电电阻R3的情形相比较低。
    图4示出电机3的实际速度N的高速特性和低速特性。在低速特性的情形中,当通过时间常数切换电路6只将放电电阻R3连接到电容器C1时,使得由反电动势检测电路2检测的电机反电动电压信号e相对于电机3的转速较大。在高速特性的情形中,当通过时间常数切换电路6将放电电阻R3和放电电阻R10的并联电阻连接到电容器C1时,使得由反电动势检测电路2检测的电机反电动电压信号e相对于电机3的转速较小。例如,在预定实际速度N0,通过高速特性获得电机反电动电压信号eL,而通过低速特性获得电机反电动电压信号eH。
    校正电路51比较输入到速度指令电路9的目标速度n与从对应于由位置传感器8检测的缝纫针运动的旋转转换为电机3速度的缝纫机速度M,并计算目标速度n的速度校正值Δδ,其基于目标速度n和缝纫机速度M之间的比较结果而计算。然后比较处理电路52基于校正电路51的计算结果将比较输出的“H”和“L”的控制量反馈到驱动电路4。
    驱动控制电路4B的电机驱动信号被传送到晶体管TR1、光电耦合器18和开关元件MOS,以便于为了控制到电机3的功率供给,在开关元件MOS上执行如图3C所示的ON/OFF控制。从而将电机3的速度控制在预定水平。如图3C所示,在时段T1期间,开关元件MOS处在OFF位置,以及在时段T2期间,开关元件MOS处在ON位置。由此,电机3的端子之间的电压如图3B所示。在反电动势检测电路2中,电机3的反电动电压通过这种状态来生成,在该状态中将电机3的旋转保持时段T1,在时段T1期间,开关元件MOS处在ON位置。然后,将对图3D所示的时段T3的积分值作为电机3的反电动电压读出,然后读出作为电机3实际速度N的转速。
    这时,将通过由速度指令电路9指示的目标速度n和速度校正值Δδ之和获得的速度与作为电容器C1的电压数字值的实际速度N进行比较,然后将基于该比较结果的脉冲宽度从驱动电路4输出为如图3C所示的电机驱动信号?;诖说缁藕趴刂频缁?的速度,使得可以实现电机3的预定速度(目标速度n)。图3C所示的电机驱动信号在时段T1期间处在“H”位置,在时段T2期间处在“L”位置。
    确切地,校正电路51和比较处理电路52从位置传感器8接收脉冲宽度t的信号,然后通过将输入脉冲宽度t视为缝纫机的上轴80的旋转数目,计算上轴80的上轴速度m。此外,通过将上轴速度m乘以带轮比(即缝纫机的带轮直径除以电机3的带轮直径),获得转换为电机3的速度的缝纫机速度M。然后,校正电路51获得速度校正值Δδ,它是从速度指令电路9指示的目标速度n和缝纫机速度M之间的差值,其中缝纫机速度M从对应于由位置传感器8检测的缝纫针运动的旋转转换为电机3的速度。目标速度n和速度校正值Δδ之和是经校正的目标速度Y,其用作用于获得电机3的实际转速的指令速度。然后,为获得电机3的ON/OFF时序,通过从经校正的目标速度Y减去实际速度N来计算电机速度偏差值ΔV。借助于与电机速度偏差值ΔV对应的脉冲宽度的输出,将比较处理电路52的端口切换到“L”位置。
    将光电耦合器17和18构成为分别将电压检测电路2A和驱动输出电路4A与检测控制电路2B和驱动控制电路4B电绝缘,由此应对欧洲的II级绝缘结构,改进了检测控制电路2B和驱动控制电路4B的安全级别,并实现了缝纫机的低成本控制电路。特别地,通过使用光电耦合器17和18,信号只能在电压检测电路2A和检测控制电路2B之间传送,或者在驱动输出电路4A和驱动控制电路4B之间传送,而在它们之间保持电绝缘。
    接着,下面说明通过包括装备有模拟输入端子的微处理器5的校正电路51和比较处理电路52进行的控制。图6是示出由用于缝纫机的电机控制电路执行的控制的流程图。图7是在电机控制电路中使用的实际速度输入例程的流程图。图8是在电机控制电路中使用的速度校正值例程的流程图。每次驱动电机3时执行图6中的主例程。
    在S1中,从速度指令电路9输入目标速度n。然后,在S2中执行实际速度输入例程。根据实际速度输入例程,在S21中,确定是否将时间常数切换电路6的时间常数设置到大水平。在初始设置时,将时间常数切换电路6的时间常数设置在大水平(即,来自比较处理电路52的输出处在“L”位置)或小水平(即,来自比较处理电路52的输出处在“H”位置)。当确定时间常数处在大水平时,则在S22中确定目标速度n是否大于或等于阈值速度NT。另外,在S23中确定实际速度N是否大于或等于阈值速度NT。当在S22中确定目标速度n小于阈值速度NT时,或在S23中实际速度N小于阈值速度NT时,时间常数切换电路6的时间常数保持在大水平并完成实际速度输入例程。
    另一方面,当在S22中确定目标速度n大于或等于阈值速度NT,并且在S23中实际速度N大于或等于阈值速度NT时,将时间常数切换电路6的输入设置在“H”位置,由此接通晶体管TR3。在S24中,为电容器C1规定由放电电阻R3和放电电阻R10构成的并联电阻电路,以便使时间常数达到小水平。此外,当在S21中确定时间常数切换电路6的时间常数处在小水平时,则在S25中确定目标速度n是否大于或等于阈值速度NT。另外,在S26中确定实际速度N是否大于或等于阈值速度NT。当目标速度n大于或等于阈值速度NT,并且实际速度N大于或等于阈值速度NT时,时间常数切换电路6的时间常数保持为小水平,并完成实际速度输入例程。
    当在S25中确定目标速度n小于阈值速度NT,且然后在S26中确定实际速度N小于阈值NT时,着眼于实际速度N并将时间常数切换电路6的输入设置到“L”位置,由此关断晶体管TR3。在S27中,为电容器C1规定只由放电电阻R3构成的电路,以便于使时间常数达到大水平。然后,在S28中,输入响应于其高速特性或低速特性的实际速度N。即,根据实际速度输入例程,当确定实际速度N大于或等于目标速度n和阈值速度NT时,将时间常数切换电路6的时间常数切换到小水平??商嫜〉?,当确定实际速度N小于目标速度n和阈值速度NT时,将时间常数切换电路6的时间常数切换到大水平。
    然后,在S3中,执行速度校正值例程。根据速度校正值例程,首先在S31中测量图5所示的脉冲宽度t。然后,还在S31中,将在转速rpm中表示为60/t的脉冲宽度t sec乘以带轮比(即缝纫机的带轮直径除以电机3的带轮直径),以便于获得转换为电机3的速度的缝纫机速度M。在S32中,比较目标速度n和缝纫机速度M。然后,在S33中,通过从目标速度n减去缝纫机速度M来计算速度校正值Δδ。
    在S4中,确定速度校正值Δδ是否有效。例如,基于由时间常数切换电路6切换的时间常数来确定速度校正值Δδ的有效性。另外,可基于速度指令电路9的目标速度n的量值来确定速度校正值Δδ的有效性。此外,可基于速度校正值Δδ的量值来确定其有效性?;箍赏ü厦娴淖楹侠慈范ㄐU郸う牡挠行?。如果不执行目标速度n的校正,即速度校正值Δδ确定为无效,则在S5中清除速度校正值Δδ。
    在执行目标速度n的校正的情形中,在S6中,通过将速度校正值Δδ加到目标速度n来计算经校正的目标速度Y。在S7中,计算电机速度偏差值ΔV。通过从经校正的目标速度Y减去实际速度N来获得电机速度偏差值ΔV。然后,在S8中,确定时间常数切换电路6的时间常数是否处在大水平。当时间常数设置在小水平时,作为对高速特性中的电机速度偏差值ΔV的校正,在S9中确定需要附加的控制量α。在S10中,计算控制量α。另一方面,当在S8中时间常数设置为大水平时,不对低速特性中的电机速度偏差值ΔV施加校正,并且原样用于S10中的控制量计算。从而,电机3的转速控制的响应性可通过改变控制量来改进。
    根据前述的实施例,通过将从目标速度n减去缝纫机速度M获得的速度校正值Δδ加到目标速度n来计算经校正的目标速度Y。然后,从目标速度n减去经校正的目标速度Y,以便于获得电机速度偏差值ΔV,由此规定驱动电路4的脉冲宽度t。从而,电机控制电路的控制不受周围温度或缝纫机扭矩的影响。通过位置传感器8对转速不断地监视,并且反电动势检测电路2的输出得以校正。因此,无需使用高成本的多脉冲发生器,可以校正低成本的反电动势检测电路2的输出。电机3的转速检测可以以低成本执行,且不受周围温度或缝纫机扭矩的影响,由此实现了对电机3的稳定的定量速度控制。
    此外,根据前述用于缝纫机的电机控制电路,位置传感器8用于控制缝纫针停止在预定位置。但是,代替地,机械脉冲发生器可用于通过脉冲信号将对应于缝纫针运动的旋转检测为缝纫机速度M。
    此外,根据前述用于缝纫机的电机控制电路,校正电路51比较输入到速度指令电路9的目标速度n和从对应于由位置传感器8检测的缝纫针运动的旋转转换为电机3速度的缝纫机速度M,并计算从比较结果得到的速度校正值Δδ以便于施加到目标速度n。但是,替代地,对基于输入到速度指令电路9的目标速度n计算的脉冲宽度和从机械脉冲发生器输出的脉冲宽度进行比较,两个脉冲宽度值之间的差可用作速度差。即,由装备有模拟输入端子的微处理器5构成的校正电路51比较基于输入到速度指令电路9的目标速度n计算的脉冲宽度和从对应于由位置传感器8检测的缝纫针运动的旋转转换为电机3速度的缝纫机速度M的脉冲宽度,然后计算基于比较结果计算并被施加到目标速度n的速度校正值Δδ。
    下面说明用于缝纫机的电机控制电路的第二实施例。在第二实施例中,基本上相同的部分或部件具有和第一实施例相同的参考编号或符号,并由此省略对它们的说明。根据前述第一实施例,校正电路51计算输入到速度指令电路9的目标速度n的速度校正值Δδ。即,对目标速度n进行校正。根据第二实施例,对由反电动势检测电路2检测的实际速度N进行校正。
    第二实施例的电路配置、波形和特性如图1至5所示。另外,实际速度输入例程的流程和第一实施例的相同,并如图7所示,由此省略对它的说明。图9是示出由根据第二实施例的用于缝纫机的电机控制电路执行的控制的流程图。图10是在根据本发明第二实施例的用于缝纫机的电机控制电路中使用的速度校正值的流程图。
    包括校正电路51和比较处理电路52的微处理器5首先比较由速度指令电路9指示的目标速度n和作为反电动势检测电路2中的电容器C1的电压数字值的实际速度N。然后,微处理器5将速度校正值Δδ加到前述比较结果,所述速度校正值Δδ通过从实际速度N减去转换为电机3的速度的缝纫机速度M而获得。将由此获得的值转换为脉冲宽度,其被反馈到驱动电路4。确切地,校正电路51比较实际速度N和缝纫机速度M,实际速度N由反电动势检测电路2检测,缝纫机速度M根据来自位置传感器8的输出的脉冲宽度t计算,校正电路51然后基于比较结果来计算速度校正值Δδ以便于施加到实际速度N?;谕ü允导仕俣萅的速度校正值Δδ加到通过从目标速度n减去实际速度N所得的值而获得的值,比较处理电路52将脉冲宽度反馈给驱动电路4。
    在通过将速度校正值Δδ加到实际速度N而获得的经校正的实际速度W低于从速度指令电路9输入的目标速度n的情形中,将来自比较处理电路52的比较输出的“H”和“L”的控制量反馈到驱动电路4以便于增加实际速度N,其中速度校正值Δδ通过从实际速度N减去缝纫机速度M而获得。另一方面,当经校正的实际速度W高于目标速度n时,将来自比较处理电路52的比较输出的“H”和“L”的控制量反馈到驱动电路4以便于降低实际速度N。
    将电容器C1的电机反电动电压信号e输入到校正电路51和比较处理电路52,并与输入到速度指令电路9的目标速度n比较。然后,通过驱动电路4将如图3C所示的电机驱动信号从比较处理电路52输出,以便于实现通过校正电机3的实际速度N获得的目标速度n。
    即,将电机驱动信号传送到晶体管TR1、光电耦合器18和开关元件MOS,使得如图3C所示在开关元件MOS上执行ON/OFF控制以便于控制到电机3的功率供给。从而将电机3的速度控制在预定水平??卦﨧OS在图3C中的时段T1期间处在OFF位置,在时段T2期间处在ON位置。由此,电机3的端子之间的电压如图3B所示。在反电动势检测电路2中,电机反电动电压由这种状态产生,在该状态中将电机3的旋转保持图3C所示的时段T1,在该时段T1期间,开关元件MOS处在ON位置。然后,将对图3D所示的时段T3的积分值作为电机反电动电压读出,然后读出作为电机3的实际速度N的转速。
    比较处理电路52首先比较由速度指令电路9指示的目标速度n和实际速度N。然后,比较处理电路52将脉冲宽度输出为图3C所示的电机驱动信号,该脉冲宽度基于通过将速度校正值Δδ加到目标速度n和实际速度N之间的比较值而获得的值。电机的速度由该电机驱动信号控制,由此实现预定速度(即,目标速度n)。图3c所示的电机驱动信号对时序T1处在“H”位置,即OFF输出,对时序T2处在“L”位置,即ON输出。
    即,将从位置传感器8输入的脉冲宽度t的信号视作缝纫机的上轴80的转数,以由此获得缝纫机的上轴80的上轴速度m。此外,将上轴速度m乘以带轮比(即,缝纫机的带轮直径除以电机3的带轮直径),以便于获得转换为电机3的速度的缝纫机速度M。这时,校正电路51和比较处理电路52通过反电动势检测电路2获得电机3的实际速度N。将由校正电路51检测的实际速度N和缝纫机速度M之间的差规定为速度校正值Δδ。通过将速度校正值Δδ加到实际速度N获得的值是经校正的实际速度W,其等于电机3的实际转速。然后,通过从目标速度n减去经校正的实际速度W来计算电机速度偏差值ΔV以便于获得电机3的ON/OFF时序。通过与电机速度偏差值ΔV对应的脉冲宽度的输出,将比较处理电路52的端口切换到“L”位置。
    参考图7、图9和图10说明由包括微处理器5的校正电路51和比较处理电路52执行的控制。在图9中,在S1中从速度指令电路9输入目标速度n。在S2中,执行实际速度输入例程。每次驱动电机3时执行图9所示的主例程。在实际速度输入例程中,执行图7所示的从S21到S27的过程。当确定实际速度N大于或等于目标速度n和阈限速度NT时,将时间常数切换电路6的时间常数切换到小水平。另一方面,当确定实际速度N小于目标速度n和阈值速度NT时,将时间常数切换电路6的时间常数切换到大水平。
    然后,在S3中,执行速度校正值例程。根据速度校正例程,在S301中测量图5中的脉冲宽度t sec。将在转速rpm中表示为60/t的脉冲宽度t sec乘以带轮比(即缝纫机的带轮直径除以电机3的带轮直径),以便于获得转换为电机3的速度的缝纫机速度M。在S302中,比较实际速度N和缝纫机速度M,然后,通过从实际速度N减去缝纫机速度M获得速度校正值Δδ。
    接着,在S4中,确定速度校正值Δδ是否有效。例如,基于由时间常数切换电路6切换的时间常数来确定速度校正值Δδ的有效性。另外,可基于速度指令电路9的目标速度n的量值来确定速度校正值Δδ的有效性。此外,可基于其量值来确定速度校正值Δδ的有效性?;箍赏ü厦娴淖楹侠慈范ㄐU郸う牡挠行?。如果不执行目标速度n的校正,即速度校正值Δδ确定为无效,则在S5中清除速度校正值Δδ。
    在执行目标速度n的校正的情形中,在S16中,通过将速度校正值Δδ加到目标速度n来计算经校正的实际速度W。在S17中,计算电机速度偏差值ΔV。通过从目标速度n减去经校正的实际速度W获得电机速度偏差值ΔV。然后,在S8中,确定时间常数切换电路6的时间常数是否处在大水平。当时间常数设置在小水平时,作为对高速特性中的电机速度偏差值ΔV的校正,在S9中确定需要附加的控制量α。在S10中,计算控制量α。另一方面,当在S8中时间常数设置为大水平时,不对低速特性中的电机速度偏差值ΔV施加校正,并且原样用于S10中的控制量计算。因此,电机3的转速控制的响应性可通过改变控制量来改进。
    根据前述实施例,通过将速度校正值Δδ加到实际速度N来计算经校正的实际速度W,所述速度校正值Δδ通过从目标速度n减去缝纫机速度M获得。然后,通过从目标速度n减去经校正的实际速度W来计算电机速度偏差值ΔV,以便于规定驱动电路4的脉冲宽度。从而,电机控制电路的控制不受周围温度或缝纫机扭矩的影响。通过位置传感器8对转速不断地监视,并且反电动势检测电路2的输出得以校正。因此,无需使用高成本的多脉冲发生器,可以校正低成本的反电动势检测电路2的输出。电机3的转速检测可以以低成本执行,且不受周围温度或缝纫机扭矩的影响,由此实现了稳定的定量速度控制。
    此外,根据前述第一和第二实施例,在基于由时间常数切换电路6切换的时间常数来确定速度校正值Δδ的有效性的情形中,仅当速度校正值Δδ的作用由于目标速度n、实际速度N、经校正的目标速度Y或经校正的实际速度W而变大时,可对速度校正值Δδ进行调节。另外,在速度校正值Δδ的有效性基于速度指令电路9的目标速度n的量值来确定的情形中,仅当速度校正值Δδ的作用变大时,可对速度校正值Δδ进行调节。此外,在速度校正值Δδ的有效性基于其量值来确定的情形中,仅当速度校正值Δδ的作用变大时,可对速度校正值Δδ进行调节。校正值Δδ的有效性可通过上面的组合来确定。
    此外,根据前述实施例,当处在低速旋转的电机3的低反电动电压时,使时间常数达到高水平,使得可增加检测电压并可容易地读出信号。即,响应于电机3的速度来切换时间常数,由此能对电机3从高速旋转到低速旋转进行检测并实现稳定的速度控制。
    此外,根据前述实施例,在启动电机3时,基于由速度指令电路9指示的电机3的速度来确定反电动势检测电路2中的时间常数。当电机3以预定速度或更大速度旋转时,基于由反电动势检测电路2计算的实际速度N来确定时间常数?;谑导仕俣萅理想地执行通过时间常数切换电路6对时间常数的切换。但是,由于电机3在启动时以低速旋转,则通过考虑电机3的启动状态基于实际速度N来切换时间常数。
    此外,根据前述实施例,将开关元件MOS用作切换电路。但是,代替地,也可使用诸如模拟门的门电路和诸如晶体管的半导体元件。
    此外,根据前述实施例,将微处理器5用作校正电路51和比较处理电路52。代替地,AD转换器电路、校正电路51、比较处理电路52和速度指令电路9的功能可在微处理器5中执行。在这样的情况中,不必要从外界输入由自身获得时序的信号。
    这些实施例的电机控制电路不仅可以用于缝纫机,还可以用于其它目的。
    此外,根据前述实施例,在借助于驱动电路4将来自电源电路1的输出转到OFF位置时,反电动势检测电路2将反电动电压检测为在电机3的端子之间产生的电压。但是,代替地,电机旋转的旋转可通过用于电机旋转检测的专用线圈来检测。
    此外,根据前述实施例,通过时间常数切换电路6将时间常数切换到小水平和大水平??汕谢皇奔涑J员阌诮档头吹缍缪沟钠?,并且时间常数可被切换到两个或更多的水平?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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