微機(jī)控制高速平縫機(jī)兩個(gè)重要硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2 機(jī)頭同步定位器與速度傳感器

微機(jī)控制縫紉機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)是停機(jī)位置的準(zhǔn)確度，這里包括上針位和下針位的停機(jī)，所以，縫紉機(jī)在這兩個(gè)位置必須各給出一個(gè)信號(hào)，單片機(jī)才可以通過檢測(cè)這兩個(gè)信號(hào)來控制電機(jī)停止。還有，如果要檢測(cè)縫紉機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以通過機(jī)頭的速度傳感器來檢測(cè)，這樣，實(shí)際上機(jī)頭同時(shí)具有上述兩種功能。

上下針位信號(hào)的產(chǎn)生主要是依靠安裝在機(jī)頭上的兩塊極性相反的磁鐵（跟著電機(jī)旋轉(zhuǎn)），對(duì)兩個(gè)相反安裝的開關(guān)型霍爾傳感器（固定）作用，即每塊磁鐵僅對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器起作用。當(dāng)機(jī)頭旋轉(zhuǎn)到上針位或下針位位置上時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)霍爾傳感器因?yàn)榇艌?chǎng)到達(dá)其跳變的閾值，而產(chǎn)生輸出跳變，也就是需要的開關(guān)信號(hào)。速度檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的基本原理是機(jī)頭內(nèi)包含一個(gè)環(huán)形空心鐵環(huán)，其內(nèi)環(huán)為一個(gè)均勻分布、互相咬合的24對(duì)齒槽，空心環(huán)內(nèi)繞有線圈，則整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)24對(duì)極的感應(yīng)電機(jī)，能夠產(chǎn)生頻率為轉(zhuǎn)速24倍的輸出感生電動(dòng)勢(shì)。

開關(guān)型霍爾傳感器應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，僅按照典型接法即可。這里選用的是Allegro公司的U3144。外圍電路僅須連接一個(gè)輸入電阻與一個(gè)輸出上拉電阻。圖4為開關(guān)霍爾傳感器的典型應(yīng)用接法，圖5為該器件典型的動(dòng)作與釋放磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線圖。

圖4 開關(guān)霍爾傳感器的典型應(yīng)用接法

從圖5可以看到，該器件在Vo～B曲線上存在一個(gè)遲滯，提供一個(gè)有一定脈寬的信號(hào)。上、下針位信號(hào)對(duì)應(yīng)的傳感器要互相相反地安裝，因?yàn)橄鄳?yīng)的磁鐵也是相反安裝，則每個(gè)傳感器在機(jī)頭旋轉(zhuǎn)一周僅動(dòng)作一次。

圖5 U314X動(dòng)作與釋放磁感應(yīng)強(qiáng)度與溫度關(guān)系曲線圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和總結(jié)

本文所介紹的兩個(gè)硬件已經(jīng)應(yīng)用在微機(jī)控制的高速平縫機(jī)中了，而且性能良好，工作穩(wěn)定，能夠達(dá)到預(yù)先的要求。圖6為腳踏板控制器的輸出開機(jī)信號(hào)和速度控制給定信號(hào)。圖7為上下針位的信號(hào)。

圖6 開機(jī)信號(hào)和速度給定信號(hào)

圖7 上下針位信號(hào)