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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Steuereinheit für Nähmaschinenmotoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren Haushaltsnähmaschinen werden häufig durch den Einbau eines MSH-2-Kollektormotors mit Strom versorgt, der über ein Wechselstromnetz mit 220 V und 50 Hz betrieben wird. Die Steuerung dieses Motors mit einem Standardpedal ist unzuverlässig, außerdem ist es nicht immer möglich, ihn zu kaufen. Bei der vorgeschlagenen Konstruktion kommt ein selbstgebautes Pedal zum Einsatz, das mit einem optischen Positionssensor ausgestattet ist und ein kräftiger Druck darauf eine erzwungene Beschleunigung des Motors bewirkt. Die durch das Pedal eingestellte Geschwindigkeit ändert sich bei der für Nähmaschinen charakteristischen variablen Belastung der Motorwelle nicht. Es besteht die Möglichkeit, die maximale Frequenz zu begrenzen und die Grenzschwelle kann während des Nähens angepasst werden. Das Diagramm der Steuereinheit (ohne Leistungsteile) ist in Abb. 1 dargestellt. 1. Der Drehzahlsensor der Motorwelle ist ein Optokoppler mit offenem optischen Kanal U1, dessen Signale durch den Transistor VT1.1 und den Schmitt-Trigger DDXNUMX verstärkt und geformt werden.
Wie in Abb. gezeigt. Gemäß Fig. 2 ist eine kleine Platine mit einer Schraube 1 am Motorgehäuse 2 befestigt. Der darauf montierte Optokoppler 3 dringt in eine speziell gebohrte Bohrung im Gehäuse 1 ein. Das optische Fenster des Optokopplers sollte einen Abstand von 1 ... 2 mm vom auf der Welle montierten Lüfterrad 5 4 haben. Auf wird eine Maske aufgebracht die dem Optokoppler zugewandte Oberfläche des Laufrads, Ansicht A von Detail 2). Sie ist in Schwarz und Weiß bemalt. Sie können die Oberfläche auch schwärzen und Folienstreifen darauf kleben. Durch Anpassen der Position des Optokopplers relativ zum Laufrad und Auswählen des Werts des Widerstands R4 wird die maximale Impulsreichweite am Kollektor des Transistors VT3 erreicht, wenn sich die Motorwelle dreht.
Insgesamt befinden sich auf der Maske 16 Lichtsektoren, wodurch pro Wellenumdrehung 2.1 Impulse am Eingang des Einzelvibrators DD16 empfangen werden. Als Reaktion auf jeden dieser Impulse erzeugt der Einzelvibrator einen Impuls mit fester Amplitude und Dauer, sodass die konstante Komponente der Spannung am Ausgang des Einzelvibrators proportional zur Drehzahl ist. Der konstante Anteil, verstärkt und gefiltert durch die Kaskade am Operationsverstärker DA4, dient als Rückkopplungssignal im Geschwindigkeitsstabilisierungssystem. Die Steilheit der Spannungsabhängigkeit von der Frequenz wird durch einen Abstimmwiderstand R12 eingestellt. Der Aufbau des Pedals ist in Abb. dargestellt. 3. Sein beweglicher Teil 2 und die feste Basis 1 sind durch eine Feder 3 verbunden, die dem Drücken widersteht. Optokoppler 4 (U2 ähnlich U1, siehe Abb. 1) wird auf Basis 1 platziert. Abhängig vom Abstand von Optokoppler 4 zu Reflektor 5, montiert Auf dem beweglichen Teil 2 ändert sich die vom LED-Optokoppler 4 emittierte Lichtmenge, die zur empfindlichen Oberfläche seines Fototransistors zurückgeführt wird. Dadurch ändert sich der Strom des Fototransistors. Die Kaskade auf dem DA1-Chip wandelt Strom in Spannung um. Der Wert des Widerstands R7 ist so gewählt, dass der volle Pedalweg einer Spannungsänderung am Ausgang von DA1 von 0 auf etwa -8 V entspricht.
Operationsverstärker DA2 – ein Vergleichselement und ein Fehlersignalverstärker des Stabilisierungssystems. Seine Eingänge empfangen Signale proportional zur Drehzahl und der Position des Pedals, und die Ausgangsspannung über die Diode VD5 wird an den Eingang 3 des Operationsverstärkers DA3 angelegt, der als Komparator dient. Eingang 3 des Komparators ist mit einem Sägezahnspannungsgenerator verbunden, der aus einer Diodenbrücke VD1-VD4 und einer Kaskade auf einem Transistor VT2 besteht. An der Brücke liegt die auf 6 V reduzierte Netzspannung an. In den Momenten, in denen die Netzspannung durch Null geht, wenn alle Dioden der Brücke geschlossen sind und der Transistor VT2 durch den durch den Widerstand R6 fließenden Strom geöffnet wird, wird der Kondensator C1 fast auf die Versorgungsspannung aufgeladen. Im Übrigen In jeder Halbwelle ist der Momentanwert der Netzspannung von Null verschieden, daher hält die von der Brücke gleichgerichtete positive Spannung, die auf die Basis des Transistors VT2 wirkt, diesen im geschlossenen Zustand. Die Entladung des Kondensators C1 erfolgt über den Widerstand R10. Durch die Wahl des Wertes dieses Widerstands wird sichergestellt, dass die Spannung am Kondensator nicht unter ca. 0,2 V absinkt. Andernfalls dreht sich die Motorwelle auch beim Loslassen des Pedals weiter. Das Abklingen der Impulse am Ausgang von DA3 fällt mit den Momenten zusammen, in denen die Netzspannung den Nulldurchgang durchläuft, und die Position der Fronten auf der Zeitachse hängt von der Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA2 ab. Über die Diode \/D6 und den Widerstand R25 werden die Impulse der Basis des Transistors VT4 zugeführt, in dessen Kollektorkreis sich die LED des Optothyristors U3.1 und der Begrenzungswiderstand R28 befinden. Auf Abb. In Abb. 4 zeigt ein Diagramm des Leistungsteils der Steuereinheit, die Nummerierung seiner Elemente setzt die in Abb. begonnene fort. 1. Der Thyristor U3.2 in der Diagonale der VD8-Brücke öffnet in jeder Halbwelle mit Beginn des von der LED U3.1 erzeugten Lichtimpulses. Der in der zweiten Diagonale der VD1-Brücke enthaltene Elektromotor M8 erhält Netzspannung. Die Tatsache, dass der Lichtimpuls des öffnenden Thyristors bis zum Ende der Halbwelle anhält, verhindert ein vorzeitiges (vor Ende der Halbwelle) Schließen des Thyristors aufgrund kurzzeitiger Kontaktstörungen, die für Kollektormotoren in der Bürstenanordnung charakteristisch sind.
Kehren wir zu Abb. zurück. 1. Zusätzlich zu den oben besprochenen Knoten verfügt das Gerät über einen Begrenzer für den Durchschnittswert der dem Motor zugeführten Spannung. Der Begrenzer besteht aus einem einzelnen Vibrator DD2.2 und einem Transistorschalter VT3. Der Abfall jedes Steuerimpulses (der zeitlich mit dem Null-Momentanwert der Netzspannung zusammenfällt) startet den Einzelvibrator DD2.2, dessen Impulse den Transistor VT3 öffnen. Dadurch kann der Transistor VT4 und damit der Optothyristor U3 erst nach Beendigung des Einzelimpulses öffnen. Aus diesem Grund darf die durchschnittliche Spannung am Motor den Wert nicht überschreiten, der von der Position des variablen Widerstands R24 abhängt. Die Praxis hat gezeigt, dass der Motor bei zu niedriger Grenzschwelle häufig nicht unter Last starten kann, obwohl er nach dem Vorbeschleunigen normal arbeitet. In diesem Zusammenhang ist eine Einheit zur Zwangsabschaltung des Begrenzers vorgesehen, montiert auf dem OS DA5. Während die Spannung an Pin 6 von DA4, proportional zur Drehzahl, im Absolutwert unter der durch den Trimmer R20 eingestellten Schwelle liegt, ist die Spannung am Ausgang von DA5 negativ, die Diode VD7 ist geschlossen und der niedrige Logikpegel von Die Spannung am Eingang R des Einzelvibrators DD2.2 deaktiviert diesen und ermöglicht so den sicheren Start des Motors. Bei einer Erhöhung der Drehzahl wird der Low-Pegel am Eingang R DD2.2 durch einen High-Pegel ersetzt und ermöglicht so den Betrieb des Einzelvibrators. Das Gerät kann von jeder stabilisierten Quelle mit Ausgangsspannungen von +9 und -9 V gespeist werden, die einen Strom von mindestens 100 mA im positiven Spannungskreis und 30 mA im negativen Spannungskreis liefern kann. Von einer separaten Sekundärwicklung des Netztransformators wird der Diodenbrücke VD6-VD1 eine Wechselspannung von 4 V zugeführt. Wenn keine solche Wicklung vorhanden ist, können Sie einen zusätzlichen Abwärtstransformator verwenden, der die gewünschte Spannung liefert. Der Block verwendete feste Widerstände MLT, variabel R24 - SP-1; Trimmer R12, R20 - SPO-0,15. Kondensatoren C1, C3, C5 – Metallfilm, C7 – MBHC, Oxid C2, C4, C6 – K50-35. Die Transistoren KT502V können durch KT502A, KT502D, KT502E, KT361B, KT361V, KT361G und KT503V ersetzt werden – durch KT503A, KT503D, KT503E, KT315B, KT315V, KT315P. Anstelle der Mikroschaltung K564AG1 eignet sich ihr ausländisches Analogon CD4098B, statt KR140UD608 - K140UD6, K140UD7, KR140UD708. Die Diodenbrücke KTs405B kann durch die Dioden KTs402A, KTs403A, KTs403B, KTs403V, KD509A ersetzt werden – durch KD503A, KD510A, KD518A. Ein unbelasteter MSH-2-Motor kann bei Nennversorgungsspannung eine sehr hohe Drehzahl entwickeln (bis zu 20000 min-1). Daher ist es wünschenswert, dass bei der Einstellung der Steuereinheit der Motor durch den Antrieb der im Leerlauf laufenden Nähmaschine (ohne Stoff und Fäden) mechanisch belastet wird. Bei Nähmaschinen der meisten Typen beträgt die maximale Drehzahl der Motorwelle unter diesen Bedingungen etwa 3000 min-1, was der Impulswiederholfrequenz eines Einzelvibrators DD2.1800 Hz entspricht. Die Dauer dieser Impulse sollte 0,8 ms betragen. Kommt der Operationsverstärker DA4 bei maximaler Drehzahl der Motorwelle in die Sättigung, muss die Dauer verkürzt werden. Die Korrektur erfolgt durch Auswahl des Wertes des Widerstands R16. Die Impulsdauer des Einzelvibrators DD2.2 sollte über einen variablen Widerstand R24 im Bereich von 2 ... 6 ms verändert werden. Indem Sie das Pedal ganz durchtreten und den Motor des abgestimmten Widerstands R12 von links (gemäß Diagramm) nach rechts bewegen, stellen Sie ihn in die Position, ab der die Motordrehzahl abnimmt. Der abgestimmte Widerstand R20 wird entsprechend dem sichersten Start des Motors unter Last eingestellt. Wenn Sie das Steuergerät bei unbelastetem Motor anpassen müssen, kann dessen Drehzahl über einen variablen Widerstand R3000 auf die erforderlichen 1 s-24 reduziert werden, ggf. durch vorübergehende Änderung der Nennleistung und des Widerstands R22. Autor: N.Shukov, Gomel, Weißrussland
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