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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Unidad de control del motor de la máquina de coser. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos Las máquinas de coser domésticas a menudo se electrifican instalando un motor conmutador MSh-2, alimentado desde una red de corriente alterna de 220 V, 50 Hz. Controlar este motor con un pedal estándar no es confiable y no siempre es posible comprar uno. El diseño propuesto utiliza un pedal casero equipado con un sensor óptico de posición, y al presionarlo bruscamente se provoca una aceleración forzada del motor. La velocidad de rotación establecida por el pedal no cambia bajo la carga variable en el eje del motor, típica de las máquinas de coser. Es posible limitar la frecuencia máxima y el umbral límite se puede ajustar durante el proceso de costura. El diagrama de la unidad de control (sin unidades de potencia) se muestra en la Fig. 1. El sensor de velocidad del eje del motor es un optoacoplador con un canal óptico abierto U1, cuyas señales son amplificadas y formadas por el transistor VT1 y el disparador Schmitt DD1.1.
Como se muestra en la Fig. 2, se fija una pequeña placa a la carcasa del motor eléctrico 1 con un tornillo 2. El optoacoplador 3 instalado en él encaja en un orificio especialmente perforado en la carcasa 1. La ventana óptica del optoacoplador debe estar a una distancia de 1...2 mm del impulsor del ventilador 5 montado en el eje 4. Se aplica una máscara a la superficie del impulsor frente al optoacoplador (ver Fig. 2, vista A de la parte 4). Está pintado con pinturas blancas y negras. También puedes, después de ennegrecer la superficie, pegarle tiras de papel de aluminio. Al ajustar la posición del optoacoplador con respecto al impulsor y seleccionar el valor de la resistencia R3, se logra la oscilación máxima del pulso en el colector del transistor VT1 cuando gira el eje del motor.
En total, hay 16 sectores de luz en la máscara, como resultado, se reciben 2.1 pulsos en la entrada del DD16 de un solo disparo por revolución del eje. En respuesta a cada uno de ellos, el monovibrador genera un pulso de amplitud y duración fija, por lo que la componente constante del voltaje en la salida del monovibrador es proporcional a la frecuencia de rotación. El componente constante, amplificado y filtrado por una cascada en el amplificador operacional DA4, sirve como señal de retroalimentación en el sistema de estabilización de velocidad. La pendiente de la dependencia del voltaje con la frecuencia se establece mediante la resistencia de ajuste R12. El diseño del pedal se muestra en la Fig. 3. Su parte móvil 2 y la base fija 1 están conectadas por un resorte 3 que resiste la presión. Sobre la base 4 se coloca el optoacoplador 2 (U1 similar a U1, ver Fig. 1). Dependiendo de la distancia del optoacoplador 4 a Con el reflector 5 instalado en la parte móvil 2, cambia la cantidad de luz emitida por el LED del optoacoplador 4 y que regresa a la superficie sensible de su fototransistor, con lo que cambia la corriente del fototransistor. La cascada del chip DA1 convierte la corriente en voltaje. El valor de la resistencia R7 se elige de modo que la carrera completa del pedal corresponda a un cambio en el voltaje en la salida DA1 de 0 a aproximadamente -8 V.
El amplificador operacional DA2 es un elemento de comparación y un amplificador de señal de error del sistema de estabilización. Sus entradas reciben señales proporcionales a la velocidad de rotación y la posición del pedal, y el voltaje de salida a través del diodo VD5 se aplica a la entrada 3 del amplificador operacional DA3, que sirve como comparador. La entrada 3 del comparador está conectada a un generador de voltaje en diente de sierra que consta de un puente de diodos VD1-VD4 y una cascada en el transistor VT2. El puente se alimenta con una tensión de red reducida a 6 V. En los momentos en que la tensión de red cruza cero, cuando todos los diodos del puente están cerrados y el transistor VT2 está abierto por la corriente que fluye a través de la resistencia R6, el condensador C1 se carga casi hasta la tensión de alimentación. Durante el resto de cada medio ciclo , el valor instantáneo de la tensión de red difiere de cero, por lo que la tensión rectificada por el puente es positiva, llegando a la base del transistor VT2, mantiene a este último en estado cerrado. El condensador C1 se descarga a través de la resistencia R10. Al seleccionar el valor de esta resistencia, nos aseguramos de que el voltaje en el condensador no caiga por debajo de aproximadamente 0,2 V. De lo contrario, el eje del motor seguirá girando incluso cuando se suelte el pedal. Las caídas de pulso en la salida DA3 coinciden con los momentos de transición de la tensión de red a través de cero, y la posición de los frentes en el eje del tiempo depende de la tensión en la salida del amplificador operacional DA2. A través del diodo \/D6 y la resistencia R25, los pulsos llegan a la base del transistor VT4, en cuyo circuito colector se encuentra el optotiristor LED U3.1 y una resistencia limitadora R28. En la Fig. La Figura 4 muestra un esquema de la parte de potencia de la centralita, la numeración de sus elementos continúa lo iniciado en la Fig. 1. El tiristor U3.2 en la diagonal del puente VD8 se abre en cada medio ciclo con el inicio del pulso de luz creado por el LED U3.1. El motor eléctrico M1, conectado a la segunda diagonal del puente VD8, recibe tensión de red. El hecho de que el pulso de luz que abre el tiristor continúa hasta el final del semiciclo evita el cierre prematuro (antes del final del semiciclo) del tiristor debido a perturbaciones de contacto de corta duración en el conjunto de escobillas, características de los motores de conmutador.
Volvamos a la figura. 1. Además de los componentes comentados anteriormente, el dispositivo tiene un limitador del voltaje promedio suministrado al motor. El limitador consta de un DD2.2 de un solo disparo y un interruptor de transistor VT3. La disminución de cada impulso de control (que coincide en el tiempo con el valor instantáneo cero de la tensión de red) activa el DD2.2 de un solo disparo, cuyos impulsos abren el transistor VT3. Como resultado, el transistor VT4, y con él el optotiristor U3, no pueden abrirse hasta que finalice el pulso de un solo disparo. Debido a esto, el voltaje promedio en el motor no puede exceder el valor dependiendo de la posición de la resistencia variable R24. La práctica ha demostrado que, a menudo, cuando el umbral límite es demasiado bajo, el motor no puede arrancar bajo carga, aunque funciona normalmente después de una aceleración preliminar. En relación con esta circunstancia, se proporciona una unidad para el apagado forzado del limitador, ensamblada en el amplificador operacional DA5. Mientras que el voltaje en el pin 6 de DA4, proporcional a la velocidad de rotación, es menor que el valor absoluto del umbral establecido por la resistencia de ajuste R20, el voltaje en la salida DA5 es negativo, el diodo VD7 está cerrado y el nivel lógico de voltaje bajo en la entrada R del monoestable DD2.2 prohíbe el funcionamiento de este último, permitiendo que el motor arranque con confianza. A medida que aumenta la velocidad de rotación, el nivel bajo en la entrada R DD2.2 cambia a un nivel alto, lo que permite el funcionamiento del one-shot. La unidad puede alimentarse desde cualquier fuente estabilizada con voltajes de salida de +9 y -9 V, capaz de entregar una corriente de al menos 100 mA a través del circuito de voltaje positivo y 30 mA a través del circuito de voltaje negativo. Se suministra una tensión alterna de 6 V al puente de diodos VD1-VD4 desde un devanado secundario separado del transformador de red. Si no existe tal devanado, puede utilizar un transformador reductor adicional que proporcione el voltaje requerido. El bloque utiliza resistencias constantes MLT, resistencias variables R24 - SP-1; sintonización R12, R20 - SPO-0,15. Condensadores C1, C3, C5 - película metálica, C7 - MBGCh, condensadores de óxido C2, C4, C6 - K50-35. Los transistores KT502V se pueden reemplazar con KT502A, KT502D, KT502E, KT361B, KT361V, KT361G y KT503V con KT503A, KT503D, KT503E, KT315B, KT315V, KT315P. En lugar del microcircuito K564AG1, es adecuado su análogo extranjero CD4098B, y en lugar de KR140UD608, K140UD6, K140UD7, KR140UD708. El puente de diodos KTs405B se puede reemplazar con KTs402A, KTs403A, KTs403B, KTs403V y los diodos KD509A se pueden reemplazar con KD503A, KD510A, KD518A. Un motor MS-2 descargado a tensión de alimentación nominal puede alcanzar velocidades muy altas (hasta 20000 min-1). Por lo tanto, es aconsejable que durante la instalación de la unidad de control el motor sea cargado mecánicamente por el accionamiento de la máquina de coser en ralentí (sin tela ni hilos). Para la mayoría de los tipos de máquinas de coser, la velocidad máxima de rotación del eje del motor en estas condiciones es de aproximadamente 3000 min-1, lo que corresponde a la frecuencia de repetición de pulsos del DD2.1800 Hz de un solo disparo. La duración de estos impulsos debe ser de 0,8 ms. Si a máxima velocidad del motor el amplificador operacional DA4 entra en saturación, se debe reducir la duración. Se corrige seleccionando el valor de la resistencia R16. La duración del pulso del DD2.2 de un solo disparo debe cambiarse en el rango de 24...2 ms usando la resistencia variable R6. Presionando el pedal hasta el fondo y moviendo el control deslizante de la resistencia ajustada R12 de izquierda (según el diagrama) a la derecha, colóquelo en la posición desde la cual disminuye la velocidad del eje del motor. La resistencia ajustada R20 se ajusta para garantizar el arranque más confiable del motor bajo carga. Si es necesario configurar la unidad de control con el motor descargado, la velocidad del motor se puede reducir a los 3000 s-1 requeridos usando la resistencia variable R24, si es necesario, cambiando temporalmente los valores de la misma y la resistencia R22. Autor: N.Shukov, Gomel, Bielorrusia
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