一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶拖布功能的電腦縫紉機控制電路，主要解決現(xiàn)有獨立電子拖布功能實現(xiàn)的成本高、同步不理想、占用空間大、整機配置雜亂的技術問題。技術方案為：一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，包括電源、整流和濾波電路、單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關和操作面板。電源接整流和濾波電路，整流和濾波電路的輸出端分別接單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關，單片機U2輸出端經驅動電路接拖布步進電機、下壓電磁鐵和電磁閥，單片機U1輸出端經驅動電路接機頭伺服電機，機頭伺服電機的編碼器信號同時送入單片機U1、U2，腳踏開關分別接單片機U1、單片機U2的輸入端，單片機U1、單片機U2的通訊端口對接操作面板上MCU的通訊端口。本發(fā)明主要應用于各種電腦縫紉機設備。
【專利說明】一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種縫紉機控制電路，特別涉及一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，主要適用于各類工業(yè)縫紉機(含三自動及部分自動電腦平縫機、電腦包縫機、電腦繃縫機等縫紉機)的縫紉中及時拖走縫過線的積存布料，保證縫紉線跡平直美觀。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展，人們對生活質量的要求越來越高，對衣著的加工質量要求也越來越高，尤其是品牌服飾，對縫紉的線跡也要求更高，由于不同的布料，不同的款式和工藝，許多車縫出來的效果都會出現(xiàn)皺褶、不平整、不規(guī)則、線跡不直和針距不一等，導致不美觀，質量不過關，客戶不接受等情況。為了解決這個問題，近年有單獨設計制造了電子拖布輪裝置，獨立對布進行拖拉，完成對線跡的平直等距的要求。
目前市場已有的拖布功能產品:獨立的拖布機械機構和控制系統(tǒng)，通過單獨增加在電腦縫紉機機頭主軸上的1000線甚至更高的電子編碼器反饋縫紉機的運轉情況(A、B、Z信號)，再由控制系統(tǒng)事先設置好的控制參數(shù)，控制拖布機構上的步進電機和氣缸，較精確實現(xiàn)拖布的進行和停止。有的品牌的控制系統(tǒng)甚至更是由開關電源、步進電機驅動器、拖布控制電路、拖布機械機構等湊為一套控制系統(tǒng)。但不管怎么配置，均是自成一體完成拖布功能，在原本就很小的空間上增加了拖布的機械裝置、控制系統(tǒng)，甚至操作面板，一是影響操作的空間，二是造成機器不美觀，顯得雜亂，不成一體，且拖布的快慢同步性也不是非常理想，因為該系統(tǒng)是從增加的電子編碼器反饋的信號才進行處理，有滯后的缺陷；其次獨立的系統(tǒng)，成本很高，給企業(yè)增加很大的設備投入，增加設備折舊成本，抬高成衣銷售價格。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，主要解決現(xiàn)有電子拖布功能實現(xiàn)的成本高、同步不理想、占用空間大、整機配置雜亂的技術問題。本發(fā)明的思路是:使用單片機控制拖布輪的驅動電機和拖布輪的下壓動作，并根據(jù)在原(或新增)控制面板上增設的專用按鍵，設定拖布輪的控制參數(shù)值，通過原電腦縫紉機控制電路的腳踏信號和主伺服電機碼盤信號，完成對拖布功能的實現(xiàn)。
[0004]本發(fā)明的技術方案為:一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，包括電源、整流和濾波電路、單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關和操作面板。電源接整流和濾波電路，整流和濾波電路的輸出端分別接單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關、操作面板，單片機U2輸出端一組經驅動電路接拖布步進電機，一組經驅動電路連接有下壓電磁鐵和下壓電磁閥，單片機Ul輸出端一組經伺服驅動電路、功率電路接機頭伺服電機，腳踏開關分別接單片機U1、單片機U2的A/D輸入端，單片機U1、單片機U2的通訊端口與操作面板上MCU的通訊端口對接，機頭伺服電機的編碼器信號輸出端接單片機Ul和單片機U2。
[0005]所述電源為220V交流接入，經整流和濾波電路后，得到300VDC，一路經開關電源電路轉變?yōu)?2VDC并經三端穩(wěn)壓器7805供單片機U1、單片機U2及其他電路部分工作電源，30VDC為電磁鐵和電磁閥工作電源，15Vi并經三端穩(wěn)壓器7805進一步轉化為+5Vi，為機頭伺服電機驅動電路的控制電源；另一路經開關電源電路轉變?yōu)?8VDC，供拖布步進電機的驅動電源。單片機U2的輸出I/O通過三態(tài)緩沖/驅動器74LS244和MOS管的驅動電路，分別連接四個MOS管(或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)或功率三極管)Q1_Q4的柵極，四個MOS管控制拖布步進電機的四個線圈繞組，另一路通過MOS管Q5控制下壓電磁鐵，此路作為備選控制。下壓控制的推薦輸出為單片機U2通過三極管Q8控制電磁閥線圈，用氣缸的氣路切換控制拖布輪的下壓和抬起。腳踏開關、機頭伺服電機的碼盤信號、控制面板的通訊信號同時接入單片機Ul和單片機U2，保證拖布動作和速度跟蹤的及時性。在控制面板上，設有數(shù)碼管、增減+、_健，拖布參數(shù)設定鍵，拖布向前鍵，拖布速度補償鍵，后三鍵均附設有指示燈。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:通過使用增加一個單片機U2和控制面板上增設的鍵對拖布參數(shù)的設定，并及時存貯記憶在EEPROM內，同時由RX/TX通訊口同時傳送到單片機Ul、單片機U2，腳踏開關的中立、運行、倒踏回上針位的不同電位值，輸入到單片機Ul的同時也送到單片機U2的A/D 口，同時作為拖布輪動作的信號指示，還有由于機頭伺服電機碼盤信號也傳送到單片機U2，使得單片機U2及時采集到縫紉機機頭的運行速度、針位位置等，保證了拖布與送布的高度一致，使縫紉機真正具有了智能一體的功效，避免了縫紉與拖布功能各自實現(xiàn)帶來的結構龐雜、成本高昂的現(xiàn)狀。本發(fā)明利用雙單片機的控制，具有以下優(yōu)點:
1、節(jié)能、環(huán)保，無污染。2、體積小，重量輕，結構緊湊實用，部分電路共用且無需增加控制系統(tǒng)的結構件，成本低。3、拖布輪下壓具有氣動和電動二種選擇，適用于不同的生產現(xiàn)場。4、設定參數(shù)方便靈活，且可存儲記憶，以達到多次重復使用。4、運行速度快，同步效果好，適用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明電路控制框圖。
[0008]圖2為本發(fā)明電路原理簡圖。
具體實施方案
[0009]參照圖1、2，一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，包括電源、整流和濾波電路、單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關和操作面板。電源接整流和濾波電路，整流和濾波電路的輸出端分別接單片機UI (TMS320F28031)、單片機U2 (DSPIC33FJ)、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關、操作面板，單片機U2輸出端經驅動電路接拖布步進電機、下壓電磁鐵和下壓電磁閥，單片機Ul輸出端經伺服驅動電路接機頭伺服電機，腳踏開關分別接單片機U1、單片機U2的A/D輸入端，單片機U1、單片機U2的通訊端口與操作面板對接，機頭伺服電機的編碼器信號輸出端接單片機Ul和單片機U2。所述電源為220V交流接入，經整流和濾波電路后，取300VDC，一路經開關電源電路轉變?yōu)?2VDC并經三端穩(wěn)壓器7805供單片機Ul、單片機U2，一路30VDC為下壓電磁鐵和下壓電磁閥以及原縫紉機各電磁鐵的工作電源，一路15Vi并經三端穩(wěn)壓器7805進一步轉化為+5Vi，為機頭伺服電機的控制電源；300VDC同時經另一路開關電源電路轉變?yōu)?8VDC，供拖布步進電機的驅動電源。單片機U2的輸出I/O通過三態(tài)緩沖/驅動器74LS244和MOS管的驅動電路，分別連接四個MOS管(或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)或功率三極管)Q1_Q4的柵極，四個MOS管控制步進電機的四個線圈繞組，另一路通過MOS管Q5控制下壓電磁鐵，此路作為備選控制。下壓控制的推薦輸出為單片機U2通過三極管Q8控制下壓電磁閥線圈，從而控制拖布輪的下壓和抬起。腳踏開關、機頭伺服電機的碼盤信號、控制面板的通訊信號同時接入單片機Ul和單片機U2，保證拖布動作和速度跟蹤的及時性。在控制面板上，設有數(shù)碼管、增減+、_健，拖布參數(shù)設定鍵TB，拖布向前鍵FW，拖布速度補償鍵BS，后三鍵均連接有指示燈。利用控制面板上的A、B、C、D數(shù)碼管和下方的+、-鍵，形成對拖布輪的設定。
[0010]具體操作方法為:當機器第一次上電時，TB、FW、BS三個燈會根據(jù)主控制電路上R1、R2電阻上的電壓值的檢測，判定有拖布輪功能裝置時，會調取前一次設定值并顯示。當要檢查或重新設定時，按下TB鍵，數(shù)碼AB⑶顯示為“D000”，D表示針距，通過下方的+、_鍵設定本批縫紉服飾所用的針距；再按下TB鍵，顯示為“L000”，L表示拖布輪延遲落下的針數(shù)(同時保存了之前設定的參數(shù))，通過下方的+、_鍵設定每次拖輪從第一針落下到拖布輪落下間隔的針數(shù)。拖布方向默認為向后，但當要向前時，按下FW鍵，則旁邊的燈亮，拖布方向為向前，再按一次燈滅則又為向后。當主控板上的單片機U2通過計算，輸出的步進電機速度不能完全與送布同步時(或者因布材質不同而造成)，則按下BS鍵一次，ABCD顯示為上次設定的補償值，通過下方的+、_鍵設定增加或減少的步數(shù)(當為正時顯示000”，負時顯示為“-000”)，直到完全同步為止。每次的設定，3S內無改變，則自動保存為有效的設定。只要有補償，則BS的燈就為亮。
[0011]為了結構緊湊，拖布功能電路可放在同一塊PCB主控制板上，干擾小。也可與原縫紉機控制電路分成二塊板，將伺服碼盤信號、腳踏開關信號、面板通訊信號通過針座引出到增加的拖布輪功能電路板上，并將其也放置于同一個控制盒內，便于用戶對功能的選擇，以更好的減少使用成本。當接入220VAC市電電源時，通過雙路開關，經過電源的整流和濾波電路，通過Q8控制的啟動熱敏電阻和繼電器電路緩沖，經全波整流橋整流主回路電壓300VDC。然后，一路經開關電源電路轉變?yōu)?2VDC并經三端穩(wěn)壓器7805供單片機U1、單片機U2，30VDC為下壓電磁鐵和下壓電磁閥工作電源，15Vi并經三端穩(wěn)壓器7805進一步轉化為+5Vi，為機頭伺服電機的控制電源；一路經另一路開關電源電路轉變?yōu)?8VDC，供拖布步進電機的驅動電源。
[0012]腳踏開關的位置信號通過Jl和RC濾波電路同時送入單片機Ul和單片機U2的A/D 口，單片機Ul依此控制縫紉機運轉、停止、回上針位；而單片機U2則依此控制拖布輪的下壓、抬起，縫紉機運轉后，機頭伺服電機的碼盤電路輸出電機U、V、W的位置信號、機頭針位UP、DN及速度和方向的ENC A/B信號，這些信號經過74HC14整形濾波后，送入單片機Ul，控制縫紉機的正?？p紉，而另一路ENC A、ENC B信號經過異或門74HC86，變?yōu)?倍的ENC A的信號，反映縫紉機的速度和位置。由于目前電腦縫紉機的機頭伺服電機碼盤的信號有180和360個脈沖二種，可通過接入單片機U2的RBl腳開關Kl作為碼盤信號脈沖數(shù)的選擇，當為高電平時，確定為180，為低電平時，則為360。也即是當ENC A為180個時，送入單片機U2的則為360個脈沖數(shù)(縫紉機旋轉一圈)，而當ENC A為360個時，送入單片機U2的則為720個脈沖數(shù)(縫紉機旋轉一圈)，這樣，對拖布步進電機的控制就更精細。UP上針位信號也同時接入U2的RB2 口，獲取針位信號和針數(shù)，單片機U2通過三態(tài)緩沖/驅動器74LS244，并由0E1、0E2片選控制，各路配備驅動電路分別控制功率三極管Q1-Q4，進而控制拖布步進電機的四 個繞組D、B、C、A，單片機U2按OA+MB、MB+OC、OC+MD…順序繞組通電，改變順序則改變電機正、反轉，并通過齒形皮帶帶動橡膠輪向前、向后運轉，為保護MOS管不損壞，分別利用R1、R2作為電流檢測，通過單片機U2的AN1、AN2的A /D 口判斷拖布步進電機是否過流，剛上電時，可以對拖布步進電機線圈短暫通電，判斷是否有拖布功能裝置，從而更好的進行面板上的顯示控制。考慮拖布輪下壓的時間較長，功耗較大，優(yōu)先用氣動電磁閥，通過三極管Q7來達到控制氣缸的下壓電磁閥線圈YF通、斷電，實現(xiàn)拖布輪的下壓、抬起。由于下壓電磁閥線圈通常額定電壓為24VDC，所以通過三極管Q6電壓跟隨器來將30VDC轉變?yōu)?4VDC，這樣，就可以保證下壓電磁閥線圈工作在額定電壓下。對于有些小服裝廠無氣源，也可通過MOS管Q5控制下壓電磁鐵YC通、斷電，完成拖布橡膠輪的下壓、抬起，從而完成拖布功能。
【權利要求】
1.一種帶電子拖布功能的縫紉機控制電路，其特征是包括電源、整流和濾波電路、單片機U1、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關和操作面板，電源接整流和濾波電路，整流和濾波電路的輸出端分別接單片機Ul、單片機U2、拖布步進電機、機頭伺服電機、腳踏開關、操作面板，單片機U2輸出端一組經驅動電路接拖布步進電機，一組經驅動電路連接有下壓電磁鐵和下壓電磁閥，單片機Ul輸出端一組經伺服驅動電路、功率電路接機頭伺服電機，腳踏開關分別接單片機U1、單片機U2的A/D輸入端，單片機U1、單片機U2的通訊端口與操作面板上MCU的通訊端口對接，機頭伺服電機的編碼器信號輸出端接單片機Ul和單片機U2。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征是所述電源為220V交流接入，經整流和濾波電路后，取300VDC，一路經開關電源電路轉變?yōu)?2VDC并經三端穩(wěn)壓器7805供單片機U1、單片機U2，30VDC為下壓電磁鐵和下壓電磁閥以及縫紉機各電磁鐵的工作電源，15Vi并經三端穩(wěn)壓器7805轉為+5Vi，為機頭伺服電機的控制電源；一路經另一路開關電源電路轉變?yōu)?8VDC，供拖布步進電機的驅動電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征是在控制面板上，設有增減+、_健，拖布參數(shù)設定鍵TB，拖布向前鍵FW，拖布速度補償鍵BS，拖布參數(shù)設定鍵TB、拖布向前鍵FW和拖布速度補償鍵BS均配有指示燈。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征是單片機U2的輸出I/O通過三態(tài)緩沖/驅動器74LS244和MOS管的驅動電路，分別連接四個MOS管Q1-Q4的柵極，四個MOS管控制拖布步進電機的四個線圈繞組。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制電路，其特征是MOS管由絕緣柵雙極型晶體管或功率三極管替代。
6.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征是腳踏開關、機頭伺服電機的碼盤信號ENCA, ENC B、UP，控制面板的通訊信號同時接入單片機Ul和單片機U2。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制電路，其特征是機頭伺服電機碼盤電路的ENCA和ENC B經過異或門將脈沖信號加倍。
8.根據(jù)權利要求1所述的控制電路，其特征是單片機U2增加一個選擇開關Kl，用來判定碼盤光柵線數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1的控制電路，其特征是所述單片機U2通過三極管Q8控制下壓電磁閥，從而控制拖布輪的下壓和抬起，另一路單片機U2通過MOS管Q5控制下壓電磁鐵，此路作為備選控制。
10.權利要求1所述縫紉機控制電路應用于自動電腦平縫機、電腦包縫機、電腦繃縫機、電腦鎖邊機。
【文檔編號】G05B19/04GK103993437SQ201410250063
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】鄔利生, 鄔富俊 申請人:鄔富俊, 鄔利生