CN104296787A - 一种缝纫机上的电机位置检测传感装置 - Google Patents
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Abstract
一种缝纫机上的电机位置检测传感装置，包括：磁环，磁环固定于缝纫机的电机转轴上，且与缝纫机的电机转轴同心，在缝纫机电机运转时，磁环与电机转轴同步运行；磁感应芯片，固定于驱动电路板上，且与磁环间隔预设距离相对设置，磁感应芯片用于在与磁环相对运动时生成脉冲信号，其中，脉冲信号包括第一相脉冲信号和第二相脉冲信号；其中，磁感应芯片的输出端连接至缝纫机电机控制驱动器，由缝纫机电机控制驱动器对脉冲信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号，并发送至缝纫机电机以驱动缝纫机电机工作。本发明不受油污、灰尘的影响，能够在恶劣的环境下高效工作，大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电磁感应技术领域，特别涉及一种缝纫机上的电机位置检测传感装置。
背景技术
缝纫机作为常用的缝纫设备，目前主要指电动缝纫机，即采用电机驱动工作的缝纫机。
缝纫机电机控制通常采用的做法包括以下两种：
(1)采用带零位检测的增量式光电编码器结合软件换向算法，实现电机换向、速度位置检测以及停针位检测的功能。带零位检测的增量式光电编码器的主要功能是实现电机旋转位置的实时检测和停针位检测，控制电机转速。“软件换向算法”即通过控制器软件算法实现电机的换向处理，代替原先的开关霍尔传感器。
这种方式的缺陷在于：带零位的增量式光电编码器在实际缝纫机工作环境下容易受到污垢、灰尘等污染物影响，检测性能受到影响，系统的可靠性大大降低。
(2)采用开关霍尔传感器和增量式光电编码器，实现电机换向、速度位置检测以及停针位检测的功能。增量式光电编码器的主要功能是实现电机旋转位置的实时检测，进而控制电机转速。开关霍尔传感器实现换向和停针位检测。
这种方式的缺陷在于：增量式光电编码器在实际缝纫机工作环境下容易受到污垢、灰尘等污染物影响，检测性能受到影响，系统的可靠性大大降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种缝纫机上的电机位置检测传感装置，该装置不受油污、灰尘的影响，能够在恶劣的环境下高效工作，大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度及使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供一种缝纫机上的电机位置检测传感装置，包括：磁环，所述磁环固定于所述缝纫机的电机转轴上，且与所述缝纫机的电机转轴同心，在缝纫机电机运转时，所述磁环与所述电机转轴同步运行，其中所述磁环包括多组极对，每组极对包括1个N极和1个S极；磁感应芯片，固定于驱动电路板上，且与所述磁环间隔预设距离相对设置，所述磁感应芯片用于在与所述磁环相对运动时生成脉冲信号，其中，所述脉冲信号包括第一相脉冲信号和第二相脉冲信号；其中，所述磁感应芯片的输出端连接至缝纫机电机控制驱动器，由所述缝纫机电机控制驱动器对所述脉冲信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号，并发送至缝纫机电机以驱动所述缝纫机电机工作。
根据本发明的一个方面，所述第一相脉冲信号和所述第二相脉冲信号的相位差为90度。
根据本发明的另一个方面，所述磁感应芯片为带零位输出信号的磁感应芯片。
根据本发明的又一方面，所述带零位输出信号的磁感应芯片在生成所述脉冲信号后，根据所述第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的相位差确定所述缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号，发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
根据本发明的一方面，所述带零位输出信号的磁感应芯片还用于根据换向信号计算所述缝纫机电机转速，并生成对应的转速信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
根据本发明的另一方面，所述带零位输出信号的磁感应芯片在生成所述脉冲信号后，进一步生成零位检测信号以检测所述缝纫机电机转动的位置，并将所述零位检测信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
根据本发明的再一方面，还包括：第一组霍尔传感器，固定于驱动电路板上，用于根据检测到的所述磁感应芯片与所述磁环形成的磁场，确定所述缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号，发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
根据本发明的一方面，所述第一组霍尔传感器的数量为3个。
根据本发明的另一方面，还包括：第二组霍尔传感器，固定于驱动电路板上，用于根据检测到的所述磁感应芯片与所述磁环形成的磁场，生成零位检测信号以检测所述缝纫机电机转动的位置，并将所述零位检测信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
根据本发明的一方面，所述第二组霍尔传感器的数量为2个。
本发明实施例提供的缝纫机上的电机位置检测传感装置，采用新型磁感应编码传感技术取代原有增量式光电编码器，实现缝纫机电机位置的实时位置检测和实时速度检测。本发明不受油污、灰尘的影响，能够在恶劣的环境下高效工作，大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度及使用寿命。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的缝纫机上的电机位置检测传感装置的示意图；
图2是根据本发明实施方式的磁感应芯片的脉冲信号示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的带零位输出信号的磁感应芯片与缝纫机电机控制驱动器和缝纫机电机的工作示意图；
图4是根据本发明第二实施方式的磁感应芯片和霍尔传感器与缝纫机电机控制驱动器和缝纫机电机的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，本发明提供一种缝纫机上的电机位置检测传感装置，包括：磁环B和磁感应芯片A。其中，磁环B与磁感应芯片A间隔预设距离h相对设置。
具体地，磁环B固定于缝纫机的电机转轴上，并且与缝纫机的电机转轴同心。从而，当缝纫机电机运转时，磁环B会与电机转轴同步运行。
参考图1，磁环B包括多组极对，均匀间隔分布。其中，每组极对包括1个N极和1个S极。可以理解的是，磁环B为圆环状物体，图1仅示出了部分结构。
磁感应芯片A固定于驱动电路板上，与磁环B间隔预设距离h相对设置。磁感应芯片A可以用于在与磁环B相对运动时生成脉冲信号。如图2所示，在本发明的示例中，脉冲信号包括第一相脉冲信号和第二相脉冲信号。
具体地，磁环B与磁感应芯片A相对运动时，每走过1个极对，则生成10个第一相脉冲信号(图2所示a相脉冲信号)和10个b相脉冲信号(图2所示b相脉冲信号)。
优选地，第一相脉冲信号(a相脉冲信号)和第二相脉冲信号(b相脉冲信号)的相位差为90度。
第一相脉冲信号和第二相脉冲信号采用0/1表示，则一共有4种组合，包括00、01、10、11等。因此，在一个极对周期内，磁感应芯片A可以生成40个脉冲信号。如果磁环B有P个极对，则磁环B旋转一周，共产生40P个脉冲。以P＝36为例，则磁感应芯片A共产生1440个脉冲信号。
进一步，磁感应芯片A的输出端连接至缝纫机电机控制驱动器，由该缝纫机电机控制驱动器对脉冲信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号。然后，缝纫机电机控制驱动器将修正信号和控制信号发送至缝纫机电机，从而驱动缝纫机电机工作。
根据本发明实施例的电机位置检测传感装置，采用新型磁感应编码传感技术取代原有增量式光电编码器，实现缝纫机电机位置的实时位置检测和实时速度检测。本发明不受油污、灰尘的影响，能够在恶劣的环境下高效工作，大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度及使用寿命。
图3是根据本发明第一实施方式的带零位输出信号的磁感应芯片与缝纫机电机控制驱动器和缝纫机电机的工作示意图。
在本发明的一个实施例中，磁感应芯片A可以为带零位输出信号的磁感应芯片，结合磁环B实现缝纫机电机位置检测功能。
带零位输出信号的磁感应芯片A与磁环B相对运动时，每走过1个极对，则生成10个第一相脉冲信号(图2所示a相脉冲信号)和10个b相脉冲信号(图2所示b相脉冲信号)。其中，第一相脉冲信号(a相脉冲信号)和第二相脉冲信号(b相脉冲信号)的相位差为90度。
该带零位输出信号的磁感应芯片在生成脉冲信号后，根据第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的相位差确定缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号，将换向信号发送至缝纫机电机控制驱动器。具体地，该带零位输出信号的磁感应芯片根据第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的前后相位差关系确定缝纫机电机的转向是CW转向或者CCW转向。
进一步，该带零位输出信号的磁感应芯片还用于根据上述换向信号计算缝纫机电机的转速，并生成对应的转速信号，将转速信号发送至缝纫机电机控制驱动器。
与此同时，带零位输出信号的磁感应芯片在生成脉冲信号后，进一步生成零位检测信号，从而快速检测缝纫机电机转动的位置，并将零位检测信号发送至缝纫机电机控制驱动器。
该缝纫机电机控制驱动器对第一相和第二相脉冲信号、换向信号和零位检测信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号。然后，缝纫机电机控制驱动器将修正信号和控制信号发送至缝纫机电机，从而驱动缝纫机电机工作。例如，缝纫机电机可以根据缝纫机电机控制驱动器的修正信号和控制信号执行换向动作和采用对应的电机转速等。
综上，本实施例采用带零位输出信号的磁感应芯片代替现有技术的带零位检测的增量式光电编码器，实现缝纫机电机位置的实时位置检测和实时速度检测。本发明不受油污、灰尘的影响，可以大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度，并且省略了执行换向检测和零位检测的传感器，使得硬件电路设计大大简化，有效降低了生产成本。
图4是根据本发明第二实施方式的磁感应芯片和霍尔传感器与缝纫机电机控制驱动器和缝纫机电机的工作示意图。
磁感应芯片A结合磁环B实现位置检测功能。其中，磁感应芯片A采用型号为AMS5304/AMS5306的芯片。当采用AMS5304型号磁感应芯片，则磁感应芯片A与磁环B间隔的预设距离h小于或等于0.8mm。当采用AMS5306型号磁感应芯片，则磁感应芯片A与磁环B间隔的预设距离h小于或等于0.4mm。
磁感应芯片A与磁环B相对运动时，每走过1个极对，则生成10个第一相脉冲信号(图2所示a相脉冲信号)和10个b相脉冲信号(图2所示b相脉冲信号)。其中，第一相脉冲信号(a相脉冲信号)和第二相脉冲信号(b相脉冲信号)的相位差为90度。
其中，磁感应芯片A根据第一相脉冲信号与第二相脉冲信号的前后相位差关系确定缝纫机电机的转向是CW转向或者CCW转向，进而确定电机转速。
例如，如果第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的关系是01、00、10、11，则电机正向旋转；如果关第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的关系是11、10、00、01，则电机反向旋转。通过输出第一相脉冲信号和第二相脉冲信号给后端的缝纫机电机驱动控制器，可以实现对缝纫机电机的测速功能。
在本发明的另一个实施例中，本发明的缝纫机上的电机位置检测传感装置，还包括：第一组霍尔传感器。该第一组霍尔传感器固定于驱动电路板上，用于根据检测到的磁感应芯片与磁环形成的磁场，确定缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号。然后，第一组霍尔传感器将换向信号发送至缝纫机电机控制驱动器。在本发明的示例中，第一组霍尔传感器的数量为3个。
进一步，本发明的缝纫机上的电机位置检测传感装置，还包括：第二组霍尔传感器。该第二组霍尔传感器固定于驱动电路板上，用于根据检测到的磁感应芯片与磁环形成的磁场，生成零位检测信号(停针位检测信号)以检测缝纫机电机转动的位置。然后，第二组霍尔传感器将零位检测信号发送至缝纫机电机控制驱动器。在本发明的示例中，第二组霍尔传感器的数量为2个。
即，第一组霍尔传感器采集信息用于确定电机换向，第二组霍尔传感器用于零位检测，配合磁感应获得的第一相和第二相脉冲信号，进而确定缝纫机电机转动的位置。
该缝纫机电机控制驱动器对第一相和第二相脉冲信号、换向信号和零位检测信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号。然后，缝纫机电机控制驱动器将修正信号和控制信号发送至缝纫机电机，从而驱动缝纫机电机工作。例如，缝纫机电机可以根据缝纫机电机控制驱动器的修正信号和控制信号执行换向动作和采用对应的电机转速等。
综上，本实施例采用新型磁感应编码传感技术取代原有增量式光电编码器，实现缝纫机电机位置的实时位置检测和实时速度检测。本发明不受油污、灰尘的影响，能够在恶劣的环境下高效工作，大大提高缝纫机电机控制系统的可靠性和精度及使用寿命。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种缝纫机上的电机位置检测传感装置，包括：
磁环，所述磁环固定于所述缝纫机的电机转轴上，且与所述缝纫机的电机转轴同心，在缝纫机电机运转时，所述磁环与所述电机转轴同步运行，其中所述磁环包括多组极对，每组极对包括1个N极和1个S极；
磁感应芯片，固定于驱动电路板上，且与所述磁环间隔预设距离相对设置，所述磁感应芯片用于在与所述磁环相对运动时生成脉冲信号，其中，所述脉冲信号包括第一相脉冲信号和第二相脉冲信号；
其中，所述磁感应芯片的输出端连接至缝纫机电机控制驱动器，由所述缝纫机电机控制驱动器对所述脉冲信号进行分析处理，生成修正信号和控制信号，并发送至缝纫机电机以驱动所述缝纫机电机工作。
2.根据权利要求1所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，其中，所述第一相脉冲信号和所述第二相脉冲信号的相位差为90度。
3.根据权利要求1所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，其中，所述磁感应芯片为带零位输出信号的磁感应芯片。
4.根据权利要求3所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，其中，所述带零位输出信号的磁感应芯片在生成所述脉冲信号后，根据所述第一相脉冲信号和第二相脉冲信号的相位差确定所述缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号，发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
5.根据权利要求4所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，其中，所述带零位输出信号的磁感应芯片还用于根据换向信号计算所述缝纫机电机转速，并生成对应的转速信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
6.根据权利要求3-5任一项所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，其中，所述带零位输出信号的磁感应芯片在生成所述脉冲信号后，进一步生成零位检测信号以检测所述缝纫机电机转动的位置，并将所述零位检测信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
7.根据权利要求1所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，还包括：第一组霍尔传感器，固定于驱动电路板上，用于根据检测到的所述磁感应芯片与所述磁环形成的磁场，确定所述缝纫机电机的换向，并生成对应的换向信号，发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
8.根据权利要求7所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，所述第一组霍尔传感器的数量为3个。
9.根据权利要求1或7所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，还包括：第二组霍尔传感器，固定于驱动电路板上，用于根据检测到的所述磁感应芯片与所述磁环形成的磁场，生成零位检测信号以检测所述缝纫机电机转动的位置，并将所述零位检测信号发送至所述缝纫机电机控制驱动器。
10.根据权利要求9所述的缝纫机上的电机位置检测传感装置，所述第二组霍尔传感器的数量为2个。
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