CN109322067A - 一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，包括驱动电路、控制电路和工作电路，驱动电路包括电源单元、第一二极管和电容单元，控制电路包括微处理器和电阻单元，工作电路包括开关单元、电磁铁和第二二极管；微处理器控制电源单元输出线性可调直流电压，所述电压可调为0V；微处理器控制开关单元的导通或截止。本发明的多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统有效解决了电磁铁连续工作时的过热损坏问题，以及抬压脚由抬起到放下状态转换时与接触面的机械冲击大造成的设备寿命短、面料损伤的问题，同时实现了电磁铁的快速启动。

Description

一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统。
背景技术
目前，很多工业缝纫机中都采用自动抬压脚机构，以减轻操作人员的劳动强度，提高劳动效率。现有的自动抬压脚机构一般是由电磁铁来驱动的。
现有的抬压脚电磁铁驱动电路中，通常采用恒压电源，电磁铁在工作状态时由高电压驱动，长时间导通大电流，而通常线圈绕制的电磁铁若长时间导通大电流，就会导致电磁铁过热，容易损坏自身，甚至造成人身危险。
现有的抬压脚电磁铁驱动电路中，抬压脚从抬起到放下切换时，电磁铁直接释放连接压脚组件的连接件，压脚组件中的压脚在传动结构作用下快速下移，并与接触面产生机械冲击，容易损坏抬压脚的机械结构，造成抬压脚使用寿命短的问题。同时，在缝纫机工作过程中，压脚与面料间的机械冲击会在面料上留下痕迹，影响产品质量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提出一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统。
本发明的目的是通过以下方式实现的：一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，包括：驱动电路、控制电路和工作电路；
所述驱动电路包括电源单元、第一二极管和电容单元；所述电源单元包括两个交流输入端、控制端和输出端，所述电源单元的两个交流输入端与外部高压交流电源电连接，所述电源单元的输出端与所述第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极与所述电容单元的第一端电连接，所述电容单元的第二端接地；
所述控制电路包括微处理器和电阻单元；所述微处理器包括第一输出端、第二输出端及接地端，所述微处理器的第一输出端与电源单元的控制端电连接，所述微处理器的第二输出端与电阻单元的第一端电连接，所述微处理器的接地端接地；
所述工作电路包括开关单元、电磁铁和第二二极管；所述开关单元包括第一端、第二端和用于控制所述第一端和所述第二端导通或截止的控制端，所述开关单元的第一端分别与所述第二二极管的正极和所述电磁铁的负极电连接，所述开关单元的第二端接地，所述开关单元的控制端与所述电阻单元的第二端电连接；所述电磁铁的正极分别与所述第二二极管的负极、所述第一二极管的负极和所述电容单元的第一端电连接；
所述微处理器通过第一输出端控制电源单元的输出端输出电压线性可调的直流电，所述直流电的电压可调为0V；
所述微处理器通过第二输出端经由电阻单元控制所述开关单元的导通或截止；
所述电容单元用于在电源单元不输出电压时，为电磁铁供电，使得电磁铁缓慢释放，所述电容单元的放电时间与所述电磁铁的完全释放时间相同；在电源单元输出电压时，电容单元充电。
进一步地，所述微处理器的第一输出端输出PWM波；
所述微处理器通过改变PWM的占空比控制所述电源单元的输出端输出电压线性可调的直流电，可产生不同功能要求的电压，如快速吸合电磁铁的高压、省电输出的低压和零点电压；
所述高压使电磁铁磁场产生的吸合力大于电磁铁中弹簧的弹力，使电磁铁的铁芯具有足够的加速度，实现抬压脚中的压脚迅速抬起；
所述低压是使电磁铁磁场产生的吸合力大于等于电磁铁中弹簧的弹力的最小电压，使电磁铁的铁芯保持静止，抬压脚中的压脚维持当前状态；
所述零点电压是0V电压。
进一步地，当所述微处理器控制所述电源单元输出所述高压，同时控制所述开关单元导通时，所述电磁铁为吸合状态，此时抬压脚中的压脚抬起；
在压脚抬起状态时，所述微处理器控制所述电源单元输出所述低压，同时保持所述开关单元导通，使得电磁铁在低功耗下维持吸合状态；
当所述微处理器控制所述电源单元输出所述零点电压，同时控制所述开关单元导通，所述电容单元开始放电，此时电容单元驱动所述电磁铁缓慢释放，抬压脚中的压脚缓慢下移；当电容单元放电结束时，所述电磁铁为完全释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料；
当所述微处理器控制所述开关单元截止时，所述电磁铁为完全释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料。
进一步地，所述电容单元包含至少一个电容。
进一步地，所述电阻单元包含至少一个电阻。
进一步地，所述开关单元为双极型晶体管，其第一端为集电极，其第二端为发射极，其控制端为基极，或者，所述开关单元为场效应管，其第一端为漏极，其第二端为源极，其控制端为栅极。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过微处理器实现电源单元输出直流电电压的线性可调，输出不同功能要求的电压，如快速吸合电磁铁的高压、省电输出的低压和零点电压：
(2)抬压脚抬起时，微处理器控制电源单元输出高压，使电磁铁上电吸合，抬压脚的压脚组件迅速抬起，实现瞬间启动；
(3)保持抬压脚抬起时，微处理器控制电源单元输出低压，减小电磁铁的导通电流，实现节能和避免持续高压下的电磁铁过热问题；
(4)抬压脚下移时，微处理器控制电源单元输出零点电压，电容放电驱动电磁铁，电磁铁缓慢释放连接压脚组件的连接件，压脚组件在传动结构作用下缓慢下移并压紧布料，减缓机械冲击，从而避免了机械冲击带来的设备损耗和面料损伤，延长抬压脚的使用寿命，保证产品质量。
附图说明
图1为本发明实施例的多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方法不限于此。
如图1所示，本实施例提供的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，包括：驱动电路、控制电路和工作电路。
驱动电路包括电源单元U1、二极管D1和电容C1；电源单元U1包括两个交流输入端、控制端和输出端，电源单元U1的两个交流输入端与220V交流电源电连接，电源单元U1的输出端与二极管D1的正极电连接，二极管D1的负极与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端接地。
控制电路包括微处理器U2和电阻RG；微处理器U2包括第一输出端OUT1、第二输出端OUT2及接地端GND；微处理器U2的第一输出端OUT1与电源单元U1的控制端电连接，微处理器U2的第二输出端OUT2与电阻RG的第一端电连接，微处理器U2的接地端GND接地。
工作电路包括场效应管T1、电磁铁RL和二极管D2；场效应管T1包括漏极、源极和用于控制漏极和源极导通或截止的栅极，场效应管T1的漏极分别与二极管D2的正极和电磁铁RL的负极电连接，场效应管T1的源极接地，场效应管T1的栅极与电阻RG的第二端电连接；电磁铁RL的正极分别与二极管D2的负极、二极管D1的负极和电容C1的第一端电连接。
本实施例中的电磁铁RL选用推拉式电磁铁，其工作电压范围为24～50V，但不限于此。
微处理器U2通过第一输出端OUT1控制电源单元U1的输出端输出不同电压的直流电；微处理器U2通过第二输出端OUT2经由电阻RG控制场效应管T1的导通或截止。
微处理器U2的第一输出端OUT1输出PWM波；微处理器U2通过改变PWM的占空比控制电源单元U1的输出端输出电压线性可调的直流电，可产生不同功能要求的电压，如快速吸合电磁铁的高压、省电输出的低压和零点电压；所述高压使电磁铁磁场产生的吸合力大于电磁铁中弹簧的弹力，使电磁铁的铁芯具有足够的加速度，实现抬压脚中的压脚迅速抬起；所述低压是使电磁铁磁场产生的吸合力大于等于电磁铁中弹簧的弹力的最小电压，使电磁铁的铁芯保持静止，抬压脚中的压脚维持当前状态；所述零点电压是0V电压。本实施例中，高压选择30V，低压选择10～15V，直流电的电压线性可调范围为0～30V。
电容C1的电容规格为1000uF/50V；电源单元U1输出30V高压或10～15V低压时，电容C1充电，电磁铁RL由电源单元U1驱动；电源单元U1输出0V电压时，电容C1放电，放电起始电压为30V，电磁铁RL由电容C1驱动；电容C1放电结束的同时，电磁铁RL由缓慢释放状态转为完全释放状态。
当微处理器U2控制电源单元U1输出高压，同时控制场效应管T1导通时，电磁铁RL为吸合状态，此时抬压脚中的压脚抬起。在压脚抬起状态时，微处理器U2控制电源单元U1输出低压，同时控制场效应管T1导通，使得电磁铁RL在低功耗下维持吸合状态。
当微处理器U2控制电源单元U1输出0V电压，同时控制场效应管T1导通，电容C1放电时，电容C1驱动电磁铁RL，电磁铁RL为缓慢释放状态，此时抬压脚中的压脚缓慢下移；当电容C1放电结束时，电磁铁RL为完全释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料。
当微处理器U2控制场效应管T1截止时，电磁铁RL为释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，包括：驱动电路、控制电路和工作电路；
所述驱动电路包括电源单元、第一二极管和电容单元；所述电源单元包括两个交流输入端、控制端和输出端，所述电源单元的两个交流输入端与外部高压交流电源电连接，所述电源单元的输出端与所述第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极与所述电容单元的第一端电连接，所述电容单元的第二端接地；
所述控制电路包括微处理器和电阻单元；所述微处理器包括第一输出端、第二输出端及接地端，所述微处理器的第一输出端与电源单元的控制端电连接，所述微处理器的第二输出端与电阻单元的第一端电连接，所述微处理器的接地端接地；
所述工作电路包括开关单元、电磁铁和第二二极管；所述开关单元包括第一端、第二端和用于控制所述第一端和所述第二端导通或截止的控制端，所述开关单元的第一端分别与所述第二二极管的正极和所述电磁铁的负极电连接，所述开关单元的第二端接地，所述开关单元的控制端与所述电阻单元的第二端电连接；所述电磁铁的正极分别与所述第二二极管的负极、所述第一二极管的负极和所述电容单元的第一端电连接；
所述微处理器通过第一输出端控制电源单元的输出端输出电压线性可调的直流电，所述直流电的电压可调为0V；
所述微处理器通过第二输出端经由电阻单元控制所述开关单元的导通或截止；
所述电容单元用于在电源单元不输出电压时，为电磁铁供电，使得电磁铁缓慢释放，所述电容单元的放电时间与所述电磁铁的完全释放时间相同；在电源单元输出电压时，电容单元充电。
2.根据权利要求1所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，所述微处理器的第一输出端输出PWM波；
所述微处理器通过改变PWM的占空比控制所述电源单元的输出端输出电压线性可调的直流电，可产生不同功能要求的电压，包括快速吸合电磁铁的高压、省电输出的低压和零点电压；
所述高压使电磁铁磁场产生的吸合力大于电磁铁中弹簧的弹力，使电磁铁的铁芯具有足够的加速度，实现抬压脚中的压脚迅速抬起；
所述低压是使电磁铁磁场产生的吸合力大于等于电磁铁中弹簧的弹力的最小电压，使电磁铁的铁芯保持静止，抬压脚中的压脚维持当前状态；
所述零点电压是0V电压。
3.根据权利要求2所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，
当所述微处理器控制所述电源单元输出所述高压，同时控制所述开关单元导通时，所述电磁铁为吸合状态，此时抬压脚中的压脚抬起；
在压脚抬起状态时，所述微处理器控制所述电源单元输出所述低压，同时保持所述开关单元导通，使得电磁铁在低功耗下维持吸合状态；
当所述微处理器控制所述电源单元输出所述零点电压，同时控制所述开关单元导通，所述电容单元开始放电，此时电容单元驱动所述电磁铁缓慢释放，抬压脚中的压脚缓慢下移；当电容单元放电结束时，所述电磁铁为完全释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料；
当所述微处理器控制所述开关单元截止时，所述电磁铁为完全释放状态，此时抬压脚中的压脚完全放下并压紧布料。
4.根据权利要求1所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，所述电容单元包含至少一个电容。
5.根据权利要求1所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，所述电阻单元包含至少一个电阻。
6.根据权利要求1所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，所述开关单元为双极型晶体管，其第一端为集电极，其第二端为发射极，其控制端为基极。
7.根据权利要求1所述的一种多模式输出驱动的抬压脚电磁铁控制系统，其特征在于，所述开关单元为场效应管，其第一端为漏极，其第二端为源极，其控制端为栅极。
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