CN203855799U - 一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路 - Google Patents

Abstract

一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，包括电源、整流和滤波电路、单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关和操作面板。电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端分别接单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关，单片机U2输出端经驱动电路接拖布步进电机、下压电磁铁和电磁阀，单片机U1输出端经驱动电路接机头伺服电机，机头伺服电机的编码器信号同时送入单片机U1、U2，脚踏开关分别接单片机U1、单片机U2的输入端，单片机U1、单片机U2的通讯端口对接操作面板上MCU的通讯端口。

Description

一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种缝纫机控制电路，特别涉及一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，主要适用于各类工业缝纫机（含三自动及部分自动电脑平缝机、电脑包缝机、电脑绷缝机等缝纫机）的缝纫中及时拖走缝过线的积存布料，保证缝纫线迹平直美观。

背景技术

随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，对衣着的加工质量要求也越来越高，尤其是品牌服饰，对缝纫的线迹也要求更高，由于不同的布料，不同的款式和工艺，许多车缝出来的效果都会出现皱褶、不平整、不规则、线迹不直和针距不一等，导致不美观，质量不过关，客户不接受等情况。 为了解决这个问题，近年有单独设计制造了电子拖布轮装置，独立对布进行拖拉，完成对线迹的平直等距的要求。                            

目前市场已有的拖布功能产品：独立的拖布机械机构和控制系统，通过单独增加在电脑缝纫机机头主轴上的1000线甚至更高的电子编码器反馈缝纫机的运转情况（A、B、Z信号），再由控制系统事先设置好的控制参数，控制拖布机构上的步进电机和气缸，较精确实现拖布的进行和停止。有的品牌的控制系统甚至更是由开关电源、步进电机驱动器、拖布控制电路、拖布机械机构等凑为一套控制系统。但不管怎么配置，均是自成一体完成拖布功能，在原本就很小的空间上增加了拖布的机械装置、控制系统，甚至操作面板，一是影响操作的空间，二是造成机器不美观，显得杂乱，不成一体，且拖布的快慢同步性也不是非常理想，因为该系统是从增加的电子编码器反馈的信号才进行处理，有滞后的缺陷；其次独立的系统，成本很高，给企业增加很大的设备投入，增加设备折旧成本，抬高成衣销售价格。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，主要解决现有电子拖布功能实现的成本高、同步不理想、占用空间大、整机配置杂乱的技术问题。本实用新型的思路是：使用单片机控制拖布轮的驱动电机和拖布轮的下压动作，并根据在原（或新增）控制面板上增设的专用按键，设定拖布轮的控制参数值，通过原电脑缝纫机控制电路的脚踏信号和主伺服电机码盘信号，完成对拖布功能的实现。

本实用新型的技术方案为：一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，包括电源、整流和滤波电路、单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关和操作面板。电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端分别接单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关、操作面板，单片机U2输出端一组经驱动电路接拖布步进电机，一组经驱动电路连接有下压电磁铁和下压电磁阀，单片机U1输出端一组经伺服驱动电路、功率电路接机头伺服电机，脚踏开关分别接单片机U1、单片机U2的A/D输入端，单片机U1、单片机U2的通讯端口与操作面板上MCU的通讯端口对接，机头伺服电机的编码器信号输出端接单片机U1和单片机U2。

所述电源为220V交流接入，经整流和滤波电路后，得到300VDC，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805供单片机U1、单片机U2及其他电路部分工作电源，30VDC为电磁铁和电磁阀工作电源，15Vi并经三端稳压器7805进一步转化为+5Vi，为机头伺服电机驱动电路的控制电源；另一路经开关电源电路转变为48VDC，供拖布步进电机的驱动电源。单片机U2的输出I/O通过三态缓冲/驱动器74LS244和MOS管的驱动电路，分别连接四个MOS管（或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或功率三极管）Q1-Q4的栅极，四个MOS管控制拖布步进电机的四个线圈绕组，另一路通过MOS管Q5控制下压电磁铁，此路作为备选控制。下压控制的推荐输出为单片机U2通过三极管Q8控制电磁阀线圈，用气缸的气路切换控制拖布轮的下压和抬起。脚踏开关、机头伺服电机的码盘信号、控制面板的通讯信号同时接入单片机U1和单片机U2，保证拖布动作和速度跟踪的及时性。在控制面板上，设有数码管、增减+、-健，拖布参数设定键，拖布向前键，拖布速度补偿键，后三键均附设有指示灯。

本实用新型的有益效果是：通过使用增加一个单片机U2和控制面板上增设的键对拖布参数的设定，并及时存贮记忆在EEPROM内，同时由RX/TX通讯口同时传送到单片机U1、单片机U2，脚踏开关的中立、运行、倒踏回上针位的不同电位值，输入到单片机U1的同时也送到单片机U2的A/D口，同时作为拖布轮动作的信号指示，还有由于机头伺服电机码盘信号也传送到单片机U2，使得单片机U2及时采集到缝纫机机头的运行速度、针位位置等，保证了拖布与送布的高度一致，使缝纫机真正具有了智能一体的功效，避免了缝纫与拖布功能各自实现带来的结构庞杂、成本高昂的现状。本实用新型利用双单片机的控制，具有以下优点：1、节能、环保，无污染。2、体积小，重量轻，结构紧凑实用，部分电路共用且无需增加控制系统的结构件，成本低。3、拖布轮下压具有气动和电动二种选择，适用于不同的生产现场。4、设定参数方便灵活，且可存储记忆，以达到多次重复使用。4、运行速度快，同步效果好，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型电路控制框图。

图2为本实用新型电路原理简图。

具体实施方案

参照图1、2，一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，包括电源、整流和滤波电路、单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关和操作面板。电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端分别接单片机U1（TMS320F28031）、单片机U2(DSPIC33FJ)、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关、操作面板，单片机U2输出端经驱动电路接拖布步进电机、下压电磁铁和下压电磁阀，单片机U1输出端经伺服驱动电路接机头伺服电机，脚踏开关分别接单片机U1、单片机U2的A/D输入端，单片机U1、单片机U2的通讯端口与操作面板对接，机头伺服电机的编码器信号输出端接单片机U1和单片机U2。所述电源为220V交流接入，经整流和滤波电路后，取300VDC，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805供单片机U1、单片机U2，一路30VDC为下压电磁铁和下压电磁阀以及原缝纫机各电磁铁的工作电源，一路15Vi并经三端稳压器7805进一步转化为+5Vi，为机头伺服电机的控制电源；300VDC同时经另一路开关电源电路转变为48VDC，供拖布步进电机的驱动电源。单片机U2的输出I/O通过三态缓冲/驱动器74LS244和MOS管的驱动电路，分别连接四个MOS管（或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或功率三极管）Q1-Q4的栅极，四个MOS管控制步进电机的四个线圈绕组，另一路通过MOS管Q5控制下压电磁铁，此路作为备选控制。下压控制的推荐输出为单片机U2通过三极管Q8控制下压电磁阀线圈，从而控制拖布轮的下压和抬起。脚踏开关、机头伺服电机的码盘信号、控制面板的通讯信号同时接入单片机U1和单片机U2，保证拖布动作和速度跟踪的及时性。在控制面板上，设有数码管、增减+、-健，拖布参数设定键TB，拖布向前键FW，拖布速度补偿键BS，后三键均连接有指示灯。利用控制面板上的A、B、C、D数码管和下方的+、-键，形成对拖布轮的设定。

具体操作方法为：当机器第一次上电时，TB、FW、BS三个灯会根据主控制电路上R1、R2电阻上的电压值的检测，判定有拖布轮功能装置时，会调取前一次设定值并显示。当要检查或重新设定时，按下TB键，数码ABCD显示为“D000”，D表示针距，通过下方的+、-键设定本批缝纫服饰所用的针距；再按下TB键，显示为“L000”，L表示拖布轮延迟落下的针数（同时保存了之前设定的参数），通过下方的+、-键设定每次拖轮从第一针落下到拖布轮落下间隔的针数。拖布方向默认为向后，但当要向前时，按下FW键，则旁边的灯亮，拖布方向为向前，再按一次灯灭则又为向后。当主控板上的单片机U2通过计算，输出的步进电机速度不能完全与送布同步时（或者因布材质不同而造成），则按下BS键一次，ABCD显示为上次设定的补偿值，通过下方的+、-键设定增加或减少的步数（当为正时显示“┫000”,负时显示为“-000”），直到完全同步为止。每次的设定，3S内无改变，则自动保存为有效的设定。只要有补偿，则BS的灯就为亮。

为了结构紧凑，拖布功能电路可放在同一块PCB主控制板上，干扰小。也可与原缝纫机控制电路分成二块板，将伺服码盘信号、脚踏开关信号、面板通讯信号通过针座引出到增加的拖布轮功能电路板上，并将其也放置于同一个控制盒内，便于用户对功能的选择，以更好的减少使用成本。当接入220VAC市电电源时，通过双路开关，经过电源的整流和滤波电路，通过Q8控制的启动热敏电阻和继电器电路缓冲，经全波整流桥整流主回路电压300VDC。然后，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805供单片机U1、单片机U2，30VDC为下压电磁铁和下压电磁阀工作电源，15Vi并经三端稳压器7805进一步转化为+5Vi，为机头伺服电机的控制电源；一路经另一路开关电源电路转变为48VDC，供拖布步进电机的驱动电源。

脚踏开关的位置信号通过J1和RC滤波电路同时送入单片机U1和单片机U2的A /D口，单片机U1依此控制缝纫机运转、停止、回上针位；而单片机U2则依此控制拖布轮的下压、抬起，缝纫机运转后，机头伺服电机的码盘电路输出电机U、V、W的位置信号、机头针位UP、DN及速度和方向的ENC A/B信号，这些信号经过74HC14整形滤波后，送入单片机U1，控制缝纫机的正常缝纫，而另一路ENC A、ENC B信号经过异或门74HC86，变为2倍的ENC A的信号，反映缝纫机的速度和位置。由于目前电脑缝纫机的机头伺服电机码盘的信号有180和360个脉冲二种，可通过接入单片机U2的RB1脚开关K1作为码盘信号脉冲数的选择，当为高电平时，确定为180，为低电平时，则为360。也即是当ENC A为180个时，送入单片机U2的则为360个脉冲数（缝纫机旋转一圈），而当ENC A为360个时，送入单片机U2的则为720个脉冲数（缝纫机旋转一圈），这样，对拖布步进电机的控制就更精细。UP上针位信号也同时接入U2的RB2口，获取针位信号和针数，单片机U2通过三态缓冲/驱动器74LS244，并由OE1、OE2片选控制，各路配备驱动电路分别控制功率三极管Q1-Q4，进而控制拖布步进电机的四个绕组D、B、C、A，单片机U2按OA+MB、MB+OC、OC+MD…顺序绕组通电，改变顺序则改变电机正、反转，并通过齿形皮带带动橡胶轮向前、向后运转，为保护MOS管不损坏，分别利用R1、R2作为电流检测，通过单片机U2的AN1、AN2的A /D口判断拖布步进电机是否过流，刚上电时，可以对拖布步进电机线圈短暂通电，判断是否有拖布功能装置，从而更好的进行面板上的显示控制。考虑拖布轮下压的时间较长，功耗较大，优先用气动电磁阀，通过三极管Q7来达到控制气缸的下压电磁阀线圈YF通、断电，实现拖布轮的下压、抬起。由于下压电磁阀线圈通常额定电压为24VDC，所以通过三极管Q6电压跟随器来将30VDC转变为24VDC，这样，就可以保证下压电磁阀线圈工作在额定电压下。对于有些小服装厂无气源，也可通过MOS管Q5控制下压电磁铁YC通、断电，完成拖布橡胶轮的下压、抬起，从而完成拖布功能。

Claims (9)

1.一种带电子拖布功能的缝纫机控制电路，其特征是包括电源、整流和滤波电路、单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关和操作面板，电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端分别接单片机U1、单片机U2、拖布步进电机、机头伺服电机、脚踏开关、操作面板，单片机U2输出端一组经驱动电路接拖布步进电机，一组经驱动电路连接有下压电磁铁和下压电磁阀，单片机U1输出端一组经伺服驱动电路、功率电路接机头伺服电机，脚踏开关分别接单片机U1、单片机U2的A/D输入端，单片机U1、单片机U2的通讯端口与操作面板上MCU的通讯端口对接，机头伺服电机的编码器信号输出端接单片机U1和单片机U2。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是所述电源为220V交流接入，经整流和滤波电路后，取300VDC，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805供单片机U1、单片机U2，30VDC为下压电磁铁和下压电磁阀以及缝纫机各电磁铁的工作电源，15Vi并经三端稳压器7805转为+5Vi，为机头伺服电机的控制电源；一路经另一路开关电源电路转变为48VDC，供拖布步进电机的驱动电源。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是在控制面板上，设有增减+、-健，拖布参数设定键TB，拖布向前键FW，拖布速度补偿键BS，拖布参数设定键TB、拖布向前键FW和拖布速度补偿键BS均配有指示灯。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是单片机U2的输出I/O通过三态缓冲/驱动器74LS244和MOS管的驱动电路，分别连接四个MOS管Q1-Q4的栅极，四个MOS管控制拖布步进电机的四个线圈绕组。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征是MOS管由绝缘栅双极型晶体管或功率三极管替代。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是脚踏开关、机头伺服电机的码盘信号ENCA、ENC B、UP，控制面板的通讯信号同时接入单片机U1和单片机U2。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征是机头伺服电机码盘电路的ENC A和ENC B经过异或门将脉冲信号加倍。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是单片机U2增加一个选择开关K1，用来判定码盘光栅线数。

9.根据权利要求1的控制电路，其特征是所述单片机U2通过三极管Q8控制下压电磁阀，从而控制拖布轮的下压和抬起，另一路单片机U2通过MOS管Q5控制下压电磁铁，此路作为备选控制。