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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade de controle do motor da máquina de costura. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Motores elétricos As máquinas de costura domésticas são frequentemente eletrificadas com a instalação de um motor comutador MSh-2 alimentado por uma rede de corrente alternada de 220 V, 50 Hz. Controlar este motor usando um pedal padrão não é confiável e nem sempre é possível adquirir um. O projeto proposto utiliza um pedal caseiro equipado com um sensor óptico de posição, e pressioná-lo bruscamente provoca aceleração forçada do motor. A velocidade de rotação definida pelo pedal não muda sob a carga variável no eixo do motor, típica das máquinas de costura. É possível limitar a frequência máxima e o limite pode ser ajustado durante o processo de costura. O diagrama da unidade de controle (sem unidades de potência) é mostrado na Fig. 1. O sensor de velocidade do eixo do motor é um optoacoplador com canal óptico aberto U1, cujos sinais são amplificados e formados pelo transistor VT1 e pelo gatilho Schmitt DD1.1.
Como mostrado na Fig. 2, uma pequena placa é fixada na carcaça do motor elétrico 1 com um parafuso 2. O optoacoplador 3 instalado nele se encaixa em um orifício especialmente perfurado na carcaça 1. A janela óptica do optoacoplador deve estar a uma distância de 1...2 mm do impulsor do ventilador 5 montado no eixo 4. Uma máscara é aplicada ao a superfície do impulsor voltada para o optoacoplador (ver Fig. 2, vista A da parte 4). É pintado com tintas pretas e brancas. Você também pode, depois de escurecer a superfície, colar tiras de papel alumínio nela. Ajustando a posição do optoacoplador em relação ao impulsor e selecionando o valor do resistor R3, a oscilação máxima do pulso no coletor do transistor VT1 é alcançada quando o eixo do motor gira.
No total, existem 16 setores de luz na máscara, como resultado, 2.1 pulsos são recebidos na entrada do DD16 one-shot por rotação do eixo. Em resposta a cada um deles, o monovibrador gera um pulso de amplitude e duração fixas, portanto a componente constante da tensão na saída do monovibrador é proporcional à frequência de rotação. O componente constante, amplificado e filtrado por uma cascata no amplificador operacional DA4, serve como sinal de feedback no sistema de estabilização de velocidade. A inclinação da dependência da tensão em relação à frequência é definida usando o resistor de ajuste R12. O design do pedal é mostrado na Fig. 3. Sua parte móvel 2 e a base fixa 1 são conectadas por uma mola resistente à pressão 3. O optoacoplador 4 (U2 semelhante a U1, ver Fig. 1) é colocado na base 1. Dependendo da distância do optoacoplador 4 ao o refletor 5 instalado na parte móvel 2, a quantidade de luz emitida pelo LED do optoacoplador 4 e retornando à superfície sensível do seu fototransistor muda. Como resultado, a corrente do fototransistor muda. A cascata no chip DA1 converte corrente em tensão. O valor do resistor R7 é escolhido de forma que o curso completo do pedal corresponda a uma mudança na tensão na saída DA1 de 0 a aproximadamente -8 V.
Op-amp DA2 é um elemento de comparação e um amplificador de sinal de erro do sistema de estabilização. Suas entradas recebem sinais proporcionais à velocidade de rotação e posição do pedal, e a tensão de saída através do diodo VD5 é aplicada na entrada 3 do amplificador operacional DA3, que serve como comparador. A entrada 3 do comparador é conectada a um gerador de tensão em dente de serra que consiste em uma ponte de diodo VD1-VD4 e uma cascata no transistor VT2. A ponte é alimentada com tensão de rede reduzida para 6 V. Nos momentos em que a tensão da rede passa de zero, quando todos os diodos da ponte estão fechados e o transistor VT2 está aberto pela corrente que flui através do resistor R6, o capacitor C1 é carregado quase até a tensão de alimentação. Durante o resto de cada meio ciclo , o valor instantâneo da tensão da rede difere de zero, portanto a tensão retificada pela ponte é positiva, chegando na base do transistor VT2, mantém este último no estado fechado. O capacitor C1 é descarregado através do resistor R10. Ao selecionar o valor deste resistor, garantimos que a tensão no capacitor não caia abaixo de aproximadamente 0,2 V. Caso contrário, o eixo do motor continuará girando mesmo quando o pedal for liberado. As quedas de pulso na saída DA3 coincidem com os momentos de transição da tensão da rede para zero, e a posição das frentes no eixo do tempo depende da tensão na saída do amplificador operacional DA2. Através do diodo \/D6 e do resistor R25, os pulsos chegam à base do transistor VT4, em cujo circuito coletor existe um LED optotiristor U3.1 e um resistor limitador R28. Na Fig. A Figura 4 mostra um diagrama da parte de potência da unidade de controle; a numeração de seus elementos continua o que foi iniciado na Fig. 1. O tiristor U3.2 na diagonal da ponte VD8 abre a cada meio ciclo com o início do pulso de luz criado pelo LED U3.1. O motor elétrico M1, conectado à segunda diagonal da ponte VD8, recebe tensão de rede. O fato de o pulso de luz que abre o tiristor continuar até o final do meio ciclo evita o fechamento prematuro (antes do final do meio ciclo) do tiristor devido a distúrbios de contato de curto prazo no conjunto de escovas característicos dos motores comutadores.
Voltemos à Fig. 1. Além dos componentes discutidos acima, o dispositivo possui um limitador da tensão média fornecida ao motor. O limitador consiste em um DD2.2 de disparo único e uma chave de transistor VT3. O declínio de cada pulso de controle (coincidindo no tempo com o valor instantâneo zero da tensão da rede) aciona o DD2.2 de disparo único, cujos pulsos abrem o transistor VT3. Como resultado, o transistor VT4, e com ele o optotiristor U3, não pode abrir até que o pulso único termine. Devido a isso, a tensão média no motor não pode ultrapassar o valor dependendo da posição do resistor variável R24. A prática tem mostrado que muitas vezes quando o limite é muito baixo, o motor não consegue dar partida sob carga, embora funcione normalmente após a aceleração preliminar. Em conexão com esta circunstância, é fornecida uma unidade para desligamento forçado do limitador, montada no amplificador operacional DA5. Enquanto a tensão no pino 6 do DA4, proporcional à velocidade de rotação, é menor que o valor absoluto do limite definido pelo resistor de corte R20, a tensão na saída DA5 é negativa, o diodo VD7 está fechado e o nível lógico baixo de tensão na entrada R do monoestável DD2.2 proíbe o funcionamento deste último, permitindo a partida do motor com segurança. À medida que a velocidade de rotação aumenta, o nível baixo na entrada R DD2.2 muda para um nível alto, permitindo a operação do one-shot. A unidade pode ser alimentada por qualquer fonte estabilizada com tensões de saída de +9 e -9 V, capaz de fornecer uma corrente de pelo menos 100 mA através do circuito de tensão positiva e 30 mA através do circuito de tensão negativa. Uma tensão alternada de 6 V é fornecida à ponte de diodos VD1-VD4 a partir de um enrolamento secundário separado do transformador de rede. Se não houver tal enrolamento, você pode usar um transformador abaixador adicional que forneça a tensão necessária. O bloco utiliza resistores constantes MLT, resistores variáveis R24 - SP-1; ajuste R12, R20 - SPO-0,15. Capacitores C1, C3, C5 - filme metálico, C7 - MBGCh, capacitores de óxido C2, C4, C6 - K50-35. Os transistores KT502V podem ser substituídos por KT502A, KT502D, KT502E, KT361B, KT361V, KT361G e KT503V por KT503A, KT503D, KT503E, KT315B, KT315V, KT315P. Em vez do microcircuito K564AG1, seu análogo estrangeiro CD4098B é adequado, e em vez de KR140UD608 - K140UD6, K140UD7, KR140UD708. A ponte de diodo KTs405B pode ser substituída por KTs402A, KTs403A, KTs403B, KTs403V e os diodos KD509A podem ser substituídos por KD503A, KD510A, KD518A. Um motor MS-2 descarregado com tensão de alimentação nominal pode atingir velocidades muito altas (até 20000 min-1). Portanto, é aconselhável que durante a instalação da unidade de controle o motor seja carregado mecanicamente pelo acionamento da máquina de costura em marcha lenta (sem tecido e linhas). Para a maioria dos tipos de máquinas de costura, a velocidade máxima de rotação do eixo do motor nessas condições é de aproximadamente 3000 min-1, o que corresponde à taxa de repetição de pulso do DD único de 2.1800 Hz. A duração desses pulsos deve ser de 0,8 ms. Se na velocidade máxima do motor o amplificador operacional DA4 entrar em saturação, a duração deverá ser reduzida. É corrigido selecionando o valor do resistor R16. A duração do pulso do one-shot DD2.2 deve ser alterada na faixa de 24...2 ms usando o resistor variável R6. Pressionando o pedal até o fim e movendo o controle deslizante do resistor ajustado R12 da esquerda (conforme diagrama) para a direita, coloque-o na posição a partir da qual a velocidade do eixo do motor diminui. O resistor ajustado R20 é ajustado para garantir a partida mais confiável do motor sob carga. Caso seja necessário configurar a unidade de controle com o motor sem carga, a rotação do motor pode ser reduzida para os 3000 s-1 necessários usando o resistor variável R24, se necessário, alterando temporariamente os valores dele e do resistor R22. Autor: N.Shukov, Gomel, Bielorrússia
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