微機控制高速平縫機兩個重要硬件系統的設計

2 機頭同步定位器與速度傳感器

微機控制縫紉機的一個重要指標是停機位置的準確度，這里包括上針位和下針位的停機，所以，縫紉機在這兩個位置必須各給出一個信號，單片機才可以通過檢測這兩個信號來控制電機停止。還有，如果要檢測縫紉機的轉速，可以通過機頭的速度傳感器來檢測，這樣，實際上機頭同時具有上述兩種功能。

上下針位信號的產生主要是依靠安裝在機頭上的兩塊極性相反的磁鐵（跟著電機旋轉），對兩個相反安裝的開關型霍爾傳感器（固定）作用，即每塊磁鐵僅對應一個傳感器起作用。當機頭旋轉到上針位或下針位位置上時，相應的開關霍爾傳感器因為磁場到達其跳變的閾值，而產生輸出跳變，也就是需要的開關信號。速度檢測信號產生的基本原理是機頭內包含一個環形空心鐵環，其內環為一個均勻分布、互相咬合的24對齒槽，空心環內繞有線圈，則整個裝置相當于一個24對極的感應電機，能夠產生頻率為轉速24倍的輸出感生電動勢。

開關型霍爾傳感器應用非常簡單，僅按照典型接法即可。這里選用的是Allegro公司的U3144。外圍電路僅須連接一個輸入電阻與一個輸出上拉電阻。圖4為開關霍爾傳感器的典型應用接法，圖5為該器件典型的動作與釋放磁感應強度曲線圖。

圖4 開關霍爾傳感器的典型應用接法

從圖5可以看到，該器件在Vo～B曲線上存在一個遲滯，提供一個有一定脈寬的信號。上、下針位信號對應的傳感器要互相相反地安裝，因為相應的磁鐵也是相反安裝，則每個傳感器在機頭旋轉一周僅動作一次。

圖5 U314X動作與釋放磁感應強度與溫度關系曲線圖

3 實驗結果和總結

本文所介紹的兩個硬件已經應用在微機控制的高速平縫機中了，而且性能良好，工作穩定，能夠達到預先的要求。圖6為腳踏板控制器的輸出開機信號和速度控制給定信號。圖7為上下針位的信號。

圖6 開機信號和速度給定信號

圖7 上下針位信號