一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统技术方案

一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，适用于电气控制领域。基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统以80C196MC单片机为核心的控制系统，来控制工业缝纫机电机的运动，主电路由辅助电源电路、驱动电路、保护电路组成，实现了包括LCD显示、EEROM数据存储等功能，无刷直流电机采用光电信号来检测电机的位置。方案切合实际需要，具有安装更简单、热性能明显改善、PCB封装更小、杂散电感更低以及作为一个100%预检测子系统而可靠性进一步增强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统
本专利技术涉及一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，适用于电气控制领域。
技术介绍
随着纺织服装业的发展、自动控制技术的提高，加之国际劳动力成本的上升、资源短缺等因索的影响，市场对丁业缝纫机的功能及性能提出了越来越高的要求。工业缝纫机的智能化在过去的几年取得了飞速的发展，尤其表现在缝纫机特种机多轴控制系统平台的发展与应用上。但由于关键技术在工业缝纫机中应用的不成熟，控制系统的稳定性、易移植性及高精度控制一直以来是行业研究的重中之重。与此同时，随着计算机技木、电子技木、机械加工技术的发展，在全国各地涌现了大量缝制设备技术研发企业，他们积极采用新技术和新理论，注重科技成果的转化，电子信息技术与缝纫机制造技术的嫁接，完善现有的控制系统，使其智能化控制逐渐达到国际水平，整个行业正从中低缝制设备的生产转为以生产离端智能化二业缝制设备为主，虽然中国己俨然成为全球工业缝纫机的成产幕地，工业缝纫机控制系统自动控制技术也取得了一定的发展，但是与外的先进控制技术相比仍然具有一定的差距。由于大多数企业对技术研究的投入较低，科研力量严重不足，工艺技术落后，只能通过直接引进新的技术来提高台已的竞争优势，因此跌乏自生发新产品的能力。工业缝纫机是纺织行业中广泛使用的大宗设备之一，其工作机理是通过控制电机的运动形成锁式线迹，将两层或多层缝料缝合。在市场经济的大范围环境下，如何有效的降低成本，扩大利润空间是该行业不断研究的热点问题。由于IGBT模块廉价高效，故本设计基于IGBT模块，设计了以80C196MC单片机为核心的控制系统来控制缝纫机电机的运动，完成工作要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，方案切合实际需要，具有安装更简单、热性能明显改善、PCB封装更小、杂散电感更低以及作为一个100%预检测子系统而可靠性进一步增强等优点。本专利技术所采用的技术方案是：基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统以80C196MC单片机为核心的控制系统，来控制工业缝纫机电机的运动，主电路由辅助电源电路、驱动电路、保护电路组成，实现了包括LCD显示、EEROM数据存储等功能，无刷直流电机采用光电信号来检测电机的位置。所述控制系统选择8xC196MC系列单片机作为本系统核心，主要包括:(1)脚踏信号的采集：脚踏包括三个信号，一个为向前踩的开通信号，第二个为向后踩的后踏剪线信号，第三个信号为由向前踩的深度决定电机转速的调速信号。(2)电机位置信号的采集：无刷直流电机采用光电信号来检测电机的位置。(3)PWM信号的输出：通过80C196MC的WFG(WAVEFORMGENERATOR，波形发生器)功能产生六路PWM输出，然后经过隔离电路驱动。(4)动作继电器的控制：根据高速平缝机要求达到的功能，用了4个继电器驱动电路，分别用来驱动剪线、拨线、倒缝、抬押脚4个继电器。所述驱动电路主要采用基于TLP251(光耦)芯片，该芯片主要由一个发光二极管和一个综合光电检测器Photodetector组成，适合于IGBT或MOSFET的门极驱动，尤其是低功率IGBT或MOSFET的门极驱动。IGBT的栅极驱动电压由电阻R1两端的电压差产生，上臂的三组驱动电路形式完全一致，下臂中三个及刹车部分的IGBT的栅极由同一信号产生，由于隔离需要，采用了TLP251芯片，CPU在TLP251的第2脚及第3脚分别输出不同的电平信号，其中第2脚为恒定的+5V，当CPU给第3脚一个低电平信号时，发光二极管发光，第6脚与第8脚之间的晶体管导通。TLP251上端晶体管、R1、R2、R22的回路，此时在变压器二极侧产生的+23.5V电压开始起作用，使R1、R2两端产生电压差，即为IGBT的驱动电压；当TLP251的发光二极管不工作时，下端的晶体管导通，这样在电阻R1上产生负电压，IGBT被关断。所述继电器的工作电路中，R1的作用是限制充电时电容的峰值电流。但是R1的功率极小，若UPN上升到一定值时，线路中的电流可能超过R1所能承受的最大电流。因此当UPN上升到一定值(一般450V左右)，CPU将发出指令使RA闭合，将R1短路。当RA6为低电平时，光耦右边的发光二极管导通，这就使3和4导通，继电器的6脚被强行置为低电平。5脚跟6脚之间接的是一个电感，且U5为+24V。恒定电流产生了磁场使继电器闭合；当RA6为高电平时，光耦不工作，光耦的4脚悬空为高电平，继电器5脚与6脚之间电感上的电流通过二极管续流。所述风扇保护电路是配合控制电路一起工作的，其中报警的LED在控制板上。正常情况下，FINT端为高电平，这样光耦就不导通，FAN端就悬空(为高电平)；当风扇不正常工作时，FINT端为低电平，FAN端也相应地为低电平，报警黄灯亮。本专利技术的有益效果是：控制系统电路方案切合实际需要，具有安装更简单、热性能明显改善、PCB封装更小、杂散电感更低以及作为一个100%预检测子系统而可靠性进一步增强等优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的控制系统原理图。图2是本专利技术的驱动电路图。图3是本专利技术的继电器的工作电路。图4是本专利技术的风扇保护电路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，控制系统选择8xC196MC系列单片机作为本系统核心，主要包括:(1)脚踏信号的采集：脚踏包括三个信号，一个为向前踩的开通信号，第二个为向后踩的后踏剪线信号，第三个信号为由向前踩的深度决定电机转速的调速信号。(2)电机位置信号的采集：无刷直流电机采用光电信号来检测电机的位置。(3)PWM信号的输出：通过80C196MC的WFG(WAVEFORMGENERATOR，波形发生器)功能产生六路PWM输出，然后经过隔离电路驱动。(4)动作继电器的控制：根据高速平缝机要求达到的功能，用了4个继电器驱动电路，分别用来驱动剪线、拨线、倒缝、抬押脚4个继电器。如图2,驱动电路主要采用基于TLP251(光耦)芯片，该芯片主要由一个发光二极管和一个综合光电检测器Photodetector组成，适合于IGBT或MOSFET的门极驱动，尤其是低功率IGBT或MOSFET的门极驱动。IGBT的栅极驱动电压由电阻R1两端的电压差产生，上臂的三组驱动电路形式完全一致，下臂中三个及刹车部分的IGBT的栅极由同一信号产生，由于隔离需要，采用了TLP251芯片，CPU在TLP251的第2脚及第3脚分别输出不同的电平信号，其中第2脚为恒定的+5V，当CPU给第3脚一个低电平信号时，发光二极管发光，第6脚与第8脚之间的晶体管导通。TLP251上端晶体管、R1、R2、R22的回路，此时在变压器二极侧产生的+23.5V电压开始起作用，使R1、R2两端产生电压差，即为IGBT的驱动电压；当TLP251的发光二极管不工作时，下端的晶体管导通，这样在电阻R1上产生负电压，IGBT被关断。如图3，继电器的工作电路中，R1的作用是限制充电时电容的峰值电流。但是R1的功率极小，若UPN上升到一定值时，线路中的电流可能超过R1所能承受的最大电流。因此当UPN上升到一定值(一般450V左右)，CPU将发出指令使RA闭合，将R1短路。当RA6为低电平时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，其特征是：所述的基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统以80C196MC单片机为核心的控制系统，来控制工业缝纫机电机的运动，主电路由辅助电源电路、驱动电路、保护电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，其特征是：所述的基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统以80C196MC单片机为核心的控制系统，来控制工业缝纫机电机的运动，主电路由辅助电源电路、驱动电路、保护电路组成。2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，其特征是：所述控制系统选择8xC196MC系列单片机作为本系统核心，主要包括脚踏信号的采集、PWM信号的输出、、电机位置信号的采集、动作继电器的控制。3.根据权利要求1所述的一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，其特征是：所述的驱动电路主要采用基于TLP251(光耦)芯片，该芯片主要由一个发光二极管和一个综合光电检测器Photodetector组成，适合于IGBT或MOSFET的门极驱动。4.根据权利要求1所述的一种基于IGBT模块的工业缝纫机主电路控制系统，其特征是：所述的IGBT的栅极驱动电压由电阻R1两端的电压差产生，上臂的三组驱动电路形式完全一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明良，
申请(专利权)人：王明良，
类型：发明
国别省市：辽宁,21