专利名称：一种缝纫机无刷直流电机的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缝纫机，具体是涉及一种缝纫机无刷直流电机的控制系统。
背景技术：
目前，在缝纫机无刷直流电机控制系统上的电机转速检测一般是通过光栅编码器来实现检测的，但是光栅编码器存在安装复杂、可靠性较低、适用环境较差的缺点，而且价格较高，使用效果不是十分理想。另外，目前的缝纫机无刷直流电机控制系统的主控部分一般是采用单CPU的数据处理及控制模式，其处理速度相对较慢，不能满足电动缝纫机高速和力矩变花较大、数据计算量较繁重以及及时性要求较高的数据处理需求。
发明内容本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种安装容易、可靠性高、成本低、使用效果好、运行速度和响应速度快的缝纫机无刷直流电机的控制系统。本实用新型的技术方案是这样实现的本实用新型所述的缝纫机无刷直流电机的控制系统，该控制系统包括控制模块、驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块、数据传输模块和三相电机，其中所述驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别与控制模块电连接，所述三相电机与驱动保护模块电连接，且所述控制模块由主控CPU模块和方波或正弦波发生器模块组成，所述驱动保护模块由整流及三相逆变模块和IGBT驱动保护模块组成，其特点是所述电机转子位置与转速检测模块为霍尔传感器检测模块。其中，上述霍尔传感器检测模块包括霍尔传感器、放大器、A/D转换电路、数字滤波电路和数字信号处理器，其中所述霍尔传感器的输出端通过放大器连接到A/D转换电路，所述A/D转换电路输出端通过数字滤波电路连接到数字信号处理器。为了使本实用新型的检测更准确，上述霍尔传感器通过线路板嵌入的方式按圆周排列有4个或8个。为了有效地提高本实用新型的运行速度和响应速度，该控制系统为多CPU结构的控制系统，上述方波或正弦波发生器模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别由其对应的CPU控制并通过上述主控CPU模块的统一控制和协调而对所有的事件进行并行处理。本实用新型由于采用了霍尔传感器检测模块对电机转子的位置和转速进行检测，其与现有的光栅编码器相比具有如下优点1、输出方式灵活多样；2、360°可编程角度测量；
3、非接触式，可靠性高；4、体积小，易于安装拆卸；5、适合应用于振动、高温、粉尘等各种苛刻工业环境；6、价位低，更适合工控领域大规模应用。进一步地，由于该控制系统采用了多CPU结构的控制系统，并实现在主控CPU模块的控制和协调下对所有的事件进行并行处理，从而有效地提高了本控制系统的运行速度和响应速度，使用效果好。[0011]
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的电路结构原理图。图2为本实用新型的霍尔传感器检测模块的电路结构原理图。图3为本实用新型的驱动保护模块的电路结构原理图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本实用新型所述的缝纫机无刷直流电机的控制系统，该控制系统包括控制模块、驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块、数据传输模块和三相电机，其中所述驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别与控制模块电连接，所述三相电机与驱动保护模块电连接，且所述控制模块由主控CPU模块和方波或正弦波发生器模块组成，所述驱动保护模块由整流及三相逆变模块和IGBT驱动保护模块组成，所述电机转子位置与转速检测模块为霍尔传感器检测模块，利用霍尔传感器检测模块检测到电机转子的位置，并将检测到的位置信号送到控制模块，然后经过与数据传输模块给定的转速进行运算产生相应的控制信号送到驱动保护模块，通过驱动保护模块输出电流电压驱动三相电机。其中，如图2所示，上述霍尔传感器检测模块包括霍尔传感器、放大器、A/D转换电路、数字滤波电路和数字信号处理器，其中所述霍尔传感器的输出端通过放大器连接到A/D转换电路，所述A/D转换电路输出端通过数字滤波电路连接到数字信号处理器。作为优选的实施方式，所述的霍尔传感器通过线路板嵌入的方式按圆周排列有4个或8个。所述霍尔传感器检测模块的工作原理是采用安装在电机轴正面的磁钢沿直径方向磁化的磁铁，磁铁将在两个成90度的线性霍尔传感器中轴上方旋转运动，两路输出信号相位差90度，SP提供角度的一个正弦信号和一个余弦信号通过放大器起结合在一起，正弦和余弦信号被两个A D C转换器数字化，并通过数字滤波器减少噪声，数字信号处理器转化正弦和余弦信号的输出角度和数字量，其特点在于输出方式灵活多样，可输出U/V/W和A/B/Z信号，360°可编程角度测量，非接触式，可靠性高，且体积小，易于安装拆卸，适合应用于各种苛刻工业环境。如图1所示，上述数据传输模块为输入显示模块或/和通信模块。其中，输入显示模块主要由LED数码显示器、按键和CPU模块组成，主要负责输入各运行参数和显示电机的运行状态以及工况。通信模块的作用是可通过RS-485使多台电机同上位机进行连接，上位机可读取各台电机的运行状态和工况，分别向各台电机下发各控制命令和参数来改变电机的运行速度、方向和启动时间等，从而实现多台电机连动。而上述主控CPU模块主要负责电机转速的PID控制，在电机运行时，从转速测量值中减去转速给定值(期望转速)，PID控制器对转速误差进行处理，其输出作为正弦波幅值的给定控制量。也就是说，本控制系统是利用霍尔传感器检测模块检测到电机转子的位置，并将检测到的位置信号送到主控CPU模块和方波或正弦波发生器模块，然后经过与输入显示模块或/和通信模块给定的转速数据，进行相关PID运算产生相应的控制信号来驱动整流及三相逆变模块和IGBT驱动保护模块，使其输出我们期望的电流电压来驱动三相电机。[0019]进一步地，该控制系统为多CPU结构的控制系统，上述方波或正弦波发生器模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别由其对应的CPU控制并通过上述主控CPU模块的统一控制和协调而对所有的事件进行并行处理，这样有利于提高本控制系统的运行速度和响应速度，使用效果好。另外，如图3所示，上述驱动保护模块的具体电路包括有IGBT驱动保护电路、整流电路、功率因素较正电路和三相逆变电路，其中IGBT驱动保护电路由IGBT驱动电路、过电流保护电路、欠压过压保护电路、IGBT逻辑保护电路组成。本实用新型是通过实施例来描述的，但并不对本实用新型构成限制，参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。
权利要求1.一种缝纫机无刷直流电机的控制系统，该控制系统包括控制模块、驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块、数据传输模块和三相电机，其中所述驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别与控制模块电连接，所述三相电机与驱动保护模块电连接，且所述控制模块由主控CPU模块和方波或正弦波发生器模块组成，所述驱动保护模块由整流及三相逆变模块和IGBT驱动保护模块组成，其特征在于所述电机转子位置与转速检测模块为霍尔传感器检测模块。
2.根据权利要求1所述缝纫机无刷直流电机的控制系统，其特征在于上述霍尔传感器检测模块包括霍尔传感器、放大器、A/D转换电路、数字滤波电路和数字信号处理器，其中所述霍尔传感器的输出端通过放大器连接到A/D转换电路，所述A/D转换电路输出端通过数字滤波电路连接到数字信号处理器。
3.根据权利要求2所述缝纫机无刷直流电机的控制系统，其特征在于上述霍尔传感器通过线路板嵌入的方式按圆周排列有4个或8个。
4.根据权利要求1所述缝纫机无刷直流电机的控制系统，其特征在于该控制系统为多CPU结构的控制系统，上述方波或正弦波发生器模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别由其对应的CPU控制并通过上述主控CPU模块的统一控制和协调而对所有的事件进行并行处理。
5.根据权利要求1所述缝纫机无刷直流电机的控制系统，其特征在于上述数据传输模块为输入显示模块或 /和通信模块。
专利摘要一种缝纫机无刷直流电机的控制系统，该控制系统包括控制模块、驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块、数据传输模块和三相电机，其中所述驱动保护模块、电机转子位置与转速检测模块和数据传输模块分别与控制模块电连接，所述三相电机与驱动保护模块电连接，所述电机转子位置与转速检测模块为霍尔传感器检测模块。本实用新型由于采用了霍尔传感器检测模块对电机转子的位置和转速进行检测，其与现有的光栅编码器相比具有如下优点1、输出方式灵活多样；2、3600可编程角度测量；3、非接触式，可靠性高；4、体积小，易于安装拆卸；5、适合应用于振动、高温、粉尘等各种苛刻工业环境；6、价位低，更适合工控领域大规模应用。
文档编号H02P6/04GK202918231SQ20122054888
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者赵少俊 申请人:赵少俊