一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，本實用新型涉及逆變氣體保護焊領(lǐng)域，其旨在解決現(xiàn)有數(shù)字化焊機存在冗余的邏輯電路，電源外特性不穩(wěn)定，精度低，通用性差且可靠性不高等技術(shù)問題。該實用新型結(jié)構(gòu)特征主要包括用于器件控制的第一處理器；用于中央控制的第二處理器：與第一處理器通訊；第一處理器連接有用于功率放大的脈沖調(diào)制電路，送絲調(diào)速氣閥電路和焊槍控制電路；脈沖調(diào)制電路：反饋脈沖信號至第一處理器；第二處理器連接有用于焊機電壓采樣的電壓調(diào)理電路和用于焊機電流采樣的電流調(diào)理電路。本實用新型用于設(shè)計焊機高精度控制模塊。
【專利說明】
一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及逆變氣體保護焊領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)焊機的構(gòu)成特點決定了它的性能特點完全依靠各元器件的參數(shù)，元器件參數(shù)的不一致直接導致焊機性能的不一致，而任何廠家生產(chǎn)的元器件都不可能保證其參數(shù)完全一致，所以經(jīng)常出現(xiàn)同一品牌的焊機一臺和一臺不一樣的問題。另外，元器件的參數(shù)都會隨溫度、濕度等環(huán)境的變化而變化，所以焊機性能會出現(xiàn)時好時壞的現(xiàn)象。數(shù)字化電路的特點是對元器件參數(shù)變化不敏感，比如一個輸入或輸出電阻從IK變化到1K都不會影響焊機的性能。所以數(shù)字化焊機的一致性、穩(wěn)定性遠比傳統(tǒng)焊機要好。
[0003]數(shù)字化焊機采用高速DSP控制，能夠及時發(fā)現(xiàn)和糾正主變偏磁，有效避免了焊機因主變偏磁而損壞，大大提高了其可靠性;具備欠壓、過壓及過熱保護功能；IGBT與風道隔離，避免了淋雨、灰塵等損壞焊機。此外，由于采用數(shù)字化技術(shù)，大大減少了元器件數(shù)量，提高了電路的可靠性。特別是對于像脈沖氣保這樣先進的焊接方式，對電弧能量控制要求非常嚴格，要實現(xiàn)無飛濺、短弧、低熱輸入量的目的，必須精確控制每個脈沖的電流電壓，真正實現(xiàn)一脈一滴基值過渡。Nebula 500D系列焊機的電流誤差〈1A，電壓誤差〈IV，時間誤差〈I微秒，很好地實現(xiàn)了脈沖過渡。
[0004]傳統(tǒng)焊機的功能是靠許多模擬和邏輯電路來實現(xiàn)的，每增加一種功能都要增加很多元器件，要具備兩種以上的功能就需要很多電路板，這樣不僅會大幅度提高焊機成本，而且焊機的性能和可靠性會隨元器件的增加而急劇下降，所以傳統(tǒng)焊機很難將多種焊接功能綜合的一臺焊機中。模擬控制的精度一般由元件參數(shù)值引起的誤差和運算放大器非理想特性參數(shù)引起的誤差所決定，很難做到高精度控制。而數(shù)字化控制的精度僅僅與模-數(shù)轉(zhuǎn)化的量化誤差及系統(tǒng)有限字長有關(guān)，因此數(shù)字化控制可以獲得很高的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型目的在于提供一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其旨在解決現(xiàn)有數(shù)字化焊機存在冗余的邏輯電路，電源外特性不穩(wěn)定，精度低，通用性差且可靠性不高等技術(shù)問題。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，包括焊機，進一步包括用于器件控制的第一處理器；用于中央控制的第二處理器:與第一處理器通訊;第一處理器連接有用于功率放大的脈沖調(diào)制電路，送絲調(diào)速氣閥電路和焊槍控制電路;脈沖調(diào)制電路:反饋脈沖信號至第一處理器;第二處理器連接有用于焊機電壓采樣的電壓調(diào)理電路和用于焊機電流采樣的電流調(diào)理電路;第二處理器輸出給定的脈寬調(diào)制信號至焊機。
[0008]上述方案中，還包括用于第一處理器和第二處理器通訊回路的隔離串口，采用線性光耦隔離器。第一處理器是事件處理的核心，控制焊接流程，送絲機，氣閥，人機界面等；第二處理器是數(shù)字處理控制核心，采集焊接電流電壓信號，輸出控制PWM的給定信號，最終控制焊接電源的外特性。
[0009]上述方案中，優(yōu)選地，所述的第一處理器，進一步連接有故障檢測電路，電參數(shù)LED表和按鍵。故障檢測電路，檢測焊機過熱，欠壓，過壓等故障。
[0010]上述方案中，優(yōu)選地，所述的第二處理器，通過分流器對焊機的電壓和/或電流進行米樣。
[0011]上述方案中，優(yōu)選地，所述的脈沖調(diào)制電路，包括構(gòu)成功率放大驅(qū)動電路的達林頓管和場效應管。
[0012]上述方案中，優(yōu)選地，還包括電源;與電源連接的電壓轉(zhuǎn)換器;與電壓轉(zhuǎn)換器連接的電位器:設(shè)定輸入電壓和/或電流;接受電位器輸出電壓和/或電流的匹配電路:其輸出端連接第一處理器。
[0013]上述方案中，優(yōu)選地，所述的第一處理器，通過兩個并行器連接電參數(shù)LED表。
[0014]上述方案中，優(yōu)選地，所述的電參數(shù)LED表三位LED數(shù)顯表，分別顯示電流，電壓，故障代碼以及設(shè)置參數(shù)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:通過雙芯片控制電路模塊，實現(xiàn)了焊機高集成控制電路，減少了現(xiàn)有單芯片結(jié)構(gòu)外圍大量邏輯電路的體積;芯片通過采樣反饋，發(fā)出給定的PWM信號，調(diào)節(jié)焊機外特性;穩(wěn)定可靠，精度顯著提升且通用性較高。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的模塊示意圖；
[0017]圖2為本實用新型第一處理器的一種具體實施例；
[0018]圖3為本實用新型第二處理器的一種具體實施例；
[0019]圖4為本實用新型脈沖調(diào)制電路的一種具體實施例；
[0020]圖5為本實用新型隔離串口的一種具體實施例；
[0021 ]圖6為本實用新型第一處理器的控制流程圖；
[0022]圖7為本實用新型第二處理器的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0023]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0025]圖1為本實用新型的模塊示意圖，一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，包括焊機，進一步包括用于器件控制的第一處理器；用于中央控制的第二處理器:與第一處理器通訊；第一處理器連接有用于功率放大的脈沖調(diào)制電路，送絲調(diào)速氣閥電路和焊槍控制電路;脈沖調(diào)制電路:反饋脈沖信號至第一處理器;第二處理器連接有用于焊機電壓采樣的電壓調(diào)理電路和用于焊機電流采樣的電流調(diào)理電路;第二處理器通過16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出給定的0-4.5V脈寬調(diào)制信號至焊機。
[0026]實施例1
[0027]圖2為本實用新型第一處理器的一種具體實施例，所述的第一處理器，選用型號STM8S105，8位16兆的單片機;輸入脈沖經(jīng)調(diào)節(jié)后，通過電阻R14接入至電壓跟隨器UlA的同相端，電壓跟隨器UlA的同相端還連接有濾波電容CS;電壓跟隨器UlA的輸出信號分別通過放大器UlC和放大器UlD接入第一處理器的電壓分量輸入端adc_para_volt和電流分量輸入端adc_para_curr ； CN5為接線端子，型號為VH3.96，其端子3和端子4分別表征收弧電壓和收弧電流。
[0028]實施例2
[0029]圖3為本實用新型第二處理器的一種具體實施例，所述的第二處理器，選用型號STM32R)51，32位64Mips ARM架構(gòu)的處理器，輸入信號依序通過比較器U8A和電壓跟隨器U8B接入至第二處理器的信號輸入端，正弧壓由分壓電阻R84分壓后輸入至電壓跟隨器U8C，電壓跟隨器U8C輸出信號至第二處理器;該圖中二極管為導流泄放作用。
[0030]實施例3
[0031]圖4為本實用新型脈沖調(diào)制電路的一種具體實施例，級聯(lián)的三極管Q2，三極管Q3，三極管Q4構(gòu)成功率放大電路;場效應管N6作為功率開關(guān)，其源極接入電壓跟隨器U3A的同相端，電壓跟隨器U3A輸出端連接第一處理器的脈沖反饋端;場效應管N6源極還連接有場效應管N7，第一處理器通過三極管NS控制場效應管N7截止或?qū)ǎ瑥亩刂茍鲂躈6;所述的場效應管型號為IRF250。
[0032]實施例4
[0033]圖5為本實用新型隔離串口的一種具體實施例，所述的隔離串口，選用兩組線性光耦器件PC817，分別連接第一處理器和第二處理器，建立芯片通訊回路;具體連接關(guān)系，第一組光耦PC817發(fā)光部正極接有5V電源，負極連接第一處理器，受光部串聯(lián)有3.3V電源和上拉電阻R39，上拉電阻R39電位接入第二處理器，5V電源和3.3V電源還連接有濾波電容;第二組光耦PC817發(fā)光部串聯(lián)有第二處理器和3.3V電源，受光部串聯(lián)5V電源和上拉電阻R38，電阻R38電位接入第一處理器。
[0034]實施例5
[0035]圖6為本實用新型第一處理器的控制流程圖，所述的第一處理器STM8S105單片機部分要點，處理事件，并管理了電流電壓表顯示，電流電壓設(shè)定，故障和狀態(tài)顯示，直流電機調(diào)速;與第二處理器通訊，提供PWM方式送絲，采用反電動勢采樣穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，供電電源可采用焊機主變壓器抽頭提供的直流電源，降低了焊機成本。數(shù)顯表和所有按鍵，控制電路，均集成到一張控制板上，控制板安裝在焊機前面板上。
[0036]實施例6
[0037]圖7為本實用新型第二處理器的控制流程圖，所述的第二處理器STM32F051控制要點:(I)完成焊機外特性控制，通過電壓環(huán)PID和電流環(huán)PID計算，其結(jié)果可直接輸出給焊機PWM控制器，調(diào)節(jié)焊機外特性;(2)采用精細的波形控制算法，焊接工藝適應范圍廣。
[0038]實施例7
[0039]所述的電流調(diào)理電路，焊機的輸出電流范圍0-1000A，用分流器做輸出電流采樣，得到75MV信號，通過電流調(diào)理電路換算成第二處理器可識別的0-3.3V信號;所述的電壓調(diào)理電路，焊機的輸出電壓0-100V，通過電壓調(diào)理電路換算成第二處理器可識別的0-3.3V信號。
[0040]硬件出現(xiàn)未知的異變，技術(shù)的進步只是選用標準的參考。但是出于改劣發(fā)明，或者成本考量，僅僅從實用性的技術(shù)方案選擇。
[0041]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，包括焊機，其特征在于，進一步包括 用于器件控制的第一處理器； 用于中央控制的第二處理器:與第一處理器通訊； 第一處理器連接有用于功率放大的脈沖調(diào)制電路，送絲調(diào)速氣閥電路和焊槍控制電路； 脈沖調(diào)制電路:反饋脈沖信號至第一處理器； 第二處理器連接有用于焊機電壓采樣的電壓調(diào)理電路和用于焊機電流采樣的電流調(diào)理電路； 第二處理器輸出給定的脈寬調(diào)制信號至焊機。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，還包括用于第一處理器和第二處理器通訊回路的隔離串口，采用線性光耦隔離器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，所述的第一處理器，進一步連接有故障檢測電路，電參數(shù)LED表和按鍵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，所述的第二處理器，通過分流器對焊機的電壓和/或電流進行采樣。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，所述的脈沖調(diào)制電路，包括構(gòu)成功率放大驅(qū)動電路的達林頓管和場效應管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，還包括電源； 與電源連接的電壓轉(zhuǎn)換器； 與電壓轉(zhuǎn)換器連接的電位器:設(shè)定輸入電壓和/或電流； 接受電位器輸出電壓和/或電流的匹配電路:其輸出端連接第一處理器。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種數(shù)字化控制的逆變氣體保護焊控制電路模塊，其特征在于，所述的第一處理器，通過兩個并行器連接電參數(shù)LED表。
【文檔編號】B23K9/10GK205571673SQ201521050695
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年12月16日
【發(fā)明人】范海生, 樊昌元, 鄧小波
【申請人】成都中域電子科技有限公司, 樊昌元