專利名稱：基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，對于加工精度的要求不斷提高，同時也要求能耗更低的加工技術(shù)。現(xiàn)有的金屬表面強(qiáng)化與修復(fù)/再制造技術(shù)中，放電系統(tǒng)都是其核心組成部分之一。傳統(tǒng)的粗放式放電系統(tǒng)往往會導(dǎo)致一系列問題，如傳統(tǒng)堆焊等工藝存在熱影響區(qū)大(一般可達(dá)厘米級)、對基體的熱損傷嚴(yán)重等問題；表面氧化/氮化系統(tǒng)存在表面強(qiáng)化效果控制不穩(wěn)定等問題；直接電沉積裝置存在易拉弧、無效脈沖浪費(fèi)電能等問題，在一些涉及高精尖及熱影響需嚴(yán)格控制的領(lǐng)域難以滿足生產(chǎn)實(shí)踐需求。為滿足金屬材料的表面強(qiáng)化、修復(fù)/再制造生產(chǎn)需要，需解決一系列目前由于放電系統(tǒng)控制不精確等所導(dǎo)致的問題，如熱損傷大、熱影響顯著、能耗高、變形與修復(fù)位置的不精確性、工藝復(fù)雜等。針對這些問題，現(xiàn)代工業(yè)中迫切需要一種新的金屬表面強(qiáng)化、修復(fù)/再制造類裝置的專用控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)表面強(qiáng)化、修復(fù)/再制造技術(shù)的功能互補(bǔ)，并能實(shí)現(xiàn)對各類精密的小尺寸、高精度、高附加值金屬部件的表面強(qiáng)化與修復(fù)等的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)的粗放式放電系統(tǒng)控制不精確導(dǎo)致熱損傷大、熱影響顯著、能耗高、 變形與修復(fù)位置不精確、工藝復(fù)雜的問題，本發(fā)明提出了一種高精度、能耗低、高附加值金屬部件的表面強(qiáng)化與修復(fù)、工藝簡單的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于包括單片機(jī)控制模塊、手動控制模塊、信息反饋模塊和驅(qū)動放大模塊，所述的單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)、去耦電容，所述的手動控制模塊包括八段LED顯示器、電源開關(guān)、頻率開關(guān)、自動控制輸出開關(guān)、手動接口電路，所述的八段LED顯示器、電源開關(guān)、頻率開關(guān)以及自動控制輸出開關(guān)分別通過所述的手動接口電路與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線連接；
所述的信息反饋模塊包括傳感變送器、信號調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口電路，所述的傳感變送器、信號調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)、 前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器分別通過所述的接口電路與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線連接；
所述的驅(qū)動放大模塊包括信號放大以及處理電路、驅(qū)動電路，所述的單片機(jī)的輸出端通過所述的驅(qū)動放大模塊與所述的執(zhí)行裝置連接。
所述的單片機(jī)采用可編程的單片機(jī)，其中所述的單片機(jī)中安裝反饋輸入的改進(jìn) PID控制算法、對手動信號的反饋處理程序、LED的動態(tài)顯示控制程序。
所述的手動控制模塊的頻率開關(guān)設(shè)置成4檔不同輸出頻率的頻率開關(guān)。
所述的采樣保持器為零階周期采樣AD582。
所述的A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0809。
所述的多路模擬開關(guān)為⑶4051。
所述的前置放大器為差動輸入放大器AD521。
使用時，打開電源開關(guān)，將頻率開關(guān)調(diào)制合適的檔位，傳感變送器檢測加工過程的各個參數(shù)(包括電壓、溫度等需監(jiān)控量)，然后將信號傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理電路進(jìn)行有源的Ι/v變換，然后利用多路模擬開關(guān)CD4051分時享用A/D，然后利用零階周期采樣保持器AD582對輸入信號進(jìn)行采樣保持，采用差動輸入放大器AD521對傳感器信號放大處理，利用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809將輸入的傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再利用接口電路對單片機(jī)進(jìn)行輸入；整個反饋電路用以實(shí)現(xiàn)給單片機(jī)提供工件加工效果的反饋信息；當(dāng)選擇自動輸出控制開關(guān)時，單片機(jī)輸出信號經(jīng)過驅(qū)動放大模塊的信號放大以及處理電路的放大處理后，向驅(qū)動電路發(fā)送指令，進(jìn)而直接控制執(zhí)行裝置。
本發(fā)明的有益效果是I)具有放電可控性好、放電控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于絕熱反應(yīng)溫度偏高的材料滲氮、滲碳等控制領(lǐng)域；2)具有低能耗、高能量利用效率、智能化、節(jié)約原材料等技術(shù)優(yōu)勢；3)與目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的電弧堆焊、熱噴涂等技術(shù)相比， 在小尺寸、高精度部件的強(qiáng)化與修復(fù)/再制造方面技術(shù)優(yōu)勢明顯。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的信息反饋模塊的結(jié)構(gòu)框圖(其中，箭頭表示信號傳輸方向)。
圖3是本發(fā)明的驅(qū)動放大模塊結(jié)構(gòu)框圖(其中，箭頭表示信號傳輸方向)。
圖4是本發(fā)明的手動控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖(其中，箭頭表示信號傳輸方向)。
圖5是本發(fā)明的驅(qū)動放大模塊的信號放大以及處理電路圖。
圖6是本發(fā)明的驅(qū)動放大模塊的驅(qū)動電路圖。
圖7是本發(fā)明的控制信號的最終輸出波形圖。
圖8是本發(fā)明的信號調(diào)理電路。
圖9是本發(fā)明的前置放大器電路。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明
參照附圖
本發(fā)明所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)控制模塊I、手動控制模塊2、信息反饋模塊3和驅(qū)動放大模塊4，所述的單片機(jī)控制模塊I包括單片機(jī)、去耦電容，所述的手動控制模塊2包括八段LED顯示器21、電源開關(guān)22、頻率開關(guān)23、自動控制輸出開關(guān)24、手動接口電路25，所述的八段LED顯示器21、電源開關(guān)22、頻率開關(guān)23 以及自動控制輸出開關(guān)24分別通過所述的手動接口電路25與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線11連接；
所述的信息反饋模塊3包括傳感變送器31、信號調(diào)理電路32、多路模擬開關(guān)33、前置放大器34、采樣保持器35、A/D轉(zhuǎn)換器36、接口電路37，所述的傳感變送器31、信號調(diào)理電路32、多路模擬開關(guān)33、前置放大器34、采樣保持器35、A/D轉(zhuǎn)換器36分別通過所述的接口電路37與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線11連接；
所述的驅(qū)動放大模塊4包括信號放大以及處理電路41、驅(qū)動電路42，所述的單片機(jī)的輸出端通過所述的驅(qū)動放大模塊4與所述的執(zhí)行裝置5連接。
所述的單片機(jī)采用可編程的單片機(jī)，其中所述的單片機(jī)中安裝反饋輸入的改進(jìn) PID控制算法、對手動信號的反饋處理程序、LED的動態(tài)顯示控制程序。
所述的手動控制模塊2的頻率開關(guān)23設(shè)置成4檔不同輸出頻率的頻率開關(guān)。
所述的采樣保持器35為零階周期采樣AD582。
所述的A/D轉(zhuǎn)換器36為ADC0809。
所述的多路模擬開關(guān)33為CD4051。
所述的前置放大器34為差動輸入放大器AD521。
使用時，打開電源開關(guān)22，將頻率開關(guān)23調(diào)制合適的檔位，傳感變送器31檢測加工過程的各個參數(shù)(包括電壓、溫度等需監(jiān)控量)，然后將信號傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理電路32進(jìn)行有源的I/V變換，然后利用多路模擬開關(guān)CD4051分時享用A/D，然后利用零階周期采樣保持器AD582對輸入信號進(jìn)行采樣保持，采用差動輸入放大器AD521對傳感器信號放大處理，利用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809將輸入的傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再利用接口電路37對單片機(jī)進(jìn)行輸入；整個反饋電路用以實(shí)現(xiàn)給單片機(jī)提供工件加工效果的反饋信息；當(dāng)選擇自動輸出控制開關(guān)24時,單片機(jī)輸出信號經(jīng)過驅(qū)動放大模塊4的信號放大以及處理電路41 的放大處理后，向驅(qū)動電路42發(fā)送指令，進(jìn)而直接控制執(zhí)行裝置5。
本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于包括單片機(jī)控制模塊、手動控制模塊、信息反饋模塊和驅(qū)動放大模塊，所述的單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)、去耦電容，所述的手動控制模塊包括八段LED顯示器、電源開關(guān)、頻率開關(guān)、自動控制輸出開關(guān)、手動接口電路，所述的八段LED顯示器、電源開關(guān)、頻率開關(guān)以及自動控制輸出開關(guān)分別通過所述的手動接口電路與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線連接； 所述的信息反饋模塊包括傳感變送器、信號調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口電路，所述的傳感變送器、信號調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器分別通過所述的接口電路與所述的單片機(jī)的信號輸入端的總線連接； 所述的驅(qū)動放大模塊包括信號放大以及處理電路、驅(qū)動電路，所述的單片機(jī)的輸出端通過所述的驅(qū)動放大模塊與所述的執(zhí)行裝置連接。
2.如權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)采用可編程的單片機(jī)，其中所述的單片機(jī)中安裝反饋輸入的改進(jìn)PID控制算法、對手動信號的反饋處理程序、LED的動態(tài)顯示控制程序。
3.如權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的手動控制模塊的頻率開關(guān)設(shè)置成4檔不同輸出頻率的頻率開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的采樣保持器為零階周期采樣AD582。
5.如權(quán)利要求4所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0809。
6.如權(quán)利要求5所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的多路模擬開關(guān)為⑶4051。
7.如權(quán)利要求6所述的基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的前置放大器為差動輸入放大器AD521。
全文摘要
基于單片機(jī)邏輯控制的積分式放電控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)控制模塊、手動控制模塊、信息反饋模塊和驅(qū)動放大模塊，所述的單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)、去耦電容，所述的手動控制模塊包括八段LED顯示器、電源開關(guān)、頻率開關(guān)、自動控制輸出開關(guān)、手動接口電路，所述的信息反饋模塊包括傳感變送器、信號調(diào)理電路、多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口電路，所述的驅(qū)動放大模塊包括信號放大以及處理電路、驅(qū)動電路。本發(fā)明的有益效果是1)放電可控性好、放電控制精度高，適于絕熱反應(yīng)溫度偏高的材料滲氮、滲碳等； 2)低能耗、高能量利用率、智能化、節(jié)約原材料； 3)適于在小尺寸、高精度部件的強(qiáng)化與修復(fù)/再制造方面。
文檔編號G05B19/042GK102929173SQ20121038589
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者王維夫, 徐賢統(tǒng), 周華僑, 陳軍 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)