專利名稱：基于pwm技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機控制電路，具體是指一種基于PWM技術(shù)的埋弧焊 送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
埋弧自動焊接作為一種傳統(tǒng)的焊接方式，其送絲電機的控制電路多種多樣，大致可以分為以下幾類 一、基于觸點的邏輯控制電路，即應(yīng)用繼電器 或繼電器組構(gòu)成直流伺服電機的方向切換電路。此種電路的特點是控制簡單， 但由于觸點的閉合一斷開易在接觸點打火，再加上環(huán)境問題，容易導(dǎo)致灰塵 過多而影響工作的可靠性。其控制邏輯分為兩類， 一類為"硬"切換，即在 觸點斷開時，流經(jīng)觸點內(nèi)部仍然有較大電流，依靠觸點拉弧產(chǎn)生的間隙較大 將電弧拉斷，此種方法經(jīng)常容易導(dǎo)致繼電器損壞，需要經(jīng)常更換繼電器；另 一類則為"軟"切換，即在觸點動作時，內(nèi)部電流降為0 A，切換的大多數(shù) 情況是沒有電流，但是由于工作過程中灰塵導(dǎo)致接觸不好，仍然會出現(xiàn)打火 現(xiàn)象，因此故障率也比較高。近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了較為成熟的控制技術(shù)，即第二類 的采甩可控硅作為控制原件的控制電路。該電路利用可控硅換向的方式省去 了電機換向的觸點，成為第一代無觸點換向技術(shù)。該技術(shù)除具有無觸點的特 點外，由于SCR (半導(dǎo)體控制整流器)器件還具有高耐壓、大容量等優(yōu)點， 因此使得故障率明顯的降低。但是，其缺點為在低速時其性能不佳，加之是 采用正弦波控制，因此在普通的直流電機驅(qū)動中運用較多，不適合廣泛推廣為了提高焊接性能，最近出現(xiàn)了第三類以PWM (脈寬調(diào)制技術(shù))技術(shù) 為代表的驅(qū)動電路，并要求開關(guān)管可以關(guān)斷，用來切換電機方向。由于普通
的SCR器件無法滿足該要求，于是采用了 MOSFET (高壓金屬氧化物硅場 效應(yīng)晶體管)管來代替。當采用PWM的H橋或半橋電路時，其技術(shù)性能優(yōu) 異，但是由于電機及減速箱具有較大的慣性，其反電動勢能較大，電路的可 靠性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服采用PWM技術(shù)時，送絲電機從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)過程 中電機及減速箱具有較大的慣性、反電動勢能較大及電路可靠性能較差的缺 陷，提供一種能夠顯著降低送絲電機從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)過程中電機及減速箱的慣 性、反電動勢能的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路。
本發(fā)明的目的還在于提供一種實現(xiàn)基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正 反轉(zhuǎn)控制電路的控制方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種自動埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn) 控制電路，主要由第一延時電路、第二延時電路、剎車邏輯控制電路及輸出 電路組成，所述的第一延時電路的輸入端與第二延時電路的輸入端相連接； 第一延時電路及第二延時電路的輸出端均分別與剎車邏輯控制電路的輸入端 相連，輸出電路的輸入端與剎車邏輯控制電路的輸出端相連接。
進一步的，所述第一延時電路由二極管D13、電阻R47、電阻R48及電 容C27組成，電容C27的一端與電阻R48相連，電容C27的另一端與電阻 R47的一端相連后接于二級管D13的P極，電阻R48的另一端與電阻R47 的另一端相連后接于二極管D13的N極，同時，電容C27與電阻R48的連接點還直接接地；第二延時電路由二極管D14、電阻R58及電容C28組成， 電容C28的一端與電阻R58的一端相連后接于二極管D14的N極，電阻R58 的另一端直接與二極管D14的P極相連，同時，電容C28的另一端直接接地； 二極管D14的P極與二極管D13的N極相連后形成輸入端CT。
所述的剎車邏輯控制電路為非門IC5A的輸入端與二極管D13的P極 相連，其輸出端經(jīng)非門IC5C、電阻R37、 二極管D17后與二極管D15的P 極相連，同時，二極管D17的輸出端還與與非門IC5E的一個輸入端相連； 非門IC5B的輸入端與二極管D14的N極相連，其輸出端與與非門IC5E的 另一個輸入端相連；二極管D16的P極與二極管D14的P極相連，二極管 D16的N極與二極管D15的N極相連后與異或門IC5F的一個輸入端相連； 與非門IC5E的輸出端經(jīng)非門IC5D后與異或門IC5F的另一個輸入端相連， 異或門IC5F的輸出端直接形成剎車邏輯控制電路的輸出端QR;同時，非門 IC5C的輸出端還直接引出形成剎車邏輯控制電路的輸出端QF，非門IC5D 的輸出端還直接引出形成剎車邏輯控制電路的輸出端QS。
所述的輸出電路由二極管D35、 二極管D34構(gòu)成，二極管D34的P極直 接與輸出端QR相連；二極管D35的P極直接與輸出端QS相連，同時，二 極管D35的N極與二極管D34的N極相連后形成輸出電路的輸出端QR3。 同時，在二極管D17和與非門IC5E的連接點還設(shè)有第三延時電路，所述的 第三延時電路由電阻R49及電容C29組成，且電阻R49的一端及電容C29 的正極均與二極管D17的N極相連，電阻R49的另一端則直接與電容C29 的負極相連。
實現(xiàn)上述的自動埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路的控制方法，包括以下步驟
(1) 當輸入端CT為上升沿時，第一延時電路產(chǎn)生一個延時時間AT，
同時，剎車邏輯控制電路的輸出端QF、 QS、 QR，以及輸出電路的輸出端 QR3均輸出一個低電平；
(2) 經(jīng)過延時時間AT后，剎車邏輯控制電路的輸出端QF輸出一個高
電平，并同時控制送絲電機進入正轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；
(3) 當輸入端CT為下降沿時，在第二延時電路產(chǎn)生一個延時時間AT 的同時，第三延時電路也產(chǎn)生一個延時時間At;此時，剎車邏輯控制電路的 輸出端QF、 QS、 QR，以及輸出電路的輸出端QR3繼續(xù)輸出低電平；
(4) 經(jīng)過延時時間AT后，剎車邏輯控制電路的輸出端QS，以及輸出 電路的輸出端QR3立即輸出一個高電平，而剎車邏輯控制電路的輸出端QR 則繼續(xù)輸出一個低電平，從而控制送絲電機進入剎車狀態(tài)；
(5) 經(jīng)過延時時間At后，剎車邏輯控制電路的輸出端QS立即輸出一 個低電平，而輸出端QR則立即輸出一個高電平，此時送絲電機的剎車狀態(tài) 結(jié)束，送絲電機立即進入反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。
進一步的，步驟(1) (4)中所述的延時時間AT的取值為22ms;而 步驟(3)及步驟(5)中所述的延時時間At的取值為0.7s。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果
(1) 本發(fā)明在送絲電機從正轉(zhuǎn)(送絲)到反轉(zhuǎn)(退絲)過程中加入了一 個剎車過程，有效地將電機及減速箱的慣性能量降低到零后再實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，從 而有效的克服了傳統(tǒng)送絲電機在從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)過程中的直通故障；
(2) 由于送絲電機反轉(zhuǎn)(退絲)時的速度遠遠小于送絲電機正轉(zhuǎn)(送絲)時的速度，因此本發(fā)明在送絲電機從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的過程中取消了該剎車過程， 從而實現(xiàn)了小能量換向，有效的避免了電路故障。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明運行時的波形圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的 實施方式不限于此。 實施例
如圖1所示，二極管D13、電阻R47、電阻R48及電容C27—起組成了 本發(fā)明的第一延時電路，二極管D14、電阻R58及電容C28則一起組成了本 發(fā)明的第二延時電路。所述電容C27的一端與電阻R48相連，電容C27的另 一端與電阻R47的一端相連后接于二級管D13的P極，電阻R48的另一端 與電阻R47的另一端相連后接于二極管D13的N極，同時，電容C27與電 阻R48的連接點還直接接地。第二延時電路中的電容C28的一端與電阻R58 的一端相連后接于二極管D14的N極，電阻R58的另一端直接與二極管D14 的P極相連，同時，電容C28的另一端直接接地。二極管D14的P極與二極 管D13的N極相連后形成輸入端CT。第一延時電路及第二延時電路的輸出 端均與剎車邏輯控制電路相連后再與輸出電路相連接。
所述的剎車邏輯控制電路根據(jù)輸入端CT輸入的信號產(chǎn)生相應(yīng)的高電平 或低電平，并經(jīng)輸出電路輸出后控制送絲電機的正反轉(zhuǎn)。而剎車邏輯控制電 路由四個非門、 一個與非門、 一個異或門、三個二極管D15和D16，以及一個第三延時電路構(gòu)成，其連接關(guān)系為非門IC5A的輸入端與二極管D13的 P極相連，其輸出端與非門IC5C的輸入端相連。非門IC5C的輸出端經(jīng)電阻 R37后與二極管D17的P極相連接。而非門IC5C的輸出端還直接引出形成 剎車邏輯控制電路的一個輸出端QF (以下簡稱輸出端QF)。 二極管D17的 N極還分別與二極管D15的P極以及與非門IC5E的一個輸入端相連接。非 門IC5B的輸入端與二極管D14的N極相連，其輸出端直接同與非門IC5E 的另一個輸入端相連接。二極管D16的P極與二極管D14的P極相連，二 極管D16的N極與二極管D15的N極相連后接于異或門IC5F的一個輸入端。 與非門IC5E的輸出端與非門IC5D的輸入端相連，而非門IC5D的輸出端則 與異或門IC5F的另一個輸入端相連接。同時，非門IC5D的輸出端還直接引 出形成剎車邏輯控制電路的另一個輸出端QS (以下簡稱輸出端QS)。
所述的第三延時電路由電解電容C29及電阻R49組成，電解電容C29 的正極及電阻R49的一端均與二極管D17的N極相連，而電解電容C29的 負極直接與電阻R49的另一端相連接。同時，電解電容C29的負極也接地。
所述的輸出電路則由兩只二極管D35和D34構(gòu)成，二極管D34的P極 直接與異或門IC5F的輸出端相連，同時該異或門IC5F的輸出端還直接引出 形成剎車邏輯控制電路的第三個輸出端QR (以下簡稱輸出端QR)，而二極 管D35的P極則與非門IC5D的輸出端相連接。同時，二極管D34和D35 的N極相連接后形成輸出電路的輸出端QR3 (以下簡稱輸出端QR3)。
在實際的安裝過程中，剎車邏輯控制電路的輸出端和輸出電路的輸出端 直接與現(xiàn)有的PWM控制的送絲電機電路相連即可。即，輸出端QF分別與 電阻R14和電阻R59的一端相連，而輸出端QR則直接與電阻R60的一端相連，輸出端QR3直接與電阻R13的一端相連接。
本發(fā)明控制過程中的波形如圖2所示當輸入端CT輸入一個上升沿信 號時，二極管D13因反偏而截止，該上升沿信號經(jīng)第一延時電路后立即產(chǎn)生 一個時間常數(shù)為22ms的延時時間AT，且輸出端QF立即輸出一個低電平信 號。在輸入端CT輸入上升沿信號的同時，二極管D14導(dǎo)通，該信號經(jīng)剎車 邏輯控制電路和輸出電路后分別從輸出端QR、 QS和QR3輸出一個低電平， 此時，送絲電機M處于停止狀態(tài)。
經(jīng)過22ms以后，即由第一延時電路產(chǎn)生的延時時間AT結(jié)束時，輸入 端CT輸入的上升沿信號經(jīng)剎車邏輯控制電路中的非門IC5A和非門IC5C后 立即從輸出端QF輸出高電平。由于輸出端QR3和輸出端QR均為低電平， 使得與送絲電機M相連接的MOSFET管Q3和Q2關(guān)斷；而此時的輸出端 QF為高電平，從而使得與送絲電機M相連接的MOSFET管Ql和Q4導(dǎo)通， 則輸入電壓VE經(jīng)MOSFET管Ql、送絲電機M及MOSFET管Q4后進入公 共端，從而使送絲電機M的電路導(dǎo)通，送絲電機M處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。
當輸入端CT由上升沿信號變?yōu)橄陆笛匦盘枙r，二極管D13導(dǎo)通，該信 號經(jīng)非門IC5A和非門IC5C后立即在輸出端QF輸出低電平。在輸入端CT 由上升沿信號變?yōu)橄陆笛匦盘柕耐瑫r，二極管D14因反偏而截止，該信號經(jīng) 第二延時電路后立即產(chǎn)生一個時間常數(shù)為22ms的延時時間AT。同時，由電 阻R49和電容C29組成的第三延時電路也立即產(chǎn)生一個時間常數(shù)為0.7s的延 時時間At。由于此時的輸出端QS、 QR3和QR繼續(xù)處于低電平狀態(tài)，因此， 送絲電機M處于剎車狀態(tài)。
經(jīng)過22ms后，即由第二延時電路產(chǎn)生的延時時間AT結(jié)束時，輸出端QS、 QR3立即從低電平變?yōu)楦唠娖?。由于輸出端QR此時還處于第三延時電 路所產(chǎn)生的延時時間At的時間內(nèi)，因此輸出端QR繼續(xù)處于低電平狀態(tài)。送 絲電機M繼續(xù)處于剎車狀態(tài)，并通過輸出端QS繼續(xù)釋放能量。
經(jīng)過0.7s后，即由第三延時電路產(chǎn)生的延時時間At結(jié)束時，輸出端QR 立即由低電平變?yōu)楦唠娖?，此時送絲電機M的剎車過程結(jié)束。由于此時輸出 端QR為高電平，輸出端QR3為高電平，輸出端QF為低電平，因此MOSFET 管Q2、 Q3處于導(dǎo)通狀態(tài)，而MOSFET管Q1、 Q4則處于關(guān)斷狀態(tài)，輸入電 壓VE經(jīng)MOSFET管Q2和Q3后與公共端相連接，從而使得送絲電機M進 入反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
由于送絲電機M在從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)過程中，通過剎車過程將其能量釋 放，因此能夠有效的避免送絲電機M從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)過程中的直通故障。由于 送絲電機M在正轉(zhuǎn)狀態(tài)時具有很大的慣性，而在反轉(zhuǎn)狀態(tài)時其慣性很小，因 此在從送絲電機M從反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)時，就不需要經(jīng)過剎車過程。
如上所述，便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路，其特征在于，主要由第一延時電路、第二延時電路、剎車邏輯控制電路及輸出電路組成，所述的第一延時電路的輸入端與第二延時電路的輸入端相連接；第一延時電路及第二延時電路的輸出端均分別與剎車邏輯控制電路的輸入端相連，輸出電路的輸入端與剎車邏輯控制電路的輸出端相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制 電路，其特征在于，所述第一延時電路由二極管D13、電阻R47、電阻R48 及電容C27組成，電容C27的一端與電阻R48相連，電容C27的另一端與 電阻R47的一端相連后接于二級管D13的P極，電阻R48的另一端與電阻 R47的另一端相連后接于二極管D13的N極，同時，電容C27與電阻R48 的連接點還直接接地；第二延時電路由二極管D14、電阻R58及電容C28組 成，電容C28的一端與電阻R58的一端相連后接于二極管D14的N極，電 阻R58的另一端直接與二極管D14的P極相連，同時，電容C28的另一端 直接接地；二極管D14的P極與二極管D13的N極相連后形成輸入端CT。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制 電路，其特征在于，所述的剎車邏輯控制電路為非門IC5A的輸入端與二 極管D13的P極相連，其輸出端經(jīng)非門IC5C、電阻R37、 二極管D17后與 二極管D15的P極相連，同時，二極管D17的輸出端還與與非門IC5E的一 個輸入端相連；非門IC5B的輸入端與二極管D14的N極相連，其輸出端與 與非門IC5E的另一個輸入端相連；二極管D16的P極與二極管D14的P極 相連，二極管D16的N極與二極管D15的N極相連后與異或門IC5F的一個 輸入端相連；與非門IC5E的輸出端經(jīng)非門IC5D后與異或門IC5F的另一個輸入端相連，異或門IC5F的輸出端直接形成剎車邏輯控制電路的輸出端QR; 同時，非門IC5C的輸出端還直接引出形成剎車邏輯控制電路的輸出端QF， 非門IC5D的輸出端還直接引出形成剎車邏輯控制電路的輸出端QS。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制 電路，其特征在于，所述的輸出電路由二極管D35、 二極管D34構(gòu)成，二極 管D34的P極直接與輸出端QR相連；二極管D35的P極直接與輸出端QS 相連，同時，二極管D35的N極與二極管D34的N極相連后形成輸出電路 的輸出端QR3。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制 電路，其特征在于，在二極管D17和與非門IC5E的連接點還設(shè)有第三延時 電路，所述的第三延時電路由電阻R49及電容C29組成，且電阻R49的一端 及電容C29的正極均與二極管D17的N極相連，電阻R49的另一端則直接 與電容C29的負極相連。
6、 實現(xiàn)基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路的控制方法， 其特征在于，包括以下步驟(1) 當輸入端CT為上升沿時，第一延時電路產(chǎn)生一個延時時間AT， 同時，剎車邏輯控制電路的輸出端QF、 QS、 QR，以及輸出電路的輸出端 QR3均輸出一個低電平；(2) 經(jīng)過延時時間AT后，剎車邏輯控制電路的輸出端QF輸出一個高電平，并同時控制送絲電機進入正轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；(3) 當輸入端CT為下降沿時，在第二延時電路產(chǎn)生一個延時時間AT 的同時，第三延時電路也產(chǎn)生一個延時時間At;此時，剎車邏輯控制電路的輸出端QF、 QS、 QR，以及輸出電路的輸出端QR3繼續(xù)輸出低電平；(4) 經(jīng)過延時時間AT后，剎車邏輯控制電路的輸出端QS，以及輸出 電路的輸出端QR3立即輸出一個高電平，而剎車邏輯控制電路的輸出端QR 則繼續(xù)輸出一個低電平，從而控制送絲電機進入剎車狀態(tài)；(5) 經(jīng)過延時時間At后，剎車邏輯控制電路的輸出端QS立即輸出一 個低電平，而輸出端QR則立即輸出一個高電平，此時送絲電機的剎車狀態(tài) 結(jié)束，送絲電機立即進入反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn) 控制電路的控制方法，其特征在于，步驟(1) (4)中所述的延時時間AT 的取值為22ms。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制 電路的控制方法，其特征在于，步驟(3)及步驟(5)中所述的延時時間At 的取值為0.7s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路，其特征在于，主要由第一延時電路、第二延時電路、剎車邏輯控制電路及輸出電路組成，所述的第一延時電路的輸入端與第二延時電路的輸入端相連接；第一延時電路及第二延時電路的輸出端均分別與剎車邏輯控制電路的輸入端相連，輸出電路的輸入端與剎車邏輯控制電路的輸出端相連接。同時，本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)該基于PWM技術(shù)的埋弧焊送絲電機正反轉(zhuǎn)控制電路的控制方法。本發(fā)明在送絲電機從正轉(zhuǎn)(送絲)到反轉(zhuǎn)(退絲)過程中加入了一個剎車過程，有效地將電機及減速箱的慣性能量降低到零后再實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，從而有效的克服了傳統(tǒng)送絲電機在從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)過程中的直通故障。
文檔編號H02P1/18GK101515775SQ20091005869
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者蔡立民 申請人:成都華遠電器設(shè)備有限公司