專利名稱：全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊機(jī)，尤其涉及一種全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有焊機(jī)一般都是模擬控制的焊機(jī)，該類焊機(jī)受元器件的影響較大，一致性差，對(duì)焊機(jī)進(jìn)行升級(jí)時(shí)困難，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，焊機(jī)工作過(guò)程中對(duì)焊接過(guò)程檢測(cè)控制差，焊機(jī)的使用面窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其能夠?qū)附舆^(guò)程進(jìn)行智能控制。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其包括主回路電路，其實(shí)現(xiàn)焊接電流由交流到直流的變換；控制回路電路，其實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的控制，且控制回路輸出信號(hào)控制主回路的導(dǎo)通；所述的控制電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)采集電路；所述的數(shù)據(jù)采集電路將采集到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)最小系統(tǒng)；所述脈寬調(diào)制電路受單片機(jī)最小系統(tǒng)控制，并輸出脈沖信號(hào)；所述的驅(qū)動(dòng)電路將脈寬調(diào)制電路輸出的脈沖進(jìn)行功率放大后輸出。
本發(fā)明的控制電路采用微電腦最小化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足微電腦工作需要，能夠在基本的硬件結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變軟件達(dá)到需要的焊機(jī)功能，開(kāi)發(fā)周期大大降低，同時(shí)該焊機(jī)能夠?qū)附舆^(guò)程進(jìn)行智能控制，能夠?qū)附又谐霈F(xiàn)的故障類型進(jìn)行檢測(cè)并且能夠通過(guò)友好界面顯示出來(lái)，供維修人員參考維修。主回路采用逆變電路設(shè)計(jì)，減少焊機(jī)體積，實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)的輕量化。


圖1是本發(fā)明的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)的主回路電路圖。
圖2是本發(fā)明的全數(shù)字化智能逆變焊機(jī)主控制電路圖。
圖3是本發(fā)明的復(fù)位電路的電路圖。
圖4是本發(fā)明的脈寬調(diào)制電路的電路圖。
圖5是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明的電流采樣電路。
圖7是本發(fā)明的電壓采樣電路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的焊機(jī)電路包括主回路電路1，其實(shí)現(xiàn)焊接電流由交流到直流的變換；控制回路電路2，其實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的控制，且控制回路輸出信號(hào)控制主回路的導(dǎo)通。
所述的主回路電路如圖1所示包括依次連接的輸入整流濾波電路11，逆變電路12，高頻變壓器13，輸出整流電路14。
輸入整流濾波電路11包括熔斷器SR，三相轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K、三相橋整流器D0、合閘浪涌限制電路(主回路軟啟動(dòng)電路)及濾波電路等組成。主回路軟啟動(dòng)電路在電路中的作用是主回路軟啟動(dòng)的加入，是為了防止在合閘瞬間1、電源開(kāi)關(guān)接點(diǎn)熔斷；2、輸入保險(xiǎn)絲熔斷；3、對(duì)其它相鄰電路產(chǎn)生干擾；4、惡化電容器和整流器的性能。
逆變電路12采用橋式逆變式，基本電路如圖1中所示，三級(jí)管VT1、VT3和VT2、VT4構(gòu)成前后導(dǎo)通橋臂，其交替導(dǎo)通將直流變成高頻方波交流，通過(guò)高頻變壓器后整流輸出低壓直流。二極管D2、D3、D5、D6為鉗位二極管，其作用為1、把開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)因變壓器漏感引起的電壓尖峰嵌位于輸入電壓E；2、把電壓尖峰能量回輸?shù)捷斎腚娙軨1、C3中，提高電能的利用。而開(kāi)關(guān)管兩端所并接的R-C-D電路為尖峰電壓吸收網(wǎng)絡(luò)，其與上述的嵌位二極管共同作用，抑制尖峰電壓的影響，R-C-D網(wǎng)絡(luò)中D的接入，既可縮短C的充電時(shí)間常數(shù)，又可減少C的放電電流，有益于開(kāi)關(guān)管的功耗減少。
高頻變壓器在電路中起到功率變換和隔離作用。
輸出整流二極管采用大功率組合整流器，如圖1所示，在實(shí)際設(shè)計(jì)中考慮到二極管的容量，采用四組管子并聯(lián)整流，經(jīng)過(guò)電抗器濾波后通過(guò)維持電阻R7建立焊接電壓。在整流電路設(shè)計(jì)安裝時(shí)，注意高頻變壓器繞組與四組整流二極管的接線，不要造成繞組短路。在整流二極管兩端并聯(lián)的R-C吸收回路，讓二極管快速放電。
所述的控制電路如圖2所示包括單片機(jī)最小系統(tǒng)21、脈寬調(diào)制電路22、驅(qū)動(dòng)電路23、數(shù)據(jù)采集電路24、保護(hù)電路25、參數(shù)預(yù)置與顯示電路26以及送絲電路27等。
單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)80C196KC，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，外部程序存儲(chǔ)器AT28C64，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264等組成。
本發(fā)明的復(fù)位電路如圖3所示其包括監(jiān)控芯片MAX705，它可以輸出寬度高達(dá)200ms的低電平復(fù)位脈沖，足以保證單片機(jī)80C196KC的可靠復(fù)位，另外，它還有電壓監(jiān)測(cè)以及看門(mén)狗的功能。為了避免出現(xiàn)雜散電荷和迫使RESET為錯(cuò)誤狀態(tài)的情況，在RESET引腳連接一個(gè)下拉電阻，這樣可以吸收雜散電荷到地，并保持復(fù)位信號(hào)為低電平。另外，為了避免因?yàn)楦蓴_使電源電壓上產(chǎn)生毛刺而引起的頻繁復(fù)位，在單片機(jī)、數(shù)字IC、監(jiān)控器的電源引腳與地之間各加入一個(gè)0.1μF的瓷片電容。
單片機(jī)80C196KC內(nèi)部雖然具有16K字節(jié)的EPROM/ROM可以存放應(yīng)用程序，但是由于單片機(jī)80C196KC采用68腳PLCC和80腳QFP封裝形式，寫(xiě)入程序所需的專用編程器價(jià)格較高。為此，在外部擴(kuò)展了一片電可擦除存儲(chǔ)器28C64，用來(lái)存放程序，可以在仿真器上脫機(jī)調(diào)試程序。待程序通過(guò)后寫(xiě)到外部存儲(chǔ)器進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，節(jié)省硬件投資。系統(tǒng)還外擴(kuò)了一片RAM(6264)，以供調(diào)試時(shí)存放采集到的焊接數(shù)據(jù)。
脈寬調(diào)制電路如圖4所示本發(fā)明的系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制型控制方式，本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，將誤誤差放大器SG3525接成電壓跟隨器形式，誤差，即誤差放大器SG3525的控制電壓信號(hào)，由單片機(jī)運(yùn)算后給出，由誤差放大器SG3525的同相輸入端輸入，誤差放大器SG3525的接線如圖4所示，圖中Rf為誤差放大器反饋電阻。
驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示所述驅(qū)動(dòng)電路的作用是將誤差放大器SG3525輸出的兩路PWM脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)IGBT。
M57959L是日本三菱公司為驅(qū)動(dòng)IGBT而設(shè)計(jì)的厚膜集成電路，具有封閉性短路保護(hù)功能，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)隔離型放大器，采用光電耦合方法實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，隔離電壓高達(dá)2500V；并配置了短路/過(guò)載保護(hù)電路。
數(shù)據(jù)采集電路本發(fā)明的控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)三種輸出特性，即恒壓、恒流、脈沖三種特性，需要進(jìn)行恒值控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而必須設(shè)計(jì)好精度高、采樣速度快的恒值反饋采樣電路。由于線性霍爾傳感器體積小、外圍電路簡(jiǎn)單、頻帶寬、動(dòng)態(tài)特性好、壽命長(zhǎng)，并具有電磁隔離的功能而被廣泛應(yīng)用于逆變弧焊器中。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集電路采用CHB-500S型霍爾電流傳感器對(duì)焊接電流采樣，其額定電流為500A，輸出電流100mA，響應(yīng)時(shí)間小于1μs，采用±15V供電。電弧電壓采樣采用的是CHV-25P型霍爾電壓傳感器，其最大量程為500V，輸出電流25mA，線性度為0.2％，亦采用±15V供電。由CHB-500S和CHV-25P組成的電流采樣電路和電壓采樣電路分別如圖6和圖7所示?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵龅奈⑿‰娏餍盘?hào)首先經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后經(jīng)運(yùn)算放大器放大緩沖后送入80C196KC的ACH4通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。霍爾電壓傳感器輸出的微小電流信號(hào)經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換成所需電壓信號(hào)后直接送入單片機(jī)ACH5通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
以上采集與調(diào)理電路中在模擬輸入端加上RC阻容電路，可以起到低通濾波的作用，減輕噪音的影響。此外，阻容電路還有以下兩個(gè)作用1、在電壓過(guò)載的條件下，串聯(lián)電阻R可起到限流作用；2、模擬信號(hào)源內(nèi)阻過(guò)大會(huì)降低A/D轉(zhuǎn)換精度，而并聯(lián)的電容C起到誤差補(bǔ)償作用。圖中D1，D2作箝位二極管，用來(lái)防止瞬間出現(xiàn)損壞單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換通道的高壓。A/D轉(zhuǎn)換采用10位轉(zhuǎn)換精度，轉(zhuǎn)換速度選取156個(gè)狀態(tài)周期，本系統(tǒng)12MHz時(shí)為26.33μs。
恒值反饋采樣電路，是單片機(jī)控制系統(tǒng)的前向通道，也是干擾可能的輸入通道，必須采取有效的干擾措施，除了采取RC阻容電路降低噪聲影響外，還采用屏蔽線傳輸采樣信號(hào)，在PCB布局上把模擬地和數(shù)字地分開(kāi)等措施。
權(quán)利要求
1.一種全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，包括主回路電路(1)，其實(shí)現(xiàn)焊接電流由交流到直流的變換；控制回路電路(2)，其實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的控制，且控制回路輸出信號(hào)控制主回路的導(dǎo)通；所述的控制電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)、脈寬調(diào)制電路(22)、驅(qū)動(dòng)電路(23)、數(shù)據(jù)采集電路(24)；所述的數(shù)據(jù)采集電路(24)將采集到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)；所述脈寬調(diào)制電路(22)受單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)控制，并輸出脈沖信號(hào)；所述的驅(qū)動(dòng)電路(23)將脈寬調(diào)制電路(22)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，所述的控制電路還包括保護(hù)電路(25)、參數(shù)預(yù)置與顯示電路(26)以及送絲電路(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，其中，所述的主回路電路包括依次連接的輸入整流濾波電路(11)，逆變電路(12)，高頻變壓器(13)，輸出整流電路(14)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，所述輸入整流濾波電路(11)包括熔斷器SR，三相轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K、三相橋整流器D0、合閘浪涌限制電路及濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，所述的單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、外部程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集電路(24)采用霍爾電流傳感器對(duì)焊接電流采樣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全數(shù)字化智能焊接逆變焊機(jī)，包括主回路電路(1)、控制回路電路(2)，所述的控制電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)、脈寬調(diào)制電路(22)、驅(qū)動(dòng)電路(23)、數(shù)據(jù)采集電路(24)；所述的數(shù)據(jù)采集電路(24)將采集到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)；所述脈寬調(diào)制電路(22)受單片機(jī)最小系統(tǒng)(21)控制，并輸出脈沖信號(hào)；所述的驅(qū)動(dòng)電路(23)將脈寬調(diào)制電路(22)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大后輸出。本發(fā)明的控制電路采用微電腦最小化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足微電腦工作需要，能夠在基本的硬件結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變軟件達(dá)到需要的焊機(jī)功能，開(kāi)發(fā)周期大大降低，主回路采用逆變電路設(shè)計(jì)，減少焊機(jī)體積，實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)的輕量化。
文檔編號(hào)B23K9/095GK1709628SQ200410025259
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者尤志春 申請(qǐng)人:上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司