专利名称：一种新型弧压跟踪电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种数据采集电路，具体是应用于高频等离子切割机弧压反馈控制的弧压跟踪电路。
背景技术：
在自动化生产中，等离子数控切割已成为机械加工的重要手段之一。等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热源，将被切割的金属或非金属局部熔化，同时以高速气流将熔化的金属或非金属吹走而形成狭窄切口。其中等离子电源用来产生切割用电压，为恒流特性。在切割过程中等离子切割枪与高度距离控制很重要，会直接影响切割质量。如图1所示，传统弧压跟踪电路主要是通过电阻分压的方式获得弧压输出，进行弧压跟踪检测，虽然电路简单成本低，但存在控制精度低，控制高度范围波动大的缺点。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种新型弧压跟踪电路，使用滤波、PI调节控制弧压波动变化，使用线性光耦实现切割机与数控系统电气隔离，旨在解决传统弧压反馈电路波动范围大、可调范围窄的问题。为达到以上目的，本实用新型采用了如下技术方案:本新型弧压跟踪电路，包括分压单元，还包括第一滤波器、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元;第一滤波器、分压单元、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元依次连接。所述PI调节单元包括电阻R8、R9，电容C4及运算放大器U1B，运算放大器UlB的负极输入端经电阻R8与第二滤波器连接，电阻R9、电容C4并联后连接在运算放大器UlB的负极输入端与运算放大器UlB的输出端之间，运算放大器UlB的输出端与隔离转换单元连接。`所述隔离转换单元包括比较器UlA和线性光耦隔离器U2 ；比较器UlA的正极输入端经电阻RlO与PI调节单元连接，输出端依次经电阻R12及二极管Dl后连接至线性光耦隔离器U2的输入端；线性光耦隔离器U2的输出端与滤波输出单元连接。所述滤波输出单元包括运算放大器U3B、电阻R14及二阶低通滤波电路；运算放大器U3B的正极输入端经电阻R14与隔离转换单元连接，负极输入端连接到运算放大器U3B的输出端；运算放大器U3B的输出端经二阶低通滤波电路后进行输出。所述分压单元包括并联电阻R3、R4及R5，以及与电阻R3串联的可调电阻VRl。所述第一滤波器包括相连接的LC滤波电路及共模扼流线圈Tl，共模扼流线圈Tl与分压单兀连接。所述第二滤波器包括电阻R6、电阻R7及电容C3，电阻R6与电容C3串联后与分压单元连接，电阻R7连接在电阻R6与电容C3串联节点、地线之间。本实用新型的原理如下:当切割机切割时，第一滤波器和第二滤波器滤除高频干扰信号，分压单元对弧压分压取得50: I的分压信号，由PI调节单元对分压信号进行PI调节，隔离转换单元对经PI调节后的信号进行隔离转换，最后由滤波输出单元对隔离转换后的信号进行滤波输出。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:前级使用LC滤波消除弧压输入端的高频谐波信号，电阻分压取得弧压信号；再经过PI调节其灵敏度，使用线性光耦进行隔离输出，最后进行有源滤波输出给数控系统。有效地克服了传统弧压反馈电路的不足，实现了切割机与数控系统电气隔离；具有采样精度高、性能稳定可靠等特点。
图1为传统弧压跟踪电路图；图2为本实用新 型弧压跟踪电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式，来进一步说明本实用新型，但本实用新型不局限于这些实施方式，任何在本实用新型基本精神上的改进或替代，仍属于本实用新型权利要求书中所要求的保护范围。实施例参阅图2，本实用新型弧压跟踪电路包括依次连接的第一滤波器、分压单元、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元，第一滤波器与弧压输入端连接，滤波输出单元与弧压输出端连接。第一滤波器主要由电感L1、电感L2、电容Cl、电容C2及共模扼流线圈Tl组成。电感L1、电感L2、电容Cl及电容C2组成LC滤波电路，共模扼流线圈Tl对共模干扰具有抑制作用。分压单元包括R1、R2，并联电阻R3、R4及R5，以及与电阻R3串联的可调电阻VR1，分压单元对弧压分压后取得50:1的信号。第二滤波器包括电阻R6、电阻R7及电容C3，电阻R6与电容C3串联后与分压单元连接，电阻R7连接在电阻R6与电容C3串联节点、地线之间；并从电容C3与分压单元的连接节点引出第二滤波器的输出端，连接至PI调节单元。第一滤波器与第二滤波器都是为了滤除高频干扰信号。电阻R8、电阻R9、电容C4及运算放大器UlB组成PI调节单元，对经第二滤波器滤波后的信号进行PI调节。运算放大器UlB的负极输入端经电阻R8与第二滤波器连接，电阻R9、电容C4并联后连接在运算放大器UlB的负极输入端与运算放大器UlB的输出端之间，运算放大器UlB的输出端与隔离转换单元连接。隔离转换单元包括比较器UlA和线性光耦隔离器U2 ；比较器UlA的正极输入端经电阻RlO后与PI调节单元连接，输出端依次经电阻R12及二极管Dl后连接至线性光耦隔离器U2的输入端，比较器UlA负极输入端串接电阻R11、RV3并连接到光耦的反馈输入，经电容C7反馈到比较器UlA输出端。线性光耦隔离器U2的输出端连接电阻R13、VR2经电阻R14与滤波输出单元连接，其中电阻R13、VR2用于增益调节。电阻RV3、Rll调节运算放大器的输入偏置电流的大小，电容C7起反馈作用，同时滤除毛刺信号，避免HCNR200中的铝砷化镓发光二极管受到意外的冲击；电阻R13、VR2起控制通道增益的作用。[0024]滤波输出单元包括运算放大器U3B和运算放大器U3A。运算放大器U3B的正极输入端与隔离转换单元的线性光耦隔离器U2输出端连接，负极输入端连接到运算放大器U3B的输出端，构成电压跟随器。运算放大器U3B的输出端经电阻R15、电容C8、电容C11、电阻R17、电阻R16、电容C12和运算放大器U3A组成的二阶低通滤波电路后进行输出。在二阶低通滤波电路中，运算放大器U3A的输出端经电阻R16、R17、电容Cll和电容C12后与弧压输出端连接，电阻R16串联在运算放大器U3A的输出端，电阻R17串联在运算放大器U3A的负极输入端与输出端之间，电容C12连接在运算放大器U3A输出端与地线之间。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求1.一种新型弧压跟踪电路，包括分压单元，其特征在于，还包括第一滤波器、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元；第一滤波器、分压单元、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元依次连接。
2.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述PI调节单元包括电阻R8、R9、电容C4及运算放大器U1B，运算放大器UlB的负极输入端经电阻R8与第二滤波器连接，电阻R9、电容C4并联后连接在运算放大器UlB的负极输入端与运算放大器UlB的输出端之间，运算放大器UlB的输出端与隔离转换单元连接。
3.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述隔离转换单元包括比较器UlA和线性光耦隔离器U2 ;比较器UlA的正极输入端经电阻RlO与PI调节单元连接，输出端依次经电阻R12及二极管Dl后连接至线性光耦隔离器U2的输入端；比较器UlA负极输入端串接电阻R11、RV3并连接到光耦的反馈输入，经电容C7反馈到比较器UlA输出端；线性光耦隔离器U2的输出端经R13、VR2增益调节后串联电阻R14与滤波输出单元连接。
4.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述滤波输出单元包括运算放大器U3B、电阻R14及二阶低通滤波电路；运算放大器U3B的正极输入端经电阻R14与隔离转换单元连接，负极输入端连接到运算放大器U3B的输出端；运算放大器U3B的输出端经二阶低通滤波电路后进行输出。
5.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述分压单元包括并联电阻R3、R4及R5，以及与电阻R3串联的可调电阻VRl。
6.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述第一滤波器包括相连接的LC滤波电路及共模扼流线圈Tl，共模扼流线圈Tl与分压单元连接。
7.根据权利要求1所述的弧压跟踪电路，其特征在于，所述第二滤波器包括电阻R6、电阻R7及电容C3，电阻R6与电容C3串联后与分压单元连接，电阻R7连接在电阻R6与电容C3串联节点、地线之 间。
专利摘要本实用新型公开了一种新型弧压跟踪电路，包括分压单元，还包括第一滤波器、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元；第一滤波器、分压单元、第二滤波器、PI调节单元、隔离转换单元及滤波输出单元依次连接。该弧压跟踪电路通过滤波、PI调节控制弧压波动变化，通过线性光耦实现切割机与数控系统电气隔离，旨在解决传统弧压反馈电路波动范围大、可调范围窄的问题。
文档编号B23K10/00GK203124942SQ20132007769
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者董亮, 刘建国 申请人:广州友田机电设备有限公司