一种集成了多功能焊接模式的数字电焊机系统的制作方法

本发明涉及电焊机技术领域，更具体地说，它涉及一种集成了多功能焊接模式的数字电焊机系统。

背景技术：

在当前环境下，根据实际焊接领域，气保焊、交直流氩弧焊都会有选择需求，如果终端客户需要满足多种功能需要，可能就必须购买多台焊机，增加应用成本。

目前市面上多集中于mig/mag机型和直流氩弧焊进行集成或者直流氩弧焊和mma进行集成。但是如果交流、直流氩弧焊和mig/mag以及交流mma和直流mma同时需求时，没有相对应的产品。

技术实现要素：

针对背景技术中提出的技术问题，本发明是集成了多功能二氧化碳气保焊和多功能交直流氩弧焊的所有功能的新型多功能电焊机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种集成了多功能焊接模式的数字电焊机系统，包括：lcd交互平台、mcu控制系统、送丝系统、逆变主回路和保护电路，所述mcu控制系统作为逻辑控制中心，所述lcd交互平台作为人机交互操作平台，所述lcd交互平台与所述mcu控制系统数据连接，所述mcu控制系统运算并反馈所述lcd交互平台上的操作指令，所述送丝系统、逆变主回路和保护电路均与所述lcd交互平台电性连接，完成电信号的传递；所述lcd交互平台的模式选择包括：工作在直流mma模式、工作在交流mma模式、工作在直流tig模式、工作在交流tig模式、工作在直流mig模式以及工作在synmig模式。

通过上述技术方案，本发明其特征是其集成了直流mig/mag焊，直流tig焊，脉冲tig焊，交流tig焊，直流mma焊,交流mma焊的数字电焊机控制系统。为了实现该特征，技术方案包含lcd界面操作模块、mcu控制系统、送丝系统、逆变主回路、保护电路，lcd界面操作模块设置多种模式选择，并通过mcu控制系统及其外围电路实现该功能。

本发明进一步设置为：所述lcd界面操作模块采用5.0寸lcd，采用ui设计，配合编码器和按键完成整个交互界面的操作。

本发明进一步设置为：所述的控制系统型号为英飞凌mcu：xmc4200。

本发明进一步设置为：所述送丝系统采用光栅测速反馈送丝机，送丝马达通过传递反馈信号给mcu控制系统，mcu控制系统通过反馈信号进行速度补偿。

本发明进一步设置为：所述主回路包含了整流桥、pfc电路、全桥逆变电路以及输出整流、二次逆变电路和硬件反馈电路。

本发明进一步设置为：所述保护电路包括检测焊接系统的电流、电压、水箱、热量的硬件电路，所述mcu控制系统通过对这些保护电路的实时检测，能够及时的处理机器的过流、过压、水冷报警、过热的异常。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)采用5.0英寸lcd显示方案，较之前数码管的方案，用户体验更友好，更便捷，能够展示更多的信息；

(2)利用mcu高速的运算能力，大大提高交直流氩弧焊脉冲输出频率，大大提高焊接效率；

(3)集合了多种焊接模式，能够适应用于绝大多数的焊接应用场景，能够大大解决终端用户的使用成本。

附图说明

图1为本发明的模块组成图；

图2为本发明的面板ui的操作流程图一；

图3为本发明的面板ui的操作流程图二。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

一种集成了多功能焊接模式的数字电焊机系统，如图1所示，本多功能数字化电焊机包括lcd交互平台，平台采用5.0英寸lcd,通过rs232接口和mcu控制系统相互进行数据通讯，电焊机和市电连接的整流滤波电路和与电焊机焊枪连接的整流输出电路，整流滤波电路和整流输出电路之间依次连接有pfc电路、全桥逆变电路、逆变控制电路以及整流输出的二次逆变电路。逆变控制电路包括pwm脉宽调制电路，pwm脉宽调制电路控制驱动逆变电路工作。整流滤波电路、pwm脉宽调制电路、pfc电路以及全桥逆变电路各自工作原理以及相互之间结合的工作原理为本技术领域常规技术手段。

如图1所示，还包括送丝控制电路、硬件反馈电路和mcu控制单元。硬件反馈电路和整流输出部分相连接，mcu控制单元和pwm脉宽调制电路连接控制全桥部分igbt工作。硬件反馈电路包括输出电压检测以及输出电流检测，硬件反馈电路根据反馈的电压电流信号产生反馈信号给逆变控制电路。

本实施例使用全新的5.0英寸高分辨率的lcd替换传统的数码管显示方式，能够以更加直观的界面提供给客户进行焊机操作。焊机开机后会经过3秒中的开机画面进入到焊机系统。用户根据当前所需要的模式进行模式选择，参数设定，以及通过界面了解异常信息。

mcu控制系统包括xmc4200主控芯片。mcu主控芯片内置有高速模数转换，具有2*8通道的采样通道负责整机的各个采样电路的信号采集。mcu主控内置有2通道高速数模转换模块。数模转换芯片具有12位转换精度，具有165msps的转换速度，能够实时完成tig脉冲模式下的波形输出，保障了三角波，正弦波等交流波形的真实输出。

本系统具有6种功能，分别是：一元化短路气保焊、手动短路气保焊、交流手工焊、直流手工焊、交流氩弧焊、直流氩弧焊。其各个功能的切换及控制是通过lcd交互平台与mcu控制单元通信并由mcu控制单元通过软件设计调制来实现，6种功能共用硬件电路，无需增加其他额外电路，所有均通过软件来实现，大大简化了电路设计及制造，结构简单，低成本。

其工作原理分别如下：

结合图1、图2和图3所示，本多功能数字化电焊机包括人机交换平台以及和市电连接的整流滤波电路和与电焊机焊枪连接的整流输出电路，整流滤波电路和整流输出电路之间依次连接有pfc电路、全桥逆变电路、逆变控制电路以及整流输出的二次逆变电路。

当工作在氩弧焊程序时，通过变压器初级电流互感器的信号来限制最大短路电流。

当工作在直流氩弧焊时，mcu以及高精度高速数模转换芯片得到精确的脉冲给定信号，然后使用高精度的霍尔电流传感器得到准确的输出电流反馈信号，将给定信号和反馈信号通过高精度运放进行pi调节，逆变控制电路通过pi调节后的值控制pwm脉冲信号，能够精确的控制输出电流，同时氩弧焊焊接过程中前送气时间，起弧电流，缓升时间，焊接电流，脉冲频率，缓降时间，收弧电流都可以通过mcu控制单元来控制，其中由于mcu的高速性能，脉冲频率可以达到5khz，实现高品质焊接。

当工作在交流氩弧焊时，人机交互界面选择交流输出的波形、频率以及清晰效果(即占空比)，通过通信给到mcu控制单元，交流波形有正弦波、方波、三角波，mcu控制单元给出不同的波形控制信号，然后使用高精度的霍尔电流传感器得到准确的输出电流反馈信号，将给定信号和反馈信号通过高精度运放进行pi调节，逆变控制电路通过pi调节后的值控制pwm脉冲信号，能够精确的控制输出电流。在输出整流部分有二次逆变电路，通过mcu控制正负极翻转信号的频率以及占空比，二次逆变电路根据该控制信号控制交流输出电流的频率及占空比，得到完美的焊接效果。

当工作在一元化直流气保焊和手工直流气保焊时，通过变压器初级电流互感器的信号来限制最大短路电流。当在人机交互界面选择一元化直流气保焊和手工直流气保焊时，mcu给出控制信号切换到恒压控制回路，mcu根据内部的专家参数数据库给出电压给定和送丝速度给定，从焊机输出端采集输出电压，并通过5阶滤波器进行滤波得到精确的电压反馈信号，将该反馈信号和电压给定信号通过电压环进行pi调节控制pwm脉宽来得到稳定的输出电压，同时采用高性能的送丝机，通过mcu给出送丝速度给定信号，再配合硬件部分的送丝控制电路能够精确的控制送丝机的转速达到最佳焊接效果，

当工作在手工焊程序时，通过变压器初级电流互感器的信号来限制最大短路电流。当工作在直流手工焊时，mcu以及高精度高速数模转换芯片得到精确的脉冲给定信号，然后使用高精度的霍尔电流传感器得到准确的输出电流反馈信号，将给定信号和反馈信号通过高精度运放进行pi调节，逆变控制电路通过pi调节后的值控制pwm脉冲信号，能够精确的控制输出电流，当工作在交流手工焊时，在输出整流部分有二次逆变电路，通过mcu控制正负极翻转信号，二次逆变电路根据该控制信号控制交流输出电流的频率及占空比，得到完美的焊接效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。