一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块的制作方法
【专利摘要】一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，本实用新型涉及逆变气体保护焊领域，其旨在解决现有数字化焊机存在冗余的逻辑电路，电源外特性不稳定，精度低，通用性差且可靠性不高等技术问题。该实用新型结构特征主要包括用于器件控制的第一处理器；用于中央控制的第二处理器：与第一处理器通讯；第一处理器连接有用于功率放大的脉冲调制电路，送丝调速气阀电路和焊枪控制电路；脉冲调制电路：反馈脉冲信号至第一处理器；第二处理器连接有用于焊机电压采样的电压调理电路和用于焊机电流采样的电流调理电路。本实用新型用于设计焊机高精度控制模块。
【专利说明】
一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及逆变气体保护焊领域，具体涉及一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块。
【背景技术】
[0002]传统焊机的构成特点决定了它的性能特点完全依靠各元器件的参数，元器件参数的不一致直接导致焊机性能的不一致，而任何厂家生产的元器件都不可能保证其参数完全一致，所以经常出现同一品牌的焊机一台和一台不一样的问题。另外，元器件的参数都会随温度、湿度等环境的变化而变化，所以焊机性能会出现时好时坏的现象。数字化电路的特点是对元器件参数变化不敏感，比如一个输入或输出电阻从IK变化到1K都不会影响焊机的性能。所以数字化焊机的一致性、稳定性远比传统焊机要好。
[0003]数字化焊机采用高速DSP控制，能够及时发现和纠正主变偏磁，有效避免了焊机因主变偏磁而损坏，大大提高了其可靠性;具备欠压、过压及过热保护功能；IGBT与风道隔离，避免了淋雨、灰尘等损坏焊机。此外，由于采用数字化技术，大大减少了元器件数量，提高了电路的可靠性。特别是对于像脉冲气保这样先进的焊接方式，对电弧能量控制要求非常严格，要实现无飞溅、短弧、低热输入量的目的，必须精确控制每个脉冲的电流电压，真正实现一脉一滴基值过渡。Nebula 500D系列焊机的电流误差〈1A，电压误差〈IV，时间误差〈I微秒，很好地实现了脉冲过渡。
[0004]传统焊机的功能是靠许多模拟和逻辑电路来实现的，每增加一种功能都要增加很多元器件，要具备两种以上的功能就需要很多电路板，这样不仅会大幅度提高焊机成本，而且焊机的性能和可靠性会随元器件的增加而急剧下降，所以传统焊机很难将多种焊接功能综合的一台焊机中。模拟控制的精度一般由元件参数值引起的误差和运算放大器非理想特性参数引起的误差所决定，很难做到高精度控制。而数字化控制的精度仅仅与模-数转化的量化误差及系统有限字长有关，因此数字化控制可以获得很高的精度。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术，本实用新型目的在于提供一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其旨在解决现有数字化焊机存在冗余的逻辑电路，电源外特性不稳定，精度低，通用性差且可靠性不高等技术问题。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，包括焊机，进一步包括用于器件控制的第一处理器；用于中央控制的第二处理器:与第一处理器通讯;第一处理器连接有用于功率放大的脉冲调制电路，送丝调速气阀电路和焊枪控制电路;脉冲调制电路:反馈脉冲信号至第一处理器;第二处理器连接有用于焊机电压采样的电压调理电路和用于焊机电流采样的电流调理电路;第二处理器输出给定的脉宽调制信号至焊机。
[0008]上述方案中，还包括用于第一处理器和第二处理器通讯回路的隔离串口，采用线性光耦隔离器。第一处理器是事件处理的核心，控制焊接流程，送丝机，气阀，人机界面等；第二处理器是数字处理控制核心，采集焊接电流电压信号，输出控制PWM的给定信号，最终控制焊接电源的外特性。
[0009]上述方案中，优选地，所述的第一处理器，进一步连接有故障检测电路，电参数LED表和按键。故障检测电路，检测焊机过热，欠压，过压等故障。
[0010]上述方案中，优选地，所述的第二处理器，通过分流器对焊机的电压和/或电流进行米样。
[0011]上述方案中，优选地，所述的脉冲调制电路，包括构成功率放大驱动电路的达林顿管和场效应管。
[0012]上述方案中，优选地，还包括电源;与电源连接的电压转换器;与电压转换器连接的电位器:设定输入电压和/或电流;接受电位器输出电压和/或电流的匹配电路:其输出端连接第一处理器。
[0013]上述方案中，优选地，所述的第一处理器，通过两个并行器连接电参数LED表。
[0014]上述方案中，优选地，所述的电参数LED表三位LED数显表，分别显示电流，电压，故障代码以及设置参数。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:通过双芯片控制电路模块，实现了焊机高集成控制电路，减少了现有单芯片结构外围大量逻辑电路的体积;芯片通过采样反馈，发出给定的PWM信号，调节焊机外特性;稳定可靠，精度显著提升且通用性较高。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的模块示意图；
[0017]图2为本实用新型第一处理器的一种具体实施例；
[0018]图3为本实用新型第二处理器的一种具体实施例；
[0019]图4为本实用新型脉冲调制电路的一种具体实施例；
[0020]图5为本实用新型隔离串口的一种具体实施例；
[0021 ]图6为本实用新型第一处理器的控制流程图；
[0022]图7为本实用新型第二处理器的控制流程图。
【具体实施方式】
[0023]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0024]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0025]图1为本实用新型的模块示意图，一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，包括焊机，进一步包括用于器件控制的第一处理器；用于中央控制的第二处理器:与第一处理器通讯；第一处理器连接有用于功率放大的脉冲调制电路，送丝调速气阀电路和焊枪控制电路;脉冲调制电路:反馈脉冲信号至第一处理器;第二处理器连接有用于焊机电压采样的电压调理电路和用于焊机电流采样的电流调理电路;第二处理器通过16位数模转换器DAC输出给定的0-4.5V脉宽调制信号至焊机。
[0026]实施例1
[0027]图2为本实用新型第一处理器的一种具体实施例，所述的第一处理器，选用型号STM8S105，8位16兆的单片机;输入脉冲经调节后，通过电阻R14接入至电压跟随器UlA的同相端，电压跟随器UlA的同相端还连接有滤波电容CS;电压跟随器UlA的输出信号分别通过放大器UlC和放大器UlD接入第一处理器的电压分量输入端adc_para_volt和电流分量输入端adc_para_curr ； CN5为接线端子，型号为VH3.96，其端子3和端子4分别表征收弧电压和收弧电流。
[0028]实施例2
[0029]图3为本实用新型第二处理器的一种具体实施例，所述的第二处理器，选用型号STM32R)51，32位64Mips ARM架构的处理器，输入信号依序通过比较器U8A和电压跟随器U8B接入至第二处理器的信号输入端，正弧压由分压电阻R84分压后输入至电压跟随器U8C，电压跟随器U8C输出信号至第二处理器;该图中二极管为导流泄放作用。
[0030]实施例3
[0031]图4为本实用新型脉冲调制电路的一种具体实施例，级联的三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4构成功率放大电路;场效应管N6作为功率开关，其源极接入电压跟随器U3A的同相端，电压跟随器U3A输出端连接第一处理器的脉冲反馈端;场效应管N6源极还连接有场效应管N7，第一处理器通过三极管NS控制场效应管N7截止或导通，从而控制场效应管N6;所述的场效应管型号为IRF250。
[0032]实施例4
[0033]图5为本实用新型隔离串口的一种具体实施例，所述的隔离串口，选用两组线性光耦器件PC817，分别连接第一处理器和第二处理器，建立芯片通讯回路;具体连接关系，第一组光耦PC817发光部正极接有5V电源，负极连接第一处理器，受光部串联有3.3V电源和上拉电阻R39，上拉电阻R39电位接入第二处理器，5V电源和3.3V电源还连接有滤波电容;第二组光耦PC817发光部串联有第二处理器和3.3V电源，受光部串联5V电源和上拉电阻R38，电阻R38电位接入第一处理器。
[0034]实施例5
[0035]图6为本实用新型第一处理器的控制流程图，所述的第一处理器STM8S105单片机部分要点，处理事件，并管理了电流电压表显示，电流电压设定，故障和状态显示，直流电机调速;与第二处理器通讯，提供PWM方式送丝，采用反电动势采样稳定转速，供电电源可采用焊机主变压器抽头提供的直流电源，降低了焊机成本。数显表和所有按键，控制电路，均集成到一张控制板上，控制板安装在焊机前面板上。
[0036]实施例6
[0037]图7为本实用新型第二处理器的控制流程图，所述的第二处理器STM32F051控制要点:(I)完成焊机外特性控制，通过电压环PID和电流环PID计算，其结果可直接输出给焊机PWM控制器，调节焊机外特性;(2)采用精细的波形控制算法，焊接工艺适应范围广。
[0038]实施例7
[0039]所述的电流调理电路，焊机的输出电流范围0-1000A，用分流器做输出电流采样，得到75MV信号，通过电流调理电路换算成第二处理器可识别的0-3.3V信号;所述的电压调理电路，焊机的输出电压0-100V，通过电压调理电路换算成第二处理器可识别的0-3.3V信号。
[0040]硬件出现未知的异变，技术的进步只是选用标准的参考。但是出于改劣发明，或者成本考量，仅仅从实用性的技术方案选择。
[0041]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，包括焊机，其特征在于，进一步包括 用于器件控制的第一处理器； 用于中央控制的第二处理器:与第一处理器通讯； 第一处理器连接有用于功率放大的脉冲调制电路，送丝调速气阀电路和焊枪控制电路； 脉冲调制电路:反馈脉冲信号至第一处理器； 第二处理器连接有用于焊机电压采样的电压调理电路和用于焊机电流采样的电流调理电路； 第二处理器输出给定的脉宽调制信号至焊机。2.根据权利要求1所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，还包括用于第一处理器和第二处理器通讯回路的隔离串口，采用线性光耦隔离器。3.根据权利要求1所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，所述的第一处理器，进一步连接有故障检测电路，电参数LED表和按键。4.根据权利要求1所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，所述的第二处理器，通过分流器对焊机的电压和/或电流进行采样。5.根据权利要求1所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，所述的脉冲调制电路，包括构成功率放大驱动电路的达林顿管和场效应管。6.根据权利要求1所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，还包括电源； 与电源连接的电压转换器； 与电压转换器连接的电位器:设定输入电压和/或电流； 接受电位器输出电压和/或电流的匹配电路:其输出端连接第一处理器。7.根据权利要求3所述的一种数字化控制的逆变气体保护焊控制电路模块，其特征在于，所述的第一处理器，通过两个并行器连接电参数LED表。
【文档编号】B23K9/10GK205571673SQ201521050695
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年12月16日
【发明人】范海生, 樊昌元, 邓小波
【申请人】成都中域电子科技有限公司, 樊昌元