专利名称：交流tig弧焊设备自适应清理宽度调节电路的制作方法
技术领域：
交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路
技术领域：
本实用新型涉及气体保护焊逆变电源，特别涉及用于铝、镁、铜及其合金和铝青铜 电弧焊电源的波形调节电路，尤其涉及交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路。
背景技术：
现有技术交流氩弧焊机主要应用于铝、镁、铜及其合金和铝青铜的焊接。该类金属 极易氧化，表面生成一层致密的高熔点氧化膜，这层氧化膜如不被清理，就会妨碍焊接的正 常进行。现有技术交流TIG(钨极惰性气体保护焊，是Tungsten InertGas Welding的英文 简称)弧焊设备焊接时，所用电源为50 400Hz的交流方波，电源的极性周期性变化；在 交流正极性(焊件为正)半周，因钨极承载能力较大，电弧稳定、集中，使焊缝得到足够的熔 深；在交流负极性(焊件为负)半周，电弧中的氩气被电离后产生的正离子会高速撞击作为 负极的熔池，使熔池表面的氧化膜被击碎，因此焊缝表面光滑美观，成形良好，这种现象称 为“阴极清理”作用或“阴极破碎”作用。利用“阴极清理”作用，可以彻底清除熔池及附近 区域的氧化膜，并使钨极得到冷却。清理宽度的调节范围是现有技术交流氩弧焊机输出电流的一个重要参数，通常是 指电流负半周相对于整个周期的比值，负半周时间越长，清理宽度越大。现有技术交流TIG 弧焊设备的清理宽度调节采用单独的旋钮操作，调节比例为15% 85%。在实际应用中， 为了减少电极损耗，大电流输出时需要减小清理宽度，小电流输出时需要增大清理宽度，需 要焊工根据实际焊接电流的大小、材料的成分及焊件的厚度来调节清理宽度；采用单独的 旋钮人工调节交流TIG弧焊设备的清理宽度，存在精确度低、使用不方便和工作效率差等 缺点。现有技术交流TIG弧焊设备清理宽度调节电路的缺点有以下几个方面1、焊接电流调节和交流清理宽度调节是各自独立的，匹配该两参数要靠焊工的经 验；2、清理宽度的调节范围从15% 85%，在用电位器调节时，在刻度范围内不能做 到对清理宽度精细调节；3、在弧焊设备带衰减功能时，焊接电流自动从指令值逐渐下降到零，如果清理宽 度不跟随电流变化自动调整，会影响焊接效果。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种交 流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，该自适应清理宽度调节电路巧妙地解决了交流 TIG弧焊设备清理宽度调节和焊接电流匹配的问题，使交流TIG弧焊设备清理宽度的调节 可自动适应焊接电流的变化，还可精细调节，具有电路简单、成本低、调节精度高、使用方便 和工作效率高等优点。本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是[0010]提供一种交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，包括焊接电流给定电路和 清理宽度调节模块，该清理宽度调节模块又包括电压转换电路、锯齿波发生电路和电压比 较电路；所述焊接电流给定电路输出的指令电压经所述电压转换电路转换为另一范围的合 适电压，再输入至所述电压比较电路的一输入端，所述锯齿波发生电路的输出电压则施加 到该电压比较电路的另一输入端；所述电压比较电路比较所述两输入电压幅值和波形后， 输出负半周相对于整个周期的比值随焊接电流变化而自动调整的正负半波不对称的矩形 波电压，用于控制交流TIG弧焊设备输出同样波形的焊接电流。所述清理宽度调节模块还包括与所述电压转换电路输出端电连接的清理宽度微 调电路，该清理宽度微调电路包括微调电位器和电阻；所述电压转换电路输出的合适电压 施加至所述微调电位器的一固定端，该微调电位器的另一固定端经所述电阻电连接至控制 电源的正极，所述微调电位器的滑动臂电连接电压比较电路之所述一输入端。同现有技术相比较，本实用新型交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路的有 益效果在于1、借助焊接电流给定信号、按一定比例关系来控制清理宽度相对于所述焊接电流 整个周期的比值，从而使交流TIG弧焊设备清理宽度的调节能自动适应焊接电流的变化；2、还通过微调电位器来微调清理宽度的比值，达到精细调节的目的，该微调电位 器可在所述清理宽度比值的士 10%范围内微调，更能使交流TIG弧焊设备清理宽度的调节 自动适应焊接电流的变化，具有调节精度高的优点；3、使用硬件电路实现调节，具有电路简单和成本低等优点；4、不再需要焊工单独进行手工调节，具有使用方便和工作效率高等优点。
图1是本实用新型交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路的电原理逻辑框 图；图2是所述自适应清理宽度调节电路具体实施例的电路示意图；图3是所述自适应清理宽度调节电路之电压比较电路306两输入端的电压波形示 意图，其中仏是所述电压比较电路306 —输入端的电压波形，即是所述电压转换电路302或 清理宽度微调电路305输出的电压波形；U2是该电压比较电路306另一输入端的电压波形， 即是所述锯齿波发生电路304输出的电压波形；图4是所述自适应清理宽度调节电路输出的波形示意图。
具体实施方式
下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。 参见图1至图4，一种交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，包括焊接电 流给定电路100和清理宽度调节模块300，该清理宽度调节模块300又包括电压转换电路 302、锯齿波发生电路304和电压比较电路306 ；所述焊接电流给定电路100输出的指令电 压Uj经所述电压转换电路302转换为另一范围的合适电压U”再输入至所述电压比较电路 306的一输入端，所述锯齿波发生电路304的输出电压U2则施加到该电压比较电路306的 另一输入端；所述电压比较电路306比较所述两输入电压幅值和波形后，输出负半周相对于整个周期的比值随焊接电流变化而自动调整的正负半波不对称的矩形波电压，用于控制 交流TIG弧焊设备输出同样波形的焊接电流。参见图1和图2，所述清理宽度调节模块300还包括与所述电压转换电路302输 出端电连接的清理宽度微调电路305，该清理宽度微调电路305包括微调电位器W1和电阻 R65 ；所述电压转换电路302输出的合适电压施加至所述微调电位器W1的一固定端，该微调 电位器W1的另一固定端经所述电阻R65电连接至控制电源的正极，如电连接至12V控制电 源的正极，所述微调电位器W1的滑动臂电连接电压比较电路306之所述一输入端。参见图1和图2，所述电压转换电路302包括运算放大器U7B、电阻R56、稳压二极 管D33、电阻R66、电位器W4、运算放大器U7A和电阻R55 ；所述焊接电流给定电路100输出 的指令电压Uj施加到所述运算放大器U7B的同相输入端5脚，该运算放大器U7B的反相输 入端6脚电连接到所述运算放大器U7B的输出端7脚，所述运算放大器U7B的输出端7脚 通过所述电阻R56和稳压二极管D33电连接到所述运算放大器U7A的同相输入端3脚，其 中所述稳压二极管D33的负极接所述运算放大器U7A的同相输入端3脚，其正极接所述电 阻R56，所述稳压二极管D33的正极还经串联的所述电阻R66和电位器W4后接地，其中所述 电位器W4的滑动臂电连接到串联的所述电阻R66和电位器W4之间，所述运算放大器U7A 的同相输入端3脚还经所述电阻R55后电连接至控制电源的正极，如电连接至12V控制电 源的正极，所述运算放大器U7A的反相输入端2脚电连接到所述运算放大器U7A的输出端1 脚。所述运算放大器U7B和U7A是型号为LM358双运放运算放大器，各占双运放运算放大 器的二分之一。所述运算放大器U7B的4脚接地，其8脚接控制电源的正极，如接12V控制 电源的正极。所述运算放大器U7A的同相输入端3脚还经电容C18后接地。参见图1和图2，所述电压比较电路306是基于集成电路型运算放大器的电压比较 器，包括运算放大器U2D，该运算放大器U2D的同相输入端12脚与所述锯齿波发生电路304 的输出电连接，其反相输入端13脚与所述电压转换电路302的输出或所述清理宽度微调电 路305的输出电连接。所述运算放大器U2D的反相输入端13脚还经电解电容C14后接地， 其中电解电容C14的正极接所述运算放大器U2D的反相输入端13脚；所述运算放大器U2D 的输出端14脚通过电阻R41后输出，如输出到交流TIG弧焊设备之DC-AC逆变器上。所述 运算放大器U2D是四分之一型号为LM324的四运放运算放大器。参见图1至图3，所述锯齿波发生电路304是基于集成电路型运算放大器的锯齿波 发生器，包括运算放大器U2B、电阻R31 33、电阻R36、电阻R50、电容C7和电容C19 ；所述 运算放大器U2D是四分之一型号为LM324的四运放运算放大器；所述运算放大器U2B的同 相输入端5脚经所述电阻R32后电连接电连接至控制电源的正极，如电连接至12V控制电 源的正极，其同相输入端5脚还经所述电阻R33后接地，其同相输入端5脚与该运算放大器 U2B的输出端7脚之间电连接有所述电阻R31，所述运算放大器U2B的输出端7脚与其反相 输入端6脚之间电连接有所述电阻R50，所述电阻R36和电容C19串联在一起与所述电容 C7并联后电连接在所述运算放大器U2B的反相输入端6脚与地之间，所述运算放大器U2B 的反相输入端6脚作为所述锯齿波发生电路304的输出电连接至电压比较电路306之所述 另一输入端。如图3所示，所述运算放大器U2B的反相输入端6脚输出为锯齿波。具体实施例参见图1至图4，一种交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，包括焊接电流给定电路100和清理宽度调节模块300，该清理宽度调节模块300又包括电压转换电路 302、所述清理宽度微调电路305、锯齿波发生电路304和电压比较电路306。所述电压转换电路302包括运算放大器U7B、电阻R56、稳压二极管D33、电阻R66、 电位器W4、运算放大器U7A、电阻R55和电容C18，所述运算放大器U7B和U7A是型号为 LM358双运放运算放大器，各占双运放运算放大器的二分之一；所述焊接电流给定电路100 输出的指令电压Uj施加到所述运算放大器U7B的同相输入端5脚，该运算放大器U7B的反 相输入端6脚电连接到所述运算放大器U7B的输出端7脚，所述运算放大器U7B的4脚接 地，其8脚接12V控制电源的正极，所述运算放大器U7B的输出端7脚通过所述电阻R56和 稳压二极管D33电连接到所述运算放大器U7A的同相输入端3脚，其中所述稳压二极管D33 的负极接所述运算放大器U7A的同相输入端3脚，其正极接所述电阻R56，所述稳压二极管 D33的正极还经串联的所述电阻R66和电位器W4后接地，其中所述电位器W4的滑动臂电连 接到串联的所述电阻R66和电位器W4之间，所述运算放大器U7A的同相输入端3脚还经所 述电阻R55后电连接至12V控制电源的正极，其同相输入端3脚还经电容C18后接地，所述 运算放大器U7A的反 相输入端2脚电连接至所述运算放大器U7A的输出端1脚。所述清理宽度微调电路305包括微调电位器Wl和电阻R65 ；所述电压转换电路 302之运算放大器U7A的输出端1脚电连接到所述微调电位器Wl的一固定端，该微调电位 器Wl的另一固定端经所述电阻R65后电连接至12V控制电源的正极。所述锯齿波发生电路304是基于集成电路型运算放大器的锯齿波发生器，包括运 算放大器U2B、电阻R31 33、电阻R36、电阻R50、电容C7和电容C19 ；所述运算放大器U2D 是四分之一型号为LM324的四运放运算放大器；所述运算放大器U2B的同相输入端5脚经 所述电阻R32后电连接至12V控制电源的正极，其同相输入端5脚还经所述电阻R33后接 地，其同相输入端5脚与该运算放大器U2B的输出端7脚之间电连接有所述电阻R31，所述 运算放大器U2B的输出端7脚与其反相输入端6脚之间电连接有所述电阻R50，所述电阻 R36和电容C19串联在一起与所述电容C7并联后电连接在所述运算放大器U2B的反相输入 端6脚与地之间。所述电压比较电路306是基于集成电路型运算放大器的电压比较器，包括运算放 大器U2D、电解电容C14和电阻R41，该运算放大器U2D是四分之一型号为LM324的四运放 运算放大器；所述运算放大器U2B的反相输入端6脚作为所述锯齿波发生电路304的输出 电连接至所述运算放大器U2D的同相输入端12脚，所述微调电位器Wl的滑动臂电连接至 所述运算放大器U2D的反相输入端13脚；所述运算放大器U2D的反相输入端13脚还经电 解电容C14后接地，其中电解电容C14的正极接所述运算放大器U2D的反相输入端13脚； 所述运算放大器U2D的输出端14脚通过电阻R41后输出。所述运算放大器U2B的反相输入端6脚产生频率为60Hz的锯齿波电压U2 (如图3 所示)，加到所述运算放大器U2D的同相输入端12脚上。所述焊接电流给定电路100输出 的指令电压化调节范围为0 5伏，加在所述运算放大器U7B的同相输入端5脚，经所述电 压转换电路302后，转换为5 7伏的合适电压从所述运算放大器U7A的输出端1脚输出 到所述微调电位器Wl的一固定端，使所述微调电位器Wl滑动臂的电压随之变化，而所述微 调电位器Wl的滑动臂电连接到所述运算放大器U2D的反相输入端13脚，所述运算放大器 U2D的反相输入端13脚上的电压U1与其同相输入端12脚的锯齿波电压U2相比较，其输出端14脚输出负半周相对于整个周期的比值随焊接电流变化而自动调整的正负半波不对称 的矩形波电压(如图4所示)，用于控制交流TIG弧焊设备输出同样波形的焊接电流。调 节所述微调电位器Wl的滑动臂，可微调输出到所述运算放大器U2D的反相输入端13脚上 电压U1的变化范围，从而达到微调清理宽度的比值，达到精细调节的目的，该微调电位器Wl 可在所述清理宽度比值的士 10%范围内微调，更能使交流TIG弧焊设备清理宽度的调节自 动适应焊接电流的变化，具有调节精度高的优点。 以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属 于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均 应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求一种交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，包括焊接电流给定电路(100)，其特征在于还包括清理宽度调节模块(300)，该清理宽度调节模块(300)又包括电压转换电路(302)、锯齿波发生电路(304)和电压比较电路(306)；所述焊接电流给定电路(100)输出的指令电压(Uj)经所述电压转换电路(302)转换为另一范围的合适电压，再输入至所述电压比较电路(306)的一输入端，所述锯齿波发生电路(304)的输出电压则施加到该电压比较电路(306)的另一输入端；所述电压比较电路(306)比较所述两输入电压幅值和波形后，输出负半周相对于整个周期的比值随焊接电流变化而自动调整的正负半波不对称的矩形波电压，用于控制交流TIG弧焊设备输出同样波形的焊接电流。
2.根据权利要求1所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于 所述清理宽度调节模块(300)还包括与所述电压转换电路(302)输出端电连接的清理宽度微调电路(305)，该清理宽度微调电路(305)包括微调电位器Wl和电阻R65 ；所述电压 转换电路(302)输出的合适电压施加至所述微调电位器Wl的一固定端，该微调电位器Wl 的另一固定端经所述电阻R65电连接至控制电源的正极，所述微调电位器Wl的滑动臂电连 接电压比较电路(306)之所述一输入端。
3.根据权利要求1或2所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于所述电压转换电路(302)包括运算放大器U7B、电阻R56、稳压二极管D33、电阻R66、电 位器W4、运算放大器U7A和电阻R55 ；所述焊接电流给定电路(100)输出的指令电压(Uj)施 加到所述运算放大器U7B的同相输入端，该运算放大器U7B的反相输入端电连接到所述运 算放大器U7B的输出端，所述运算放大器U7B的输出端通过所述电阻R56和稳压二极管D33 电连接到所述运算放大器U7A的同相输入端，其中所述稳压二极管D33的负极接所述运算 放大器U7A的同相输入端，其正极接所述电阻R56，所述稳压二极管D33的正极还经串联的 所述电阻R66和电位器W4后接地，其中所述电位器W4的滑动臂电连接到串联的所述电阻 R66和电位器W4之间，所述运算放大器U7A的同相输入端还经所述电阻R55电连接至控制 电源的正极，所述运算放大器U7A的反相输入端电连接到所述运算放大器U7A的输出端。
4.根据权利要求3所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于 所述运算放大器U7B和U7A是型号为LM358双运放运算放大器，各占双运放运算放大器的二分之一。
5.根据权利要求1或2所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于所述电压比较电路(306)是基于集成电路型运算放大器的电压比较器，包括运算放大 器U2D，该运算放大器U2D的同相输入端与所述锯齿波发生电路(304)的输出电连接，其反 相输入端与所述电压转换电路(302)的输出或所述清理宽度微调电路(305)的输出电连接。
6.根据权利要求5所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于 所述运算放大器U2D是四分之一型号为LM324的四运放运算放大器。
7.根据权利要求1或2所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于所述锯齿波发生电路(304)是基于集成电路型运算放大器的锯齿波发生器，包括运算 放大器U2B、电阻R31 33、电阻R36、电阻R50、电容C7和电容C19 ；所述运算放大器U2B的 同相输入端经所述电阻R32电连接至控制电源的正极，其同相输入端还经所述电阻R33接 地，其同相输入端与该运算放大器U2B的输出端之间电连接有所述电阻R31，所述运算放大 器U2B的输出端与其反相输入端之间电连接有所述电阻R50，所述电阻R36和电容C19串联 在一起与所述电容C7并联后电连接在所述运算放大器U2B的反相输入端与地之间，所述运 算放大器U2B的反相输入端作为所述锯齿波发生电路(304)的输出电连接至电压比较电路 (306)之所述另一输入端。
8.根据权利要求7所述的交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，其特征在于 所述运算放大器U2D是四分之一型号为LM324的四运放运算放大器。
专利摘要一种交流TIG弧焊设备自适应清理宽度调节电路，包括焊接电流给定电路和清理宽度调节模块，该清理宽度调节模块包括电压转换电路、锯齿波发生电路和电压比较电路；焊接电流给定电路输出的指令电压经电压转换电路转换为合适电压输入至电压比较电路的一输入端，锯齿波发生电路的输出电压则施加到电压比较电路的另一输入端；电压比较电路比较两输入电压幅值和波形后输出不对称的矩形波电压。本实用新型自适应清理宽度调节电路巧妙地解决了交流TIG弧焊设备清理宽度调节和焊接电流匹配的问题，使交流TIG弧焊设备清理宽度的调节可自动适应焊接电流的变化，还可精细调节，具有电路简单、成本低、调节精度高、使用方便和工作效率高等优点。
文档编号B23K9/10GK201596834SQ20092026099
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者唐洪建, 杨少军, 谢炳兴, 邱光 申请人:深圳市瑞凌实业股份有限公司