一种基于mcu的焊接电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于MCU的焊接电源装置，包括MCU模块，所述MCU模块的模拟信号输入端分别和电网电压输入模块、焊接电源电流输出模块、焊接电源电压输出模块和测温装置相连；所述MCU模块的开关信号输入端和焊接电源异常信号模块相连；所述MCU模块的一个输出端和PWM模块相连输出脉宽调制信号，另一个输出端和风机相连输出启停控制信号；所述测温装置为温度传感器或热敏电阻。本实用新型提供的基于MCU的焊接电源装置，通过实时检查电网电压和关键元器件的温度，并通过控制风机启停进行过热保护,出现异常时快速停止机器的工作，从而大幅提升焊接电源的可靠性，并且简化电路结构，提高控制精度。
【专利说明】—种基于MCU的焊接电源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焊接电源装置，尤其涉及一种基于MCU的焊接电源装置。
【背景技术】
[0002]焊接电源是为焊接电弧提供电能的一种装置，也就是利用焊接电弧产生的热量来熔化焊条和焊件，实现焊接过程的电气设备。焊接过程中，焊接电弧的电阻值一直在变化着，并且随着电弧长度的变化而变化，当电弧长度增加时，电阻就大，反之电阻就小。为满足焊条电弧焊焊接的需要，一般对焊条电弧焊电源具有下列要求:1、适当的空载电压:当弧焊电源接通电网而输出端没有负载时，焊接电流最好为零。2、适当的短路电流:焊条电弧焊过程中，引弧和熔滴过渡等都会造成焊接回路的短路现象；通常规定短路电流等于焊接电流的1.25?1.5倍。3、具有陡降的外特性:在稳定状态下，弧焊电源的输出的焊接电流与输出电压之间最好具有陡降的外特性以便提高电弧的稳定性。4、良好的动特性:焊接过程中，焊机的负荷总是在不断地变化，焊条与焊件之间会频繁的发生短路和重新引弧，焊条抬起时，焊接电源要很快达到空载电压，如果焊机的输出电流和电压不能迅速地适应焊接电弧过程中的这些变化，电弧就不能稳定的燃烧甚至熄灭；通常规定电压回复时间不大于
0.05s，使得焊接过程中电弧柔软、平静、富有弹性，容易引弧，焊接过程稳定、飞溅小。
[0003]为了保证焊接电源安全可靠低工作，用于焊机的焊接电源需要实现电源的上电检测和初始化、工作过程中的异常情况处理、以及关机或者忽然掉电时的时序控制。传统的焊机实现这些功能需要比较复杂的电路，并且在时间精确度和重复性上存在一定的偏差，随着Microprogrammed Control Unit (以下简称MCU)的广泛应用，因此有必要提供基于MCU的焊接电源装置实现控制的数字化，并且进一步提高焊接电源的可靠性和控制精度。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于MCU的焊接电源装置，不仅能够大幅提升电源的可靠性，并且简化电路结构，提高控制精度。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于MCU的焊接电源装置，包括MCU模块，所述MCU模块的模拟信号输入端分别和电网电压输入模块、焊接电源电流输出模块、焊接电源电压输出模块和测温装置相连；所述MCU模块的开关信号输入端和焊接电源异常信号模块相连；所述MCU模块的一个输出端和PWM模块相连输出脉宽调制信号，另一个输出端和风机相连输出启停控制信号。
[0006]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述测温装置为温度传感器。
[0007]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述温度传感器包括用于测量IGBT温度的第一温度传感器、用于测量中频变压器线圈温度的第二温度传感器以及用于测量快恢复管温度的第三温度传感器。
[0008]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述第一温度传感器和第二温度传感器的测量范围为30?80°C。[0009]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述第三温度传感器的测量范围为60~140。。。
[0010]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述测温装置为热敏电阻。
[0011]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述热敏电阻安装在焊机的机壳上。
[0012]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述PWM模块由IGBT模块驱动，所述热敏电阻贴在IGBT模块的散热器上。
[0013]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述电网电压输入模块和焊接电源电流输出模块之间设有中频变压器，所述热敏电阻安装在中频变压器线圈上。
[0014]上述的基于MCU的焊接电源装置，其中，所述焊接电源异常信号模块包括过流信号、过热信号、过欠压信号和/或超过额定功率异常信号。
[0015]本实用新型对比现有技术有如下的有益效果:本实用新型提供的基于MCU的焊接电源装置，通过MCU模块实时检查电网电压以及中频变压器初级电流电压等信号，利用测温装置检测关键元器件的温度，并通过控制风机启停进行过热保护，出现异常时快速停止机器的工作，从而大幅提升焊接电源的可靠性，并且简化电路结构，提高控制精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型基于MCU的焊接电源装置硬件方框示意图；
[0017]图2为本实用新型焊接电源上电时序控制流程图；
[0018]图3为本实用新型焊接电源工作时序控制流程图；
[0019]图4为本实用新型焊接电源关机时序控制流程图；
[0020]图5为本实用新型智能焊接电源装置中温度转换成电压的硬件电路示意图；
[0021]图6为本实用新型焊接电源装置采用热敏电阻后过热保护控制流程示意图。
[0022]图中:
[0023]IMCU模块2电网电压输入模块 3焊接电源电流输出模块
[0024]4焊接电源电压输出模块5测温装置6焊接电源异常信号模块
[0025]7PWM模块8风机
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0027]图1为本实用新型基于MCU的焊接电源装置硬件方框示意图。
[0028]请参见图1，本实用新型提供的基于MCU的焊接电源装置包括MCU模块I，所述MCU模块I的模拟信号输入端分别和电网电压输入模块2、焊接电源电流输出模块3、焊接电源电压输出模块4和测温装置5相连；所述MCU模块I的开关信号输入端和焊接电源异常信号模块6相连；所述MCU模块I的一个输出端和PWM模块7相连输出脉宽调制信号,另一个输出端和风机8相连输出启停控制信号。
[0029]本实用新型提供的基于MCU的焊接电源装置，通过MCU模块I实时检查电网电压以及中频变压器初级电流电压等信号，利用测温装置5关键元器件的温度，并通过控制风机8启停进行过热保护，出现异常时快速停止机器的工作，从而大幅提升电源的可靠性，并且简化电路结构，提高控制精度。测温装置5 —般可选择温度传感器，具体转化连接如下:1、将电网电压输入模块2的电压信号输入到MCU的模数转换通道ADO ;2、将焊接电源的输出电流以及输出电压通过硬件电路转化成电压信号输入到MCU的AD3、AD4通道。3、将焊接电源内部关键元器件的温度，用于测量IGBT温度的第一温度传感器以及用于测量中频变压器线圈温度的第二温度传感器的信号输入到MCU的AD1、AD2通道，所述第一温度传感器和第二温度传感器的测量范围大致为30?80°C，检测温度达到50?60°C开风机8，达到80°C停机；当然也可根据需要在增加用于测量快恢复管温度的第三温度传感器等等，所述第三温度传感器的测量范围为60?140°C，即达到140°C停机。4、将焊接电源异常信号通过硬件电路转化成高(约3.3V)低(约0V)电平输入到MCU的输入/输出口(以下简称I/O 口)，如过流信号、过热信号、过欠压信号和/或超过额定功率等异常信号。5、用MCU模块的I/O 口控制焊接电源的脉宽调制(以下简称PWM)、风机8等部件的启动和停止。
[0030]图2为本实用新型焊接电源上电时序控制流程图。
[0031]请继续参见图2，本实用新型提供的焊接电源装置的开机过程如下:焊接电源上电以后，首先通过电网电压输入模块2检查网压是否正常，如果正常再吸合主电源的继电器，延迟一段时间以后，启动PWM模块7，进入正常工作状态。
[0032]图3为本实用新型焊接电源工作时序控制流程图。
[0033]请继续参见图3，本实用新型提供的焊接电源装置的工作过程如下:在工作工程中需要周期性的检查电网电压、关键元器件的温度、中频变压器初级电流等信号，出现异常时，需快速停止机器的工作，进入异常保护状态，并等待其恢复；
[0034]图4为本实用新型焊接电源关机时序控制流程图。
[0035]请继续参见图4，本实用新型提供的焊接电源装置的关机过程如下:检测到关机信号后，需要先关闭PWM模块7，延迟一些时间后再切断主电源的继电器，打开风机8把电源上剩余的能量释放完毕。
[0036]除了温度传感器外，本实用新型还可采用热敏电阻作为测温装置直接实现过热保护功能，所述热敏电阻优选安装在焊机的机壳上和关键元器件位置，如将热敏电阻贴在驱动PWM模块7的IGBT模块的散热器上；或者安装在电网电压输入模块2和焊接电源电流输出模块3之间设置的中频变压器线圈上；然后通过硬件电路将这些位置的温度转换成电压信号，连接到MCU的模数转换口(以下简称AD 口)，转化电路如图5所示将机壳上的温度通过NTC转换成一个电阻值，再通过分压电阻R、Rp,电容C滤波以后转换成一个电压值输入到芯片的模数转换口(AD 口)。根据MCU模块I的AD 口上获得的数据，根据不同的环境温度能对各个热保护温度点做出相应的调整，使得焊机的使用效率大大提高，并且增强焊接的可靠性和使用寿命。
[0037]图6为本实用新型焊接电源装置采用热敏电阻后过热保护控制流程示意图。
[0038]请继续参见图6，本实用新型焊接电源装置采用热敏电阻后过热保护控制流程如下:1、焊机上电以后，MCU模块I的AD 口首先检测环境温度(依靠机壳上的NTC)，然后根据环境温度，调出适用于该环境温度下的温度保护点；2、然后利用MCU的AD 口周期性的读取关键元器件位置的温度，当高于保护温度点时命令焊机停止工作，并输出热保护指示信号。
[0039]虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【权利要求】
1.一种基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，包括MCU模块(I)，所述MCU模块(I)的模拟信号输入端分别和电网电压输入模块(2)、焊接电源电流输出模块(3)、焊接电源电压输出模块(4)和测温装置(5)相连；所述MCU模块(I)的开关信号输入端和焊接电源异常信号模块(6)相连；所述MCU模块(I)的一个输出端和PWM模块(7)相连输出脉宽调制信号，另一个输出端和风机(8)相连输出启停控制信号。
2.如权利要求1所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述测温装置(5)为温度传感器。
3.如权利要求2所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述温度传感器包括用于测量IGBT温度的第一温度传感器、用于测量中频变压器线圈温度的第二温度传感器以及用于测量快恢复管温度的第三温度传感器。
4.如权利要求3所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述第一温度传感器和第二温度传感器的测量范围为30?80°C。
5.如权利要求3所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述第三温度传感器的测量范围为60?1400C o
6.如权利要求1所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述测温装置(5)为热敏电阻。
7.如权利要求6所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述热敏电阻安装在焊机的机壳上。
8.如权利要求6所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述PWM模块(7)由IGBT模块驱动，所述热敏电阻(5)贴在IGBT模块的散热器上。
9.如权利要求6所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述电网电压输入模块(2 )和焊接电源电流输出模块(3 )之间设有中频变压器，所述热敏电阻(5 )安装在中频变压器线圈上。
10.如权利要求1?9任一项所述的基于MCU的焊接电源装置，其特征在于，所述焊接电源异常信号模块(6)包括过流信号、过热信号、过欠压信号和/或超过额定功率异常信号。
【文档编号】B23K9/10GK203541812SQ201320614896
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】舒振宇, 徐欢 申请人:上海沪工焊接集团股份有限公司