一种电弧焊机推力控制电路的制作方法

本实用新型涉及手工电弧焊机技术领域，更具体地说，它涉及一种电弧焊机推力控制电路。

背景技术：

手工电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，简称手弧焊，它是由焊接电源、焊接电缆、焊钳、焊条和焊件以及电弧构成回路，焊接时采用焊条和工件接触引燃电弧，然后提起焊条并保持一定距离，由焊接电源提供合适的电弧电压和焊接电流使电弧稳定燃烧，产生高温，将焊条和焊件局部加热到融化状态后，待其冷却后焊接在一起。

因为电弧焊机就是一个特殊的变压器，不同点就在于变压器接负载时电压下降小，而电弧焊机接负载时电压下降大，所以在手弧焊工作时，其焊接电流会下降，这样可能会导致粘焊条甚至是断弧的情况，为避免这种情况发生，就需要增加电弧焊的推力电流，而随着手工电弧焊机控制电路的应用发展，数字电路的应用越来越普及，手工电弧焊机的推力控制电路以及热引弧控制技术全由数字单片机来实现控制，其推力电流可由手工焊机本身的数字面板调节，也有一些手工焊机的推力控制电路由模拟电路实现，面板由模拟电位器调节，但单纯使用数字方法不能实现焊接推力快速响应的时间要求，单纯的使用模拟电路虽然电路响应快，但不能实现数字化调节功能，调节不够精确，这些问题函待解决。

而且，有些手弧焊会采用碱性的纤维素焊条，其电弧具有熔深大、穿透力强的优点，但在焊接过程中如果推力电流不能快速的调节升高，则会出现电弧不稳定、断弧或熄弧的现象，造成不良的工艺影响。

技术实现要素：

针对现有的推力电流调节存在响应慢或者调节不精确的问题，本实用新型的目的在于提供一种电弧焊机推力控制电路，其具有能精确的进行推力电流的调节且响应速度快的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电弧焊机推力控制电路，设置在电弧焊机内，包括与所述电弧焊机输出端耦合的推力给定电路、与所述推力给定电路的输出端耦合的用于调节推力输出电压的调节电路和与所述调节电路耦合的控制电路，所述推力给定电路的输出端输出推力给定电压，控制电路接收并输出PWM信号；

所述调节电路包括电阻R6和与所述电阻R6串联的电阻R7以及三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述电阻R6和所述电阻R7的连接处电连接，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R6远离所述电阻R7的一端耦接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻R7远离所述电阻R6的一端耦接；

所述给定输出端耦接有电阻R5，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q1的集电极耦接；

所述控制电路的输出端与所述三极管Q1的基极耦接，所述三极管Q1的发射极接地。

通过上述技术方案，推力给定电路的输出端提供推力给定电压，由控制电路接收脉宽可调的PWM信号并发射电平信号，当三极管Q1的的基极不接收电平信号时，三极管Q1处于截止状态，推力给定电压经由电阻R5、电阻R6和电阻R7，由电阻R6和电阻R7的分压作为推力输出电压，当三极管Q1的基极接收电平信号时，三极管Q1进入并处于放大工作状态，PWM信号的脉宽变化，控制电路输出的电平信号随之改变，继而改变三极管Q1的基极电流，实现对三极管Q1集电极和发射极之间的电压的线性调节，这样设置，控制电路为数字电路，通过对PWM信号的占空比的调节，使推力输出电压随着脉宽变化而变化，实现数字电路与模拟电路的结合，既能实现数字化调节，又能保证电路的响应速度。

进一步的，所述推力给定电路包括差分放大电路和固定设置在所述电弧焊机内的蓄电池，所述差分放大电路包括第一运放，所述蓄电池的输出端与所述第一运放的同相输入端耦接，所述电弧焊机输出端与所述第一运放的反相输入端的耦合，所述蓄电池的输出电压作为基准电压U，所述给定输出端为所述第一运放的输出端。

通过上述技术方案，由于基准电压使一定的，电弧焊机在使用中，电弧焊机输出端输出的电压减小，由给定输出端提供的推力给定电压会在差分放大电路的作用下升高，增大推力电流，避免断弧。

进一步的，所述蓄电池的输出端电连接有电阻R1，所述电阻R1远离所述蓄电池的一端电连接有电阻R2，所述电阻R1与所述电阻R2的电连接处与所述第一运放的同相输入端电连接；

所述电弧焊机输出端取其输出电压的十分之一作为推力输入电压UFB，所述电弧焊机输出端耦接有电阻R3，所述电阻R3远离所述电弧焊机输出端的一端与所述第一运放的反相输入端电连接；

所述第一运放的反相输入端电连接阻R4，所述电阻R4与所述第一运放输出端电连接。

通过上述技术方案，由于手弧焊机的推力电流一般在所述电弧焊机输出端电压既焊弧电压低于一定值时介入，故采用推力输入电压UFB与基准电压比较，使得在焊弧电压低于一定值时，电弧焊机推力控制电路可顺利的施加相应的电流推力。

进一步的，所述三极管Q1的集电极耦接有接地的滤波电容C1。

通过上述技术方案，滤波电容C1用于过滤延时线性电平信号。

进一步的，所述滤波电容C1远离接地的一端耦接有二极管D1。

通过上述技术方案，二极管D1可用于防止逆流，起到保护电路的作用。

进一步的，所述控制电路包括与所述控制电路的输出端耦合第二运放，所述第二运放的反相输入端与所述三极管Q1的基极耦接。

通过上述技术方案，第二运放使控制电路输出的PWM信号与调节电路隔离，避免相互影响。

进一步的，所述控制电路还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路包括电阻R9和与电阻R9的一端电连接滤波电容C2，所述电阻R9的另一端与所述PWM输入端电连接，所述电阻R9与所述滤波电容C2的连接处于所述第二运放的同相输入端耦接。

通过上述技术方案，通过低通滤波将控制电路输出的高频谐波滤除，保证电平信号的质量，提高推力电流调节的精度。

进一步的，所述低通滤波电路还包括电阻R10和与所述同相输入端耦接的滤波电容C3，所述电阻R10的一端与所述电阻R9远离所述PWM输入端的一端电连接，所述电阻R10的另一端与所述同相输入端电连接。

通过上述技术方案，通过选择一定电容值的电容C3，使低通滤波的截止频域更加准确，进一步提高推力电流调节的精度。

进一步的，所述第二运放的反相输入端耦接有电阻R8，所述电阻R8远离所述第二运放B的一端与所述三极管Q1的基极耦接。

通过上述技术方案，电阻R8可起到分压的作用，便于控制三极管Q1的基极电压，从而实现三极管Q1的集电极电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过采用数字和模拟相结合的控制技术来实现推力调节功能，其中由控制电路输出由PWM信号，由推力给定电路和调节电路构成的模拟电路接收PWM信号实现对推力电压的等效平均电压的控制，从而实现对推力电流的快速、精确的控制。

(2)通过推力输入电压与蓄电池提供的设定好的由基准电压形成差分放大电路，使焊弧电压在低于一定预设值时，使电弧焊机推力控制电路可顺利的施加相应的电流推力，避免断弧、熄弧的情况发生。

(3)通过调节PWM信号的脉宽，对推力电流的快速、精确的控制，使碱性纤维素焊条的焊接性能的到改善，提高焊接的工艺质量。

附图说明

图1为电弧焊机推力控制电路图。

附图标记：1、推力给定电路；2、调节电路；3、控制电路；4、PWM信号；5、第一运放；6、第二运放；U0、推力给定电压；U、基准电压；UFB、推力输入电压。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

一种电弧焊机推力控制电路，固定设置在电弧焊机内，如图1所示，包括与电弧焊机输出端耦合的推力给定电路1、与推力给定电路1耦合的调节电路2和与调节电路2耦合的控制电路3，推力给定电路1向调节电路2输出推力给定电压U0U0，控制电路3接收并发射脉宽可调的PWM信号4，调节电路2接收PWM信号4，实现对调节电路2的输出的推力电压的控制。

其中，用于调节推力输出电压的调节电路2包括电阻R6和与电阻R6串联的电阻R7以及三极管Q1，三极管Q1的基极电连接在电阻R6和电阻R7的连接处，三极管Q1的集电极与电阻R6远离电阻R7的一端耦接，三极管Q1的发射极与电阻R7远离电阻R6的一端耦接，并将三极管Q1的发射极接地，在推力给定电路1的输出端耦接电阻R5，电阻R5的另一端与三极管Q1的集电极耦接，控制电路3的输出端与三极管Q1的基极耦接，

推力给定电路的输出端提供推力给定电压，由控制电路接收脉宽可调的PWM信号并发射电平信号，当三极管Q1的的基极不接收电平信号时，三极管Q1处于截止状态，推力给定电压经由电阻R5、电阻R6和电阻R7，由电阻R6和电阻R7的分压作为推力输出电压，当三极管Q1的基极接收电平信号时，三极管Q1进入并处于放大工作状态，此时推力输出电压的变化受三极管Q1的集电极和发射极之间的电压控制，改变PWM信号的脉宽，使控制电路输出的电平信号随之增加，继而改变三极管Q1的基极电流，实现对三极管Q1集电极和发射极之间的电压的线性调解，这样设置，控制电路为数字电路，通过对PWM信号的占空比的调节，使推力输出电压随着脉宽增加而减小，实现数字电路与模拟电路的结合，既能实现数字化调节，又能保证电路的响应速度。

推力给定电路1包括差分放大电路和固定设置在电弧焊机内的蓄电池，并由蓄电池提供稳定的1.5V作为基准电压U，差分放大电路包括第一运放5、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，蓄电池的输出端与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端与接地的电阻R2电连接，电阻R1和电阻R2的连接处与第一运放5的同相输入端电连接，第一运放5的输出端与电阻R4的一端电连接，电阻R4的另一端与第一运放5的反相输入端电连接，电阻R3的一端与第一运放5的反相输入端电连接，电弧焊机输出端取其输出电压的十分之一作为推力输入电压UFB，输入电压UFB输入电阻R3远离电阻R4的一端。电弧焊机输出端为焊弧电压，电弧焊机在使用中，推力输入电压UFB会随着焊弧电压的减小而减小，经计算，第一运放5的输出端作为推力给定电压U0，该推力给定电压U0与基准电压U和输入电压UFB满足一种比例关系（），当R1=R3且R2=R4时，推力给定电压U0是基准电压U和输入电压UFB的K倍，K为电阻R4和电阻R3的比值（），在本实施例中，K=10，使得当焊弧电压高于15V时，差分放大电路不介入，当焊弧电压低于15V时，基准电压U与输入电压UFB进行比较，电弧焊机推力控制电路3可顺利的施加相应的电流推力。

控制电路3包括控制电路3第二运放6和低通滤波电路，第二运放6的同相输入端接收PWM信号4，第二运放6的反相输入端与三极管Q1的基极耦接，第二运放6控制电路3输出的PWM信号4与调节电路2隔离，避免相互影响。

为避免第二运放6的输出端中包含高频谐波，控制电路3低通滤波电路包括接收PWM信号4的电阻R9、与电阻R9的另一端电连接滤波电容C2和电阻R10以及与同相输入端05电连接的滤波电容C3，电阻R9与滤波电容C2的连接处与电阻R10电连接，电阻R10的一端与同相输入端05电连接，通过低通滤波将控制电路3带有的高频谐波滤除，保证脉冲的质量，选择不同电容值的电容C2和电容C3，使低通滤波的截止频域更加准确，提高推力电流调节的精度。

第二运放6的反相输入端07还电连接有电阻R8，电阻R8远离第二运放6B的一端与三极管Q1的基极电连接，电阻R8可起到分压的作用，并将电平信号转换成电流信号对三极管Q1的基极电流产生影响，便于根据电流信号调节三极管Q1集电极与发射极之间的电压。

三极管Q1的集电极耦接有接地的滤波电容C1，滤波电容C1用于过滤延时线性电平信号，滤波电容C1远离接地的一端耦接有二极管D1，二极管D1可用于防止逆流，起到保护电路的作用。

本实用新型的工作原理是：

第一运放5的输出端输出推力给定电压U0，经由电阻R5、电阻R6和电阻R7，由电阻R6和电阻R7的分压作为推力输出电压，当PWM信号4介入并进行脉宽调制时，电平信号使三极管Q1处于放大状态，此时推力输出电压可调，这样设置，通过控制电路3作为数字电路调节脉宽的大小，使推力电流可以被快速、精准的控制。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。