应用于焊接保护气体的流量控制装置的制作方法

本实用新型涉及气体流量控制技术领域，特别涉及一种应用于焊接保护气体的流量控制装置。

背景技术：

气体流量控制问题普遍存在于很多领域，例如临床治疗、燃烧装置、等离子弧焊、激光焊接、焊接混合气比例控制等。目前的研究中，常见的气体流量控制执行装置有步进电机和阀门组合、电磁阀和比例阀组合、舵机齿轮和阀门组合等。

在焊接生产应用中，经常使用气体保护焊的焊接方法，该焊接方法通过外加气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属。焊接保护气体的流量大小和稳定性，在焊接过程中影响焊接电弧形态，影响保护作用，适宜大小和稳定的气体流量有助于形成稳定的焊接电弧形态，保证焊接质量。然而，现有应用于焊接保护气体的流量控制方案复杂，成本高，且难以获得稳定的焊接保护气体流量。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种应用于焊接保护气体的流量控制装置，用以提供一种简单的结构，成本低，可获得稳定的焊接保护气体流量的流量控制装置，包括：

电磁比例阀，设置在送气装置与外部焊枪连通的管路上；

气体流量传感器，输入端与所述电磁比例阀的供电送气口连通，用于采集实时气体流量，输出实时气体流量模拟信号；

气体流量控制板，与所述气体流量传感器连接，用于将所述实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号，将所述实时气体流量数字信号换算成实时气体流量反馈值，根据预先设置的气体流量给定值和所述实时气体流量反馈值，输出脉冲宽度调制PWM斩波来改变电磁比例阀的开度大小以控制气体流量。

本实用新型实施例提供的应用于焊接保护气体的流量控制装置，通过气体流量传感器采集实时气体流量，输出实时气体流量模拟信号；通过气体流量控制板将所述实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号，将所述实时气体流量数字信号换算成实时气体流量反馈值，根据预先设置的气体流量给定值和所述实时气体流量反馈值，输出脉冲宽度调制PWM斩波来改变电磁比例阀的开度大小以控制气体流量，实现了通过PWM斩波来控制电磁比例阀的开度，获得了稳定的焊接保护气体流量，且结构简单，成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中应用于焊接保护气体的流量控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例中应用于焊接保护气体的流量控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例中应用于焊接保护气体的流量控制装置的原理框图；

图4是图3中应用于焊接保护气体的流量控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在介绍本实用新型实施例之前，首先对本实用新型涉及的技术名称进行简单介绍如下。

1、RC滤波：利用电阻R和电容C刷选波段，起到平滑信号的作用。

2、AD转换：将模拟电压转换为数字信号。

3、PWM斩波：控制脉冲信号的一个周期内，高电平时间占整个周期的比例。

发明人发现：在焊接应用领域，已有的气体流量控制研究主要致力于解决离子气流量的稳定控制、氩气和二氧化碳混合比例精确控制等。在有些现有技术中，根据等离子弧立焊对离子气流量变化的要求，研制了一套离子气流量实时自动检测和控制的气体流量控制器，该设备采用压差法检测气体流量，用步进电机、电源和阀门组成控制执行器，实现了自动控制离子气流量。在有些现有技术中，研制了一种气体保护焊自动混气设备，该设备用气体分析仪检测混合气体中氩气和二氧化碳比例，闭环控制氩气和二氧化碳进气口的电磁阀，以保证两种气体的配比精度。然而，现有应用于焊接保护气体的流量控制方案复杂，成本高，且难以获得稳定的焊接保护气体流量。

因此，考虑到上述技术问题，发明人提出了一应用于焊接保护气体的流量控制装置，该方案采集实时的焊接保护气体流量值，采用PID控制方法，输出PWM斩波来控制电磁比例阀的开度，进而实现对气体流量的闭环控制，获得稳定的焊接保护气体流量。

该方案的整体实用新型构思是：设计由液晶屏设置气体流量给定值，通过CAN(控制器局域网络，Controller Area Network,CAN)通信下发至气体流量控制板。由气体流量传感器采集实时气体流量，输出相应的模拟信号。运用电路RC滤波和AD转换对模拟信号进行处理，并将获得的数字信号换算成气体流量值形成最终的反馈值。将反馈值输入给气体流量PID控制器，根据PID计算结果，输出PWM斩波来改变电磁比例阀供电，进而改变电磁阀开度大小以控制气体流量。在气体流量控制同时，通过CAN通信将换算的气体流量值上传至液晶屏，在液晶显示面板端显示实时气体流量值。

下面对该应用于焊接保护气体的流量控制装置进行详细介绍如下。

图1是本实用新型实施例中应用于焊接保护气体的流量控制装置的结构示意图，如图1所示，该控制装置包括：

电磁比例阀4，设置在送气装置与外部焊枪连通的管路上；

气体流量传感器5，输入端与电磁比例阀4的供电送气口连通，用于采集实时气体流量，输出实时气体流量模拟信号；

气体流量控制板10，与所述气体流量传感器5连接，用于将所述实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号，将所述实时气体流量数字信号换算成实时气体流量反馈值，根据预先设置的气体流量给定值和所述实时气体流量反馈值，输出脉冲宽度调制PWM斩波来改变电磁比例阀4的开度大小以控制气体流量。

本实用新型实施例提供的应用于焊接保护气体的流量控制装置，通过气体流量传感器采集实时气体流量，输出实时气体流量模拟信号；通过气体流量控制板将所述实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号，将所述实时气体流量数字信号换算成实时气体流量反馈值，根据预先设置的气体流量给定值和所述实时气体流量反馈值，输出脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)斩波来改变电磁比例阀的开度大小以控制气体流量，实现了通过PWM斩波来控制电磁比例阀的开度，获得了稳定的焊接保护气体流量，且结构简单，成本低。

如图2所示，在一个实施例中，所述气体流量控制板可以包括：

AD转换电路，输入端与所述气体流量传感器的输出端连接，用于将所述实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号；

气体流量值换算单元，用于将所述实时气体流量数字信号换算成实时气体流量反馈值；

PID控制器(比例-积分-微分控制器)，第一输入端与所述气体流量值换算单元连接，用于根据预先设置的气体流量给定值和实时气体流量反馈值，输出PWM斩波来改变电磁比例阀供电，进而改变电磁比例阀开度大小以控制气体流量。

具体实施时，采用PID控制方法，输出PWM斩波来控制电磁比例阀的开度，进而实现对气体流量的闭环控制，获得稳定的焊接保护气体流量。

具体实施时，本实用新型实施例中不涉及PID控制算法改进，具体可以采用现有的增量式PID算法，该PID算法属于常见的通用PID算法。本实用新型实施例采用PID控制可以保证气体流量稳定性。在获得气体流量给定值和实时反馈值条件下，根据现有PID算法，获得相应的PWM占空比调节量，从而改变PWM斩波脉宽、改变电磁比例阀供电电压。供电电压的变化改变了电磁比例阀开度大小，以此控制气体流量。

如图2所示，在一个实施例中，所述气体流量控制板还可以包括：RC滤波电路，输入端与所述气体流量传感器的输出端连接，用于对所述实时气体流量模拟信号进行滤波处理；

所述AD转换电路的输入端与所述RC滤波电路的输出端连接，具体用于将经过滤波处理后的实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号。

具体实施时，将经过RC滤波电路滤波处理后的实时气体流量模拟信号转换成实时气体流量数字信号，输入给PID控制器进行流量控制，实现了进一步获得稳定的焊接保护气体流量。

如图1和图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：液晶显示面板12，与所述气体流量控制板连接，用于接收并显示所述预先设置的气体流量给定值，将气体流量给定值输入给所述气体流量控制板，接收并显示气体流量控制板反馈的实时气体流量反馈值。

具体实施时，用户可以通过该由液晶显示面板设置气体流量给定值，液晶显示面板接收并显示用户设置的气体流量给定值，将气体流量给定值输入给所述气体流量控制板以进行后续的PID控制，实现了根据用户的需求，灵活方便地设置气体流量给定值，并实时控制、显示气体流量。另外，该液晶显示面板还接收并显示气体流量控制板反馈的实时气体流量反馈值，用户可以实时了解到实时气体流量值，灵活方便，提高用户体验。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

CAN通信线路11，第一端与所述气体流量控制板10连接，CAN通信线路的第二端与所述液晶显示面板12连接，用于传输所述气体流量给定值至所述气体流量控制板，将实时气体流量反馈值传输至所述液晶显示面板。

具体实施时，由液晶屏设置气体流量给定值，通过CAN通信下发至气体流量控制板，在气体流量控制同时，通过CAN通信将换算的气体流量值上传至液晶屏，在液晶屏端显示实时气体流量值，CAN(控制器局域网络，Controller Area Network,CAN)通信具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，从而使得种应用于焊接保护气体的流量控制装置控制效率和精度高，且成本低。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

控制板供电线路13，第一端与所述气体流量控制板10连接，控制板供电线路的第二端与所述液晶显示面板12连接，用于给所述气体流量控制板10供电。

具体实施时，该实施例中控制板供电线路13的设置方式简单，成本低。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

传感器供电线路6，第一端与所述气体流量控制板10连接，传感器供电线路的第二端与所述气体流量传感器5连接，用于为所述气体流量传感器5供电。

具体实施时，该实施例中传感器供电线路6的设置方式简单，成本低。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

电磁比例阀供电线路9，第一端与所述气体流量控制板10连接，电磁比例阀供电线路的第二端与所述电磁比例阀4连接，用于为所述电磁比例阀4供电。

具体实施时，该实施例中电磁比例阀供电线路9的设置方式简单，成本低。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

实时信号传输线路8，第一端与所述气体流量控制板10连接，实时信号传输线路的第二端与所述气体流量传感器5连接，用于将所述实时气体流量模拟信号传输至气体流量控制板。

具体实施时，该实施例中实时信号传输线路8的设置方式简单，成本低。

如图3所示，在一个实施例中，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：

气路软管31，第一端与宝塔进气嘴连接，气路软管31的第二端与所述电磁比例阀4的输入端连接。

具体实施时，该实施例中气路软管31的设置方式简单，安全且成本低。

具体实施时，如图3和图4所示，应用于焊接保护气体的流量控制装置还可以包括：铜接头32，用于刚性连接所述电磁比例阀4和气体流量传感器5，铜接头32的设置保证气体流量稳定性和操作的安全性。另外，气体流量传感器5的输出端通过气动快插头与焊枪插座的进气软管33相连(软管是在焊枪插座上的，外部焊枪是插接在焊枪插座上的)。

另外，整个设备称为送丝机，本实用新型实施例提供的流量控制装置是送丝机内部的一个组件。关于图3和图4的附加说明如下：

在图3中，电磁比例阀与储气罐1连通，在电磁比例阀与储气罐1之间还设置有减压器2，减压器2的作用是：为了按需求输出对应压强的气体。AD转换电路是包括在气体流量控制板中的，为了凸显AD转换功能画图3时将其单独绘制了，此为原理框图，并非实际连接图。电磁比例阀4上方的方块是电磁比例阀4的一部分。

图4中的软管即为上述气路软管31，电磁阀即为上述电磁比例阀4。

本实用新型实施提供的技术方案的有益技术效果为：

1、装置结构简单，成本较低；

2、可根据需求设置气体流量值，并显示气体流量；

3、采用PID控制方法，输出PWM斩波控制电磁比例阀的开度，获得稳定的气体流量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。