一种数字化控制逆变直流手工弧焊机的制作方法

本实用新型涉及逆变弧焊机的技术领域，尤其涉及一种数字化控制逆变直流手工弧焊机。

背景技术：

随着电子技术、数字化技术的发展，数字化多功能焊接电源开始出现，为数字化焊机的问世提供了技术支撑，由数字信号处理器控制，与模拟控制焊接电源相结合，逆变器及数字化焊机成为焊机发展的主流方向。市面上销售的数字化控制逆变直流手工弧焊机，是利用单片机或dsp系统来控制逆变直流焊机的焊接电流和推力电流的调节，来实现更精准的电流和波形输出。

但现行手工弧焊机并没有具备其它太多功能。例如，在实际的焊接过程中，根据不同的焊接状况，需要采用不同直径的焊条进行焊接才能符合生产要求，然而采用不同的焊条直径，所采用的电流值也不相同；这是因为电流过大易导致烧穿、飞溅增多、焊缝塌陷、咬边、热影响区过大、焊缝晶粒粗大、焊后变形过大等缺陷；而电流过小易导致未焊透、熔合不良、焊缝余高过高、易夹渣、内部气孔等缺陷。决定焊接电流大小的因数很多,如焊条直径和类型、焊件厚度、接头型式、焊缝位置和层数、焊接速度、施工条件及环境温度等。但主要取决于焊条直径和焊缝位置。焊接过程中更换焊条规格，需通过系统调节对应的焊接电流，造成手工弧焊机在使用过程中操作繁琐，不利焊接质量及焊接效率。

故此，设计一种可通过直接选择焊条直径就输出所选焊条直径在系统里相对应电流的手工弧焊机是亟待解决的课题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数字化控制逆变直流手工弧焊机，其在具有调节控制焊接电流、推力电流及波形功能的基础上，还具备通过选择按键选择焊条直径并直接输出相对应电流的功能，使得手工弧焊机调节更简单、便捷，提高焊接质量及焊接效率。

该实用新型提供以下技术方案，一种数字化控制逆变直流手工弧焊机，包括焊接主体和控制该焊接主体运行的控制系统；优选地，所述控制系统包括微处理器和分别与该微处理器电连接的选择按键电路、数字控制电路、恒流控制电路、电流检测电路及pwm信号输出电路；该数字化控制逆变直流手工弧焊机的运行原理为，所述选择按键电路采集外部选择信号并将该选择信号反馈于所述微处理器，经所述微处理器处理输入至所述数字控制电路，获得的控制信号参数反馈于所述微处理器后输入至所述电流检测电路，其接收并对该控制信号参数进行检测再经所述微处理器处理得到气路控制信号、高频引弧控制信号和高频脉冲信号，所述pwm信号输出电路将高频脉冲信号进行转换后输出；由此可知，该手工弧焊机的运行原理实现在调节控制焊接电流、推力电流及波形功能的基础上，还可通过选择按键选择焊条直径并直接输出相对应的电流。

较佳地，所述恒流控制电路由依次电连接的整流模块、滤波模块、全桥逆变模块、降压隔离模块、二次整流模块及电感滤波输出模块组成；该恒流控制电路的运作原理为，所述整流模块将交流电整流后输出到所述滤波模块，所述滤波模块对整流电流滤波后将直流电输入到所述全桥逆变模块，所述全桥逆变模块把滤波后的直流电逆变成高频交流电输送到所述降压隔离模块，所述降压隔离模块把逆变的高频交流电降压到预设电压值后经所述二次整流模块整流输出所需的直流电，接着输送到所述电感滤波输出模块进行电感滤波得到平滑波形的直流电，实现电流恒定的功能效果。

较佳地，所述数字控制电路由依次电连接的电流电压反馈模块、功率给定模块、pwm发生模块及全桥igbt驱动模块组成；所述电流电压反馈模块对所述电感滤波输出模块输出的电流进行处理获得的反馈信号输送至所述功率给定模块，所述功率给定模块向所述pwm发生模块提供功率给定，所述pwm发生模块输出pwm信号到所述全桥igbt驱动模块，所述全桥igbt驱动模块输出驱动信号到所述全桥逆变模块使其正常工作；该数字控制电路实现通过选择按键选择焊条直径转化成相对应的电流直接输出。

较佳地，所述选择按键电路包括编码器k及若干按键sw，若干所述按键sw上端分别接入上拉电阻r1，所述编码器k上端分别接入若干上拉电阻r2，并接入所述微处理器；该选择按键电路实现对不同直径焊条的便捷式选择。

较佳地，还包括与所述微处理器连接的故障检测电路；所述故障检测电路另一端连接外部常闭热保护器，所述微处理器根据该常闭热保护器的状态输出wendu信号，并根据wendu信号控制所述焊接主体的运停及报警，提高所述焊接主体运行的安全性能。

较佳地，所述电流检测电路包括整流桥b，经整流后的电流采样信号curr+，一路通过稳压二极管v和单向可控硅q后接入所述微处理器，另一路通过电阻和二极管d和接入所述微处理器。

较佳地，所述微处理器采用32位arm架构的单片机stm32g071。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的控制系统包括微处理器、选择按键电路、数字控制电路、恒流控制电路、电流检测电路及pwm信号输出电路；焊接主体上的各直径选择键经选择按键电路的采集，通过微处理器的信号处理，采集的直径信号依次经数字控制电路、电流检测电路及pwm信号输出电路的转换输出对应的电流值，另恒流控制电路实现电流的恒定输出，从而实现该手工弧焊机在具有调节控制焊接电流、推力电流及波形功能的基础上，还具备通过选择按键选择焊条直径并直接输出相对应电流的功能，使得手工弧焊机调节更简单、便捷，让用户一目了能，提高焊接质量及焊接效率；另该控制系统呈高集成化的特点，减少电路模块的体积，提高了手工弧焊机的精度及性能，提升了手工弧焊机的可靠性及稳定性。

附图说明

图1为本实用新型所述的数字化控制逆变直流手工弧焊机控制系统结构图；

图2为本实用新型所述的数字化控制逆变直流手工弧焊机数字控制电路及恒流控制电路的原理框图；

图3为本实用新型所述的数字化控制逆变直流手工弧焊机选择按键电路框图；

图4为本实用新型所述的电流检测电路框图；

附图标记说明：10-微处理器、20-选择按键电路、30-数字控制电路、31-电流电压反馈模块、32-功率给定模板、33-pwm发生模块、34-全桥igbt驱动模块、40-恒流控制电路、41-整流模块、42-滤波模块、43-全桥逆变模块、44-降压隔离模块、45-二次整流模块、46-电感滤波输出模块、50-电路检测电路、60-pwm信号输出电路、70-故障控制电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1所示，一种数字化控制逆变直流手工弧焊机，包括焊接主体和控制该焊接主体运行的控制系统；众所周知，电弧电压即工作电压,主要取决于电弧弧长,一般弧长为1.5-4mm，不超过焊条直径。电弧不宜过长,否则会出现电弧燃烧不稳定、飞溅大、熔深小,易产生气孔、咬边、焊不透等缺陷。所为弧压过高或过低时需要及时修正电流参数。为了在实际的焊接过程中，解决更换焊条规格时需通过系统调节对应的焊接电流，造成手工弧焊机在使用过程中操作繁琐，不利于焊接质量及焊接效率的问题，本实用新型可对控制焊接主体运行的控制系统进行优化，该所述控制系统包括微处理器10、选择按键电路20、数字控制电路30、恒流控制电路40、电流检测电路50及pwm信号输出电路60；所述选择按键电路20、所述数字控制电路30、所述恒流控制电路40、所述电流检测电路50及所述pwm信号输出电路60分别与所述微处理器10电连接；具体地，所述微处理器10采用32位arm架构的单片机stm32g071；还有需要说明的是，所述pwm信号输出电路60为现有技术，在本具体实施方式未详细叙述。

进一步地，该数字化控制逆变直流手工弧焊机的运行过程为，通过选择焊机主体上设置的各个直径选择按键，选择按键对应的直径数值可包括但不限于φ2.0、φ2.5、φ3.2、φ4.0，外部选择信号经所述选择按键电路20采集并反馈于所述微处理器10，经所述微处理器10处理输入至所述数字控制电路30，获得的控制信号参数反馈于所述微处理器10后输入至所述电流检测电路50，其接收并对该控制信号参数进行检测再经所述微处理器10处理得到气路控制信号、高频引弧控制信号和高频脉冲信号，所述pwm信号输出电路60将高频脉冲信号进行转换后输出，实现在调节控制焊接电流、推力电流及波形功能的基础上，还可通过选择按键选择焊条直径并直接输出相对应的电流。

参照图2所示，所述恒流控制电路40由依次电连接的整流模块41、滤波模块42、全桥逆变模块43、降压隔离模块44、二次整流模块45及电感滤波输出模块46组成；本实施例中，所述恒流控制电路40实现的功能是输出恒定的电流值，其具体的的运作原理为，所述整流模块41将交流电整流后输出到所述滤波模块42，所述滤波模块42对整流电流滤波后将直流电输入到所述全桥逆变模块43，所述全桥逆变模块43把滤波后的直流电逆变成高频交流电输送到所述降压隔离模块44，所述降压隔离模块44把逆变的高频交流电降压到预设电压值后经所述二次整流模块45整流输出所需的直流电，接着输送到所述电感滤波输出模块46进行电感滤波得到平滑波形的直流电。

参照图2所示，所述数字控制电路30由依次电连接的电流电压反馈模块31、功率给定模块32、pwm发生模块33及全桥igbt驱动模块34组成；所述数字控制电路30实现通过选择按键选择焊条直径转换成相对应的电流直接输出，其具体的转换运行原理为，所述电流电压反馈模块31对所述电感滤波输出模块46输出的电流进行处理获得的反馈信号输送至所述功率给定模块32，所述功率给定模块32向所述pwm发生模块33提供功率给定，所述pwm发生模块33输出pwm信号到所述全桥igbt驱动模块34，所述全桥igbt驱动模块34输出驱动信号到所述全桥逆变模块43使其正常工作。

参照图3所示，所述选择按键电路20包括编码器k及若干按键sw，若干所述按键sw上端分别接入上拉电阻r1，所述编码器k上端分别接入若干上拉电阻r2，并接入所述微处理器10；本实施例中，采用可选焊条直接为φ2.0、φ2.5、φ3.2、φ4.0规格的，其对应的按键为sw1、sw2、sw3、sw4，对应的上拉电阻为r11、r12、r13、r14、，当旋转所述编码器k和按动按键为sw1、sw2、sw3、sw4时，相对应的所述微处理器输入口就由高电平“1”变为低电平“0”，然后该指令由所述微处理器10内部完成各功能参数的调节；实现对不同直径焊条的便捷式选择。

参照图1所示，还包括与所述微处理器10连接的故障检测电路70；所述故障检测电路70另一端连接外部常闭热保护器，所述微处理器根据该常闭热保护器的状态输出wendu信号，并根据wendu信号控制所述焊接主体的运停及报警，提高所述焊接主体运行的安全性能。具体地，常闭热保护器为75摄氏度常闭热保护器，在正常情况下，电源经电阻接热保护器接地，此时输出wendu信号为低电平，设备正常工作；当设备过热后，热保护器断开，此时输出wendu信号为高电平，所述微处理器10控制设备停止工作，驱动报警装置报警，同时关闭pwm信号。

参照图4所示，所述电流检测电路50包括整流桥b，经整流后的电流采样信号curr+，一路通过稳压二极管v和单向可控硅q后接入所述微处理器，另一路通过电阻和二极管d和接入所述微处理器的电流分量输入端adc-curr。

综上所述，本实用新型所述的控制系统，实现对焊接主体上的各直径选择键经选择按键电路的采集，通过微处理器10的信号处理，采集的直径信号依次经数字控制电路30、电流检测电路50及pwm信号输出电路60的转换输出对应的电流值，另恒流控制电路40控制电路的恒定输出，从而实现该手工弧焊机在具有调节控制焊接电流、推力电流及波形功能的基础上，还具备通过选择按键选择焊条直径并直接输出相对应电流的功能，使得手工弧焊机调节更简单、便捷，让用户一目了能，提高焊接质量及焊接效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。