一种用于控制焊接电流给定的电路的制作方法

1.本实用新型涉及焊接电流控制技术领域，特别涉及一种用于控制焊接电流给定的电路。


背景技术：

2.氩弧焊接引弧操作目前有两种常见的操作模式。一种是高频引弧：钨极和工件无须接触，只需要通过高频高压脉冲引弧装置在两极间施加电流，就可击穿空气引燃电弧，但高频高压脉冲引弧装置比较复杂，同时高频高压脉冲容易对主机控制回路、周边环境以及人体造成一定干扰，而且有部分人对使用高频比较反感，有些设备容易被高频高压脉冲打坏。另一种是简易的划擦引弧：钨极和工件直接接触，起弧电流直接通过钨极和工件之间，这样钨极容易烧损，工件也会夹钨，造成焊点污染。


技术实现要素：

3.针对现有技术中氩弧焊接高频高压干扰以及钨极易烧损的问题，本实用新型提出一种用于控制焊接电流给定的电路，根据短路和提升两个状态分别控制焊接电流给定，从而控制电流的真实输出，实现小电流短路提升引弧的氩弧操作模式，提高了引弧的稳定性，同时避免了高频高压干扰、钨极易烧损以及公件夹钨。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
5.一种用于控制焊接电流给定的电路，包括逻辑控制单元和焊接电流给定单元；逻辑控制单元，用于接收焊接开关信号以控制焊接电流给定单元的通断；焊接电流给定单元，用于根据逻辑控制单元的控制以调节输出的焊接电流给定大小。
6.优选的,所述焊接电流给定单元包括依次连接的初始电流给定电路、电流升降电路和焊接电流给定电路。
7.优选的,所述初始电流给定电路包括放大器u1：
8.第一电阻的一端与15v电压连接，第一电阻的另一端接地，第一电阻的调节端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与放大器u1的同相输入端连接，放大器u1的反相输入端与输出端连接后分别与第一电子开关的第一端口和第二电子开关的第二端口连接。
9.优选的,所述电流升降电路包括第一电子开关：
10.第一电子开关的第二端口与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地；第一电子开关的第三端口分别与第四电阻的一端和第一二极管的负极连接，第四电阻的另一端和第一二极管的正极并联后分别与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地。
11.优选的,所述焊接电流给定电路包括放大器u2：
12.第五电阻的一端与15v电压连接，第五电阻的另一端分别与第六电阻的一端和第二二极管的正极连接，第六电阻的另一端接地，第二二极管的负极与放大器u2的同相输入端连接，放大器u2的反相输入端与输出端连接后与第二电子开关的第一端口连接，第二电子开关的第三端口输出焊接电流。
13.优选的,所述逻辑控制单元的具体电路为：
14.焊接开关信号端与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端分别与第一三极管的集电极、第三三极管的集电极和第十六电阻的一端连接，第十六电阻的另一端分别与第十七电阻的一端和控制芯片u4的第9端口连接，第十七电阻的另一端接地；
15.第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极分别与第二电容的一端和第八电阻的一端连接，第二电容的另一端接地，第八电阻的另一端与第二十电阻的一端连接，第二十电阻的另一端分别与第三电容的一端和第二三极管的基极连接，第三电容的另一端接地，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极分别与第二十一电阻的一端和第三二极管的正极连接，第二十一电阻的另一端与15v电压连接，第三二极管的负极分别与第四二极管的负极和第十八电阻的一端连接，第四二极管的正极与焊接开关信号端连接；第十八电阻的另一端分别与第十九电阻的一端和控制芯片u4的第11端口连接，第十九电阻的另一端接地；
16.15v电压还与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端分别与第十三电阻的一端和第十四电阻的一端连接，第十三电阻的另一端接地，第十四电阻的另一端与比较器u3的同相输入端连接；电弧电压反馈u+端和第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端分别与第十一电阻的一端、第四电容的一端和第九电阻的一端连接，第四电容的另一端接地，第九电阻的另一端与电弧电压反馈u
‑
端连接，第十一电阻的另一端与比较器u3的反相输入端连接，比较器u3的输出端与第十五电阻的一端连接，第十五电阻的另一端分别与第五电容的一端和第三三极管的基极连接，第五电容的另一端接地，第三三极管的发射极接地。
17.优选的,当焊接开关闭合，控制芯片u4中第11端口为高电位，则第二电子开关中第一端口和第三端口连通；当焊接开关未闭合，控制芯片u4中第11端口为低电位，则第二电子开关中第二端口和第三端口连通。
18.优选的,当工件和钨极之间没有建立氩弧，控制芯片u4中第9端口为低电位，第一电子开关中第二端口和第三端口连通，第一电容放电，焊接电流给定单元输出电流给定ig；当工件和钨极之间建立氩弧，控制芯片u4中第9端口为高电位，第一电子开关中第一端口和第三端口连通，第一电容充电，焊接电流给定单元输出初始电流给定ig0，ig0＞ig。
19.优选的,所述焊接电流给定单元输出的电流给定ig小于10a。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
21.本实用新型通过短路和提升两个状态分别控制焊接电流给定，短路时电流给定控制在10a以内，避免电流过大烧损钨极，但提升引弧一旦建立，电流给定以一定指数规律上升到预设电流值。本实用新型通过控制电流给定，从而控制焊接电流的真实输出，实现小电流短路提升引弧的氩弧操作模式，提高了引弧的稳定性，同时解决高频高压的干扰，又尽量避免钨极和工件大电流接触，钨极烧损污染工件。
附图说明：
22.图1为根据本实用新型示例性的一种用于控制焊接电流给定的电路结构示意图。
23.图2为根据本实用新型示例性的焊接电流给定单元电路示意图。
24.图3为根据本实用新型示例性的逻辑控制单元电路示意图。
具体实施方式
25.下面结合实施例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本

技术实现要素：
所实现的技术均属于本实用新型的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.如图1所示，本实用新型提供一种用于控制焊接电流给定的电路，包括逻辑控制单元和焊接电流给定单元(两者之间通过u4连接)。逻辑控制单元，用于接收焊接信号以控制焊接电流给定单元的通断；焊接电流给定单元，用于根据逻辑控制单元的控制以调节焊接电流给定的大小，实现基于小电流给定的引弧操作，避免因电流过大(超过10a)对钨极造成烧损。
28.本实施例种，焊接电流给定单元包括依次连接的初始电流给定电路、电流升降电路和焊接电流给定电路。
29.如图2所示，初始电流给定电路的具体电路为：
30.第一电阻r1的一端与15v电压连接，第一电阻r1的另一端接地，第一电阻r1的调节端与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与放大器u1的同相输入端连接，放大器u1的反相输入端与输出端连接后分别与第一电子开关k1的第一端口11和第二电子开关k2的第二端口22连接。
31.本实施例中，给定的初始电流给定为ig0，经放大器后的电流给定变为ig1，即输入到第一电子开关k1的第一端口11和第二电子开关k2的第二端口22的电流给定为ig1。
32.如图2所示，电流升降电路的具体电路为：
33.第一电子开关k1的第二端口12与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端接地；第一电子开关k1的第三端口13分别与第四电阻r4的一端和第一二极管d1的负极连接，第四电阻r4的另一端和第一二极管d1的正极并联后分别与第一电容c1的一端和焊接电流给定电路(放大器u2的同相输入端)连接，第一电容c1的另一端接地。
34.本实施例中，当第一电子开关k1的第一端口11和第三端口13连通后，初始电流给定电路输出的电流ig1通过第四电阻r4为第一电容c1充电，第一电容c1的电压按照指数规律缓升；当第一电子开关k1的第二端口12和第三端口13连通即第一端口11和第三端口13断开，则第一电容c1开始放电，第一电容c1的电压按照指数规律缓降。
35.如图2所示，焊接电流给定电路的具体电路为：
36.第五电阻r5的一端以15v电压连接，第五电阻r5的另一端分别与第六电阻r6的一端和第二二极管d2的正极连接，第六电阻r6的另一端接地，第二二极管d2的负极与放大器u2的同相输入端连接，放大器u2的反相输入端与输出端连接后与第二电子开关k2的第一端口21连接，第二电子开关k2的第三端口23输出焊接电流给定。
37.本实施例中，第一电子开关k1和第二电子开关k2位于逻辑控制单元的控制芯片u4中，第一电子开关k1受到控制芯片u4中第9端口控制，第二电子开关k2受到控制芯片u4中第
11端口控制。
38.本实施例中，通过电阻r5、r6分压分流，输出一个固定的电流，通过d2和放大器u2后输出焊接电流给定ig(ig＜10a)。如果钨极和工件一直短路，那么流过工件和钨极之间的电流也就是焊接电流给定ig，焊接电流给定不会因为时间变化而改变，因此对钨极有一定预热作用，但不会烧损钨极。
39.如图3所示，逻辑控制单元的具体电路为：
40.焊接开关信号端stig与第七电阻r7的一端连接，第七电阻r7的另一端分别与第一三极管q1的集电极、第三三极管q3的集电极和第十六电阻r16的一端连接，第十六电阻r16的另一端分别与第十七电阻r17的一端和控制芯片u4的第9端口连接，第十七电阻r17的另一端接地；
41.第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的基极分别与第二电容c2的一端和第八电阻r8的一端连接，第二电容c2的另一端接地，第八电阻r8的另一端分别与焊接电路反馈信号端if和第二十电阻r20的一端连接，第二十电阻r20的另一端分别与第三电容c3的一端和第二三极管q2的基极连接，第三电容c3的另一端接地，第二三极管q2的发射极接地，第二三极管q2的集电极分别与第二十一电阻r21的一端和第三二极管d3的正极连接，第二十一电阻r21的另一端与15v电压连接，第三二极管d3的负极分别与第四二极管d4的负极和第十八电阻r18的一端连接，第四二极管d4的正极与焊接开关信号端stig连接。这一部分电路的作用是用于检测焊接反馈电流信号if；当有电流时if为低电位，第一三极管q1关断；当无电流时if为高电位，第一三极管q1导通；
42.第十八电阻r18的另一端分别与第十九电阻r19的一端和控制芯片u4的第11端口连接，第十九电阻r19的另一端接地。第十八电阻r18和第十九电阻r19的作用是起到分压的作用，避免u4上的电压过高从而造成损伤。
43.15v电压还与第十二电阻r12的一端连接，第十二电阻r12的另一端分别与第十三电阻r13的一端和第十四电阻r14的一端连接，第十三电阻r13的另一端接地，第十四电阻r14的另一端与比较器u3的同相输入端连接；电弧电压反馈u+端和第十电阻r10的一端连接，第十电阻r10的另一端分别与第十一电阻r11的一端、第四电容c4的一端和第九电阻r9的一端连接，第四电容c4的另一端接地，第九电阻r9的另一端与电弧电压反馈u
‑
端连接，第十一电阻r11的另一端与比较器u3的反相输入端连接，比较器u3的输出端与第十五电阻r15的一端连接，第十五电阻r15的另一端分别与第五电容c5的一端和第三三极管q3的基极连接，第五电容c5的另一端接地，第三三极管q3的发射极接地。这部分电路的作用是检测电弧电压，判定钨极和工件之间是短路还是处于燃弧状态。当钨极和工件短路，u+和u
‑
之间电压为0，u3输出高电位，q3被触发导通，u4
‑
9控制端为低电位，则k1的第三端口13和第二端口12导通，从而控制焊接电流给定单元输出的是焊接电流给定电路输出的电流给定ig。
44.本实施例中，控制芯片u4中第16端口连接15v电压，其它端口(第1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、13、14、15端口)暂时闲置。
45.本实施例中，逻辑控制单元的逻辑方式为：
46.当焊接开关闭合，焊接开关信号端stig为高电位；当焊接开关未闭合，焊接开关信号端stig为低电位。无焊接电流时，焊接电流反馈信号if为高电位；有焊接电流时(焊接电流大于8a)，焊接电流反馈信号if为低电位。
47.第二电子开关k2受到控制芯片u4中第11端口控制，当焊接开关闭合，焊接开关信号端stig为高电位，控制芯片u4中第11端口也为高电位，则第二电子开关k2中第一端口21和第三端口23连通；当焊接开关未闭合，焊接开关信号端stig为低电位，控制芯片u4中第11端口也为低电位，则第二电子开关k2中第二端口22和第三端口23连通(第二电子开关k2中第一端口21和第三端口23断开)。
48.第一电子开关k1收到控制芯片u4中第9端口控制，当工件和钨极之间没有建立氩弧，控制芯片u4中第9端口为低电位，第一电子开关k1中第二端口12和第三端口13连通，第一电容c1放电，焊接电流为焊接电流给定电路输出的电流ig；当工件和钨极之间建立氩弧，控制芯片u4中第9端口为高电位，第一电子开关k1中第一端口11和第三端口13连通(即第一电子开关k1中第二端口12和第三端口13断开)，第一电容c1充电，焊接电流给定电路和初始电流给定电路连通，在焊接电流给定电路输出的电流给定ig的基础上，焊接电流将逐步上升到给定的初始电流给定ig0(ig0＞ig)。
49.因此，本实用新型提供的一种用于控制焊接电流给定的电路的工作流程为：
50.(1)未按焊枪按钮开关前，焊接开关信号端stig为低电位，控制芯片u4中第11端口为低电位，第二电子开关k2中第二端口22和第三端口23连通，输出焊接电流给定电路的电流给定ig；
51.(2)按下焊枪按钮开关，工件和钨极没有接触短路，焊接开关信号端stig为高电位，控制芯片u4中第11端口为高电位，第二电子开关k2中第一端口21和第三端口23连通，但因为没有短路，没有电流产生，第一电子开关k1的第一电子开关k1中第二端口12和第三端口13连通，第一电容c1放电，输出为焊接电流给定电路的电流给定ig；
52.(3)当按下焊枪按钮开关，同时钨极和工件有短路，第二电子开关k2中第一端口21和第三端口23连通，因为短路，u+和u
‑
之间电压为0，比较器u3输出高电位(比较器u3同相输入端u+的输入电压是由r12,r13分压而来的一个固定参考电压值，比较器u3反相输入端u
‑
的输入电压是u+和u
‑
电弧电压分压而来的输入值，当短路时u+和u
‑
之间电压为0，则u3的u+大于u
‑
，u3输出高电位，可触发q3)，q3被触发导通，控制芯片u4中第9端口为低电位(q3触发饱和导通后，q3的集电极电位为0v)，第一电子开关k1的第一电子开关k1中第二端口12和第三端口13连通，第一电容c1放电，输出为焊接电流给定电路的电流给定ig；如果钨极和工件一直短路，那么流过工件和钨极之间的电流一直为电流给定ig，不会因为时间变化而改变。ig小于10a，因此对钨极有一定预热作用，但不会烧损钨极。
53.(4)当按下焊枪开关，钨极和工件短路，同时将钨极提升一个小距离(即提升引弧)，让氩弧建立起来，当检测到电弧电压大于5v时判断产生电流。(设定一个5v,是为了防止产生短路误判，理论短路电压是0v,真实的短路电压不一定是0v，可能有1v左右)
54.产生电流且电弧电压建立起来后，比较器u3输出低电位(当产生电流时，u+和u
‑
之间电压升高，即u3的u+小于u
‑
)，q3被关断,因为电流已经产生了则焊接电流反馈信号if为低电位，所以q1被关断，焊接开关信号端stig的高电位通过r7,r16,r17送到控制芯片u4中第9端口，控制芯片u4中第9端口变为高电位，所以第一电子开关k1中第一端口11和第三端口13连通，第一电容c1充电，使得u2的同相输入电压逐步上升ig1,因为ig＝ig1，也就是焊接电流逐步上升到初始电流给定ig0。这个焊接电流逐步上升的过程就实现了氩弧焊电流开通时的电流缓升功能，不会因电流的急剧变化导致焊接出现不稳定，因为焊接过程中，有
些地方起弧时对热输入量(电流大小)希望有个缓慢建立过程，对工件有个良好的预热过程，从设计的角度是讲，这个缓升快慢是可调节的。
55.(5)当焊接完毕，松开焊枪按钮开关，焊接开关信号端stig为低电位，控制芯片u4中第9端口变为低电位，第一电子开关k1的第一电子开关k1中第二端口12和第三端口13连通，第一电容c1通过d1、r3放电，焊接电流跟随变低，实现电流逐渐衰减。
56.焊枪按钮开关松开，焊接开关信号端stig变为低位，但电路有滞后关断时间，此时焊接电流不会立即变为0，焊接电流会按照电流衰减规律降低，焊接电流反馈信号if还是低电位，q2关断，d3输出高位，所以控制芯片u4中第11端口还是高电位，第一电子开关k2的第一端口21和第三端口23连通，焊接电流和电流升降电路连通，焊接电流随着第一电容c1的放电实现逐步衰减。焊接工艺中，焊接结束处，对焊缝有一个填弧坑及缓慢后热功能，避免产生弧坑及焊接裂纹。
57.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。