专利名称：微机控制电弧电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生稳定电弧的装置，尤其涉及微机控制电弧电源系统。
近年来，电弧焊机已经采用两种电源输出特性相互切换方式的非线性电源，在维弧阶段采用陡降特性，在脉冲阶段采用平直特性产生喷射，但存在弧长自身调节能力不强，脉冲电流幅值波动的缺陷，不能保证稳定的金属喷射过渡。民主德国专利DD0215265公开了一种《电子调节的焊接电源输出特性》，中国专利CN8510037公开了另一种《焊接电源外特性控制法、弧焊机及其电路》，它们都有所改进，都属于一种限定模式的外特性电弧控制，但对一些新出现的加工要求，例如在网路电压与弧长波动干扰下，使被加工零件有效热功率稳定输入，以及控制二氧化碳焊接时飞溅等等就不能满足。
本发明旨在解决上述问题，提出一种由微型计算机控制的可以输出任意外特性、动特性以及运动特性的电弧电源系统。它可以根据焊缝质量要求和干扰源特点输出任意选定形状的特性、动特性以及运动特性，为电弧加工在更广泛的领域内应用提供条件，同时，为目前各种市售电弧电源的鉴定与设计提供手段。它可以作为普通弧焊电源，也可以作为弧焊电源特性判别机以及弧焊电源优化特性设计的试验机，还可以作为熔化极焊接时飞溅和启动性能的波形控制机。
本发明的目的是通过以下方式实现的。它根据电弧加工需要，通过试验或者理论推导获得电弧负载所需要供给的电流、电压或者电流对时间、电压对时间的关系数学模型，输入微型计算机，该系统即可按数学模型输出外特性或波形，同时在屏幕上显示出来，并能指示出工作点。如果需要调整，可以借助鼠标器或者光笔直接在屏幕上修改，也可以借助键盘使曲线或波形平移或旋转，并将修改结果的数学模型解出并显示。
本发明由微型计算机1、转换接口电路2、焊接电源3和微机控制输出接口电路4组成。
微型计算机1为本发明的核心部件。可以采用以8088为CPU的IBM-PC机，它相当于一个数字检制器，通过数字运算和逻辑运算，以完成反馈量的采集、存贮、数字量的调节、提供输出至D/A转换以及焊接参数、焊接工程状态的动态显示和输出特性及波形显示等功能。本发明主要检控方式在小系统范围包括焊接电源3、微型计算机1以及焊接电弧为闭环控制，焊接电流及电弧电压进行负反馈控制;而对大系统而言，包括焊接电源3、微型计算机1、焊接电弧以及焊缝为开环控制，即输出功率采取开环控制。
转换接口电路2由包括A/D和D/A转换蕊片所组成的AD/DA转换卡组成，其联接是将转换卡插入微型计算机1的扩展槽内。它是微型计算机1与焊接电源3沟通信息，进行闭环和开环控制的主要环节。转换接口电路2采用直接寻址方式以简化电路和程序。AD/DA转换卡为12位高精度AD/DA转换卡(IBM-PC兼容)，它包括1通道12位数模转换和16通道12位模数转换。
焊接电源3是由Y/△方式连接的三相变压器5、桥式整流电路6和模拟调整管组7组成的晶体管整流主电路，以提供钨极氩弧焊、等离子弧焊或熔化极气体保护焊，包括MIG焊和MAG焊的焊接电源。模拟调整管组7采用199×3DD，大功率晶体管组199×3DD串接于桥式整流电路6与电弧负载之间，在晶体管整流主电路中取得的焊接电流信号和焊接电压信号经模拟处理后，分别为0-9伏的电压模拟量，进入双路A/D转换后为0-4095的数字量，由IBM-PC中CPU读出，然后与存贮在微型计算机1内存的拟输出的外特性和波形模型值进行比较，其偏差值经PID调整，再将调整后的数字量写入D/A转换器，经转换成模拟量以电压输出形式进入驱动电路，再经驱动处理后去驱动模拟调整管组7各大功率晶体管组的基极，从而完成控制和调节，取得的大功率晶体管组的射极电流，即为负载电流或电压，也即为所需要的电源输出特性或波形。本发明的三相变压器与次级输出有主弧和维弧两部分。主弧部分如前述在桥式整流电路6与电弧负载之间串接模拟调整管组7，以便进行微机控制，通过切换开关分别输出两档空载电压Uz1、Uz2，空载电压Uz1固定，提供钨极氩弧焊和等离子弧焊使用，空载电压Uz2均匀可调，提供熔化极气体保护焊使用。维弧部分则是在另一组桥式整流电路6与电弧负载之间接入水浸电阻R，以便调节电流大小和保持输出特性，维弧部分输出固定空载电压Uv，提供等离子弧焊使用。
微机控制输出接口电路4选焊接程序控制电路以及附有焊接电流、电弧电压负反馈电路的微机控制输出接口。
本发明通过软件实现焊接方法，板材加工厚度，焊接材料的咨询与解答。显示的特性与波形曲线可以改写、修改，如曲线的平移、旋转。也可以使用鼠标器或者光笔对曲线形状进行修改，并能将修改的结果告诉用户。此外，在焊接过程中其工作点采用光标显示方法指示工作位置。
本发明的效果是简化了操作技艺水平和自动化的程序，提高了焊缝质量。
图1为本发明组成方框图;(图中R′为分流器)接口电路4末标出。
图2为本发明控制原理图;
图3为控制程序流程图。
权利要求
1.一种微机控制电弧电源系统，包括用Y/△方式连接、次级有主弧和维弧两部分输出的三相变压器5、桥式整流电路6的焊接电源3，其特征在于是由微型计算机1、转换接口电路2、还设有串接于桥式整流电路6与电弧负载之间的模拟调整管组7的焊接电源3和微机控制输出接口电路4组成的。
2.如权利要求1所述的微机控制电弧电源系统，其特征在于在小系统范围包括焊接电源3，微型计算机1以及焊接电弧为闭环控制，而对大系统而言，包括焊接电源3，微型计算机1焊接电弧以及焊缝为开环控制。
3.如权利要求书1、2所述的微机控制电弧电源系统，其特征在于转换接口电路2由采用直接寻址方式的由包括A/D和D/A转换芯片所组成的AD/DA转换卡组成。
全文摘要
一种由微型计算机、转换接口电路、焊接电源和微机控制输出接口电路组成的微机控制电弧电源系统，通过微机进行数字运算和逻辑运算、以完成反馈量的采集、存贮、数字量的调节、提供输出到D/A转换以及焊接参数、焊接工作状态的动态显示和输出特性及波形显示等功能。它可以根据焊缝质量要求和干拢源特点输出任意选定形状的外特性，动特性以及运动特性，为电弧加工在更广泛的领域内应用提供条件，同时，为目前各种市售电弧电源的鉴定与设计提代手段。
文档编号B23K9/06GK1048182SQ9010410
公开日1991年1月2日 申请日期1990年6月2日 优先权日1990年6月2日
发明者张仁甫 申请人:南昌航空工业学院