基于stm32f103的多功能数字逆变电焊机控制板的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及逆变电焊机技术领域，具体是涉及一种基于STM32F103的多功能数字逆变电焊机控制板。
【背景技术】
[0002]逆变电焊机的种类多样。然而，传统的逆变电焊机主要依靠模拟电路来实现，为了保证逆变电焊机的质量，通常需要大量使用高精度的元器件，因而带来产品的成本高以及性能一致性不好的固有缺点，同时也存在生产调试工作量大的问题。由于完全依靠模拟硬件实现，逆变电焊机的控制板适用产品的类型相对单一，即是设计的一款电路板只能够适用个别种类或者性能的逆变电焊机，逆变电焊机在实现不同功能以及不同性能参数的时候必须对控制硬件进行有针对性的配套或者参数调整，从而造成了逆变电焊机厂家在生产的时候必须准备各种型号的控制电路板用于配合不同型号和性能要求的逆变电焊机。这样，不但加大了生产成本，使得生产计划的制定面临很大的挑战，而且每个维护点必须常备各种类型的控制板备用，增加了产品售后维护的难度。
[0003]伴随着电力电子技术和微机控制技术的发展，逆变电焊机的研发和制造水平也不断上升，逆变电焊机的控制方式也一步步从模拟向数字化变革。然而，现有的采用半数字化控制方式的逆变电焊机仍然面临着传统逆变电焊机所存在的诸多缺点，无法更好地满足使用要求。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能够实现全数字化控制的生产成本低、输出特性多样、输出控制精确以及一致性好的基于STM32F103的多功能数字逆变电焊机控制板。
[0005]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]本实用新型所述的基于STM32F103的多功能数字逆变电焊机控制板，其特点是:包括基于STM32F103的单片机系统及与该单片机系统连接的电源管理电路模块、过温保护电路模块、模拟量反馈电路模块、开关量反馈电路模块、电流遥控盒电路模块、CAN总线驱动电路模块、PffM输出电路模块、交流波形输出电路模块和开关量输出电路模块。
[0007]其中，所述电源管理电路模块包括网压采集电路和双电网判断电路，其中所述网压采集电路接至STM32F103的第32脚，所述双电网判断电路接至STM32F103的第66脚。
[0008]所述过温保护电路模块包括三个温度采集通道，其中第一个温度采集通道用于对快速恢复二极管的温度进行采集并将采集到的信号接至STM32F103的第36脚，第二个温度采集通道用于对主逆变开关管的温度进行采集并将采集到的信号接至STM32F103的第34脚，第三个温度采集通道用于对逆变电焊机内部环境的温度进行采集并将采集到的信号接至STM32F103的第33脚。
[0009]所述模拟量反馈电路模块包括输出电压采集电路、输出电流采集电路及一次峰值电流采集电路，其中所述输出电压采集电路接至STM3 2F1 3的第25脚，所述输出电流采集电路接至STM32F103的第26脚，所述一次峰值电流采集电路接至STM32F103的第29脚。
[0010]所述开关量反馈电路模块包括焊枪开关电路和水压开关电路，其中所述焊枪开关电路接至STM32F103的第79脚，所述水压开关电路接至STM32F103的第62脚。
[0011]所述电流遥控盒电路模块包括脚踏开关输入电路、脚踏电流控制输入电路、自动焊接信号输出电路、自动焊接握手信号输入电路、3.3V电压输出电路及24V电压输出电路，其中所述脚踏开关输入电路接至STM32F103的第78脚，所述脚踏电流控制输入电路接至STM32F103的第18脚，所述自动焊接信号输出电路接至STM32F103的第43脚，所述自动焊接握手信号输入电路接至STM32F103的第80脚。
[0012]所述CAN总线驱动电路模块是以CAN驱动芯片PCA82C251为核心组成的驱动电路模块，所述CAN驱动芯片PCA82C251的TXD管脚接至STM32F103的第82脚，其RXD管脚接至STM32F103 的第 81 脚。
[0013 ]所述HVM输出电路模块是以集成运放IC为核心的一个比例运放电路模块，所述比例运放电路模块的输入端接至STM32F103的第23脚。
[0014]所述交流波形输出电路模块的正相位输出接至STM32F103的第40脚，其负相位输出接至STM32F103的第42脚。
[0015]所述开关量输出电路模块包括气阀控制输出电路、高压引弧控制输出电路及风扇控制输出电路，其中所述气阀控制输出电路接至STM32F103的第87脚，所述高压引弧控制输出电路接至STM32F103的第86脚，所述风扇控制输出电路接至STM32F103的第88脚。
[0016]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点:
[0017]本实用新型是一款基于全数字化控制的多功能逆变电焊机控制板，该控制板采用了兼容多种功能的模块化电路设计，输出特性多样，使得该控制板在硬件上能够兼容不同逆变电焊机的功能需求，这样在生产逆变电焊机的时候，采用相同的控制板即可生产出多种类型和性能的逆变电焊机，大幅度地减少了需要生产的逆变电焊机的控制板类型，从而有效降低了生产和维护成本，简化了产品调试和生产流程，以及提高了产品的稳定性和一致性。该控制板在配合恰当的、基于STM32F103的控制算法后能够实现交流氩弧焊、直流氩弧焊、气体保护焊、等离子切割机等相关逆变电焊机的全部功能，而且输出控制准确。
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的组成原理框图。
[0020]图2为本实用新型的焊枪开关电路图。
[0021]图3为本实用新型的PffM输出电路图。
[0022]图4为本实用新型的交流波形输出电路图。
[0023]图5为本实用新型的气阀控制输出电路图。
[0024]图6为本实用新型的CAN总线驱动电路图。
[0025]图7为本实用新型的输出电流采集电路图。
[0026]图8为本实用新型的一次峰值电流采集电路图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本实用新型所述的基于STM32F103的多功能数字逆变电焊机控制板，主要包括基于STM32F103的单片机系统及与该单片机系统连接的电源管理电路模块、过温保护电路模块、模拟量反馈电路模块、开关量反馈电路模块、电流遥控盒电路模块、CAN总线驱动电路模块、PWM输出电路模块、交流波形输出电路模块和开关量输出电路模块，其中基于STM32F103的单片机系统是多功能数字逆变电焊机控制板的控制核心电路，通过该基于STM32F103的单片机系统能够为周边各电路模块提供模拟量和数字量的实时采样和控制输出，且在配合适合的控制算法后，就能够通过控制板周边的输入接口板和输出驱动板进行采样和输出控制信号，进而实现多种逆变电焊机的功能。该基于STM32F103的单片机系统配置具有IIC接口的存储芯片ST24C02。而且，该基于STM32F103的单片机系统采用SWD编程接口，其SWD编程插座采用弯脚插座。并且，该基于STM32F103的单片机系统的模数转换参考电压由TL431与电阻串联构成的参考电压源提供。
[0028]所述电源管理电路模块包括网压采集电路和双电网判断电路。其中，网压采集电路由电源变压器降压后经过桥式整流得到24V直流电压，24V直流电压经过串联电阻的分压后，再接一个去耦电容和两个二极管进行电压钳位至O?2.5V之间以保护STM32F10324V直流电压经过上述电路处理变换后接至STM32F103的第32脚(ADC的7通道)，进行电压采样的模数转换。而双电网判断电路接至STM32F103的第66脚。
[0029]所述过温保护电路模块包括三个温度采集通道，其中第一个温度采集通道用于对快速恢复二极管的温度进行采集，第二个温度采集通道用于对主逆变开关管的温度进行采集，第三个温度采集通道用于对逆变电焊机内部环境的温度进行采集。三个温度采集通道的信号都经过各自的阻容低通滤波，再接两个二极管进行O?2.5V的电压钳位保护后，其中经第一个温度采集通道采集到的信号接至STM32F103的第36脚(ADC的9通道)进行模数转换;经第二个温度采集通道采集到的信号接至STM32F103的第34脚(ADC的15通道)进行模数转换;经第三个温度采集通道采集到的信号接至STM32F103的第33脚(ADC的14通道)进行模数转换。通过所述处理后的温度电压信号，STM32F103就能够实时地准确监控在运行中的快速恢复二极管、主逆变开关管以及逆变电焊机内部环境的温度。对于环境温度的采集是由一个1K的贴片热敏电阻串联一个分压电阻组成的分压电路进行温度至电压的转换，其工作电压由TL431组成一个2.5V的电压基准源提供。
[0030]所述模拟量反馈电路模块包括输出电压采集电路、输出电流采集电路及一次峰值电流采集电路。其中，输出电压采集电路是将输出电压经过四个电阻串联组成的采样电路采样后，再经过低通滤波和两个二极管组成的O?3.3V的电压钳位电路后接至STM32F103的第25脚(ADC的2通道)进行模数转换。同时，在输出电压采集电路与输出电压连接的地方还设计了 VRD电路，可以向焊接电极输出