一种空气等离子喷涂电源控制系统的制作方法

本实用新型涉及表面工程热喷涂技术领域，特别地，涉及一种空气等离子喷涂电源控制系统。

背景技术：

等离子喷涂是采用刚性非转移型等离子弧作为热源，以喷涂粉末材料为主的热喷涂技术。其喷涂原理是通过等离子喷枪(又称等离子弧发生器)产生等离子射流电弧焰流。喷枪的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极，工件不带电，通过高频振荡器激发引燃电弧，工作气体在电弧的作用下电离成等离子体。由于热收缩效应、自磁收缩效应和机械收缩效应的联合作用，电弧被压缩，形成非转移型等离子弧。送粉器输送粉末喷涂材料进人等离子弧，并被迅速加热至熔融或半熔融状态，随等离子流高速撞击经预处理的基材表面，并在基材表面形成牢固的覆盖层(喷涂层)，从而使零件被喷涂表面获得不同的硬度、耐磨、耐热、耐腐蚀、绝缘、隔热、润滑等各种特殊物理化学性能，以满足零件不同工作条件的要求。

根据现有的等离子喷涂技术，等离子喷涂的成套设备需由等离子喷涂电源、高频振荡器引弧装置、控制系统、送粉装置、喷枪、水冷系统、气路等组成。其中，喷涂电源的作用是将电网输入的动力电变换成满足等离子弧所需特性的直流电源，并在喷枪上产生高能压缩等离子电弧，为喷涂过程提供热能，用以熔化喷涂粉末。喷涂电源是等离子喷涂系统中的关键部件，其性能决定了喷涂质量的好坏。特点，近年来逐渐成为等离子喷涂电源的主流。但大功率等离子喷涂逆变电源电路设计过于复杂，降低了可靠性，并且采用常规模拟控制电路而使逆变电源的控制精度不稳定，外特性控制不灵活，直接影响等离子喷涂的性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型目的是提供一种空气等离子喷涂电源控制系统，可靠性高、控制简单、精度度等特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种空气等离子喷涂电源控制系统，包括控制芯片，及与控制芯片电连接的电压电流反馈电路、隔离驱动电路和I/O接口电路；其中，所述隔离驱动电路包括场效应管、电压采样电路、信号放大电路、积分运算电路、电压比较电路、触发器、窄脉冲发生器和复位开关；其中，所述触发器的D端和CLK端均电连接于控制芯片；所述场效应管的栅极电连接于触发器的Q端，源极电连接于控制芯片，漏极电连接于电压采样电路的输入端；所述电压采样电路的输出端电连接于信号放大电路的输入端，所述信号放大电路的输出端电连接于信号放大电路的输入端；所述信号放大电路的输出端电连接于积分运算电路的输入端；所述积分运算电路的输出端电连接于电压比较电路的同相端；所述电压比较电路的反相端电连接于一基准电压源，输出端电连接于触发器的CLR端；所述窄脉冲发生器的输入端电连接于触发器的Q端，输出端电连接于复位开关的输入端；所述复位开关的输出端电连接于积分运算电路的输入端。

优选地，所述电压采样电路包括一组串联的分压电阻。

优选地，所述复位开关采用光耦合器。

优选地，所述信号放大电路采用反比例放大电路。

优选地，所述I/O接口电路包括信号输入电路和信号输出电路；所述信号输入电路包括依次电连接的光耦合器和反相器，所述反相器的型号为74LS14；所述信号输出电路包括依次电连接的与门电路、变压器、检波电路和三极管，所述与门电路的其中一个输入端电连接于控制芯片，另一个输入端电连接于一脉冲发生器。

优选地，所述控制芯片采用TMS320F2812。

优选地，所述控制芯片还电连接有CAN通信电路和串口通信电路。

本实用新型技术效果主要体现在以下方面：1、通过电压电流反馈电路进行数字采样并送入DSP处理器。2、由TMS320F2812生成移相PWM控制信号，经过隔离驱动放大后来驱动功率开关管IGBT。3、利用I/O口实现一些外围的附加控制功能。4、利用串行通讯与触摸屏、PLC进行相关的显示和控制调节，并预留CAN总线远程控制接口。

附图说明

图1为实施例中空气等离子喷涂电源控制系统的示意图；

图2为实施例中隔离驱动电路的电路图；

图3为实施例中信号输入电路的电路图；

图4为实施例中信号输出电路的电路图。

附图标记：100、控制芯片；200、电压电流反馈电路；300、隔离驱动电路；310、触发器；320、短脉冲发生器；330、电压采样电路；340、信号放大电路；350、积分运算电路；360、电压比较电路；400、I/O接口电路；410、光耦合器；420、反相器；430、脉冲发生器；440、与门电路；450、变压器；460、检波电路；500、CAN通信电路；600、串口通信电路。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

参照图1，本实施例公开了一种空气等离子喷涂电源控制系统，包括控制芯片100，及与控制芯片100电连接的电压电流反馈电路200、隔离驱动电路300、I/O接口电路400、CAN通信电路500和串口通信电路600。其中，控制芯片100采用TMS320F2812。电压电流反馈电路200用于采集负载的工作电压进行运算处理，从而通过隔离驱动电路300输出相应的PWM信号，以驱动外部的IGBT工作。I/O接口电路400用于扩展其它的一些设备电器，例如指示灯、风扇灯。串口通信电路600用于连接PLC和触摸屏，以进行数据显示和控制调节。CAN通信电路500用于与其它控制器或上位机通信，以接收控制指令。

参照图2，隔离驱动电路300包括场效应管M1、电压采样电路330、信号放大电路340、积分运算电路350、电压比较电路360、触发器310、短脉冲发生器320和复位开关；其中，触发器310的D端和CLK端均电连接于控制芯片100；场效应管M1的栅极电连接于触发器310的Q端，源极电连接于控制芯片100，漏极电连接于电压采样电路330的输入端；电压采样电路330包括一组串联的分压电阻(R1、R2)，其输出端电连接于信号放大电路340的输入端，信号放大电路340的输出端电连接于信号放大电路340的输入端。

信号放大电路340采用反比例放大电路，其输出端电连接于积分运算电路350的输入端；积分运算电路350的输出端电连接于电压比较电路360的同相端。

电压比较电路360的反相端电连接于一基准电压源，输出端电连接于触发器310的CLR端。

短脉冲发生器320的输入端电连接于触发器310的Q端，输出端电连接于复位开关的输入端。复位开关的输出端电连接于积分运算电路350的输入端。本实施例中，复位开关采用光耦合器，即，每当短脉冲发生器320输出高电平信号时，复位开关输出高电平信号，使得积分运算电路350复位。

因此，隔离驱动电路300的工作原理是：当控制芯片100输出稳定的时钟脉冲上升沿到来时，触发器310被置位，同时驱动场效应管M1导通，驱动场效应管M1输出PWM信号；PWM信号经采样电阻分压和信号放大器反向后，送入至积分运算电路350对输出信号进行积分。积分运算电路350的输出信号达到基准电压源提供的基准值时，电压比较器输出低电平信号，使触发器310复位，关断场效应管M1。同时，短脉冲发生器320产生一个窄脉冲信号，从而驱动复位开关W闭合、积分运算电路350复位。

参照图3、图4，I/O接口电路400包括信号输入电路和信号输出电路；信号输入电路包括依次电连接的光耦合器410和反相器420，反相器420的型号为74LS14。因此，输入的开关信号经过光耦合器410后，生成反相的信号，再经过反相器420反相后，恢复为正向信号，并输入至控制芯片100。

信号输出电路包括依次电连接的与门电路440、变压器450、检波电路460和三极管，与门电路440的其中一个输入端电连接于控制芯片100，另一个输入端电连接于一脉冲发生器430(可由控制芯片100替代)。脉冲发生器430输出稳定的脉冲，使得控制芯片100输出的开关信号被与门电路440转换为脉冲信号，并在变压器450的二次侧产生相同的脉冲信号，再由检波电路460重新转换为开关信号，并由三极管Q1输出。

当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。