基于avr單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其包括有：電流采樣電路、電壓采樣電路、AVR單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換電路、給定信號(hào)切換電路和比例積分電路。本發(fā)明利用模擬電路實(shí)現(xiàn)焊接電流、焊接電壓的實(shí)時(shí)精確采樣，以及焊絲短路過(guò)渡過(guò)程中電壓變化率的實(shí)時(shí)精確計(jì)算，然后將這些信號(hào)輸入AVR單片機(jī)；AVR單片機(jī)根據(jù)反饋的信號(hào)，經(jīng)過(guò)PID計(jì)算和邏輯判斷，實(shí)時(shí)控制焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡每個(gè)階段給定信號(hào)的大小和斬波管的實(shí)時(shí)開通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡每一個(gè)階段的精確控制，有效地控制了焊接過(guò)程中熔滴的過(guò)渡頻率、輸入熱量大小以及飛濺的大小，滿足了用戶對(duì)焊接性能的高要求。
【專利說(shuō)明】基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊機(jī)，具體涉及的是一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電焊機(jī)的焊接控制系統(tǒng)是依靠復(fù)雜的模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功能和邏輯控制的，即使增加一種簡(jiǎn)單的功能都需要增加很多電子元器件。如果焊機(jī)要具備兩種以上的焊接功能就需要很多電路板，這樣不僅會(huì)大幅度提高焊機(jī)成本，而且焊機(jī)的焊接性能和可靠性也會(huì)隨元器件的增加而急劇下降，所以傳統(tǒng)焊機(jī)很難將多種焊接功能綜合到一臺(tái)焊機(jī)中。
[0003]隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，在焊機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用也有了很大進(jìn)步，出現(xiàn)了數(shù)字化面板的焊機(jī)和所謂的全數(shù)字焊機(jī)，這類焊機(jī)有的只是將焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，焊機(jī)的焊接控制系統(tǒng)仍然是靠許多模擬和邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有的則是將焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的功能控制都用軟件實(shí)現(xiàn)。這類焊機(jī)參數(shù)調(diào)節(jié)方便，功能多(比如有的焊機(jī)具有藥皮手工焊、直流氬弧焊、脈沖氬弧焊、氬弧點(diǎn)焊、氣保焊、碳弧氣刨等焊接方式)，但是焊機(jī)的每種焊接性能卻只能達(dá)到一般的水平，不能滿足現(xiàn)在焊接行業(yè)對(duì)焊接工藝和焊接性能越來(lái)越高的要求。
[0004]針對(duì)傳統(tǒng)電焊機(jī)和數(shù)字化面板焊機(jī)的焊接控制系統(tǒng)是靠許多模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存在增加焊接功能困難，焊機(jī)的可靠性低、產(chǎn)品一致性差等缺點(diǎn)，數(shù)字化技術(shù)在焊機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用是必然趨勢(shì)。但是簡(jiǎn)單的數(shù)字化改造雖然能在簡(jiǎn)化電路和增加功能等方面有一定幫助,卻不能從根本上提聞焊機(jī)的焊接性能。
[0005]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型材料不斷涌現(xiàn)，焊接工藝也發(fā)生著日新月異的變化，傳統(tǒng)的焊機(jī)和焊接工藝已不能適應(yīng)時(shí)代的需要。而且焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，會(huì)隨著環(huán)境、材料等外界條件的變化而變化，不能靠一套固定的參數(shù)來(lái)完成整個(gè)焊接熔滴過(guò)渡過(guò)程的精確控制，需要實(shí)時(shí)采樣輸出參數(shù)反饋給控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)修正給定信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡頻率、輸入熱量大小以及飛濺大小的精確控制。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，包括:
[0009]一 AVR 單片機(jī) IC6 ；
[0010]一電流采樣電路，與焊機(jī)連接，用于對(duì)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的實(shí)時(shí)電流進(jìn)行采樣，并輸出穩(wěn)定的電流反饋信號(hào)到AVR單片機(jī)，其包括電感L1、采樣電阻R21、濾波電容C6、運(yùn)放電路和第一有源濾波電路；所述運(yùn)放電路由電阻R14、R15、R16、R17和運(yùn)算放大器IC3C組成；所述第一有源濾波電路由電阻RIO、R11、R12、R13、電容C4、C5和有源濾波器IC3D組成；所述焊機(jī)電流采樣信號(hào)通過(guò)電感LI濾波和采樣電阻R21后，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后通過(guò)濾波電容C6進(jìn)行初級(jí)濾波，之后再經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路和第一有源濾波電路進(jìn)一步濾波，輸出兩路穩(wěn)定的電流反饋信號(hào)，一路輸入到比例積分電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的比例積分計(jì)算，另一路經(jīng)過(guò)電阻R9、電容C12濾波處理后輸入到AVR單片機(jī)IC6-39腳，由AVR單片機(jī)IC6進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷和PID運(yùn)算，以獲得修正后的實(shí)時(shí)電流給定值；
[0011]一電壓采樣電路，與焊機(jī)連接，用于對(duì)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行采樣，并輸出穩(wěn)定的電壓反饋信號(hào)到AVR單片機(jī)；其包括差分電路、第二有源濾波電路、電阻R47和電容C28，所述差分電路由電阻R45、R58、R6、R59、R57、R55、R60和IC5C組成；所述第二有源濾波電路由電阻1?56、1?75、1?77、1?76、034、035和IC5B組成；所述焊機(jī)的輸出電壓、電弧電壓通輸入差分電路進(jìn)行初級(jí)濾波和電壓幅值比例降低，再經(jīng)過(guò)第二有源濾波電路濾波輸出穩(wěn)定的電壓反饋信號(hào)，該電壓反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R47和電容C28濾波后輸入到AVR單片機(jī)IC6-40腳，進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷后得到準(zhǔn)確的短路過(guò)渡階段判定；
[0012]一 D/A轉(zhuǎn)換電路，包括D/A轉(zhuǎn)換芯片IC4，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的IC4-1腳通過(guò)電阻R63與AVR單片機(jī)IC6-19腳連接，IC4-2腳通過(guò)電阻R64與AVR單片機(jī)IC6-20腳連接，IC4-3腳通過(guò)電阻R65與AVR單片機(jī)IC6-4腳連接，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片用于將AVR單片機(jī)每一個(gè)控制階段都輸出的短路過(guò)渡峰值電流值和基值電流值的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并由IC4-4輸出基值電流信號(hào)，IC4-7輸出峰值電流信號(hào)；
[0013]—給定信號(hào)切換電路，包括第一濾波和功率放大電路、第一電子開關(guān)IC1D、第二濾波和功率放大電路和第二電子開關(guān)IC1C，所述第一濾波和功率放大電路由R33、C21、IC2A組成；所述第二濾波和功率放大電路由電阻R34、電容C22和IC2B組成；所述D/A轉(zhuǎn)換電路的IC4-7輸出峰值電流信號(hào)經(jīng)過(guò)第一濾波和功率放大電路后接入第一電子開關(guān)IClD ;所述D/A轉(zhuǎn)換電路的IC4-4輸出基值電流信號(hào)第二濾波和功率放大電路后接入第二電子開關(guān)IClC ;所述AVR單片機(jī)IC6-22腳輸出峰值電流切換控制信號(hào)控制IClD的導(dǎo)通與斷開，IC6-23腳輸出基值電流切換控制信號(hào)控制電子開關(guān)IClC的導(dǎo)通與斷開，以輸出峰值電流值和基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)；
[0014]一比例積分電路，包括電`阻R4、R8、電容C3和IC2C，所述峰值電流值和基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)接入比例積分電路，再與電阻R20、可調(diào)電位器W2接入的實(shí)時(shí)電流反饋值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，運(yùn)算值由IC2-8腳輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行PWM控制。
[0015]優(yōu)選地，所述給定信號(hào)切換電路與比例積分電路之間還連接有一反向放大電路，該反向放大電路由電阻R30、R29、R3和IC2D組成。
[0016]優(yōu)選地，所述電流采樣電路中電感LI通過(guò)接線P2-3及一電流傳感器與焊機(jī)連接，且通過(guò)所述電流傳感器對(duì)焊機(jī)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。
[0017]優(yōu)選地，所述電流采樣電路中電容C12上還并聯(lián)有一用于修正AVR單片機(jī)系統(tǒng)參數(shù)誤差的可調(diào)電位器W4。
[0018]優(yōu)選地，所述焊機(jī)的輸出電壓通過(guò)接線P4-4、P4_5輸入電壓采樣電路的差分電路，所述焊機(jī)的電弧電壓通過(guò)接線P4-9、P4-10輸入到電壓采樣電路的差分電路。
[0019]優(yōu)選地，還包括有一用于根據(jù)AVR單片機(jī)提供的信號(hào)開通或關(guān)斷斬波管以控制飛濺大小的斬波管控制電路。
[0020]本發(fā)明利用模擬電路實(shí)現(xiàn)焊接電流、焊接電壓的實(shí)時(shí)精確采樣，以及焊絲短路過(guò)渡過(guò)程中電壓變化率的實(shí)時(shí)精確計(jì)算，然后將這些信號(hào)輸入AVR單片機(jī)；AVR單片機(jī)根據(jù)反饋的信號(hào)，經(jīng)過(guò)PID計(jì)算和邏輯判斷，實(shí)時(shí)控制焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡每個(gè)階段給定信號(hào)的大小和斬波管的實(shí)時(shí)開通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡每一個(gè)階段的精確控制，有效地控制了焊接過(guò)程中熔滴的過(guò)渡頻率、輸入熱量大小以及飛濺的大小，滿足了用戶對(duì)焊接性能的高要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明電路控制原理框圖；
[0022]圖2為本發(fā)明電流采樣電路原理圖；
[0023]圖3為本發(fā)明電壓采樣電路原理圖；
[0024]圖4為本發(fā)明D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖；
[0025]圖5為本發(fā)明給定信號(hào)切換電路及比例積分電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]請(qǐng)參閱圖1所示，圖1為本發(fā)明電路控制原理框圖。本發(fā)明提供了一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其主要針對(duì)目前焊機(jī)在焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡頻率、輸入熱量大小以及飛濺大小等無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確控制的問(wèn)題。
[0028]本發(fā)明還在于解決傳統(tǒng)電焊機(jī)和數(shù)字化面板焊機(jī)、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、產(chǎn)品一致性差、增加焊接功能困難，焊接性能低的問(wèn)題。
[0029]具體到本發(fā)明實(shí)施例，其包括有電流采樣電路1、電壓采樣電路2、AVR單片機(jī)3、焊機(jī)顯示調(diào)節(jié)面板4、D/A轉(zhuǎn)換電路5、斬波管控制電路6、給定信號(hào)切換電路7、比例積分電路和IGBT驅(qū)動(dòng)電路8。
[0030]其中電流采樣電路I與焊機(jī)連接，用于對(duì)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的實(shí)時(shí)電流進(jìn)行采樣，并輸出穩(wěn)定的電流反饋信號(hào)到AVR單片機(jī)；電壓采樣電路2與焊機(jī)連接，用于對(duì)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行采樣，并輸出穩(wěn)定的電壓反饋信號(hào)到AVR單片機(jī)；焊機(jī)顯示調(diào)節(jié)面板與AVR單片機(jī)連接，用于焊機(jī)功能選擇、參數(shù)調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)顯示；D/A轉(zhuǎn)換電路5與AVR單片機(jī)連接，用于將AVR單片機(jī)在每一個(gè)控制階段輸出短路過(guò)渡的峰值電流值和基值電流值的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；斬波管控制電路6與AVR單片機(jī)連接，用于根據(jù)AVR單片機(jī)提供的信號(hào)，開通或關(guān)斷斬波管，以達(dá)到精確控制飛濺大小的目的；給定信號(hào)切換電路7和比例積分電路與D/A轉(zhuǎn)換電路5連接，所述給定信號(hào)切換電路7用于根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換電路5輸入的峰值電流值和基值電流值信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的切換控制信號(hào)，以輸出實(shí)時(shí)穩(wěn)定的給定信號(hào)到比例積分電路，通過(guò)比例積分電路進(jìn)行比例積分運(yùn)算，并生成運(yùn)算值輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)電路8 ;所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路8與比例積分電路連接，其主要根據(jù)輸入的運(yùn)算值對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行PWM控制，以達(dá)到精確控制功率IGBT的導(dǎo)通時(shí)間，達(dá)到精確控制焊接過(guò)程中短路過(guò)渡各階段的能量輸入量，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短路過(guò)渡。
[0031]請(qǐng)參見圖2所示，圖2為本發(fā)明電流采樣電路原理圖。本發(fā)明電流采樣電路實(shí)際為焊接電流實(shí)時(shí)采樣及反饋電路，其包括有電感L1、采樣電阻R21、濾波電容C6、運(yùn)放電路、第一有源濾波電路、電阻R9、電容C12和可調(diào)電位器W4。運(yùn)放電路由電阻R14、R15、R16、R17和運(yùn)算放大器IC3C組成，電阻R14和R17 —端連接到運(yùn)算放大器IC3C-10腳，而電阻R14和R17的另一端連接到濾波電容C6兩端，R15連接到運(yùn)算放大器IC3C-9腳，且IC3C-9腳與IC3C-8腳之間連接有電阻R16，電流采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)IC3C-8腳后輸入到第一有源濾波電路，所述第一有源濾波電路由電阻RIO、R11、R12、R13、電容C4、C5和有源濾波器IC3D組成，所述IC3D-12腳分別連接有電容C5和電阻R12，所述電阻R12通過(guò)電阻R13與IC3C-8腳連接；所述IC3D-13腳連接有電阻RlO ;IC3D-14腳輸出端分為三路，一路通過(guò)電阻Rll與IC3D-13腳連接，一路通過(guò)電容C4連接到電阻R12和R13之間，還有一路則輸出到AVR單片機(jī) IC6-39 腳。
[0032]電感LI 一端通過(guò)接線P2-3及一個(gè)電流傳感器與焊機(jī)連接，且通過(guò)所述電流傳感器對(duì)焊機(jī)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣；電感LI的另一端與采樣電阻R21連接，焊機(jī)電流采樣信號(hào)通過(guò)電感LI濾波和采樣電阻R21后，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)(100A輸出電流對(duì)應(yīng)IV電壓)，并通過(guò)濾波電容C6進(jìn)行初級(jí)濾波，然后再經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路和第一有源濾波電路進(jìn)一步濾波后得到穩(wěn)定的電流反饋信號(hào)，由IC3D-14腳輸出。
[0033]IC3D-14腳輸出的電流反饋信號(hào)一路通過(guò)電流反饋端輸出到比例積分電路進(jìn)行比例積分計(jì)算，另一路則通過(guò)經(jīng)過(guò)R9、C12濾波后通過(guò)IC6-39腳進(jìn)入AVR單片機(jī)，在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷和PID算法得到修正后的實(shí)時(shí)電流給定值，可調(diào)電位器W4用于修正系統(tǒng)參數(shù)誤差。
[0034]請(qǐng)參見圖3所示 ，圖3為本發(fā)明電壓采樣電路原理圖。本發(fā)明電壓采樣電路實(shí)際為焊接電壓實(shí)時(shí)采樣及反饋電路，其包括有差分電路、第二有源濾波電路、電阻R47和電容C28，所述差分電路由電阻R45、R58、R6、R59、R57、R55、R60和IC5C組成；所述第二有源濾波電路由電阻1?56、1?75、1?77、1?76、034、035和IC5B組成。差分電路IC5C-10腳與電阻R58一端連接，電阻R58另一端連接有電阻R45，且在電阻R45與電阻R58之間為連接焊機(jī)遠(yuǎn)端采樣正接線P4-10 ;電阻R45通過(guò)電阻R60、R59、R57與IC5C-9腳連接，IC5C-9腳與IC5C-8腳之間連接有電阻R65，在電阻R45與電阻R60之間為連接焊機(jī)輸出正極的接線P4-5 ;在電阻R60與R59之間為連接焊機(jī)輸出負(fù)極的接線P4-4 ;電阻R59、R57之間為連接焊機(jī)遠(yuǎn)端采樣負(fù)接線P4-9。IC5C-8腳輸出端還連接到第二有源濾波電路，所述第二有源濾波電路的IC5B-5腳一端連接有電容C34，一端通過(guò)電阻R75和R56連接到IC5C-8腳；IC5B_6腳則一端連接到電阻R77，另一端通過(guò)電阻R76與IC5B-7腳連接，IC5B-7腳一路通過(guò)電容C35連接到電阻R75和R56之間，一路輸出到AVR單片機(jī)IC6-40腳。
[0035]電壓采樣電路用于對(duì)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的實(shí)時(shí)電壓進(jìn)行采樣，焊機(jī)輸出電壓通過(guò)接線P4-4、P4-5接入電路，焊機(jī)電弧電壓通過(guò)接線P4-9、P4-10接入電路。電壓經(jīng)過(guò)差分電路的初級(jí)濾波和電壓幅值比例降低后，再經(jīng)過(guò)第二有源濾波電路的濾波，得到穩(wěn)定的電壓反饋信號(hào)，由IC5-7輸出。此電壓反饋信號(hào)既傳輸?shù)絛v/dt控制電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的dv/dt計(jì)算，又經(jīng)過(guò)R47、C28濾波后通過(guò)IC6-40進(jìn)入AVR單片機(jī)，在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷后得到準(zhǔn)確的短路過(guò)渡階段的判定。
[0036]請(qǐng)參見圖4所示，圖4為本發(fā)明D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖。本發(fā)明D/A轉(zhuǎn)換電路,包括D/A轉(zhuǎn)換芯片IC4，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的IC4-1腳通過(guò)電阻R63與AVR單片機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)腳IC6-19連接，IC4-2腳通過(guò)電阻R64與AVR單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)腳IC6-20連接，IC4-3腳通過(guò)電阻R65與AVR單片機(jī)的片選信號(hào)腳IC6-4連接，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片用于將AVR單片機(jī)每一個(gè)控制階段都輸出的短路過(guò)渡峰值電流值和基值電流值的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并由IC4-4輸出基值電流信號(hào)，IC4-7輸出峰值電流信號(hào)。
[0037]請(qǐng)參見圖5所示，圖5為本發(fā)明給定信號(hào)切換電路及比例積分電路原理圖。其中給定信號(hào)切換電路，包括有第一濾波和功率放大電路、第一電子開關(guān)IC1D、第二濾波和功率放大電路和第二電子開關(guān)IC1C，所述第一濾波和功率放大電路由R33、C21、IC2A組成；IC2A-3腳一路通過(guò)電阻R33與D/A轉(zhuǎn)換電路的峰值給定輸出端連接，一路通過(guò)電容C21接地；IC2A-1腳與IC2A-2腳連接，且IC2A-1腳連接到第一電子開關(guān)IC1D，所述第一電子開關(guān)IClD通過(guò)電阻R31與AVR單片機(jī)的峰值切換輸出端IC6-22腳連接；所述第二濾波和功率放大電路由電阻R34、電容C22和IC2B組成；IC2B_5腳一路通過(guò)電阻R34與D/A轉(zhuǎn)換電路的基值給定輸出端連接，一路通過(guò)電容C22接地；IC2B-6腳與IC2B-7腳連接，且IC2B-7腳還連接到第二電子開關(guān)IC1C，而第二電子開關(guān)IClC通過(guò)電阻R28與AVR單片機(jī)的基值切換輸出端IC6-23腳連接。
[0038]峰值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)經(jīng)過(guò)第一電子開關(guān)IClD后經(jīng)過(guò)電阻R30輸入反向放大電路；基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)經(jīng)過(guò)第二電子開關(guān)IClC后經(jīng)過(guò)電阻R29輸入反向放大電路，所述反向放大電路由R30、R29、R3、IC2D組成，IC2D-12腳通過(guò)電阻R5接地，IC2D-13腳分別與電阻R30、R29連接，且IC2D-13腳還通過(guò)電阻R3與IC2D-14腳連接，IC2D-14腳輸出給定信號(hào)到比例積分運(yùn)算電路。
[0039]比例積分運(yùn)算電路由R4、R8、C3、IC2C組成，IC2C-10腳通過(guò)電阻R60接地，IC2C-9腳一路通過(guò)電阻R7與所述反向放大電路IC2D-14腳連接，由IC2D-14腳輸入實(shí)時(shí)給定信號(hào)，另一路則通過(guò)電阻R20、可調(diào)電位器W2接入輸入電流反饋信號(hào)；在IC2C-9腳與IC2C-8腳之間連接有串接的電阻R2和第三電子開關(guān)IC1A，且所述第三電子開關(guān)IClA通過(guò)電阻R32與AVR單片機(jī)的IC6-25腳連接，以輸出短路電流斜率；另外，在IC2C-9腳與IC2C-8腳之間還連接有電阻R4、R8及電容C3，所述R8及電容C3并聯(lián)后與電阻R4串聯(lián)。
[0040]峰值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)和基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)經(jīng)過(guò)上述反向放大電路后通過(guò)電阻R7接入的比例積分運(yùn)算電路，再與R20、W2接入的實(shí)時(shí)電流反饋值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，運(yùn)算值由IC2-8輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行PWM控制達(dá)到精確控制功率IGBT的導(dǎo)通時(shí)間，以達(dá)到精確控制焊接過(guò)程中短路過(guò)渡各階段的能量輸入量，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短路過(guò)渡。電路中電子開關(guān)IClA通過(guò)單片機(jī)IC6-25輸出的短路電流斜率控制信號(hào)可控制電阻R2的接入與否達(dá)到控制比例常數(shù)的作用，從而改變比例積分運(yùn)算值。
[0041]綜上所述，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)控制所需的精確實(shí)時(shí)輸出電流、電壓采樣反饋電路，為整個(gè)精細(xì)精確控制實(shí)現(xiàn)了前提條件，同時(shí)設(shè)計(jì)了單片機(jī)實(shí)時(shí)給定信號(hào)電子開關(guān)切換控制電路使短路過(guò)渡各階段實(shí)時(shí)給定信號(hào)得到準(zhǔn)確及時(shí)輸出，把模擬電路和單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有效組合，從而實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡各個(gè)階段的精確控制，從而有效控制焊接過(guò)程中熔滴的過(guò)渡頻率、熱量的輸入、飛濺的大小，滿足了用戶對(duì)焊接性能的高要求。
[0042]本發(fā)明設(shè)計(jì)了符合電焊機(jī)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)電流、電壓采樣控制模擬電路，為單片機(jī)系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的反饋信號(hào)，同時(shí)單片機(jī)實(shí)時(shí)給定信號(hào)電子開關(guān)切換控制電路實(shí)現(xiàn)了短路熔滴過(guò)渡各個(gè)階段所需給定值的及時(shí)無(wú)縫轉(zhuǎn)換。[0043]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了模擬電路和單片機(jī)系統(tǒng)的有效組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，既解決了傳統(tǒng)模擬電路電焊機(jī)控制系統(tǒng)電路復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)功能升級(jí)的缺點(diǎn)，又解決了普通數(shù)字電路電焊機(jī)控制系統(tǒng)一味簡(jiǎn)單的追求多功能，焊接性能卻很一般的缺點(diǎn)。而且本發(fā)明不但實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程中熔滴過(guò)渡各個(gè)階段的精確控制，而且可以在焊接材料和焊接工藝的不斷更新過(guò)程中只需要升級(jí)單片機(jī)程序即可完成功能的升級(jí)。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，包括: 一 AVR單片機(jī)IC6 ； 一電流采樣電路，包括電感L1、采樣電阻R21、濾波電容C6、運(yùn)放電路和第一有源濾波電路；所述運(yùn)放電路由電阻R14、R15、R16、R17和運(yùn)算放大器IC3C組成；所述第一有源濾波電路由電阻RIO、R11、R12、R13、電容C4、C5和有源濾波器IC3D組成；所述焊機(jī)電流采樣信號(hào)通過(guò)電感LI濾波和采樣電阻R21后，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后通過(guò)濾波電容C6進(jìn)行初級(jí)濾波，之后再經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路和第一有源濾波電路進(jìn)一步濾波，輸出兩路穩(wěn)定的電流反饋信號(hào)，一路輸入到比例積分電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的比例積分計(jì)算，另一路經(jīng)過(guò)電阻R9、電容C12濾波處理后輸入到AVR單片機(jī)IC6-39腳，由AVR單片機(jī)IC6進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷和PID運(yùn)算，以獲得修正后的實(shí)時(shí)電流給定值； 一電壓采樣電路，包括差分電路、第二有源濾波電路、電阻R47和電容C28，所述差分電路由電阻R45、R58、R6、R59、R57、R55、R60和IC5C組成；所述第二有源濾波電路由電阻R56、R75、R77、R76、C34、C35和IC5B組成；所述焊機(jī)的輸出電壓、電弧電壓通輸入差分電路進(jìn)行初級(jí)濾波和電壓幅值比例降低，再經(jīng)過(guò)第二有源濾波電路濾波輸出穩(wěn)定的電壓反饋信號(hào)，該電壓反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R47和電容C28濾波后輸入到AVR單片機(jī)IC6-40腳，進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯判斷后得到準(zhǔn)確的短路過(guò)渡階段判定； 一 D/A轉(zhuǎn)換電路，包括D/A轉(zhuǎn)換芯片IC4，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的IC4-1腳通過(guò)電阻R63與AVR單片機(jī)IC6-19腳連接，IC4-2腳通過(guò)電阻R64與AVR單片機(jī)IC6-20腳連接，IC4-3腳通過(guò)電阻R65與AVR單片機(jī)IC6-4腳連接，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片用于將AVR單片機(jī)每一個(gè)控制階段都輸出的短路過(guò)渡峰值電流值和基值電流值的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并由IC4-4輸出基值電流信號(hào)，I C4-7輸出峰值電流信號(hào)； 一給定信號(hào)切換電路，包括第一濾波和功率放大電路、第一電子開關(guān)IC1D、第二濾波和功率放大電路和第二電子開關(guān)IC1C，所述第一濾波和功率放大電路由R33、C21、IC2A組成；所述第二濾波和功率放大電路由電阻R34、電容C22和IC2B組成；所述D/A轉(zhuǎn)換電路的IC4-7輸出峰值電流信號(hào)經(jīng)過(guò)第一濾波和功率放大電路后接入第一電子開關(guān)IClD ;所述D/A轉(zhuǎn)換電路的IC4-4輸出基值電流信號(hào)第二濾波和功率放大電路后接入第二電子開關(guān)IClC ;所述AVR單片機(jī)IC6-22腳輸出峰值電流切換控制信號(hào)控制IClD的導(dǎo)通與斷開，IC6-23腳輸出基值電流切換控制信號(hào)控制電子開關(guān)IClC的導(dǎo)通與斷開，以輸出峰值電流值和基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)； 一比例積分電路，包括電阻R4、R8、電容C3和IC2C，所述峰值電流值和基值電流值的實(shí)時(shí)給定信號(hào)接入比例積分電路，再與電阻R20、可調(diào)電位器W2接入的實(shí)時(shí)電流反饋值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，運(yùn)算值由IC2-8腳輸出到IGBT驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行PWM控制。
2.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，所述給定信號(hào)切換電路與比例積分電路之間還連接有一反向放大電路，該反向放大電路由電阻R30、R29、R3和IC2D組成。
3.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，所述電流采樣電路中電感LI通過(guò)接線P2-3及一電流傳感器與焊機(jī)連接，且通過(guò)所述電流傳感器對(duì)焊機(jī)焊接過(guò)程中短路過(guò)渡階段的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。
4.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，所述電流采樣電路中電容C12上還并聯(lián)有一用于修正AVR單片機(jī)系統(tǒng)參數(shù)誤差的可調(diào)電位器W4。
5.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，所述焊機(jī)的輸出電壓通過(guò)接線P4-4、P4-5輸入電壓采樣電路的差分電路，所述焊機(jī)的電弧電壓通過(guò)接線P4-9、P4-10輸入到電壓采樣電路的差分電路。
6.如權(quán)利要求1所 述的基于AVR單片機(jī)的電弧焊接精確熔滴短路過(guò)渡控制電路，其特征在于，還包括有一用于根據(jù)AVR單片機(jī)提供的信號(hào)開通或關(guān)斷斬波管以控制飛濺大小的斬波管控制電路。
【文檔編號(hào)】B23K9/10GK103769721SQ201410040940
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】黃小剛, 肖文成, 趙志雨 申請(qǐng)人:深圳市佳士科技股份有限公司