CN102000900A

CN102000900A - 数字智能电焊机

Info

Publication number: CN102000900A
Application number: CN2010105136476A
Authority: CN
Inventors: 赵玉林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: CN102000900B

Abstract

该项技术开发是应用计算机与传感测试技术，实现高频逆变电焊机输出特性，数字智能思维化控制目的的技术。使电焊机能工作在人们预先编辑设定好的焊接程序中，使焊机能适应更多的条件和环境。在工作中焊机可根据不同的条件和环境按程序智能分析后，产生一种更适合环境和条件的控制信号去控制电焊机的输出，使焊机的焊接特性控制更人性智能化。实现了焊机思维模式化，单机单模式向单机多模式自由转换的控制目的。从而也降低了焊机的体积、重量、铜耗以及电路的复杂度、原器件的温度漂移。提高了焊机的稳定性和利用率，起到大幅度节约电能和耗材的目的。

Description

数字智能电焊机

本发明是解决根据不同焊条不同焊介在不同条件和环境下，应用计算机的精确恒定具有数字智能思维的控制技术手段，达到可靠输出焊接特性的目的技术。

本发明的目的：

可以解决目前焊机物理或模拟控制技术，单机固定模式的控制手段，而使焊机实现单机多模式向智能思维化方向发展。

本发明的主要技术内容：

是设计出一套控制系统，根据焊接条件的不同以及焊接工人技术的不同，自动选择各自的最佳工艺参数(电流、电压)。达到始终控制在稳定的高质量焊接参数值，来有效地抑制焊点的不稳定，从而实现焊接良好的动特性控制。

本发明的技术效果：

应用本发明可以设计各类不同焊接特性的程序，可运行不同的程序，来控制高频逆变电焊机，工作在不同要求特性的最佳控制。也可安装不同的电源程序而实现不同的恒流和恒压等多格式的电源输出，在主机不变的情况下实现了单机多模式化的数字智能化控制。

本发明的实施：

附图说明：附图1是本发明的原理图；

附图2：为单相和三相交流电输入高压变频电路；

附图3：为计算机数字智能处理器(STC12C5A60S2)电路图；

本发明的数字智能电焊机电路由三部分组成：智能分析电路、驱动电路和高压变频电路组成。

智能分析电路包括：输入电压传感器、输出电压传感器、温度传感器、瞬时电流传感器、输出电流传感器、显示器、键盘、输出输入端口和智能处理器(单片机)组成。

智能分析电路，以智能处理器STC12C5A60S2(单片机)和程序为核心部分，显示器和按键部分组成人机对话窗口，智能处理器通过不同传感器将高压变频电路中不同电路的工作情况巡回检测与键盘输入给定的参数，经智能处理器数字处理后调用相应程序产生输出控制信号，控制驱动电路，驱动逆变器的开关元件经高频变压器进行高频变频输出。常用焊机基本调用程序有，引弧、收弧、正常焊接、温度保护、短路保护、过压过流保护和待机等常用程序。一般程序的调用条件是：根据原理图附图1

a.当输出电流Ip＞Ips(最小引弧电流)与输出电压Vp＜Vps(最大引弧电压)与Vp＞Vpss(最小引弧电压)时智能处理器调用引弧程序产生引弧控制脉冲；

b.当Ip＞Ips与Vp＜Vpsh与此同时Vp＞Vpss时智能处理器调用正常焊接程序产生正常焊接控制脉冲；

c.当Ip＞Ips与Vp＞Vpsh时智能处理器调用收弧程序产生收弧控制脉冲，否则进入待机或保护状态；(Vpsh＝Vpsz(常规焊接电压)*K(焊接系数))；

d.引弧、收弧和正常焊接程序根据焊接条件的要求以及环境和条件的不同各有不同。

e.当温度Tw＞Tws(规定上限温度)时，智能处理器将输出报警信号同时关闭系统进行保护；

f.当输入电压Vs≥Vss(输入规定上限电压)或者Vs≤Vsx(输入规定下限电压)智能处理器将输出报警信号同时关闭系统进行保护；

g.当电流瞬时值Is＞Iss(瞬时上限电流)智能处理器将自动关断开关管的输入脉冲进行开关管的保护。

另处辅助焊接程序有：辅助技术智能分析程序，在焊接中可帮助人们自动分析工人的焊接技术和质量，自动选择和更换最佳的给定参数。辅助电子电抗器程序：有了电子电抗器程序可将物理的电抗器省去，使焊机节约了耗材降低了重量。延时焊接程序：可实现工件的点焊或工件的对接焊。脉冲焊接程序：可使普通电焊机变为数字脉冲焊机，等不同辅助程序能帮助人们实现更多的优良焊接工艺。因此随着软件技术不断的提高数字智能电焊机也可不断的升级，改变了传统焊机单机固定模式的控制，而使焊机实现单机多模式，向着数字智能思维化方向发展。

高压变频电路又包括：交流电输入、输入整流、逆变器(开关元件和高频变压器组成)、输出整流器、电抗器(若软件程序中编有电子电抗器程序物理的电抗器就可不用)和电弧电路组成。

高压变频电路，是通过单相或三相交流电输入经输入整流器整流变为高压直流电，再经逆变器变频而输出。逆变器又有智能处理器输出的控制信号控制驱动电路，驱动电路驱动逆变器的开关电路，开关电路经高频变压器(TC)变压而输出，输出后若再次整流本焊机为数字智能直流电焊机，若不再整流为数字智能高频弧焊机。(驱动电路图略参考附图2和图1)

VS经输入电压传感器、Is经瞬时电流传感器、Vp经输出电压传感器、Ip经输出电流传感器，分别由智能处理器STC12C5A60S2(单片机)的P1.1，P1.2，P1.4，P1.5脚接入，温度Tw1，Tw2，Tw3，分别经不同传感器由智能处理器STC12C5A60S2(单片机)的P1.6，P1.7和P1.0脚接入；输出控制信号由P1.3脚输出去驱动电路，P2.0，P2.1，P2.2脚接键盘供给定值输入。(附图3)

本发明电路的优越点：

1.焊机不变的情况下，只改变软件就可以实现多种不同的焊接需要，大大提高了焊机本身的利用率降低了物质的浪费。

2.因采用智能处理器控制，使电路结构大幅度简易化，充分降低元器件的浪费，使器件的温度漂移化降低，提高了稳定度达到更精确的控制。

3.因高压变频电路工作在50kHz以上高频，而使焊接变压器体积比常规线绕电焊机变压器缩小了100-200多倍，是一种高节能、低耗材、小体积、低重量、大功率焊机。

4.焊机在不焊接时工作在无功待机状态。

总上所说：这是焊机界的新理念也是未来焊机发展和普及的趋势，同时也会引领焊机界走上一个新的平台，改变传统的焊机思维模式，使焊机和焊接模式更上一层楼。

Claims

1.控制系统为一闭环数字智能控制系统。其原理特征为：按需要给定设定值，应用传感器检测反馈实现自控，保持良好的输出动特性。

2.控制系统为电流传感器和电压传感器检测系统组成，特征为：按焊接要求给定设定值，闭环电流、电压信号经智能处理器(单片机)分析后自动电流、电压控制，实现良好的输出焊接特性。

3.保护系统为温度传感器、电压传感器和电流传感器检测系统组成，特征为：在工作时将温度、电压和电流信号分别经传感器送入智能处理器(单片机)进行数字智能分析，产生保护控制，使焊机不备损坏，从而延长机器的寿命。

4.权利3的特征是由多种传感器检测系统组成，不同传感器的信号由智能处理器进行不同的分析，能够精确快速的对不同信号做出保护控制；

a.当温度Tw＞Tws(规定上限温度)时，智能处理器将输出报警信号同时关闭系统进行保护；

b.当输入电压Vs≥Vss(输入规定上限电压)或者Vs≤Vsx(输入规定下限电压)智能处理器将输出报警信号同时关闭系统进行保护；

d.当电流瞬时值Is＞Iss(瞬时上限电流)智能处理器将自动关断开关管的输入脉冲进行开关管的保护。

5.该项技术特征为：采用STC12C5A60S2单片机组成的控制器，应用数字智能控制技术的特性，对输入电压、输出电压、输出电流、瞬时电流和温度等各参数的控制对象，进行巡回检测智能思维控制，由键盘输入某种设定值存入E2PROM供智能处理器分析后，输出控制特性值。

6.权利要求5所述的数字智能控制技术，是智能处理器根据不同焊接要求运用软件，将不同要求按不同逻辑思维分析，实现了多种对象，采用统一控制的一种数字智能控制技术，随着软件的不同控制输出也将不同。

7.权利要求5所述的输入电压、输出电压、输出电流、瞬时电流和温度控制的特征是：每个参数采用偏差和变化率两个输入及控制变量输出的控制方式。

8.实现数字智能处理控制，其特征为：关键有三个步骤，实测值的数字化，数字关系的获取，数字决策结果的精确化控制。

9.对输入输出的关系，权利要求8所述的数字化控制：

a.当输出电流Ip＞Ips(最小引弧电流)与输出电压Vp＜Vps(最大引弧电压)与Vp＞Vpss(最小引弧电压)时智能处理器进入引弧程序产生引弧控制脉冲；

b.当Ip＞Ips与Vp＜Vpsh与此同时Vp＞Vpss时智能处理器进入正常焊接程序产生正常焊接控制脉冲；

c.当Ip＞Ips与Vp＞Vpsh进入收弧程序产生收弧控制脉冲，否则进入待机或保护状态；

(Vpsh＝Vpsz(常规焊接电压)*K(焊接系数))；

10.权利要求8所述的程序决策结果的精确化采用最大隶属算法，将控制信号转化为精确的输出动作。