CN102071389B - 等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 - Google Patents
等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102071389B CN102071389B CN200910102873A CN200910102873A CN102071389B CN 102071389 B CN102071389 B CN 102071389B CN 200910102873 A CN200910102873 A CN 200910102873A CN 200910102873 A CN200910102873 A CN 200910102873A CN 102071389 B CN102071389 B CN 102071389B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- flow
- chip
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
一种等离子喷涂设备的气体监控方法及控制电路。利用等离子喷涂设备的控制电路在高频引弧阶段或喷涂过程中实时监控等离子主气的流量，检测到主气的流量小于一定的阀值时禁止高频引弧的操作，或急停整个系统的操作，中断喷涂过程，通过对等离子主气流量的精确监控，能确保等离子设备在高压引弧和喷涂的过程中，不会因为等离子主气流量的误差引起各类事故，杜绝了因等离子主气的误差引发的事故，保障了设备和操作人员的安全。本发明所属的监控技术和其控制电路，可作为一个附加的独立装置，直接安装于无气体监控的等离子喷涂设备上使用。
Description
本发明涉及等离子喷涂技术领域，特别是涉及一种等离子喷涂设备约气体监控方法及其控制电路。
背景技术
等离子喷涂用的等离子气体为混合气，由主气和次气组成，主气需被高压电离形成电弧，所以主气必须是惰性的，通常使用的是氩气Ar；次气的热函值应较高，如常用氢气H2。在主气Ar中加入少量的次气H2，可有效地提高电弧功率，对喷涂氧化物等难熔材料特别合适。喷涂时，喷枪内首先通入主气，利用电极产生的高频高压电将主气体电离从而产生电弧，而后再通入次气，该混合气体通过电弧被全部或部分电离，电离后的等离子体被压缩后由喷嘴喷出形成高温的等离子射流，将喷嘴处由载气传输的某种粉沫状的材料加热熔化后喷射到工件基体表面，形成涂层。
喷涂过程中，由于等离子气体流量状况的异常，很可能带来严重的失误，如以下两种常见的情况：1、只有当喷涂枪的电级间通有一定流量的主气时，才可进行高频高压的引弧操作，但当气体控制电路失误或气路问题或高频高压引弧电路失误时，控制柜很可能会进行非正确的高频高压引弧操作，非常容易将喷枪的电极烧损；2、在喷涂过程中，当主气由于自身的消耗、气压、气路、流量控制单元等问题，造成快速减少或用完甚至被阻断时，如不立即急停整个等离子喷涂系统的工作，将会瞬间发生事故，将喷涂枪烧掉，所以等离子喷涂设备对气体的监控就显得非常重要。
现有的国内外等离子喷涂设备在等离子气体监控方面的现状是：国内设备使用浮子流量计来调控气体的流量，实际的气体流量是通过眼睛来观测，无具体流量的反馈电信号，控制柜是监控不到实际流量变化的，紧急情况下，也只有人靠手动来急停喷涂系统的操作，其响应速度太慢，很难起到保护作用；国外的设备使用气体质量控制器来调控气体的流量，气体质量控制器本身能采集气体流量的反馈信号，再利用这个反馈信号来监控到气体实际流量的变化，但气体质量控制器中对气体流量的测量是由热式流量计实现的，其特点是测量结果反映慢，最快在4秒以上，当气体有扰动时，控制柜因来不及响应而引发事故。
有鉴于此，本发明提供一种等离子喷涂设备的气体监控方法及控制电路。
发明内容
1、要解决的技术问题：
本发明的目的是，利用该控制电路在高频引弧阶段或喷涂过程中实时监控等离子主气的流量，如检测到主气的流量小于一定的阀值时将会禁止高频引弧的操作，或立即急停整个系统的操作，中断喷涂过程，杜绝了因等离子主气的误差引发的事故。
2、技术方案
为解决上述技术问题，本发明等离子喷涂设备的气体监控方法及控制电路，通过以下技术方案来实现。
第一步确定本控制技术的基本工作原理：
选用价格相对不高且适合于氩气的涡轮流量传感器来检测氩气的实际流量，其大致的工作原理是：当有气体流过时，推动传感器内的涡轮旋转，转速直接反映出流量，涡轮的转速以电子脉冲信号输出，其流量测量的响应速度要比热式流量计快得多，最多半秒就可探测出气体流量的变化。
在工况条件下使用涡轮流量传感器来检测主气的实际流量的测量精度不高，普通条件下使用精度在5级左右，但将其应用于本发明中已足够，因为本发明主要是对等离子喷涂主气的工作危险阀值进行监控，这个危险阀值设置为：高频引弧20L/Min；喷涂过程25L/Min；用一个单片机实时对传感器输出的脉冲进行测频，根据频率的大小可知道当前等离子主气的流量情况，气体的实际流量值达到危险阀值20L/Min及以上时，可开放等离子喷涂控制系统高频高压引弧的操作；当引弧成功并进入喷涂过程后，主控制柜应送出一标志正常喷涂的开关量信号到本发明控制电路的单片机中，此时，单片机就开始对喷涂过程中主气的流量进行跟踪监控，主气实际流量值小于等于危险阀值25L/Min，将立即急停整个系统的操作。
第二步根据以上原理设计控制电路：
控制电路很简洁，为一个典型的最小单片机电路。涡轮流量传感器安装于等离子主气的输出气路中；直流5V稳压电源通过电源输入端口为电路提供电源；在信号处理上，有两个输入端口和两个输出端口，均为开关量。两个输入端口包括：1、涡轮流量传感器探测主气流量的脉冲信号输入端口，它与涡轮流量传感器连接，并将脉冲信号输入到监控电路板上单片机的9脚上；2、由主控柜给出的正常喷涂标志的开关量信号输入端口，它与主控柜连接，并将开关量信号输入到监控电路板上单片机的7脚上。两个输出端口包括：1、引弧输出继电器的常开触点输出端口，其作用是开放高频高压引弧操作，由单片机的19脚输出电平控制；2、急停输出继电器的常闭触点输出端口，其作用是系统急停，由单片机的18脚输出电平控制。这两个输出端口均以继电器方式输出。引弧输出继电器与单片机的20脚连接，它的常开触点输出端口的两个接线端子串接在高频高压引弧电路的升压变压器的初级回路中；急停输出继电器与单片机的18脚连接，它的常闭触点输出端口的两个接线端子串接在整个等离子喷涂系统的急停回路中；
有益效果：
与现有技术相比本发明的有益效果如下：
利用本本发明所属等离子气体监控电路，通过对等离子主气流量的精确监控，能确保等离子设备在高压引弧和喷涂的过程中，不会因为等离子主气流量的误差引起各类事故，保障了设备和操作人员的安全。本发明所属的监控技术和其控制电路，可作为一个附加的独立装置，直接安装于无气体监控的等离子喷涂设备上，应用。
1.确保在等离子主气达到一定阀值的流量的情况下，才可进行高压引弧的操作，避免对等离子喷涂枪的电极被烧损。
2.引弧成功并正常喷涂时，禁止由于偶然因素对高压引弧的误操作，以保护设备和人员的安全。
3.正常喷涂时实时监控等离子主气的流量，当由于各种因素，而造成主气较大的扰动而使流量底于一定的阀值时，控制板在半秒内将急停整个系统的操作，以防止事故的发生。
4.本发明的监控、保护装置可作为一个附加的独立装置安装于目前已应用的无气体监控的等离子喷涂设备上。
附图说明
本发明的附图图面说明如下：
图1是本发明的控制电路图；
1为涡轮流量传感器，2为控制电路板涡轮流量传感器的脉冲信号输入端口，3为正常喷涂标志的开关量信号输入端口，4为控制电路工作电源输入端口，5为单片机STC12C2052，6为引弧输出继电器，DC5V，7为急停输出继电器，DC5V，8为常开触点输出端口，9为常闭触点输出端口
具体实施方式
下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的等离子气体监控控制电路示意图，直流5V稳压电源通过端口4为电路提供电源；引弧输出继电器6的常开触点输出端口8的两个接线端子串接在高频高压引弧电路的升压变压器的初级回路中；急停输出继电器7的常闭触点输出端口9的两个接线端子串接在整个等离子喷涂系统的急停回路中；涡轮流量传感器1安装于等离子主气氩气的输出气路中。
涡轮流量传感器1将检测氩气的实际流量转换成与频率大小成正比例的脉冲信号输出，通过脉冲信号端口2输入到监控电路板上单片机5的第9脚上，在单片机5中进行频率的实时测量，单片机采用直接测频法，即当待测脉冲达到上升沿或下降沿时，触发第9脚的外部中断，单片机启动定时/计数器Timer0开始对脉冲计数，同时Timer1也启动进行10MS时间基准定时中断，当Timer1中断操作100次时，终止Timer0和Timer1的计数和定时操作，此时，Timer0内的计数值即为频率值，这个频率值除以一个系数值，即可转换成氩气的实际流量值，该系数值由所选涡轮流量传感器1的型号决定；单片机5根据所处的监控时段进行不同的运算输出操作，如等离子喷涂控制系统处于准备工作状态，当判断主气气体的实际流量值达到危险阀值20L/Min及以上时，单片机5的19脚输出高电平，驱动引弧输出继电器6动作，常开触点输出端口8的两个接线端子闭合输出，高频高压引弧电路的升压变压器的初级回路可以进行通电引弧，当引弧成功并进入喷涂过程后，主控柜发出一标志正常喷涂的开关量信号通过开关量输入端口3送入到单片机5的7脚中，单片机5的19脚输出低电平，引弧输出继电器6恢复常态，并通过常开触点输出端口8的开路输出，禁止在正常喷涂期间高频、高压引弧的误操作，以保护设备和人员的安全；在喷涂过程中，单片机5对氩气的流量进行实时跟踪，小于等于最小阀值25L/Min，单片机5的18脚输出高电平，驱动急停输出继电器7动作，常闭触点输出端口9的两个接线端子开路输出，将立即引发整个系统的急停操作，防止事故的发生。
Claims (2)
1.一种等离子喷涂设备的气体监控方法，其特征是第一步确定控制方法的基本工作原理：当有气体流过时，推动传感器内的涡轮旋转，转速直接反映出流量，涡轮的转速以电子脉冲信号输出，其流量测量的响应速度要比热式流量计快得多，最多半秒就可探测出气体流量的变化，
在工况条件下使用涡轮流量传感器来检测主气的实际流量的测量精度不高，普通条件下使用精度在5级左右，但将其应用本发明中已足够，因为本发明主要是对等离子喷涂主气的工作危险阀值送行监控，这个危险阀值设置为：高频引弧20L/Min，喷涂过程25L/Min；用一个单片机实时对传感器输出的脉冲进行测频，根据频率的大小可知道当前等离子主气的流量情况，气体的实际流量值达到危险阀值20L/Min及以上时，可开放等离子喷涂控制系统高频高压引弧的操作，当引弧成功进入喷涂过程后，主控制柜应送出一标志正常喷涂的开关量信号到本发明控制电路的单片机中，此时，单片机就开始对喷涂过程中主气的流量进行跟踪，主气实际流量值小于等于危险阀值25L/Min，将立即停止整个系统的操作。
2.一种等离子喷涂设备的气体监控控制电路，其特征是控制电路为一个典型的最小单片机电路；涡轮流量传感器安装于等离子主气的输出气路中；直流5V稳压电源通过电源输入端口为电路提供电源；在信号处理上，有两个输入端口和两个输出端口，均为开关量；两个输入端口包括：1、涡轮流量传感器探测主气流量的脉冲信号输入端口，它与涡轮流量传感器连接，并将脉冲信号输入到监控电路板上单片机的9脚上；2、由主控柜给出的正常喷涂标志的开关量信号输入端口，它与主控柜连接，并将开关量信号输入到监控电路板上单片机的7脚上；两个输出端口包括：1、引弧输出继电器的常开触点输出端口，其作用是开放高频高压引弧操作，由单片机的19脚输出电平控制；2、急停输出继电器的常闭触点输出端口，其作用是系统急停，由单片机的18脚输出电平控制；这两个输出端口均以继电器方式输出；引弧输出继电器与单片机的20脚连接，它的常开触点输出端口的两个接线端子串接在高频高压引弧电路的升压变压器的初级回路中；急停输出继电器与单片机的18脚连接，它的常闭触点输出端口的两个接线端子串接在整个等离子喷涂系统的急停回路中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910102873A CN102071389B (zh) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | 等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910102873A CN102071389B (zh) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | 等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102071389A CN102071389A (zh) | 2011-05-25 |
| CN102071389B true CN102071389B (zh) | 2012-10-10 |
Family
ID=44030143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910102873A Active CN102071389B (zh) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | 等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102071389B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102296265B (zh) * | 2011-07-27 | 2013-09-25 | 浙江天泉表面技术有限公司 | 热喷涂控制装置、控制方法及具有该装置的热喷涂系统 |
| CN104233177B (zh) * | 2014-09-12 | 2016-08-24 | 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 | 一种超音速火焰喷涂控制系统的监控电路 |
| CN108718495A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-10-30 | 郑州立佳热喷涂机械有限公司 | 全闭环自动化控制的热喷涂燃料喷涂控制系统及控制方法 |
| CN110672141B (zh) * | 2018-07-03 | 2021-11-30 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 自供电传感器的检测方法及其检测系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201210073Y (zh) * | 2008-06-12 | 2009-03-18 | 刘东清 | 微型叶轮式累计流量瞬间流量pc数据通讯装置 |
-
2009
- 2009-11-20 CN CN200910102873A patent/CN102071389B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵亮.跟我学51单片机（二）-单片机内部定时/计数器和中断系统.<制作入门》.2011, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102071389A (zh) | 2011-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102071389B (zh) | 等离子喷涂设备的等离子气体监控方法及其控制电路 | |
| CN201257403Y (zh) | 电除尘器电源控制系统 | |
| WO2017062676A1 (en) | Controlling plasma arc torches and related systems and methods | |
| JPS6230825B2 (zh) | ||
| JP2002011386A (ja) | 静電塗装装置 | |
| US4663515A (en) | Plasma-arc torch interlock with flow sensing | |
| CN203971249U (zh) | 一种带有试验管路的泵组式高压细水雾灭火装置 | |
| CN104264101A (zh) | 一种触屏式等离子喷涂系统 | |
| CN101648164A (zh) | 高压静电除尘控制系统 | |
| JP2014083518A (ja) | 間欠エアブローガン | |
| US6420672B1 (en) | Method and apparatus for detecting an inadequate gas supply for a plasma cutter | |
| EP0222517A1 (en) | Plasma-arc torch interlock | |
| CN110842322A (zh) | 一种助焊剂流量智能显示监控系统 | |
| CN208825799U (zh) | 一种数字化控制的逆变氩弧焊机控制电路模块 | |
| CN101787969B (zh) | 调速给水泵最小流量阀数控系统及其最小流量控制方法 | |
| CN213531194U (zh) | 一种点焊冷却水控制单元 | |
| JPS62127173A (ja) | プラズマトーチの電極等の異常検出装置 | |
| CN205738107U (zh) | 一种喷洒装置及无人机喷洒控制系统 | |
| CN202099300U (zh) | 高炉喷雾冷却装置 | |
| CN209168347U (zh) | 一种电气火灾隐患在线监控报警装置 | |
| CN201588656U (zh) | 矿井无线网络收发控制器 | |
| CN209222734U (zh) | 一种供液系统 | |
| CN208754059U (zh) | 一种智能输配电安全监控系统 | |
| CN207479852U (zh) | 一种带有温度反馈功能的切割机机头 | |
| CN208031691U (zh) | 开关柜自动灭火装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Mei Wenjun Inventor after: Yang Dongmei Inventor before: Mei Wenjun |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 550000 No. 1111 Liyang Road, Baiyun District, Guiyang City, Guizhou Province Patentee after: Chinese Hangfa Guizhou Liyang aero Power Co. Ltd. Address before: Mailbox No. 207, Pingba County, Guizhou Province Patentee before: Guizhou Liyang Aerospace Power Co., Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |