CN103612043A - 一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，该电路装置包括有：MCU单片机微处理器电路、供电电源电路、信号采集电路、显示电路和电流调整控制电路、S1和S2触摸键式按钮、接口电路X1和X2等部分组成，X2接口则与所需要控制的焊割机或其它电器产品进行电气间的连接，X2接口电路和电源电路主要是向本发明新型电路进行供电，本发明既解决了低成本下设备参数输出调节和控制的问题，又实现了参数的数字显示功能，同时，解决了不用传统电位器，而是采用触摸式按键进行参数输入调节，提升产品外观和操作模式技术档次。

Description

一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置及方法

技术领域

本发明属于电焊机和等离子切割机技术领域，尤其涉及一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置。

技术背景

目前，在电焊机和等离子切割机技术领域，很多产品都采用了数字显示，以及采用电位器或触摸键调节参数（可以是电流、电压、送丝速度、时间等参数，以下以电流参数为重点说明，其它参数，处理方法是类似的，不再重复说明）的方法；但是，它们的技术实现方式可能不相同，总结起来，这些方式主要有：1）采用数字（数码管，液晶屏等）显示表显示参数，显示信号输入可以是先预置的参数，也可以是焊割机使用过程中实时的参数；2）采用电位器旋钮调节的方式输入预置的参数；3）采用触摸按键的方式输入预置的参数；4）采用单个旋钮分别输入或预置相关的各参数；不管是那种输入和显示参数方式，都需要焊割机设备有相应的控制电路来实现，当然，不同的输入和显示参数方式，其采用的控制电路是不一样的，有简单的控制电路，也有采用单片机微处理器和DSP数字处理器等，配合使用相应的控制软件实现的复杂控制电路，不同的电路和方法，其控制技术和电路的复杂性是明显不同的，反映在产品的成本上也有明显的差异。

以上这一些显示方法和装置或电路存在以下缺点：

（1）采用数码管显示、液晶屏等显示参数，显示的技术含量高，但是，需要相关的驱动和控制电路，这些器件及其电路的成本和价格也高，不利于降低产品的成本，同时也降低了产品的市场竞争力。

（2）采用电位器输入参数，特别是采用多个电位器的时候，显得参数调节复杂，产品技术档次低，另外，由于电位器的价格也不是很便宜的，在一些小型家用型焊割机方面，成本是关键的因素，这样，不利于提升企业的效益或利润率。

（3）采用液晶屏+DSP数字处理器等方式来显示参数，其输入控制和显示电路更加复杂，开发成本也高，需要编制复杂的软件和硬件才能实现，在这种情况下，参数或机器的选择操作等输入方式通常配合使用触摸按键的方式，尽管这样的产品是当前焊割机市场的高端产品，但其高昂的价格使普通消费者望而止步。

（4）采用数字表来显示，调节采用普通的电位器进行参数输入，尽管控制电路相对简单，但是，所采用的技术含量比较低。

发明内容

为了解决现有技术和方法中存在的上述问题，本发明提供了一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，电路组件是一种尺寸非常小、结构紧凑、重量非常轻，可进行电器产品的输出控制量触摸式调节和数字显示的电路装置，与实现这些功能的其它技术方案相比，本技术方案的成本可以说是最低的，这就为降低拟采用设备的成本、提高利润奠定了技术基础。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：

一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，其特征在于：包括MCU单片机微处理器电路、供电电源电路、信号采集电路、显示电路和电流调整控制电路、S1和S2触摸键式按钮、接口电路X1和X2部分，X1接口为MCU内部控制程序的烧写接口；X2接口电路和电源电路主要是向各电路进行供电；信号采集电路除了与S1或S2触摸键连接，还与MCU单片机微处理器电路和X2接口电路连接；电流调整控制电路与MCU单片机微处理器电路和X2接口电路连接，显示电路与MCU单片机微处理器电路。

所述的供电电源电路包括X2插头、稳压器和电容，通过X2插头与外部供电电源连接，稳压器为输出的直流电源为MCU单片机微处理器电路及其外围电路的提供工作电压。

所述的信号采集电路主要包括X2插头、运算放大器及其外围的电阻、电容，通过X2插头可与焊割机相关电路进行连接。 

所述的电流参数调整电路包括微处理器及其外围电路、运算放大器及其外围的电路和X2插头，通过X2插头与外部电路的连接。

一种焊割机输入参数数字显示和调节的方法，其特征在于：在电路板完成制作之后，通过X1接口与程序编写和烧写电脑系统进行连接，即可把程序写入本发明的MCU单片机微处理器，以实现本发明电路的功能，通过它X2接口则与所需要控制的焊割机或其它电器产品进行电气间的连接，以实现供电、异常信号采样、参数输出控制等功能，X2接口电路和电源电路主要是向电路进行供电，接口电路和信号采集电路除了采集是否按下S1或S2触摸键信号，通过MCU单片机微处理器电路控制实现参数调节量的触摸式增加或减少调节外，还可以进行过热或电器产品输出电压等信号采样，实现过热或过压控制保护等功能，通过电流调整控制电路把MCU单片机微处理器电路转化的控制或调节量供给焊割机等电器产品相应的控制输入端子，以实现这些产品输出量或电流参数的控制或调节，显示电路则是在MCU单片机微处理器电路的控制下，实现调节参数的数字显示，对不同的焊割机等设备，显示和调节的参数范围是不同的，要改变调节和显示的数值范围，则可通过改变烧写到MCU单片机的软件，即可改变焊机参数显示或输出电流的大小。

本发明通过上述技术方案，利用相应的MCU单片机微处理器电路、供电电源电路、信号采集电路、显示电路和电流调整控制电路、S1和S2触摸键式按钮、接口电路X1和X2，以及控制软件等部分，实现控制参数的触摸式按键“增加”或“减少”控制，并通过数码管进行参数直接显示，同时，本发明方法的电路装置还可实现拟控制焊割机的异常状态，并进行状态指示。

本发明技术方案不仅可实现调节量的触摸式增加或减少，还可实现调节量的数字显示，比较直观，配合电焊机或电器产品的面板设计，可使产品更加美观，提升产品的档次，状态控制和指示，可根据需要选择性使用，也可不使用这一功能，如果要改变调节和显示的数值范围，可通过改变烧写到MCU单片机的软件，即可改变焊机显示或输出电流的大小，应用十分方便，X2接口电路连接线很少，非常方便用于改造这些产品，适当修过产品的操作面板界面设计，即可采用本发明新型电路组件把产品升级为带有触摸键式调节按钮，并且能够实现调节参数数字显示的高档次产品，提升产品的技术附加值。

本发明电路组件是一种尺寸非常小、结构紧凑、重量非常轻，可进行电器产品的输出控制量触摸式调节和数字显示的电路装置，电路板设计为一块，整体体积较小，重量轻，与实现这些功能的其它技术方案相比，本技术方案的成本可以说是最低的，这就为降低拟采用设备的成本、提高利润奠定了技术基础。

另外，本发明方法的电路装置，主要采用SMT贴片器件或集成电路，由于器件的体积小，因而会使电路板尺寸大为减小，降低了PCB电路板和产品整机材料的成本，同时，由于装焊这些贴片器件采用先进、高效、适合于大批量自动化生产和检测的设备，因而可极大地提高电路板质量或产品的生产效率，降低了生产成本，独特的电路和结构设计技术、较好的性能、较低的成本可增加利用本发明电路的很多电子类产品的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明实施例所述一种焊割机输入参数数字显示和调节电路的原理框图；

图2为本发明实施例所述一种焊割机输入参数数字显示和调节电路的示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明实施例所述的一种焊割机输入参数数字显示和调节电路，包括MCU单片机微处理器电路、供电电源电路、信号采集电路、显示电路和电流调整控制电路、S1和S2触摸键式按钮（KAN66）、接口电路X1和X2等部分组成，X1接口为MCU内部控制程序的烧写接口，利于此接口，通过它与程序编写和烧写电脑系统进行连接，即可把程序写入本发明新型电路的MCU内部，以实现本发明新型电路的功能，X2接口则与所需要控制的焊割机或其它电器产品进行电气间的连接，X2接口电路和电源电路主要是向本发明新型电路进行供电（即提供+15V和-15V电源），接口电路和信号采集电路，除了采集是否按下S1或S2触摸键信号，通过MCU控制实现参数调节量的触摸式增加或减少调节外，还可以进行过热或电器产品输出电压等信号采样，实现过热或过压控制保护等功能（如果是采集过流信号，则可实现过流保护，其它用途与此类似），电流调整控制电路把MCU电路转化的控制或调节量供给焊割机等电器产品相应的控制输入端子，以实现这些产品输出量或电流的控制或调节，显示电路则是在MCU电路的控制下，实现调节参数的数字显示，如果要改变调节和显示的数值范围，可通过改变烧写到MCU单片机的软件，即可改变焊机显示或输出电流的大小，例如，调节范围为20A～160A、30A～250A等不同范围，应用十分方便，以下对上述所述各部分电路及其工作原理作进一步的说明。

所述的供电电源电路包括X2插头、U3（78M05）稳压器和电容C1、C2等部分组成，通过X2插头，与焊割机等电器产品电路中的+15V和-15V电源进行连接，如果所要采用本发明的电器设备电路中没有+15V和-15V电源，则需要配置相应的外部供电电源解决这一问题，U3（78M05）稳压器为输出+5V的直流电源，其供电来自外部+15V电源，+15V和-15V电源还供给U2（LM358）运算放大器作为工作电源，+5V主要作为MCU微处理器及其外围电路的工作电压，

所述的MCU单片机微处理器电路主要包括U1(STSTM85003F3）微处理器及其外部的电阻和电容等器件，在U1的内部存储有本发明电路的控制软件或程序，在软件程序的控制作用下，本发明的电路装置按照设定的参数调节和显示控制，及异常状态判断和控制等要求进行工作，最终完成前述本发明电路的控制功能或作用，即可实现参数调节量的触摸式增加或减少，操作比较简单；可实现参数调节量的数字显示，参数显示直观；可实现过热或过压等异常信号的信息采用和控制保护等功能，并进行状态指示，U1的控制程序是通过X1接口烧写到其内部的，当然，程序烧写是通过专门的系统软件来完成的，参数调节范围、异常状态控制的门槛值等可通过修改MCU的控制软件程序来实现，无需对控制的硬件电路进行修改，这就大大增强了本发明方法电路和装置的用途和使用灵活性，

所述的信号采集电路主要包括X2插头、U2B（LM358）运算放大器及其外围的电阻、电容等部分组成，通过X2插头线，可与所要控制的焊割机等设备的相关电路进行连接，可连接需要检测的过热，或者过流，或者过压等信号，当然，从检测的方法和原理方面来说，还可适当修改本发明技术方案实施电路中配置的电子元器件的参数，对其它的拟控制或信号状态进行检测，所检测的信号通过本采集电路送入U1(STSTM85003F3）微处理器系统，该系统在软件的控制作用下，根据设定的一些条件进行对比、判断，最终发出相应的控制操作，例如，当检测的焊割机内部监测点出现过热信号时，在本电路系统的控制下，一方面可阻断或大幅度减小拟控制参数的输出，消除异常现象；另一方面，可控制三极管Q3的通或断，使相应的LED发光二极管OPT指示相应的状态，由于考虑低成本应用的因素，本发明技术方案实施电路只选择一种信号进行检测、指示其状态是否异常。

所述的电流参数调整电路包括U1(STSTM85003F3）微处理器及其外围电路、U2A（LM358）运算放大器及其外围的电路、X2插头等部分组成，通过X2接口与拟要调节控制的焊割机设备的参数相应电路进行连接，工作过程中，U1(STSTM85003F3）微处理器系统可根据S1或S2触摸键式按钮（KAN66）操作的情况，一方面实时改变显示电路的参数显示值；另一方面，可通过U2A（LM358）运算放大器及其外围的电路对外输出相应的控制量，此时，焊割机设备的拟控制参数相应的输入电路会接收该控制量大小信号，并相应对焊割机设备的输出参数（如电流）进行调节或改变，由本发明技术方案实施电路可见，一套本电路只能控制一个相应的参数，如果要控制多个参数和显示，则可采用多路本发明方法的电路装置来实现，由于参数调节没有使用电位器，显示也采用了微处理器控制的数码管进行显示，因此，只要配合焊割机操作界面的设计，例如采用触摸贴纸，即可提升产品的外观和改善操作界面，提升产品的档次，同时成本增加很小，这也是本发明方法和装置的开发根本目的。

所述的数码显示电路包括数码显示器D1（CPS02832BR）、三极管Q1～Q11及其外围的电阻等器件组成，D1～D3端子分别连接到三个数码管的选通控制端，三极管Q8～Q10电路部分在U1(STSTM85003F3）微处理器系统的作用下，分别实现对三个数码管的选通控制，三极管Q1～Q7则控制数码管的七段显示部分是否点亮，以决定数码管显示的0～9数值，三个三极管Q8～Q10不是同时实现选通控制的，而是一个、一个被依次选通控制的，即数码管显示数值是采用动态扫描的方式来实现显示的，由于动态扫描时间较快，人的眼睛反应不过来，所以，看上去显示的数值好像是同时显示的。

本发明技术方案所述的一种焊割机输入参数数字显示和调节控制电路的工作原理为：

在电路板完成制作之后，通过X1接口与程序编写和烧写电脑系统进行连接，即可把程序写入本发明新型电路的MCU内部，以实现本发明新型电路的功能，通过它X2接口则与所需要控制的焊割机或其它电器产品进行电气间的连接，以实现供电、异常信号采样、参数输出控制等功能，X2接口电路和电源电路主要是向本发明电路进行供电（即提供+15V和-15V电源），接口电路和信号采集电路，除了采集是否按下S1或S2触摸键信号，通过MCU控制实现参数调节量的触摸式增加或减少调节外，还可以进行过热或电器产品输出电压等信号采样，实现过热或过压控制保护等功能（如果是采集过流信号，则可实现过流保护，其它用途与此类似），电流调整控制电路把MCU电路转化的控制或调节量供给焊割机等电器产品相应的控制输入端子，以实现这些产品输出量或电流参数的控制或调节，显示电路则是在MCU电路的控制下，实现调节参数的数字显示，对不同的焊割机等设备，显示和调节的参数范围是不同的，要改变调节和显示的数值范围，则可通过改变烧写到MCU单片机的软件，即可改变焊机参数显示或输出电流的大小，例如，调节范围为20A～160A、30A～250A等不同范围，应用十分方便。

焊割机等电器产品电路中的+15V和-15V电源通过X2插头与本发明技术方案电路进行电气连接，如果所要采用本发明电路的电器设备电路中没有+15V和-15V电源，则需要配置相应的外部供电电源解决这一问题，在本技术方法电路中，U3（78M05）稳压器为输出+5V的直流电源，其供电来自外部+15V电源，+15V和-15V电源还供给U2（LM358）运算放大器作为工作电源，+5V主要作为MCU微处理器及其外围电路的工作电压。

本技术方法电路的X2插头线，可与所要控制的焊割机等设备的相关电路进行连接，连接时根据需要可检测过热，或者过流，或者过压等信号，当然，从检测的方法和原理方面来说，还可适当修改本发明技术方案实施电路中配置的电子元器件的参数，对其它的拟控制或信号状态进行检测，所检测的信号通过信号采集电路送入U1(STSTM85003F3）微处理器系统，该系统在软件的控制作用下，根据设定的一些条件进行对比、判断，最终发出相应的控制操作，例如，当检测的焊割机内部监测点出现过热信号时，在本电路系统的控制下，一方面可阻断或大幅度减小拟控制参数的输出，消除异常现象；另一方面，可控制三极管Q3的通或断，使相应的LED发光二极管OPT指示相应的状态，由于考虑低成本应用的因素，本发明技术方案实施电路只选择一种信号进行检测、指示其状态是否异常，多个状态检测，可选择多个本技术方法电路来实现，基本应用原理是类似的。

X2接口线还需要与拟要调节控制的焊割机设备的参数控制相应电路进行电气连接，这样才能实现设备的参数输出控制，工作过程中，U1微处理器系统可根据S1或S2触摸键式按钮操作的情况，一方面实时改变显示电路的参数显示值；另一方面，可通过U2A运算放大器及其外围的电路对外输出相应的控制量，此时，焊割机设备的拟控制参数相应的输入电路会接收该控制量大小信号，并相应对焊割机设备的输出参数（如电流）进行调节或改变，此外，由本发明技术方案实施电路可见，一套本电路只能控制一个相应的参数，如果要控制多个参数和显示，则可采用多路本发明方法的电路装置来实现，体现了本技术方法的多用性，采用上述方式，由于参数调节不再使用传统的电位器，显示也采用了微处理器控制的数码管进行显示，因此只要配合焊割机操作界面的设计，即可提升产品的外观和改善操作界面。

在本技术方法电路中，数码显示电路包括数码显示器D1（CPS02832BR）、三极管Q1～Q11及其外围的电阻等器件，D1～D3端子分别连接到三个数码管的选通控制端，三极管Q8～Q10电路部分在U1(STSTM85003F3）微处理器系统的作用下，分别实现对三个数码管的选通控制，三极管Q1～Q7则控制数码管的七段显示部分是否点亮，以决定数码管显示的0～9数值，三个三极管Q8～Q10不是同时实现选通控制的，而是一个、一个被依次选通控制的，即数码管显示数值是采用动态扫描的方式来实现显示的，由于动态扫描时间较快，人的眼睛反应不过来，所以，看上去显示的数值好像是同时显示的。

以上内容是结合具体的参数控制和显示技术方案对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明，对本发明所述技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演和替换，这些都应该视为属于本发明保护的范畴。

Claims (5)

1.一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，其特征在于：包括MCU单片机微处理器电路、供电电源电路、信号采集电路、显示电路和电流调整控制电路、S1和S2触摸键式按钮、接口电路X1和X2部分，X1接口为MCU内部控制程序的烧写接口；X2接口电路和电源电路主要是向各电路进行供电；信号采集电路除了与S1或S2触摸键连接，还与MCU单片机微处理器电路和X2接口电路连接；电流调整控制电路与MCU单片机微处理器电路和X2接口电路连接，显示电路与MCU单片机微处理器电路。

2.如权利要求1所述的一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，其特征在于：所述的供电电源电路包括X2插头、稳压器和电容，通过X2插头与外部供电电源连接，稳压器为输出的直流电源为MCU单片机微处理器电路及其外围电路的提供工作电压。

3.如权利要求1所述的一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，其特征在于：所述的信号采集电路主要包括X2插头、运算放大器及其外围的电阻、电容，通过X2插头可与焊割机相关电路进行连接。 

4.如权利要求1所述的一种焊割机输入参数数字显示和调节的电路装置，其特征在于：所述的电流参数调整电路包括微处理器及其外围电路、运算放大器及其外围的电路和X2插头，通过X2插头与外部电路的连接。

5.一种焊割机输入参数数字显示和调节的方法，其特征在于：在电路板完成制作之后，通过X1接口与程序编写和烧写电脑系统进行连接，即可把程序写入本发明的MCU单片机微处理器，以实现本发明电路的功能，通过它X2接口则与所需要控制的焊割机或其它电器产品进行电气间的连接，以实现供电、异常信号采样、参数输出控制等功能，X2接口电路和电源电路主要是向电路进行供电，接口电路和信号采集电路除了采集是否按下S1或S2触摸键信号，通过MCU单片机微处理器电路控制实现参数调节量的触摸式增加或减少调节外，还可以进行过热或电器产品输出电压等信号采样，实现过热或过压控制保护等功能，通过电流调整控制电路把MCU单片机微处理器电路转化的控制或调节量供给焊割机等电器产品相应的控制输入端子，以实现这些产品输出量或电流参数的控制或调节，显示电路则是在MCU单片机微处理器电路的控制下，实现调节参数的数字显示，对不同的焊割机等设备，显示和调节的参数范围是不同的，要改变调节和显示的数值范围，则可通过改变烧写到MCU单片机的软件，即可改变焊机参数显示或输出电流的大小。

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