CN104057177A - 一种用于短路过渡焊接的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于短路过渡焊接的控制电路，包括：一焊机焊接输出电压采样模块，用于实时采集焊机的输出电压；一脉冲宽度调节驱动信号模块，用于输出一脉冲宽度调节驱动信号阈值；一比较器U2B，用于将该输出电压和脉冲宽度调节驱动信号阈值相比较，根据比较结果控制一光耦U4的通断；该光耦U4的输出端与一单片机的输入端连接，该单片机根据该光耦U4的通断计算并调节该脉冲宽度调节驱动信号的输出。

Description

一种用于短路过渡焊接的控制电路
技术领域
本发明涉及一种焊接设备技术，尤其涉及一种适用于二氧化碳气体保护自动焊机的控制电路。
背景技术
二氧化碳气体保护焊机是以CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法，工作时在弧周围形成气体保防层，隔绝外部氧气，使焊缝不至于氧化碳化，从而提高焊缝质量，使焊接平面更加的美观平整。二氧化碳气体保护焊机可用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及其合金等材料的优质焊接。
短路过渡焊接是一种应用非常广泛的焊接工艺, 但存在飞溅、焊缝成形差等缺点。短路过渡是指焊条(或焊丝)，端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈的过热和磁收缩作用，使熔滴爆断.直接向熔池过渡的熔滴过渡形式。电弧燃烧后，由电弧析出热量，熔化焊丝，并在焊丝端头积聚少量熔滴金属。由于焊丝迅速熔化而形成电弧空间，其长度决定于电弧电压。随后，熔滴体积逐渐增加，而弧长略微缩短。随着熔滴不断长大，电弧向未熔化的焊丝方向传入的热量减少，则焊丝熔化速度也降低。由于焊丝仍以一定速度送进，所以势必导致熔滴逐渐接近熔池，弧长缩短。同时熔滴与熔池都在不断地起伏运动着，这就增加了熔滴与熔池相接触的机会。每当接触时，就使电弧空间短路，于是电弧熄灭，电弧电压急剧下降，接近于零，而短路电流开始增大，在焊丝与熔池间形成液体金属柱。这种状态的液柱不能自行破断。随着短路电流按指数曲线规律不断增大，它所引起的电磁收缩力强烈地压缩液柱，同时在表面张力作用下，使得液柱金属向熔池流动，而形成缩颈，该缩颈称为“小桥”。这个小桥连接着焊丝与熔池，同时通过较大的短路电流，而使小桥由于过热气化而迅速爆炸。这时电弧电压很快恢复到空载电压以卜，电弧又重新引燃。随后不断重复上述过程。短路过渡时负载变化较大，所以对电源动特性有很高的要求，存在飞溅、焊缝成形差等缺点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点，本发明提供一种用于短路过渡焊接的控制电路，能够实现在控制波形基础上，在短路阶段采用防爆断缩颈控制。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于短路过渡焊接的控制电路，包括：一焊机焊接输出电压采样模块，用于实时采集焊机的输出电压；一脉冲宽度调节驱动信号模块，用于输出一脉冲宽度调节驱动信号阈值；一比较器U2B，用于将该输出电压和脉冲宽度调节驱动信号阈值相比较，根据比较结果控制一光耦U4的通断；该光耦U4的输出端与一单片机的输入端连接，该单片机根据该光耦U4的通断计算并调节该脉冲宽度调节驱动信号的输出。
更进一步地，该焊机焊接输出电压采样模块包括与该焊机焊接输出电压连接的电阻R2、R5，该电阻R2的输出端并联电阻R1和电容C1，该电阻R1的输入端并联电阻R4、R3和和电容C2，该电阻R3的输出端与该比较器的正输入端连接。
更进一步地，该脉冲宽度调节驱动信号模块接收该脉冲宽度调节驱动信号分压后与一比较器U3的输入端连接，该比较器U3的输出端连接一光耦U1，该光耦U1的输出端与一比较器U2A的正输入端连接，该光耦U1的输出端串联一稳压二极管ZD1后与该比较器U2A的负输入端连接，该比较器U2A的输出端连接该比较器U2B的负输入端。
更进一步地，该脉冲宽度调节驱动信号连接一电阻R7，该电阻R7的输出端并联电阻R8和电容C5，该电阻R8的输出端连接该比较器U3的正输入端，该电容的输出端依次连接一电位器和一电阻R12后与该比较器U3的负输入端。
更进一步地，该比较器U3的输出端并联一电阻R9和电容C7，该电阻R9的输出端与该光耦U1的输入端连接，该光耦U1的输出端并联述依次并联一电阻R13、电容C4和该稳压二极管ZD1。
更进一步地，该比较器U2A的输出端连接一电阻R10后并联一电容C6和电阻R11，该电阻R11的输出端与该比较器U2B的负输入端连接。
更进一步地，该比较器U2B的输出端连接一电阻R15后与该光耦U4的输入端连接。
与现有技术相比较，本发明所公开的用于短路过渡焊接的控制电路能够实现在控制波形基础上，在短路阶段采用防爆断缩颈控制。使熔滴与熔池接触的瞬间, 降低电流水平, 以减少熔池的振荡并促使熔滴在熔池表面的铺展, 防止熔滴与熔池接触处产生分离,即防止所谓瞬时短路现象的出现在液态金属小桥产生缩颈并即将发生爆断时再次降低电流水平, 以抑制电焊爆断的产生而减小飞溅在燃弧过程中, 应向电弧施以较大的电流, 使电弧对工件充分加热, 促进熔池铺展, 保证良好的焊缝成形。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是本发明所涉及的控制电路的结构示意图；
图2是本发明所涉及的控制电路的详细电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
短路过渡焊接工艺, 存在飞溅、焊缝成形差等缺点。在短路过渡过程中进行波形控制可以解决上述问题。波形控制是指熔滴与熔池接触的瞬间, 降低电流水平, 以减少熔池的振荡并促使熔滴在熔池表面的铺展, 防止熔滴与熔池接触处产生分离,即防止所谓瞬时短路现象的出现在液态金属小桥产生缩颈并即将发生爆断时再次降低电流水平, 以抑制电焊爆断的产生而减小飞溅在燃弧过程中, 应向电弧施以较大的电流, 使电弧对工件充分加热, 促进熔池铺展, 保证良好的焊缝成形。
本发明所提供的控制电路的结构示意图如图1所示。该控制电路的实际电流通过16位单片机10控制输出电流以PPG（PWM波形调脉宽）的形式设定电流，此时将采样的输出电压11和阈值电流的参数过比例比较器12输出至一自适应控制单元13，并反馈控制单片机的阈值电流的重新设定，确保焊接没有飞溅和爆断。不同焊接规范下不同的控制缩颈波形：燃弧阶段，不同规范条件下通过调整控制器参数实现燃弧波形调节。
图2是本发明所涉及的控制电路的详细电路图。如图2中所示，焊机焊接输出电压采样V1，PPG（PWM调脉宽形式）为焊机维持恒压输出能量的驱动信号给定，驱动信号的阈值通过线性光耦隔离与输出电压能量的计算通过采样信号进行比较输出，控制光耦U4的通断。图2中光耦输出信号接单片机输入CPU，从而单片机通过计算调节PPG的输出。
以下将结合图2详细介绍本发明所涉及的控制电路的详细电路图。本发明公开的用于短路过渡焊接的控制电路，包括一焊机焊接输出电压采样模块，用于实时采集焊机的输出电压；一脉冲宽度调节驱动信号模块，用于输出一脉冲宽度调节驱动信号阈值；一比较器U2B，用于将该输出电压和脉冲宽度调节驱动信号阈值相比较，根据比较结果控制一光耦U4的通断；该光耦U4的输出端与一单片机的输入端连接，该单片机根据该光耦U4的通断计算并调节该脉冲宽度调节驱动信号的输出。
焊机焊接输出电压采样模块包括与该焊机焊接输出电压连接的电阻R2、R5，该电阻R2的输出端并联电阻R1和电容C1，该电阻R1的输入端并联电阻R4、R3和和电容C2，该电阻R3的输出端与该比较器的正输入端连接。
脉冲宽度调节驱动信号模块接收该脉冲宽度调节驱动信号分压后与一比较器U3的输入端连接，该比较器U3的输出端连接一光耦U1，该光耦U1的输出端与一比较器U2A的正输入端连接，该光耦U1的输出端串联一稳压二极管ZD1后与该比较器U2A的负输入端连接，该比较器U2A的输出端连接该比较器U2B的负输入端。
脉冲宽度调节驱动信号连接一电阻R7，该电阻R7的输出端并联电阻R8和电容C5，该电阻R8的输出端连接该比较器U3的正输入端，该电容的输出端依次连接一电位器和一电阻R12后与该比较器U3的负输入端。
比较器U3的输出端并联一电阻R9和电容C7，该电阻R9的输出端与该光耦U1的输入端连接，该光耦U1的输出端并联述依次并联一电阻R13、电容C4和该稳压二极管ZD1。
比较器U2A的输出端连接一电阻R10后并联一电容C6和电阻R11，该电阻R11的输出端与该比较器U2B的负输入端连接。
比较器U2B的输出端连接一电阻R15后与该光耦U4的输入端连接.
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，包括：一焊机焊接输出电压采样模块，用于实时采集焊机的输出电压；一脉冲宽度调节驱动信号模块，用于输出一脉冲宽度调节驱动信号阈值；一比较器U2B，用于将所述输出电压和脉冲宽度调节驱动信号阈值相比较，根据比较结果控制一光耦U4的通断；所述光耦U4的输出端与一单片机的输入端连接，所述单片机根据所述光耦U4的通断计算并调节所述脉冲宽度调节驱动信号的输出。
2.如权利要求1所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述焊机焊接输出电压采样模块包括与所述焊机焊接输出电压连接的电阻R2、R5，所述电阻R2的输出端并联电阻R1和电容C1，所述电阻R1的输入端并联电阻R4、R3和和电容C2，所述电阻R3的输出端与所述比较器的正输入端连接。
3.如权利要求1所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述脉冲宽度调节驱动信号模块接收所述脉冲宽度调节驱动信号分压后与一比较器U3的输入端连接，所述比较器U3的输出端连接一光耦U1，所述光耦U1的输出端与一比较器U2A的正输入端连接，所述光耦U1的输出端串联一稳压二极管ZD1后与所述比较器U2A的负输入端连接，所述比较器U2A的输出端连接所述比较器U2B的负输入端。
4.如权利要求3所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述脉冲宽度调节驱动信号连接一电阻R7，所述电阻R7的输出端并联电阻R8和电容C5，所述电阻R8的输出端连接所述比较器U3的正输入端，所述电容的输出端依次连接一电位器和一电阻R12后与所述比较器U3的负输入端。
5.如权利要求3所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述比较器U3的输出端并联一电阻R9和电容C7，所述电阻R9的输出端与所述光耦U1的输入端连接，所述光耦U1的输出端并联述依次并联一电阻R13、电容C4和所述稳压二极管ZD1。
6.如权利要求3所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述比较器U2A的输出端连接一电阻R10后并联一电容C6和电阻R11，所述电阻R11的输出端与所述比较器U2B的负输入端连接。
7.如权利要求1所述的用于短路过渡焊接的控制电路，其特征在于，所述比较器U2B的输出端连接一电阻R15后与所述光耦U4的输入端连接。
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