CN104959721B - 等离子切割机引导弧控制电路及其控制方法 - Google Patents

等离子切割机引导弧控制电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等离子切割机引导弧控制电路，包括主电路模块，主电路模块包括逆变电路、第一输出端和引导弧电极；检测模块，用于检测等离子切割机的工作状态，包括第一电阻，第一电阻连接在主电路模块的第一输出端和引导弧电极之间，第一电阻的一端输出采样电压；控制模块，用于根据等离子切割机的工作状态控制引导弧输出，其输入端和检测模块的输出端连接，输出端和主电路模块的逆变电路连接。以及一种等离子切割机引导弧控制方法，包括：在等离子切割机的输出正极和引导弧电极之间建立引导弧回路；输出引导弧回路的采样电压；根据采样电压控制引导弧输出。上述控制电路结构简洁，成本低廉，稳定性高。上述控制方法，简洁稳定。

Description

等离子切割机引导弧控制电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及等离子切割机领域，特别涉及一种等离子切割机的控制电路和其控制方法。
背景技术
等离子切割是以高温高速的等离子弧为热源，将被切割的金属局部融化，并同时用高速气流将已融化的金属吹走而形成狭窄切口的一种过程。通常，等离子切割电弧形式有：非转移型等离子弧、转移型等离子弧和混合型等离子弧。
在转移型等离子弧方式中，现有的等离子弧控制电路一般有两种方式：一种是采用霍尔电流传感器控制，一种是采用干簧管控制。对于采用霍尔传感器的方式一般需要使用两个霍尔元件，一个用于对引导弧电流进行采样检测，一个对主切割弧电流进行检测控制，同时需要正负两组电源供电，这种方式成本偏高、电路结构复杂。而采用干簧管控制方式中，电路中的干簧管属于机械式的，一方面响应速度受到限制，另一方面在长期的使用过程中干簧管触点会老化导致干簧管触点接触不良，影响等离子切割机的引弧成功率和稳定性。
发明内容
基于此，有必要针对上述等离子切割机引导弧控制电路成本太高或稳定性问题，提供一种等离子切割机引导弧控制电路及其控制方法。
一种等离子切割机引导弧控制电路，包括主电路模块，所述主电路模块包括逆变电路、第一输出端和第二输出端，所述第二输出端包括输出负极和引导弧电极，还包括检测模块，用于检测所述等离子切割机的工作状态，所述检测模块包括引导弧回路，所述引导弧回路的一端和所述主电路模块的第一输出端连接，另一端和所述引导弧电极连接，所述引导弧回路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述主电路模块的第一输出端，第二端连接所述引导弧电极，所述第一电阻的第一端输出采样电压；
控制模块，用于根据所述等离子切割机的工作状态控制所述引导弧输出，所述控制模块的输入端和所述检测模块的输出端连接，所述控制模块的输出端和所述主电路模块的逆变电路连接。
在其中一个实施例中，还包括隔离反馈模块，用于隔离反馈所述采样电压，所述隔离反馈模块的输入端连接所述检测模块的输出端；所述隔离反馈模块的输出端输出反馈电压，并且连接所述控制模块的输入端；所述控制模块根据所述反馈电压控制引导弧输出。
在其中一个实施例中，所述检测模块包括第一滤波模块，所述第一滤波模块的输入端输入所述采样电压，所述第一滤波模块的输出端连接所述隔离反馈模块的输入端。
在其中一个实施例中，所述第一滤波模块包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻的一端连接所述第一电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第二端。
在其中一个实施例中，所述隔离反馈模块包括光电耦合器，所述光电耦合器的第一脚连接所述检测模块的输出端，所述光电耦合器的第二脚连接所述引导弧电极，所述光电耦合器的第三脚连接所述控制模块的输入端，所述光电耦合器的第四脚接地。
在其中一个实施例中，所述隔离反馈模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括二极管、第三电阻和第二电容，所述二极管的正极和所述检测模块的输出端连接，所述二极管的负极连接所述光电耦合器的第一脚，所述第三电阻和所述第二电容并联，一端连接所述光电耦合器的第一脚，另一端连接所述光电耦合器的第二脚。
在其中一个实施例中，所述隔离反馈模块还包括第三滤波模块，所述第三滤波模块包括第四电阻和第三电容，所述第四电阻的一端连接所述光电耦合器的第三脚，另一端连接所述第三电容的一端并和所述控制模块的输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
在其中一个实施例中，所述主电路模块的第一输出端用于连接工件，所述主电路模块的第二输出端还包括输出负极，所述输出负极用于连接等离子切割枪。
上述等离子切割机引导弧控制电路，用电阻元件替代了霍尔传感器，降低了成本，且无需干簧管，且通过隔离反馈模块，减小了采样的干扰，提高系统稳定性。
一种等离子切割机引导弧控制方法，包括：
在所述等离子切割机的输出正极和引导弧电极之间建立引导弧回路；
输出所述引导弧回路的采样电压；
根据所述采样电压控制引导弧输出。
在其中一个实施例中，还包括步骤隔离反馈所述采样电压。
上述等离子切割机引导弧控制方法，简洁明了且稳定性高。
附图说明
图1为一实施例的等离子切割机引导弧控制电路的电路示意图；
图2为一实施例的等离子切割机引导弧控制方法的流程示意图；
图3为另一实施例的等离子切割机引导弧控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1，为本发明一实施例的等离子切割机引导弧控制电路的电路示意图。如图所示，该等离子切割机引导弧控制电路，包括主电路模块110，该主电路模块110包括输入滤波模块111、逆变电路112、变压器113以及输出滤波电路114，并且具有两个输出端，第一输出端OUT1输出正极，用于和工件接触，第二输出端OUT2包括输出负极a和引导弧电极b，该输出负极a用于连接等离子切割枪。当切割开始时，高速气流会将该引导弧电极b和输出负极a分开，输出主切割弧；当切割暂停时，该输出负极a和引导弧电极b接触在一起，输出引导弧。
检测模块120，用于检测等离子切割机的工作状态。该检测模块120包括引导弧回路，该引导弧回路的一端连接主电路模块110的第一输出端OUT1，另一端连接引导弧电极b。该引导弧回路包括第一电阻R1，该第一电阻R1的第一端和主电路模块110的第一输出端OUT1连接，第二端连接引导弧电极b，当有引导弧电流通过时，通过在第一电阻R1的两端产生引导弧电流压降信号，从而在第一电阻R1的第一端输出采样电压Uo。
检测模块120还可以包括第一滤波模块，该第一滤波模块的输入端输入采样电压Uo，输出端连接隔离反馈模块130的输入端。这样，能够进一步降低干扰，提高系统稳定性和可靠性。
该第一滤波模块可以包括第二电阻R2和第一电容C1，第二电阻R2的一端连接第一电阻R1的第一端，第二电阻R2的第二端连接所述第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接第一电阻R1的第二端。这样的滤波电路简洁，成本较低。
隔离反馈模块130，用于隔离反馈采样电压Uo。该隔离反馈模块130的输入端和检测模块120的输出端连接，采样电压Uo经过该隔离反馈模块130，输出反馈电压Uf。
隔离反馈模块130可以包括光电耦合器OC，该光电耦合器OC的第一脚1接检测模块120的输出端，第二脚2连接引导弧电极b，第三脚3输出反馈电压Uf，并连接控制模块140，第四脚4接地。
隔离反馈模块130还可以包括第二滤波模块，该第二滤波模块包括二极管D、第三电阻R3和第二电容C2，二极管D的正极和检测模块120的输出端连接，二极管D的负极连接光电耦合器OC的第一脚1，第三电阻R3和第二电容C2并联，一端连接光电耦合器OC的第一脚1，另一端连接光电耦合器OC的第二脚2。以进一步降低干扰，确保电路的稳定性和可靠性。
隔离反馈模块130还可以包括第三滤波模块，第三滤波模块包括第四电阻R4和第三电容C3，第四电阻R4的一端连接光电耦合器OC的第三脚4，第四电阻R4的另一端连接第三电容C3的一端后和控制模块140的输入端连接，第三电容C3的另一端接地，以进一步降低干扰，确保电路的稳定性和可靠性。
控制模块140，用于根据等离子切割机的工作状态控制引导弧的输出。该控制模块140的输入端连接隔离反馈模块130的输出端，其输出端连接主电路模块110的逆变电路112。根据反馈电压Uf控制逆变电路112的输出。
该控制模块140可以包括控制单元141，可以是单片机，用于控制逆变电路112的输出。
在触发等离子切割机的开关后，当等离子切割机的第一输出端OUT1和工件接触，引导弧回路上没有电流通过，即第一电阻R1两端没有电压降，Uo为零，隔离反馈模块130不工作，反馈电压Uf为高电位，控制模块140控制主回路电路输出主切割弧。
当等离子切割机的第一输出端OUT1离开工件，引导弧回路导通，第一电阻R1上有电流通过，在其两端产生电压降，此时采样电压Uo不为零，隔离反馈模块130导通，输出反馈电压Uf为低电位，控制模块140控制主回路电路输出引导弧。
该等离子切割机引导弧控制电路，用电阻元件替代了霍尔传感器，降低了成本，且无需干簧管，通过隔离反馈模块，减小了采样的干扰，提高系统稳定性。
请参见图2，为一实施例的等离子切割机引导弧控制方法的流程示意图，包括如下步骤：S201，在等离子切割机的输出正极和引导弧电极之间建立引导弧回路，以判断等离子切割机的工作状态。S202，输出该引导弧回路的采样电压。S203，根据该采样电压控制引导弧输出。当等离子切割机的输出正极接触待切割工件时，采样回路没有电流通过，采样电压为零，控制输出主切割弧，开始切割；当等离子切割机的输出正极离开待切割工件时，引导弧回路上有电流通过，采样电压不为零，控制输出引导弧。从而实现主切割弧和引导弧之间的切换。这种方法，简洁明了且稳定性高。
请参见图3，为另一实施例的等离子切割机引导弧控制方法的流程示意图。在该控制方法中，在步骤S202输出引导弧回路的采样电压后，还包括步骤S204隔离反馈该采样电压，输出反馈电压。在该步骤S204中，采样电压经过隔离耦合模块隔离后输出反馈电压，能够降低干扰，提高系统的稳定性。然后步骤S205根据该反馈电压实现对引导弧的控制。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种等离子切割机引导弧控制电路，包括主电路模块，所述主电路模块包括逆变电路、第一输出端和第二输出端，所述第二输出端包括引导弧电极，其特征在于，还包括检测模块，用于检测所述等离子切割机的工作状态，所述检测模块包括引导弧回路，所述引导弧回路的一端和所述主电路模块的第一输出端连接，另一端和所述引导弧电极连接，所述引导弧回路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述主电路模块的第一输出端，第二端连接所述引导弧电极，所述第一电阻的第一端输出采样电压；
控制模块，用于根据所述等离子切割机的工作状态控制所述引导弧输出，所述控制模块的输入端和所述检测模块的输出端连接，所述控制模块的输出端和所述逆变电路连接；
当所述等离子切割机的所述第一输出端和工件接触，所述控制模块控制输出主切割弧；当所述等离子切割机的所述第一输出端离开所述工件，所述控制模块控制输出引导弧。
2.根据权利要求1所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，还包括隔离反馈模块，用于隔离反馈所述采样电压，所述隔离反馈模块的输入端连接所述检测模块的输出端；所述隔离反馈模块的输出端输出反馈电压，并且连接所述控制模块的输入端；所述控制模块根据所述反馈电压控制引导弧输出。
3.根据权利要求2所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述检测模块包括第一滤波模块，所述第一滤波模块的输入端输入所述采样电压，所述第一滤波模块的输出端连接所述隔离反馈模块的输入端。
4.根据权利要求3所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述第一滤波模块包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻的一端连接所述第一电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第二端。
5.根据权利要求2所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述隔离反馈模块包括光电耦合器，所述光电耦合器的第一脚连接所述检测模块的输出端，所述光电耦合器的第二脚连接所述引导弧电极，所述光电耦合器的第三脚连接所述控制模块的输入端，所述光电耦合器的第四脚接地。
6.根据权利要求5所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述隔离反馈模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括二极管、第三电阻和第二电容，所述二极管的正极和所述检测模块的输出端连接，所述二极管的负极连接所述光电耦合器的第一脚，所述第三电阻和所述第二电容并联，一端连接所述光电耦合器的第一脚，另一端连接所述光电耦合器的第二脚。
7.根据权利要求6所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述隔离反馈模块还包括第三滤波模块，所述第三滤波模块包括第四电阻和第三电容，所述第四电阻的一端连接所述光电耦合器的第三脚，另一端连接所述第三电容的一端并和所述控制模块的输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的等离子切割机引导弧控制电路，其特征在于，所述主电路模块的第一输出端用于连接工件，所述主电路模块的第二输出端还包括输出负极，所述输出负极用于连接等离子切割枪。
9.一种等离子切割机引导弧控制方法，其特征在于，包括：
在所述等离子切割机的输出正极和引导弧电极之间建立引导弧回路；
输出所述引导弧回路的采样电压；
根据所述采样电压控制引导弧输出；
当所述等离子切割机的输出正极接触待切割工件时，控制输出主切割弧；当所述等离子切割机的输出正极离开所述待切割工件时，控制输出引导弧。
10.根据权利要求9所述的等离子切割机引导弧控制方法，其特征在于，还包括步骤隔离反馈所述采样电压。
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