CN105171195A - 手工焊机节能控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手工焊机节能控制装置，其包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；电流检测电路用于检测焊机工作输出回路中的电流；电压检测电路用于检测焊机电源的输出电压；当焊机工作输出回路中的电流大于下限工作电流,并且焊机电源的输出电压或者电弧电压大于拉断电压，控制器则开始控制焊机电源输出0V持续设定时间,然后控制焊机电源输出完成待机电压。本发明的手工焊机节能控制装置，能减少焊机在焊接拉断阶段内的能量消耗。

Description

手工焊机节能控制装置
技术领域
本发明涉及焊机，特别是一种手工焊机节能控制装置。
背景技术
手工焊机工作焊接回路组成如图1所示，包括焊机电源1、焊接电缆2、地线电缆3、电焊钳4、焊条5、工件6。
手工焊机工作输出回路的外部器件由焊接电缆2、电焊钳4、焊条5、工件6、地线电缆3组成，这些外部器件本身存在阻值，手工焊机工作输出回路的外部器件阻值之和为RH，RH＝R2+R4+R5+R6+R3，R2为焊接电缆2电阻，R4为电焊钳4电阻，R5为焊条5电阻，R6为工件6电阻，R3为地线电缆3电阻。手工焊机工作中，焊机电源1对焊接电弧7提供电能，焊接电流经过焊接电缆2、电焊钳4、焊条5、工件6、地线电缆3，电流流过各器件产生电压分别为焊接电缆电压U2、电焊钳电压U4、焊条电压U5、工件电压U6、地线电缆电压U3，则焊机工作输出回路的外部器件的电压之和UH＝U2+U4+U5+U6+U3。若焊接电弧7上电压为U7，则U7与焊机电源输出电压U1之间的关系为：U1＝UH+U7。
手工焊机的工作是利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固的焊接接头，手工焊机的焊接控制过程主要分为以下几步：(1)工作待机；(2)起弧；(3)焊接；(4)拉断；(5)完成(待机)。现有手工焊机完整焊接过程中输出电压和输出电流对应的波形如图2所示，焊机在焊接拉断阶段内总的能量损耗W等于t3和t4时段内能量功耗之和，能量消耗较大。若t3时段内的能量损耗为W3，t4时段内的能量损耗为W4，则： W 3 = ∫ 0 t 3 U 1 I d t ; W 4 = ∫ 0 t 4 = U 1 I d t ; W = W 3 + W 4 ; I 为焊机工作输出回路电流。
发明内容
本发明要解决的技术问题是减少手工焊机在焊接拉断阶段内的能量消耗。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种手工焊机节能控制装置，其包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流大于下限工作电流Ir,并且焊机电源的输出电压大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源输出完成待机电压Ub；
Uo＜Um＜Ua，Ub≤Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，Ub为完成待机电压。
较佳的，Ua＝Ub。
较佳的，Ub＜Ua。
较佳的，50V＜Ua＜100V，25V＜Um＜45V,10V＜Uo＜44V,1A≤Ir，0.1秒＜t0＜1秒。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一种手工焊机节能控制装置，其包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流大于下限工作电流Ir,并且电弧电压大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源输出完成待机电压Ub；
Uo＜Ua，Ub≤Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，Ub为完成待机电压。
较佳的，所述手工焊机节能控制装置，还包括第一寄存器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，计算得到手工焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
较佳的，所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
较佳的，如果焊机电源的输出电压由焊机工作待机电压Ua变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜Ua*4/5。
较佳的，如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
本发明的手工焊机节能控制装置，选取一个合理的拉断电压Um，对拉断时刻的焊机输出电压进行检测，当焊机输出电压超过Um值，则主动关断焊机输出一段设定时间t0，电弧熄灭后再恢复到完成待机状态。本发明的手工焊机节能控制装置，减小了手工焊机在焊接拉断阶段内的能量消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是手工焊机工作焊接回路组成示意图；
图2是现有手工焊机完整焊接过程中输出电压和输出电流对应的波形示意图；
图3是本发明的手工焊机节能控制装置一实施例结构示意图；
图4是本发明的手工焊机节能控制装置一实施例其控制的焊机完整焊接过程中输出电压和输出电流对应的波形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
手工焊机节能控制装置，如图3所示，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压U1并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流I大于下限工作电流Ir,并且焊机电源的输出电压U1大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源输出完成待机电压Ub；
Uo＜Um＜Ua，Ub＜Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，为完成待机电压Ub。
完成待机电压Ub通常设置为等于工作待机电压Ua为，完成待机电压Ub通常也可以设置为小于工作待机电压Ua，以减少能耗并提高安全性。
实施例一的手工焊机节能控制装置，由其控制的焊机的焊接控制过程主要分为以下几步：(1)工作待机；(2)起弧；(3)焊接；(4)拉断；(5)完成待机。由其控制的焊机完整焊接过程中输出电压和输出电流对应的波形如图4所示，选取一个合理的拉断电压Um，手工焊机节能控制装置对拉断时刻的焊机输出电压进行检测，当焊机输出电压超过Um值，则主动关断焊机输出一段设定时间t0，电弧熄灭后再恢复到完成待机状态。因为手工焊在拉断时间段内只是为了停止焊接，并无其它用处。实施例一的手工焊机节能控制装置，节约了焊机在t4时段内的无用功耗，焊机在焊接拉断阶段内的总的能量损耗W仅为图4中t3时段内的能量功耗，能量消耗较小。若t3时段内的能量损耗为W3，则：U1为焊机电源输出电压，I为焊机工作输出回路电流。
实施例二
基于实施例一的手工焊机节能控制装置，50V＜Ua＜100V，25V＜Um＜45V,10V＜Uo＜44V,1A≤Ir，0.1秒＜t0＜1秒。
例如，Ua＝70V，Um＝35V,Ir＝10A，t0＝0.7秒。
实施例三
一种手工焊机节能控制装置，如图3所示，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流I并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压U1并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流I大于下限工作电流Ir,并且电弧电压大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源的输出完成待机电压Ub；
Uo＜Ua，Ub≤Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，Ub为完成待机电压。
较佳的，1A≤Ir，0.1秒＜t0＜1秒。
实施例三的手工焊机节能控制装置，由其控制的焊机的焊接控制过程主要分为以下几步：(1)工作待机；(2)起弧；(3)焊接；(4)拉断；(5)完成待机。选取一个合理的拉断电压Um，焊机节能控制装置对拉断时刻的电弧电压进行检测，当电弧电压超过Um值，则主动关断焊机输出一段设定时间t0，电弧熄灭后再恢复到完成待机状态。实施例三的手工焊机节能控制装置，节约了焊机在t4时段内的无用功耗，焊机在焊接拉断阶段内的总的能量损耗W仅为图4中t3时段内的能量功耗，能量消耗较小。若t3时段内的能量损耗为W3，则：U1为焊机电源输出电压，I为焊机工作输出回路电流。
实施例四
基于实施例三，所述手工焊机节能控制装置还包括第一寄存器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，计算得到焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
根据手工焊机输出回路电缆阻值RH，以及焊机工作输出回路中的电流I，通过UH＝RH*I，可以计算出焊机工作输出回路的外部器件的电压之和UH。通过U7＝U1-UH，可以计算出焊机电弧电压U7。
实施例四的手工焊机节能控制装置，能根据实时采集的焊机工作输出回路中的电流、焊机电源的输出电压，实时、精确地检测得到焊机电弧电压。
实施例五
基于实施例四的手工焊机节能控制装置，所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出手工焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
在焊机起弧过程和焊接过程中，均会出现焊机短暂的输出短路现象，此时电弧电压U7L＝0,此时焊机电源的输出电压产生会由高向低跃变，跃变结束时的焊机电源的输出电压为U1L，跃变结束时的焊机工作输出回路的外部器件的电压之和为UHL，跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流为IL，由于U1L＝U7L+UHL，U7L＝0，所以UHL＝U1L，所以RH＝UHL/IL＝U1L/IL。
较佳的，如果焊机电源的输出电压由焊机工作待机电压Ua变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜Ua*4/5。
较佳的，如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
实施例五的手工焊机节能控制装置，利用在焊机起弧过程和焊接过程中，焊机出现短暂的输出短路时间内采样到的焊机实际输出电压U1L和短路电流IL，计算得出手工焊机输出回路电缆阻值RH，并存储到第一寄存器中。实施例五的手工焊机节能控制装置，在焊机起弧过程和焊接过程中，会自动计算得出手工焊机输出回路电缆阻值RH并更新到寄存器中，能自动、实时、准确地更新手工焊机输出回路电缆阻值，从而可以实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种手工焊机节能控制装置，其特征在于，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流大于下限工作电流Ir,并且焊机电源的输出电压大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源输出完成待机电压Ub；
Uo＜Um＜Ua，Ub≤Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，Ub为完成待机电压。
2.根据权利要求1所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
Ua＝Ub。
3.根据权利要求1所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
Ub＜Ua。
4.根据权利要求1所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
50V＜Ua＜100V，25V＜Um＜45V,10V＜Uo＜44V,1A≤Ir，0.1秒＜t0＜1秒。
5.一种手工焊机节能控制装置，其特征在于，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述控制器，当焊机工作输出回路中的电流大于下限工作电流Ir,并且电弧电压大于拉断电压Um，则开始控制所述焊机电源输出0V持续设定时间t0,然后控制所述焊机电源输出完成待机电压Ub；
Uo＜Ua，Ub≤Ua，Uo为焊机进行稳定焊接时的工作电压，Ua为焊机工作待机电压，Ub为完成待机电压。
6.根据权利要求5所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
所述手工焊机节能控制装置，还包括第一寄存器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，计算得到手工焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
7.根据权利要求6所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出手工焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
8.根据权利要求6所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
如果焊机电源的输出电压由焊机工作待机电压Ua变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜Ua*4/5。
9.根据权利要求6所述的手工焊机节能控制装置，其特征在于，
如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
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