CN105665883B - 基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法，该装置由单片机、运算放大电路和PWM控制电路构成，单片机的输出端与运算放大器电路连接，运算放大电路的输出与PWM控制电路连接，通过PWM控制电路最终控制电流输出。本发明的自动磨球控制方法是通过单片机计算出反极性磨球电流值以及时间，然后通过上述装置控制焊机具体的磨球电流和时间，具体的磨球是通过“直流反极性”进行磨球处理。本发明的装置和控制方法，结构设计合理，省去了人工打磨钨棒的工作，节省了时间，提高工作效率。

Description

基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法
技术领域
本发明属于交流氩弧焊技术领域，具体涉及一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法。
背景技术
对于TIG（氩弧）焊特别是交流氩弧（ACTIG）焊来说，钨极顶端的形状和尺寸大小对于焊接电弧的稳定性，以及焊缝的成形和熔深起到非常重要的影响，所有ACTIG焊接过程中，钨极端面所成形状均为球状的，该球状体的尺寸大小，对于焊接电弧的稳定性及机器的引弧性能、焊缝的成型、质量均有着重大影响，这个球状体，通常是在ACTIG的电弧的作用下逐步形成的，有小到大，过大的尺寸，会引起电弧飘散而不稳定，所以，常规的办法，就是要经常用钨棒磨尖机来手工反复磨尖钨棒端面，这个过程，费时费力，而且，焊接电弧和质量也会随着不断发生变化，机器的焊接质量不易受到控制。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种结构设计合理，省去了人工打磨钨棒的工作，节省了时间，提高工作效率的基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法。
技术方案：本发明所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，包括如下步骤：
（1）单片机收到来自机器面板的“钨极直径”选择数据及“自动磨球”功能指令；
（2）单片机根据机器的焊接电流设定值I2、清洗度百分比SP%计算出反极性磨球电流值以及时间；
（3）单片机将计算得出的反极性磨球电流值进行D/A转换；
（4）单片机通过端口输出模拟基准电压到运算放大电路；
（5）运算放大电路的输出与来自机器输出电流传感器信号相叠加后，作为PWM控制电路的给定信号来控制PWM控制芯片输出的PWM波的脉宽来实现对焊机输出电流的控制；
（6）单片机通过输出口输出ACTZ指令电平去焊机的“输出极性控制”部件，使其输出为“直流反极性”状态。
进一步的，步骤（2）反极性磨球电流值=焊接电流设定值I2*清洗度百分比SP%；焊接时间T=【钨极直径D*20/(I2*SP%)】*0.5S，T取值小于0.1S时皆为0.1S，大于0.5S时皆取0.5S。
进一步的，步骤（4）所述运算放大电路由双运算放大器芯片LM358构成。
进一步的，步骤（5）所述PWM控制芯片采用SG3525芯片。
进一步的，所述单片机采用32位单片机R5F52107CDFP。
进一步的，步骤（6）所述“直流反极性”状态是指在氩弧焊时，将氩弧焊枪钨极端接焊机的输出“+”，工件接焊机的输出“—”；这样在钨极上产生的电弧真好和正常的直流氩弧焊电弧极性相反，所以称为直流反极性；在反极性时，电弧的电子是由工件端向钨极端流动，高温耀斑在钨极的端部，只要有足够的电流，就可以使钨极端部熔化成球状。
本发明还公开了一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，包括单片机、运算放大电路和PWM控制电路，所述单片机的输出P03脚通过电阻R2连接有电容C1和电阻器R3，所述电阻器R3通过电阻器R4连接有双运算放大器的3脚，同时电阻器R3与双运算放大器的2脚连接，且电阻器R3还通过并联的电容器C2、电阻器R5与双运算放大器的输出1脚连接，所述双运算放大器的输出1脚通过电阻器R8以及来自焊机输出电流信号相互叠加连接至的6脚，双运算放大器7脚输出通过电阻器R15输送至PWM控制芯片的2脚，最后由PWM控制芯片的11/14脚输出PWM波的脉宽来控制焊机的输出电流值；同时单片机的输出口PE3通过电阻器R20、三极管V28连接有二极管D12以及“直流反极性”控制开关G6A。
进一步的，所述单片机采用32位单片机R5F52107CDFP。
进一步的，所述双运算放大器采用LM358。
进一步的，所述PWM控制芯片采用SG3525。
有益效果：本发明的装置和控制方法，结构设计合理，省去了人工打磨钨棒的工作，节省了时间，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的控制电路原理图；
图2为本发明的单片机结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，包括单片机、运算放大电路和PWM控制电路，所述单片机的输出P03脚（端口2）通过电阻R2连接有电容C1和电阻器R3，所述电阻器R3通过电阻器R4连接有双运算放大器的3脚，同时电阻器R3与双运算放大器的2脚连接，且电阻器R3还通过并联的电容器C2、电阻器R5与双运算放大器的输出1脚连接，所述双运算放大器的输出1脚通过电阻器R8以及来自焊机输出电流信号相互叠加连接至的6脚，双运算放大器7脚输出通过电阻器R15输送至PWM控制芯片的2脚，最后由PWM控制芯片的11/14脚输出PWM波的脉宽来控制焊机的输出电流值；同时单片机的输出口PE3（端口75）通过电阻器R20、三极管V28连接有二极管D12以及“直流反极性”控制开关G6A。
本发明所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，包括如下步骤：
（1）单片机收到来自机器面板的“钨极直径”选择数据及“自动磨球”功能指令；
（2）单片机根据机器的焊接电流设定值I2、清洗度百分比SP%计算出反极性磨球电流值以及时间；
（3）单片机将计算得出的反极性磨球电流值进行D/A转换；
（4）单片机通过端口输出模拟基准电压到运算放大电路；
（5）运算放大电路的输出与来自机器输出电流传感器信号相叠加后，作为PWM控制电路的给定信号来控制PWM控制芯片输出的PWM波的脉宽来实现对焊机输出电流的控制；
（6）单片机通过输出口输出ACTZ指令电平去焊机的“输出极性控制”部件，使其输出为“直流反极性”状态。
进一步的，步骤（2）反极性磨球电流值=焊接电流设定值I2*清洗度百分比SP%；焊接时间T=【钨极直径D*20/(I2*SP%)】*0.5S，T取值小于0.1S时皆为0.1S，大于0.5S时皆取0.5S。
进一步的，步骤（4）所述运算放大电路由双运算放大器芯片LM358构成。
进一步的，步骤（5）所述PWM控制芯片采用SG3525芯片。
进一步的，所述单片机采用32位单片机R5F52107CDFP。
进一步的，步骤（6）所述“直流反极性”状态是指在氩弧焊时，将氩弧焊枪钨极端接焊机的输出“+”，工件接焊机的输出“—”；这样在钨极上产生的电弧真好和正常的直流氩弧焊电弧极性相反，所以称为直流反极性；在反极性时，电弧的电子是由工件端向钨极端流动，高温耀斑在钨极的端部，只要有足够的电流，就可以使钨极端部熔化成球状。
本发明通过在TIG机器的增加一个“钨极直径”选择功能，及“自动磨球”，这功能只有在ACTIG状态下有效。选择“自动磨球”功能为单次有效，在下一次ACTIG起弧焊接时机器内置单片机首先执行“自动磨球功能”然后，转入正常焊接程序，后续再引焊接将不再执行““自动磨球功能”程序。
“自动磨球功能”过程原理如下：单片机根据操作者选择的“钨极直径”以及预设的焊接电流值及AC BALANCE（清洗度）百分比，从数据库里给定一个用于“自动磨球”的电流值，及持续时间（0.1-0.5秒)，将机器的输出极性置为"直流反极性"状态,操作者按下TIG焊枪控制开关引弧---“自动磨球”---正常焊接。因为，反极性TIG电弧的高温区落在钨极的端部，在不同的电流和时间下，不同直径的钨极会形成不同大小的球面。这个球面和后面正常焊接过程要形成的球面是一致的，这样就确保了从起弧开始到结束的整个焊接过程中，钨极的端面尺寸保持一样，电弧的性状也一样，从容易获得一致的焊缝。
本发明的装置和控制方法，结构设计合理，省去了人工打磨钨棒的工作，节省了时间，提高工作效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)单片机收到来自机器面板的“钨极直径”选择数据及“自动磨球”功能指令；
(2)单片机根据机器的焊接电流设定值I2、清洗度百分比SP％计算出反极性磨球电流值以及时间；
(3)单片机将计算得出的反极性磨球电流值进行D/A转换；
(4)单片机通过端口输出模拟基准电压到运算放大电路；
(5)运算放大电路的输出与来自机器输出电流传感器信号相叠加后，作为PWM控制电路的给定信号来控制PWM控制芯片输出的PWM波的脉宽来实现对焊机输出电流的控制；
(6)单片机通过输出口输出ACTZ指令去焊机的“输出极性控制”部件，使其输出为“直流反极性”状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：步骤(2)反极性磨球电流值＝焊接电流设定值I2*清洗度百分比SP％；焊接时间T＝【钨极直径D*20/(I2*SP％)】*0.5S，T取值小于0.1S时皆为0.1S，大于0.5S时皆取0.5S。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：步骤(4)所述运算放大电路由双运算放大器芯片LM358构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：步骤(5)所述PWM控制芯片采用SG3525芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：所述单片机采用32位单片机R5F52107CDFP。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制方法，其特征在于：步骤(6)所述“直流反极性”状态是指在氩弧焊时，将氩弧焊枪钨极端接焊机的输出“+”，工件接焊机的输出“—”；这样在钨极上产生的电弧正好和正常的直流氩弧焊电弧极性相反，所以称为直流反极性；在反极性时，电弧的电子是由工件端向钨极端流动，高温耀斑在钨极的端部，只要有足够的电流，就可以使钨极端部熔化成球状。
7.一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，其特征在于：包括单 片机、运算放大电路和PWM控制电路，所述单片机的输出P03脚通过电阻R2连接有电容C1和电阻器R3，所述电阻器R3通过电阻器R4连接有双运算放大器的3脚，同时电阻器R3与双运算放大器的2脚连接，且电阻器R3还通过并联的电容器C2、电阻器R5与双运算放大器的输出1脚连接，所述双运算放大器的输出1脚通过电阻器R8以及来自焊机输出电流信号相互叠加连接至的6脚，双运算放大器7脚输出通过电阻器R15输送至PWM控制芯片的2脚，最后由PWM控制芯片的11/14脚输出PWM波的脉宽来控制焊机的输出电流值；同时单片机的输出口PE3通过电阻器R20、三极管V28连接有二极管D12以及“直流反极性”控制开关G6A。
8.根据权利要求7所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，其特征在于：所述单片机采用32位单片机R5F52107CDFP。
9.根据权利要求7所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，其特征在于：所述双运算放大器采用LM358。
10.根据权利要求7所述的一种基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置，其特征在于：所述PWM控制芯片采用SG3525。
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