CN106624218B - 一种数控脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
一种数控脉冲电源，其用于电火花线切割机床作为放电电源。其包括电压调节电路、对电压调节电路输出的信号进行功率放大的功率放大器以及检测功率放大器输出电流的电流检测电路，其特征是，所述的电压调节电路包括单片机IC1、T形电阻网络、运算放大器A1；通过单片机来自动控制放电脉冲的电压值，使脉冲电源输出脉冲电压与切割速度相匹配，降低短路和开路出现的次数，保持火花放电正常，提高了加工效率和加工质量，同时摆脱了依靠人工来调节切割速度的不便；在低电压脉冲出现期间检测短路电流，可防止电极丝损伤，当工件离开电极丝时可防止出现拉弧，避免工件光洁度降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控脉冲电源，其用于电火花线切割机床作为放电电源。
背景技术
用于电火花线切割机床的脉冲电源其输出电压都是预先设定好的，在电火花加工过程中无自动调压功能，切割的进给速度要与脉冲电源的电压匹配，如果切割的进给速度过快会使工件与电极丝接触形成短路，如果切割的进给速度过慢会使工件与电极丝之间形成开路，这两种现象都会影响加工效率和加工质量；为使电极丝和工件间维持合理的间隙，以产生火花放电，这需要操作者根据加工情况反复调整进给参数，这给操作带来极大的不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种数控脉冲电源，在一定的进给速度范围内，数控脉冲电源能自动调节放电电压，以保证电火花的形成。
本发明的技术方案是，一种数控脉冲电源，其包括电压调节电路、对电压调节电路输出的信号进行功率放大的功率放大器以及检测功率放大器输出电流的电流检测电路，其特征是，所述的电压调节电路包括单片机IC1、T形电阻网络、运算放大器A1；T形电阻网络由电阻R1-R8组成，单片机IC1的引脚P1.4通过电阻R8与电阻R3的一端连接，单片机IC1的引脚P1.5通过电阻R7与电阻R3的另一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，单片机IC1的引脚P1.6通过电阻R6与电阻R2的另一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，单片机IC1的引脚P1.7通过电阻R5与电阻R1的另一端连接，电阻R1的另一端通过电阻R4接地；电阻R3的一端接运算放大器A1的同相输入端，运算放大器A1的反相输入端与其输出端连接，运算放大器A1的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出回路中接有作为负载的电极丝DJ和工件GJ；所述的电流检测电路包括电流传感器DL，电流传感器DL检测功率放大器输出回路的电流，电流传感器DL输出端的一端通过电阻R9与单片机IC1的引脚P1.0连接，电流传感器DL输出端的另一端接地，单片机IC1的引脚P1.1接电位器W1的滑臂，电位器W1的两端跨接在稳压电源VDD与地之间；在单片机IC1内部程序的控制下，功率放大器能交替输出低电压脉冲和高电压脉冲或连续输出低电压脉冲，在低电压脉冲出现期间检测短路电流，在高电压脉冲出现期间检测开路电流，高电压脉冲的电压值能根据电流信号自动调节，单片机IC1通过其串行口即引脚P3.0、P3.1与电火花线切割机床的主机通信传递检测的电流信息。
本数控脉冲电源，通过单片机来自动控制放电脉冲的电压值，使脉冲电源输出脉冲电压与切割速度相匹配，降低短路和开路出现的次数，保持火花放电正常，提高了加工效率和加工质量，同时摆脱了依靠人工来调节切割速度的不便；在低电压脉冲出现期间检测短路电流，可防止电极丝损伤，当工件离开电极丝时可防止出现拉弧，避免工件光洁度降低。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为输出电压和输出电路波形图。
具体实施方式
现结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种数控脉冲电源，其包括电压调节电路、对电压调节电路输出的信号进行功率放大的功率放大器以及检测功率放大器输出电流的电流检测电路，所述的电压调节电路包括单片机IC1、T形电阻网络、运算放大器A1；T形电阻网络由电阻R1-R8组成，单片机IC1的引脚P1.4通过电阻R8与电阻R3的一端连接，单片机IC1的引脚P1.5通过电阻R7与电阻R3的另一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，单片机IC1的引脚P1.6通过电阻R6与电阻R2的另一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，单片机IC1的引脚P1.7通过电阻R5与电阻R1的另一端连接，电阻R1的另一端通过电阻R4接地；电阻R3的一端接运算放大器A1的同相输入端，运算放大器A1的反相输入端与其输出端连接；单片机引脚VCC接稳压电源VDD，单片机的引脚GND接地。
单片机IC1的型号为89C2051，支持单片机工作外围电路结构如复位电路、振荡电路为本领域的技术人员所熟知，附图中没画出。
单片机IC1的引脚P1.4-P1.7的并行输出可在0000-1111之间变化，通过T形电阻网络的传递使运算放大器A1的输出电压有十六种值，当引脚P1.4-P1.7上的输出为0000时运算放大器A1的输出电压最小，当引脚P1.4-P1.7上的输出为1111时运算放大器A1的输出电压最大。
运算放大器A1的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器对运算放大器A1的输出信号进行功率放大。功率放大器的输出回路中接有作为负载的电极丝DJ和工件GJ；电极丝DJ和工件GJ之间有一火花放电间隙，该间隙与功率放大器输出的脉冲电压相关，脉冲电压大时，放电间隙应较大，脉冲电压小时，放电间隙应较小。
所述的电流检测电路包括电流传感器DL，电流传感器DL检测功率放大器输出回路的电流，电流传感器DL由一有缝隙开口的环形导磁体和霍尔元件组成，通过磁场感应霍尔元件的两级输出电压，功率放大器的输出导线从导磁体中穿过，霍尔元件的正极通过电阻R9与单片机IC1的引脚P1.0连接，霍尔元件的负极接地，单片机IC1的引脚P1.1接电位器W1的滑臂，电位器W1的两端跨接在稳压电源VDD与地之间。单片机IC1的内部设有一电压比较器，其输入端为引脚P1.0和引脚P1.1，引脚P1.1上的电压为基准电压，当引脚P1.0上电流信号电压大于基准电压时电压比较器输出低电平，当引脚P1.0上电流信号电压小于基准电压时电压比较器输出高电平，电压比较器的输出状态可通过软件访问。稳压管DW1的阴极接单片机IC1的引脚P1.0，稳压管DW1的阳极接地，稳压管DW1用来保护引脚P1.0，防止过压。
稳压电源VDD，为单片机和运算放大器提供工作电源。
单片机的时钟频率为12MHZ，在单片机IC1内部程序的控制下，使单片机IC1的引脚P1.4-P1.7的电平状态形成不同的组合，功率放大器能交替输出低电压脉冲和高电压脉冲或连续输出低电压脉冲，其频率在20KHZ左右，低电压脉冲不足以产生火花放电，高电压脉冲能产生火花放电，高电压脉冲的电压值也可调节；单片机IC1通过其串行口即引脚P3.0、P3.1能与电火花线切割机床的主机通信传递功率放大器输出回路中的电流信息。
本发明的工作原理是，电火花线切割机床正常工作时，在一定切割速度下，单片机的控制脉冲电源交替输出不能产生火花放电的低电压脉冲和能产生火花放电的高电压脉冲即放电脉冲，其电压和电流波形如图2中的t1区所示；
在低电压脉冲出现期间，检测功率放大器的输出回路的输出电流，如有电流则表示短路，脉冲电源连续输出低电压脉冲，继续检测短路电流，其电压和电流波形如图2中的t2区所示；单片机通过其串行口即引脚P3.0、P3.1发出一短路信号给电火花线切割机床的主机，通过主机的X、Y拖板的控制系统，使工件离开电极丝；采用低电压脉冲来检测短路电流，可防止电极丝损伤，当工件离开电极丝时可防止出现拉弧，避免工件光洁度降低。
当短路电流消失后，脉冲电源再继续交替输出低电压脉冲和高电压脉冲，这时的高电压脉冲的电压值是逐个升高呈阶梯状，其电压和电流波形如图2中的t3区所示；
在高电压脉冲出现时，检测输出电流，如有电流则表示有火花放电，脉冲电源则按此时的放电脉冲电压值交替输出低电压脉冲和高电压脉冲；
在加工过程中如出开路现象说明放电脉冲电压值偏高，单片机可调低放电脉冲电压值；如出现短路现象单片机可调高放电脉冲电压值；使放电脉冲电压与切割进给速度匹配以自动确定合适的火花放电间隙，摆脱依靠人工调整火花放电间隙的不便。为避免脉冲电源重新开机后又要再设定放电脉冲电压值，可在运行过程中通过单片机的串行口将引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态数据，传递到主机由其存储，引脚P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的电平状态数据对应于调整后的放电脉冲电压值，这样需要时单片机可向主机调取。
Claims (1)
1.一种数控脉冲电源，其包括电压调节电路、对电压调节电路输出的信号进行功率放大的功率放大器以及检测功率放大器输出电流的电流检测电路，其特征是，所述的电压调节电路包括单片机IC1、T形电阻网络、运算放大器A1；T形电阻网络由电阻R1-R8组成，单片机IC1的引脚P1.4通过电阻R8与电阻R3的一端连接，单片机IC1的引脚P1.5通过电阻R7与电阻R3的另一端连接，电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接，单片机IC1的引脚P1.6通过电阻R6与电阻R2的另一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，单片机IC1的引脚P1.7通过电阻R5与电阻R1的另一端连接，电阻R1的另一端通过电阻R4接地；电阻R3的一端接运算放大器A1的同相输入端，运算放大器A1的反相输入端与其输出端连接，运算放大器A1的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出回路中接有作为负载的电极丝DJ和工件GJ；所述的电流检测电路包括电流传感器DL，电流传感器DL检测功率放大器输出回路的电流，电流传感器DL输出端的一端通过电阻R9与单片机IC1的引脚P1.0连接，电流传感器DL输出端的另一端接地，单片机IC1的引脚P1.1接电位器W1的滑臂，电位器W1的两端跨接在电源VDD与地之间；在单片机IC1内部程序的控制下，功率放大器能交替输出低电压脉冲和高电压脉冲或连续输出低电压脉冲，在低电压脉冲出现期间检测短路电流，在高电压脉冲出现期间检测开路电流，高电压脉冲的电压值能根据电流信号自动调节，单片机IC1通过其串行口即引脚P3.0、P3.1与电火花线切割机床的主机通信传递检测的电流信息。
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