CN111299748A - 一种智能焊台及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能焊台及其控制方法。所述的智能焊台包括电源设备、焊锡枪以及支架,其中的电源设备,其内部设置有PWM调制模块,所述PWM调制模块同时根据焊锡枪内加热装置的电流以及焊锡枪前端的热量,相应的调节PWM信号的占空比,进而实现对焊锡枪温度和功率的准确调节,将焊锡枪的温度维持在需要的温度范围内。由此,本发明的焊锡枪不会因为温度过高而损耗元器件,也不会因为温度未到达焊料熔点而无法进行有效焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊接加工设备领域,具体而言涉及一种智能焊台及其控制方法。
背景技术
焊锡枪是维修和装配电子器件的非常重要的常用设备。其通常与焊台配套使用,通过焊台供电供热熔化焊料,实现对电子元器件的焊接。焊台与焊锡枪是制作和维修电器设备的必备工具。目前,市场上出售的焊台大多都是传统的焊台,其功能单一,工作电压高,有安全性低、温度不稳定等局限性。焊锡枪温度过高容易烧毁敏感元器件,温度过低又无法熔化焊料,影响焊接效果和元器件焊接质量。由于缺少对焊锡枪温度的精准调控,现有的焊台会给焊接带来一些不便,如果稍有不慎或是使用不当,还有可能引发火灾、电击事故,带来一定的财产损失甚至威胁人体安全。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种智能焊台及其控制方法,本发明通过PWM调制模块根据焊锡枪加热装置的电流以及焊锡枪前端的温度调节输出至加热装置的PWM信号的占空比,由该PWM信号相应的调节加热装置的功率和温度,将焊锡枪的工作温度维持在适宜的范围内。本发明具体采用如下技术方案。
首先,为实现上述目的,提出一种智能焊台,其包括:
电源设备,其内部设置有PWM调制模块和电流反馈电路;所述PWM调制模块的输入端连接电源,将电源信号转化为PWM信号输出;
焊锡枪,其内部设置有加热装置,所述加热装置的输入端连接PWM调制模块的输出端,接收PWM信号并相应产生热能;所述加热装置还连接有电流反馈电路,所述电流反馈电路对加热装置的电流进行采样将采样信号传输至PWM调制模块;所述焊锡枪的前端还设置有红外传感元件,所述红外传感元件检测焊锡枪前端的红外信号,根据红外信号输出反馈信号至PWM调制模块
支架,其用于放置所述焊锡枪;
其中,所述PWM调制模块还包括有占空比计算单元,其分别在每一个周期根据所述红外传感元件所输出的反馈信号T,以及电流反馈电路采样所获得的采样信号I计算当前周期N所对应的PWM信号的占空比为 所述PWM调制模块分别在每一个周期内按照该周期内所述占空比计算单元计算所获得的占空比DN相应的输出PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能;其中,Tg表示对应于目标温度的反馈信号的目标值,DN-1表示前一周期N-1所对应的PWM信号的占空比,Kp表示比例系数,Kd表示微分系数,I(N)表示当前周期N所对应的采样信号I的数值,I(N-1)表示前一周期N-1所对应的采样信号I的数值。
可选的,上述任一的智能焊台,其中,所述PWM调制模块还连接有计时单元,其根据反馈信号T以及反馈信号的目标值Tg计算对应的时长调节比例系数根据所述时长调节比例系数计算下一周期的时长为按照计算所获得的时长计时,在计时到达计算所获得的时长时切换至下一周期,其中,t表示当前周期的时长。
可选的,上述任一的智能焊台,其中,第一个周期的时长t的初始值为1分钟。
可选的,上述任一的智能焊台,其中,所述占空比计算单元还在目标温度改变时,相应的调整所述比例系数Kp和/或所述微分系数Kd,在目标温度升高时相应增大比例系数Kp和/或所述微分系数Kd,在目标温度降低时相应的减小比例系数Kp和/或所述微分系数Kd。
一种智能焊台的控制方法,其中,所述智能焊台上设置有PWM调制模块、红外传感元件和电流反馈电路,所述PWM调制模块分别在每一个周期内依次按照以下步骤,输出占空比为DN的PWM信号,由当前周期N所对应的占空比为DN的PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能:
第一步,接收所述红外传感元件根据焊锡枪前端的红外信号所输出的反馈信号T,接收所述电流反馈电路根据对焊锡枪的加热装置的电流进行采样所获得的采样信号I,获取对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg;
第二步,在反馈信号T>Tg时,调节当前周期N所对应的PWM信号的占空比为其中,DN-1表示前一周期N-1所对应的PWM信号的占空比,Kp表示比例系数,Kd表示微分系数,I(N)表示当前周期N所对应的采样信号I的数值,I(N-1)表示前一周期N-1所对应的采样信号I的数值;
第三步,按照第二步计算所获得的占空比为DN输出PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能;
第四步,间隔t时长后进入第N+1个周期,在第N+1个周期内重复第一步至第三步直至关闭焊锡枪。
可选的,上述任一的智能焊台的控制方法,其中,每一个周期的时长t按照以下步骤确定:
可选的,上述任一的智能焊台的控制方法,其中,第一个周期的时长t设定为1分钟。
可选的,上述任一的智能焊台的控制方法,其中,所述比例系数Kp和/或所述微分系数Kd根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg增高而相应增加,根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg降低而相应减小。
有益效果
本发明的智能焊台包括电源设备、焊锡枪以及支架,其中的电源设备,其内部设置有PWM调制模块,所述PWM调制模块同时根据焊锡枪内加热装置的电流以及焊锡枪前端的热量,相应的调节PWM信号的占空比,进而实现对焊锡枪温度和功率的准确调节,将焊锡枪的温度维持在需要的温度范围内。由此,本发明的焊锡枪不会因为温度过高而损耗元器件,也不会因为温度未到达焊料熔点而无法进行有效焊接。
为进一步快速的将焊锡枪的温度调节至目标温度,本发明还进一步设置上述对PWM信号占空比的调节周期根据目标温度与实际焊锡枪前端热量的差值而变化。在两者温差较大需要更快调节焊锡枪温度时,通过对时长调节比例系数的计算,将调节的周期相应的延长;而又能够在两者温差不大时,通过时长调节比例系数q相应的缩小对占空比进行调节的周期以保证占空比能够及时根据温度的变化而调节,将焊锡枪的温度精确的维持在目标温度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的智能焊台的整体结构示意图;
图2是本发明的智能焊台的电路原理框图;
图中,1表示电源设备;11表示电源;12表示PWM调制模块;13表示电流反馈电路;2表示焊锡枪;21表示加热装置;22表示红外传感元件;3表示支架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。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。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
图1为根据本发明的一种智能焊台,其包括:
电源设备1,其内部设置有图2所示的PWM调制模块12和电流反馈电路13;所述PWM调制模块12的输入端连接电源11,将电源信号转化为PWM信号输出;
焊锡枪2,其内部设置有图2所示的加热装置21,所述加热装置的输入端连接PWM调制模块12的输出端,接收PWM信号并相应产生热能;所述加热装置还连接所述电流反馈电路13,所述电流反馈电路13对加热装置21的电流进行采样将采样信号传输至PWM调制模块12;所述焊锡枪2的前端还设置有红外传感元件22,所述红外传感元件22检测焊锡枪前端的红外信号,根据红外信号输出反馈信号至PWM调制模块12以反映焊锡枪前端加热焊料的部位的温度状况;
支架3,其用于放置所述焊锡枪2;
其中,所述PWM调制模块12还包括有占空比计算单元,其分别在每一个周期根据所述红外传感元件22所输出的反馈信号T,以及电流反馈电路13采样所获得的采样信号I,依次按照以下步骤,输出占空比为DN的PWM信号,由当前周期N所对应的占空比为DN的PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能:
第一步,接收所述红外传感元件22根据焊锡枪前端的红外信号所输出的反馈信号T,接收所述电流反馈电路13根据对焊锡枪的加热装置21的电流进行采样所获得的采样信号I,获取对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg;
第二步,在反馈信号T>Tg时,调节当前周期N所对应的PWM信号的占空比为其中,DN-1表示前一周期N-1所对应的PWM信号的占空比,Kp表示比例系数,Kd表示微分系数,I(N)表示当前周期N所对应的采样信号I的数值,I(N-1)表示前一周期N-1所对应的采样信号I的数值;
第三步,按照第二步计算所获得的占空比为DN输出PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能;
第四步,间隔t时长后进入第N+1个周期,在第N+1个周期内重复第一步至第三步直至关闭焊锡枪。
进一步的,为保证对焊锡枪加热装置的调节效率,本发明还将PWM调制模块12连接有计时单元,其根据反馈信号T以及反馈信号的目标值Tg相应的计算维持对加热装置输出相同占空比PWM信号的时长,在目标温度与实际焊锡枪前端热量的差值较大需要更快调节焊锡枪温度时,通过对时长调节比例系数的计算,将调节的周期相应的延长;而在两者温差不大时,通过时长调节比例系数q相应的缩小对占空比进行调节的周期。由此,温差较大情况下,本发明能够在相对长的时间内维持对加热装置所输出的功率以便其尽快加热至目标温度;而同时又能够在两者温差较小的情况下,通过缩小调节周期,以保证占空比能够及时根据温度的变化而调节,将焊锡枪的温度精确的维持在目标温度。该及时单元具体工作方式可按照如下的步骤执行:
步骤t3,按照计算所获得的时长计时,在计时到达计算所获得的时长时切换至下一周期。
在更为优选的实现方式下,考虑到目标温度较高时,需要更大功率提供至加热装置21才能够保证焊锡枪前端加热焊料的部位能够到达设定的温度,因此,为加快焊锡枪的升温过程,本发明可以进一步的设置所述占空比计算单元在目标温度改变时,相应的调整所述比例系数Kp和/或所述微分系数Kd:在目标温度升高时,或根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg在目标值较高时相应增大比例系数Kp和/或所述微分系数Kd,在目标温度降低时,或根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg在目标值较低时而相应的减小比例系数Kp和/或所述微分系数Kd。比例系数Kp和/或所述微分系数Kd增加或少的程度或范围可根据目标温度或目标温度的变化量而相应的设置为几个档位。各档位下比例系数Kp和/或所述微分系数Kd的具体数据可根据各智能焊台的加热效率以及元器件特性而相应调节。
以上仅为本发明的实施方式,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,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种智能焊台,其特征在于,包括:
电源设备(1),其内部设置有PWM调制模块(12)和电流反馈电路(13);
所述PWM调制模块(12)的输入端连接电源(11),将电源信号转化为PWM信号输出;
焊锡枪(2),其内部设置有加热装置(21),所述加热装置的输入端连接PWM调制模块(12)的输出端,接收PWM信号并相应产生热能;所述加热装置还连接有电流反馈电路(13),所述电流反馈电路(13)对加热装置(21)的电流进行采样将采样信号传输至PWM调制模块(12);所述焊锡枪(2)的前端还设置有红外传感元件(22),所述红外传感元件(22)检测焊锡枪前端的红外信号,根据红外信号输出反馈信号至PWM调制模块(12)
支架(3),其用于放置所述焊锡枪(2);
其中,所述PWM调制模块(12)还包括有占空比计算单元,其分别在每一个周期根据所述红外传感元件(22)所输出的反馈信号T,以及电流反馈电路(13)采样所获得的采样信号I计算当前周期N所对应的PWM信号的占空比为所述PWM调制模块(12)分别在每一个周期内按照该周期内所述占空比计算单元计算所获得的占空比DN相应的输出PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能;其中,Tg表示对应于目标温度的反馈信号的目标值,DN-1表示前一周期N-1所对应的PWM信号的占空比,Kp表示比例系数,Kd表示微分系数,I(N)表示当前周期N所对应的采样信号I的数值,I(N-1)表示前一周期N-1所对应的采样信号I的数值。
3.如权利要求1-2所述的智能焊台,其特征在于,第一个周期的时长t的初始值为1分钟。
4.如权利要求1-3所述的智能焊台,其特征在于,所述占空比计算单元还在目标温度改变时,相应的调整所述比例系数Kp和/或所述微分系数Kd,在目标温度升高时相应增大比例系数Kp和/或所述微分系数Kd,在目标温度降低时相应的减小比例系数Kp和/或所述微分系数Kd。
5.一种智能焊台的控制方法,其特征在于,所述智能焊台上设置有PWM调制模块(12)、红外传感元件(22)和电流反馈电路(13),所述PWM调制模块(12)分别在每一个周期内依次按照以下步骤,输出占空比为DN的PWM信号,由当前周期N所对应的占空比为DN的PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能:
第一步,接收所述红外传感元件(22)根据焊锡枪前端的红外信号所输出的反馈信号T,接收所述电流反馈电路(13)根据对焊锡枪的加热装置(21)的电流进行采样所获得的采样信号I,获取对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg;
第二步,在反馈信号T>Tg时,调节当前周期N所对应的PWM信号的占空比为其中,DN-1表示前一周期N-1所对应的PWM信号的占空比,Kp表示比例系数,Kd表示微分系数,I(N)表示当前周期N所对应的采样信号I的数值,I(N-1)表示前一周期N-1所对应的采样信号I的数值;
第三步,按照第二步计算所获得的占空比为DN输出PWM信号驱动焊台的焊锡枪使焊锡枪相应产生热能;
第四步,间隔t时长后进入第N+1个周期,在第N+1个周期内重复第一步至第三步直至关闭焊锡枪。
7.如权利要求5-6所述的智能焊台的控制方法,其特征在于,第一个周期的时长t设定为1分钟。
8.如权利要求5-7所述的智能焊台的控制方法,其特征在于,所述比例系数Kp和/或所述微分系数Kd根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg增高而相应增加,根据第一步中对应于目标温度的反馈信号的目标值Tg降低而相应减小。
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