CN204122896U - 数字化氩弧焊机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种数字化氩弧焊机，单片机控制系统分别连接显示面板、逆变主电路、多传感器系统和焊枪，其中单片机控制系统的处理器采用ATMEL公司的ATMEGA32L,显示面板主要采集用户设置的焊接参数和实际电压、电流以及故障代码的显示，逆变主电路通过AC-DC-AC-DC变换,提供适合焊接的直流电能，多传感器系统由电流传感器、电压传感器、热传感器、按枪信号传感器、缺水传感器等组成。本实用新型提供的数字化氩弧焊机减少传统氩弧焊机的电路板，采用数字化的单片机控制系统控制本系统的运行，系统可编程且运行精度较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及氩弧焊机技术领域，具体涉及一种数字化氩弧焊机。
背景技术
氩弧焊即钨极惰性气体保护弧焊，指用工业钨或活性钨作不熔化电极，惰性气体(氩气)作保护的焊接方法，简称TIG。氩弧焊机按照电极的不同分为熔化极氩弧焊机和非熔化极氩弧焊机两种。
传统焊机的功能是靠许多模拟和逻辑电路来实现的，每增加一种功能都要增加很多元器件，要具备两种以上的功能就需要很多电路板，这样不仅会大幅度提高焊机成本，而且焊机的性能和可靠性会随元器件的增加而急剧下降，所以传统焊机很难将多种焊接功能综合的一台焊机中。数字化焊机的功能是靠软件来实现的，增加焊机功能只需改变其软件即可，各功能模块相互独立，增加新功能完全不影响原有功能和性能，所以数字化焊机功能可以做的很丰富。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型的数字化氩弧焊机，该机器硬件电路主要包括单片机系统、IGBT驱动电路以及逆变主电路组成,可利用软件进行编程驱动，成本低但精度较高。本实用新型采用的技术方案如下所述。
一种数字化氩弧焊机，该焊机由单片机控制系统、显示面板、逆变主电路、多传感器系统和焊枪组成，所述单片机控制系统分别连接显示面板、逆变主电路、多传感器系统和焊枪，其中单片机控制系统的处理器采用ATMEL公司的ATMEGA32L,显示面板主要采集用户设置的焊接参数和实际电压、电流以及故障代码的显示，逆变主电路通过AC-DC-AC-DC变换,提供适合焊接的直流电能，多传感器系统由电流传感器、电压传感器、热传感器、按枪信号传感器、缺水传感器等组成，其中,电流传感器用于采样焊接电流；电压传感器用于采样电压；热传感器用于检测IGBT散热器的温度,一旦IGBT散热器的温度超过设定值,系统自动切断输出,进入空载状态；按枪信号传感器用于采集氩弧焊枪的状态,根据枪的状态进入相应的焊接模式；缺水传感器采集水阀的状态,当采用水冷焊枪时,如果水阀是闭合的,则系统自动切断输出,保护水冷焊枪。
其中，逆变主电路中，三相整流电路连接高频逆变电路，高频逆变电路通过高频变压器连接高频整流滤波电路，高频整流滤波电路连接电抗器。
本实用新型提供的数字化氩弧焊机减少传统氩弧焊机的电路板，采用数字化的单片机控制系统控制本系统的运行，系统可编程且运行精度较高。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种数字化氩弧焊机的示意图。
具体实施方式
下面给出本实用新型的较佳的实施例，这些实施例并非限制本实用新型的内容。
实施例
请见图1所示，本实用新型实施例提供一种数字化氩弧焊机，一种数字化氩弧焊机，该焊机由单片机控制系统8、显示面板7、逆变主电路、多传感器系统14和焊枪6组成，所述单片机控制系统8分别连接显示面板7、逆变主电路、多传感器系统14和焊枪6，其中单片机控制系统8的处理器采用ATMEL公司的ATMEGA32L,显示面板7主要采集用户设置的焊接参数和实际电压、电流以及故障代码的显示，逆变主电路通过AC-DC-AC-DC变换,提供适合焊接的直流电能，多传感器系统14由电流传感器9、电压传感器10、温度开关11(即热传感器)、按枪开关13(即按枪信号传感器)、水开关12(即缺水传感器)组成，其中,电流传感器9用于采样焊接电流；电压传感器10用于采样电压；温度开关11用于检测IGBT散热器的温度,一旦IGBT散热器的温度超过设定值,系统自动切断输出,进入空载状态；按枪开关13用于采集氩弧焊枪的状态,根据枪的状态进入相应的焊接模式；水开关12采集水阀的状态,当采用水冷焊枪时,如果水阀是闭合的,则系统自动切断输出,保护水冷焊枪6。其中，逆变主电路中，三相整流电路1连接高频逆变电路2，高频逆变电路2通过高频变压器3连接高频整流滤波电路4，高频整流滤波电路4连接电抗器5，电抗器5连接焊枪6。
逆变主电路中，三相整流电路1先把50Hz的交流电压变成直流电压，在驱动信号的控制下,高频逆变电路2再将直流电压变换成20kHz以上的高频电能。通过高频整流滤波电路4滤波经电抗器5变换成适合于焊接的直流电能实现直流手弧焊和直流氩弧焊的功能。
单片机控制系统8采用ATMEGA32L单片机,最高速度16MIPS,8路AD输入,采用16M晶振,和单片机的所有输入、输出都用光耦隔离以提高系统的抗干扰性能。
显示面板7采用键盘显示芯片CH451,CH451是以硬件实现的多功能外围芯片,使用串行接口,支持显示驱动和键盘扫描以及μP监控,外围元器件极少,非常适合作为单片机的外围辅助芯片,CH451可以动态驱动8个数码管或者64位LED,具有BCD译码、闪烁、移位等功能,同时还可以进行64键的扫描。本系统显示面板有三个数码管,26个LED和5个按键,由一片CH451驱动和扫描。CH451芯片连线简单,仅需要3根信号线就可以实现。3根信号线包括:串行数据输入线DIN、串行数据时钟线DC LK、串行数据加载线LOAD。
多传感器系统14中，电流传感器9采用霍尔电流传感器，控制过程中需要采集焊接电流瞬时值,电流数值一般比较高,难以直接进行A/D转换,同时考虑主电路要和控制电路隔离,本系统采用霍尔传感器对焊接电流取样,被测电流母线从传感器中穿过,副边端子即可输出成比例的电压值。电流互感器规格为100∶1,即当主电路输出电流为100A时,电流互感器输出为1V。
电压传感器10，焊接电压来自于焊机输出的正负极,电压经电阻分压后滤波,然后通过快速光耦隔离及放大器跟随后送入单片机的A/D接口,通过调节电阻的阻值,采样和输入单片机的电压比值设计为40∶1。
温度开关11，在焊接过程中,焊机散热器由于某种原因导致温度过高,由于IGBT是安装在散热器上,如果温度过高,IGBT的安全性就会受到影响,当温度达到75℃时,温度开关就会给出一个开关信号,单片机根据这个信号,关断IGBT驱动,并进入待机状态。
按枪开关13，按枪信号传感器用于采集氩弧焊枪的状态,根据枪的状态进入相应的焊接模式。而在高压脉冲引弧过程中,高压通过焊炬引线传输到钨极,在钨极与工件之间产生火花,放电引弧,因此按枪开关的连线必定会感应很高的干扰电压,重则会击坏控制板上的元件,轻则会对单片机系统产生严重干扰。为此,按枪开关的操作电路必须隔离,本系统采用隔离变压器和光隔双重隔离以提高抗干扰性能。
数字化氩弧焊机的软件部分使用单片机C语言编程设计,根据实际的控制要求实现氩弧焊机的功能。软件部分尽量使用查询代替中断,增加了软件的健壮性。多种焊接方式的过程控制和参数管理是软件的主要部分。主程序主要执行初始化以及焊机的五种焊接方式:两步恒流氩弧焊；两步脉冲氩弧焊；四步恒流氩弧焊；四步脉冲氩弧焊；焊条手工焊。在外部中断中,面板按键中断、短路信号中断和保护部分的信号是主要外部中断的来源,用于实时响应这些事件。氩弧焊机规范参数多,一共有13个参数要调节和显示,如果每个参数用一个电位器调节,则面板电位器很多、复杂。用户调节很不方便。本系统巧妙的利用焊接过程曲线,用一个编码旋钮和两个按键加LED指示灯和数码管解决了复杂参数的显示问题。减少了旋钮的个数,大大简化了用户的操作流程,一个LED灯对应一个焊接参数,灯亮,则数码管显示该参数,通过按键切换参数,左按键表示参数左向顺序切换,右按键表示参数右向顺序切换。整个焊机面板简洁大方。
Claims (2)
1.一种数字化氩弧焊机，其特征在于，该焊机由单片机控制系统、显示面板、逆变主电路、多传感器系统和焊枪组成，所述单片机控制系统分别连接显示面板、逆变主电路、多传感器系统和焊枪，其中单片机控制系统的处理器采用ATMEL公司的ATMEGA 32L, 显示面板主要采集用户设置的焊接参数和实际电压、电流以及故障代码的显示，逆变主电路通过AC -DC -AC -DC 变换, 提供适合焊接的直流电能，多传感器系统由电流传感器、电压传感器、热传感器、按枪信号传感器、缺水传感器组成，其中, 电流传感器用于采样焊接电流;电压传感器用于采样电压;热传感器用于检测IGBT 散热器的温度, 一旦IGBT 散热器的温度超过设定值, 系统自动切断输出, 进入空载状态;按枪信号传感器用于采集氩弧焊枪的状态, 根据枪的状态进入相应的焊接模式;缺水传感器采集水阀的状态, 当采用水冷焊枪时, 如果水阀是闭合的, 则系统自动切断输出, 保护水冷焊枪。
2.如权利要求1所述的数字化氩弧焊机，其特征在于，逆变主电路中，三相整流电路连接高频逆变电路，高频逆变电路通过高频变压器连接高频整流滤波电路，高频整流滤波电路连接电抗器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105665883A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-15 | 南通富力机电设备有限责任公司 | 基于单片机的交流氩弧焊钨极自动磨球控制装置及方法 |
| WO2021114007A1 (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 上海威特力焊接设备制造股份有限公司 | 一种多功能电焊机 |
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