CN206405569U - 一种气保焊小电流稳弧电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地说是一种气保焊小电流稳弧电路，包括送丝速度反馈处理机构、电压反馈处理电路、电源、电阻、电容、光电耦合器、放大器、芯片和单片机，本实用新型同现有技术相比，采用了双闭环控制系统，一方面采集了电压信号实现对控制信号的实时跟踪控制以稳定输出电流，另一方面又采集了送丝速度信号进一步跟踪，实时控制送丝速度以稳定弧长。本实用新型电路简单可靠，具有稳定度高、控制精确、响应速度快、实时跟踪的特点。

Description

一种气保焊小电流稳弧电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地说是一种气保焊小电流稳弧电路。

背景技术

气保焊是一种常见的焊接方式，具有生产效率高、焊接质量好、焊接成本低、焊接适应性强等优点，因此在生产生活中得到了越来越广泛的应用。气保焊一般采用平特性电源和等速送丝系统，在焊接过程中送丝速度和焊丝融化速度恒定是焊接过程稳定的必要条件。针对平特性电源，焊接电流与送丝速度成正比。据此，当所需焊接电流较小时，需要调节送丝速度至较低值。若此时电弧电压过高，则熔丝速度过快，导致断弧现象发生；若此时电弧电压偏低，则焊接电流不足以将焊丝完全融化导致沾丝现象。

因此，需要设计一种能维持小电流焊接过程稳定的电路，以满足气保焊小电流焊接的要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种能维持小电流焊接过程稳定的电路，以满足气保焊小电流焊接的要求。

为了达到上述目的，本实用新型是一种气保焊小电流稳弧电路，包括送丝速度反馈处理机构、电压反馈处理电路、电源、电阻、电容、光电耦合器、放大器、芯片和单片机，其特征在于：送丝速度反馈处理机构的输出端与单片机的37号脚连接，电压反馈处理电路的输出端与单片机的38号脚连接，单片机的31号脚串联电阻十六后，分两路分别与放大器三的反相输入端以及电阻十八的一端连接，放大器三的同相输入端接地，放大器三的4号脚与+15V电源连接，放大器三的11号脚与-15V电源连接，电阻十八的另一端串联电容四后，分两路分别与光电耦合器的1号脚以及放大器三的输出端连接，光电耦合器的2号脚接地，光电耦合器的3号脚与芯片的5号脚连接，光电耦合器的4号脚串联电阻十七后，与+5V电源连接。

送丝速度反馈处理机构包括环型光栅、送丝轮、信号发射器和信号接收器，环型光栅安装在送丝轮上，信号发射器安装在环形光栅的内侧，信号接收器安装在环形光栅环外侧，信号发射器包括电源、电阻和发光二极管，+5V电源与电阻十四的一端连接，电阻十四的另一端与发光二极管的阳极连接，发光二极管的阴极接地，信号接收器包括电源、电阻和红外接收二极管，+5V电源与电阻十五的一端连接，电阻十五的另一端与红外接收二极管的阳极连接并形成输出端，红外接收二极管的阴极接地。

电压反馈处理电路包括输出电弧电压反馈正极、输出电弧电压反馈负极、电阻、热敏电阻、二极管、电源、放大器、电容，输出电弧电压反馈正极分三路分别与电阻二的一端、电阻三的一端以及热敏电阻一的一端连接，热敏电阻一的另一端接地，电阻三的另一端分四路分别与二极管四的阴极、二极管五的阳极、电阻六的一端以及放大器一的同相输入端连接，二极管四的阳极与-15V电源连接，二极管五的阴极与+15V电源连接，电阻六的另一端接地，电阻二的另一端分三路分别与输出电弧电压反馈负极、电阻一的一端以及电阻四的一端连接，电阻一的另一端与二极管一的阳极连接，二极管一的阴极与-15V电源连接，电阻四的另一端分四路分别与二极管二的阴极、二极管三的阳极、放大器一的反相输入端以及电阻五的一端连接，二极管二的阳极与-15V电源连接，二极管三的阴极与+15V电源连接，电阻五的另一端分两路分别与放大器一的输出端以及电阻七的一端连接，放大器一的4号脚与+15V电源连接，放大器一的11号脚与-15V电源连接，电阻七的另一端分两路分别与电阻八的一端以及电容二的一端连接，电阻八的另一端分两路分别与电容一的一端以及放大器二的同相输入端连接，电容一的另一端接地，电容二的另一端分三路分别与电阻十的一端、放大器二的输出端以及电阻十一的一端连接，电阻十的另一端分两路分别与电阻九的一端以及放大器二的反相输入端连接，电阻九的另一端接地，放大器二的4号脚与+15V电源连接，放大器二的11号脚与-15V电源连接，电阻十一的另一端与电阻十二的一端以及电容三的一端连接并形成输出端，电阻十二的另一端与电阻十三的一端连接，电阻十三的另一端、电容三的另一端接地。

所述的放大器一、所述的放大器二、所述的放大器三的型号为TL074。

所述的芯片的型号为UC3846。

所述的单片机的型号为MB95F698K。

所述的光电耦合器的型号为PC817。

所述的环形光栅条纹等间距分布。

所述的信号发射器为红外线发光二极管LED。

所述的信号接收器为红外接收二极管。

本实用新型同现有技术相比，采用了双闭环控制系统，一方面采集了电压信号实现对控制信号的实时跟踪控制以稳定输出电流，另一方面又采集了送丝速度信号进一步跟踪，实时控制送丝速度以稳定弧长。本实用新型电路简单可靠，具有稳定度高、控制精确、响应速度快、实时跟踪的特点。

附图说明

图1为本实用新型的电路示意图。

图2为本实用新型电压反馈处理电路的示意图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1本实用新型是一种气保焊小电流稳弧电路，包括送丝速度反馈处理机构、电压反馈处理电路、电源、电阻、电容、光电耦合器、放大器、芯片和单片机。送丝速度反馈处理机构的输出端与单片机的37号脚连接，电压反馈处理电路的输出端与单片机的38号脚连接，单片机的31号脚串联电阻十六R16后，分两路分别与放大器三U3A的反相输入端以及电阻十八R18的一端连接，放大器三U3A的同相输入端接地，放大器三U3A的4号脚与+15V电源连接，放大器三U3A的11号脚与-15V电源连接，电阻十八R18的另一端串联电容四C4后，分两路分别与光电耦合器U1的1号脚以及放大器三U3A的输出端连接，光电耦合器U1的2号脚接地，光电耦合器U1的3号脚与芯片U2的5号脚连接，光电耦合器U1的4号脚串联电阻十七R17后，与+5V电源连接。

送丝速度反馈处理机构包括环型光栅、送丝轮、信号发射器和信号接收器，环型光栅安装在送丝轮上，环型光栅与送丝轮同轴转动，信号发射器安装在环形光栅的内侧，信号接收器安装在环形光栅环外侧，信号发射器包括电源、电阻和发光二极管，+5V电源与电阻十四R14的一端连接，电阻十四R14的另一端与发光二极管LED1的阳极连接，发光二极管LED1的阴极接地，信号接收器包括电源、电阻和红外接收二极管，+5V电源与电阻十五R15的一端连接，电阻十五R15的另一端与红外接收二极管Q1的阳极连接并形成输出端，红外接收二极管Q1的阴极接地。以上所述电路完成送丝速度检测，形成闭环一。

参见图2，电压反馈处理电路包括输出电弧电压反馈正极、输出电弧电压反馈负极、电阻、热敏电阻、二极管、电源、放大器、电容，输出电弧电压反馈正极分三路分别与电阻二R2的一端、电阻三R3的一端以及热敏电阻一RT1的一端连接，热敏电阻一RT1的另一端接地，电阻三R3的另一端分四路分别与二极管四D4的阴极、二极管五D5的阳极、电阻六R6的一端以及放大器一U1A的同相输入端连接，二极管四D4的阳极与-15V电源连接，二极管五D5的阴极与+15V电源连接，电阻六R6的另一端接地，电阻二R2的另一端分三路分别与输出电弧电压反馈负极、电阻一R1的一端以及电阻四R4的一端连接，电阻一R1的另一端与二极管一D1的阳极连接，二极管一D1的阴极与-15V电源连接，电阻四R4的另一端分四路分别与二极管二D2的阴极、二极管三D3的阳极、放大器一U1A的反相输入端以及电阻五R5的一端连接，二极管二D2的阳极与-15V电源连接，二极管三D3的阴极与+15V电源连接，电阻五R5的另一端分两路分别与放大器一U1A的输出端以及电阻七R7的一端连接，放大器一U1A的4号脚与+15V电源连接，放大器一U1A的11号脚与-15V电源连接，电阻七R7的另一端分两路分别与电阻八R8的一端以及电容二C2的一端连接，电阻八R8的另一端分两路分别与电容一C1的一端以及放大器二U2A的同相输入端连接，电容一C1的另一端接地，电容二C2的另一端分三路分别与电阻十R10的一端、放大器二U2A的输出端以及电阻十一R11的一端连接，电阻十R10的另一端分两路分别与电阻九R9的一端以及放大器二U2A的反相输入端连接，电阻九R9的另一端接地，放大器二U2A的4号脚与+15V电源连接，放大器二U2A的11号脚与-15V电源连接，电阻十一R11的另一端与电阻十二R12的一端以及电容三C3的一端连接并形成输出端，电阻十二R12的另一端与电阻十三R13的一端连接，电阻十三R13的另一端、电容三C3的另一端接地。以上所述电路完成电弧电压检测，形成闭环二。

本实用新型中，放大器一U1A、放大器二U2A、放大器三U3A的型号为TL074。

芯片U2的型号为UC3846。单片机的型号为MB95F698K。光电耦合器U1的型号为PC817。环形光栅条纹等间距分布。信号发射器为红外线发光二极管LED。信号接收器为红外接收二极管。

本实用新型工作时，考虑到小电流时电弧电压变化较大，普通采样电路得到的反馈电压较杂乱，控制回路将电弧电压反馈信号先经过一个差分放大器缩小，再通过一个二阶滤波器滤波，得到一个精确的电压反馈信号，然后将该电压反馈信号送入单片机的38脚AD转换后进行处理调节单片机对主回路的控制，以实现对电流稳定的控制。

送丝速度反馈处理电路工作时，环形光栅与送丝轮同轴转动。环形光栅上的条纹等间距分布，因此红外线发光二极管LED发出的信号被有次序的遮挡。红外接收二极管每接收到一次信号，就会传递给单片机一次触发信号，引发单片机计数中断程序响应。根据单位时间内单片机计数次数即可计算出送丝速度，从而实现对送丝速度的实时控制以稳定电弧长度。

系统工作时，结合了送丝速度检测、电弧电压反馈，形成双闭环。通过对送丝速度以及电弧电压的实时监测，单片机的31号脚输出不同占空比的PWM波形，通过PI调节后由光耦传递给芯片UC3846的5号脚给定端。从而在不同的电弧电压条件下叠加不同的给定信号，得以匹配电弧电压与送丝速度。一方面稳定了焊接电流，杜绝焊接电流过小焊丝无法融化导致的沾丝现象；另一方面通过对电弧电压及送丝速度的双重检测，根据电弧电压及送丝速度综合处理调节焊接参数，实现小电流时电弧电压的稳定，杜绝电弧电压过大和焊接电流过大导致的断弧现象。

本实用新型采用将送丝速度检测、电弧电压反馈结合的形式，将焊接过程中的电弧电压与送丝速度实时传递给控制系统形成闭环，以实现小电流时焊接过程的稳定。

Claims (4)

1.一种气保焊小电流稳弧电路，包括送丝速度反馈处理机构、电压反馈处理电路、电源、电阻、电容、光电耦合器、放大器、芯片和单片机，其特征在于：送丝速度反馈处理机构的输出端与单片机的37号脚连接，电压反馈处理电路的输出端与单片机的38号脚连接，单片机的31号脚串联电阻十六（R16）后，分两路分别与放大器三（U3A）的反相输入端以及电阻十八（R18）的一端连接，放大器三（U3A）的同相输入端接地，放大器三（U3A）的4号脚与+15V电源连接，放大器三（U3A）的11号脚与-15V电源连接，电阻十八（R18）的另一端串联电容四（C4）后，分两路分别与光电耦合器（U1）的1号脚以及放大器三（U3A）的输出端连接，光电耦合器（U1）的2号脚接地，光电耦合器（U1）的3号脚与芯片（U2）的5号脚连接，光电耦合器（U1）的4号脚串联电阻十七（R17）后，与+5V电源连接；送丝速度反馈处理机构包括环型光栅、送丝轮、信号发射器和信号接收器，环型光栅安装在送丝轮上，信号发射器安装在环形光栅的内侧，信号接收器安装在环形光栅环外侧，信号发射器包括电源、电阻和发光二极管，+5V电源与电阻十四（R14）的一端连接，电阻十四（R14）的另一端与发光二极管（LED1）的阳极连接，发光二极管（LED1）的阴极接地，信号接收器包括电源、电阻和红外接收二极管，+5V电源与电阻十五（R15）的一端连接，电阻十五（R15）的另一端与红外接收二极管（Q1）的阳极连接并形成输出端，红外接收二极管（Q1）的阴极接地；电压反馈处理电路包括输出电弧电压反馈正极、输出电弧电压反馈负极、电阻、热敏电阻、二极管、电源、放大器、电容，输出电弧电压反馈正极分三路分别与电阻二（R2）的一端、电阻三（R3）的一端以及热敏电阻一（RT1）的一端连接，热敏电阻一（RT1）的另一端接地，电阻三（R3）的另一端分四路分别与二极管四（D4）的阴极、二极管五（D5）的阳极、电阻六（R6）的一端以及放大器一（U1A）的同相输入端连接，二极管四（D4）的阳极与-15V电源连接，二极管五（D5）的阴极与+15V电源连接，电阻六（R6）的另一端接地，电阻二（R2）的另一端分三路分别与输出电弧电压反馈负极、电阻一（R1）的一端以及电阻四（R4）的一端连接，电阻一（R1）的另一端与二极管一（D1）的阳极连接，二极管一（D1）的阴极与-15V电源连接，电阻四（R4）的另一端分四路分别与二极管二（D2）的阴极、二极管三（D3）的阳极、放大器一（U1A）的反相输入端以及电阻五（R5）的一端连接，二极管二（D2）的阳极与-15V电源连接，二极管三（D3）的阴极与+15V电源连接，电阻五（R5）的另一端分两路分别与放大器一（U1A）的输出端以及电阻七（R7）的一端连接，放大器一（U1A）的4号脚与+15V电源连接，放大器一（U1A）的11号脚与-15V电源连接，电阻七（R7）的另一端分两路分别与电阻八（R8）的一端以及电容二（C2）的一端连接，电阻八（R8）的另一端分两路分别与电容一（C1）的一端以及放大器二（U2A）的同相输入端连接，电容一（C1）的另一端接地，电容二（C2）的另一端分三路分别与电阻十（R10）的一端、放大器二（U2A）的输出端以及电阻十一（R11）的一端连接，电阻十（R10）的另一端分两路分别与电阻九（R9）的一端以及放大器二（U2A）的反相输入端连接，电阻九（R9）的另一端接地，放大器二（U2A）的4号脚与+15V电源连接，放大器二（U2A）的11号脚与-15V电源连接，电阻十一（R11）的另一端与电阻十二（R12）的一端以及电容三（C3）的一端连接并形成输出端，电阻十二（R12）的另一端与电阻十三（R13）的一端连接，电阻十三（R13）的另一端、电容三（C3）的另一端接地，所述的放大器一（U1A）、所述的放大器二（U2A）、所述的放大器三（U3A）的型号为TL074，所述的芯片（U2）的型号为UC3846，所述的单片机的型号为MB95F698K，所述的光电耦合器（U1）的型号为PC817。

2.根据权利要求1所述的一种气保焊小电流稳弧电路，其特征在于：所述的环形光栅条纹等间距分布。

3.根据权利要求1所述的一种气保焊小电流稳弧电路，其特征在于：所述的信号发射器为红外线发光二极管LED。

4.根据权利要求1所述的一种气保焊小电流稳弧电路，其特征在于：所述的信号接收器为红外接收二极管。