CN207982508U - 一种新型的tig焊内置式提升引弧控制装置 - Google Patents

一种新型的tig焊内置式提升引弧控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，包括信号检测电路、比较放大电路和PWM+PFM混合调制电路。信号检测电路通过弧长变化采样电弧电压，并将检测到的电弧电压经过光电耦合器和比较放大电路的共同作用后，通过两个触点反馈给混合调制电路中的四双向模拟开关集成块，并分别控制其两个控制端的通断，进而由两个控制端的通断情况来控制设备输出端的脉宽和频率，从而实现引弧电流与正常焊接电流的切换。本实用新型合理选用了SG3525等诸多性价比较高的元器件，来实现引弧电流与正常焊接电流的快速切换，使整个系统工作更加稳定和可靠。电路构思新颖、结构简单、装置轻便、造价较低、易于使用，在有效解决钨极烧损和焊缝夹钨问题的同时，保证了电源系统具有良好的电磁兼容性，是一种可靠而无污染的引弧方式。

Description

一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置
技术领域
本实用新型是一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，具体是一种用于钨极氩弧焊接触式引弧的控制电路。
背景技术
影响焊接生产效率和质量的主要原因之一是焊接电弧的稳定性，小电流焊薄板时更是如此。TIG焊是薄板焊接常用的方法之一，逆变式弧焊电源是弧焊电源发展的一个主要方向，因而其中的逆变TIG焊电源近几年得到较快发展，也成为了近些年研究的热点。目前，在TIG焊中，采用的引弧方式主要有接触式短路引弧和非接触式高频引弧及高压脉冲引弧。接触式短路引弧方式虽然设备简单、成本低，但在引弧时钨极损耗较大，端部形状容易被破坏，且钨极与工件易相互污染，经常造成焊缝夹钨现象。非接触式高频引弧及高压脉冲引弧的引弧效果较好，性能较稳定，可防止薄工件烧伤、钨极烧损及焊缝夹钨等缺陷。但前者对焊工身体有害，对周围环境有影响，不仅干扰广播、电视、通讯的接收，而且还会造成机电设备、电子仪器工作失常，甚至损坏。后者对焊接电源，尤其是新型逆变电源有高压击穿的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置。即在TIG焊中采用一种小电流短路接触提升引弧方式，当钨极与工件接触时采用小电流；当焊枪提起瞬时马上切换到大电流工作状态。这种方式可以有效改善TIG焊的钨极烧损及焊缝夹钨等问题，并保证了电源系统具有良好的电磁兼容性，是一种可靠而无污染的引弧方式。同时这种内置式引弧系统结构简单、装置轻便、造价较低、易于使用，更加符合生产厂家和用户市场的需求。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括：检测反馈电路和混合调制电路，其中检测反馈电路包括信号检测电路和比较放大电路。检测反馈电路将检测到的信号经过比较放大电路作用后，反馈给混合调制电路并控制其输出端的脉宽和频率。
所述的信号检测电路直接对电弧电压进行采样。
所述的比较放大电路包括光电耦合器（以下简称光耦）PC817、比较放大器IC2-1和IC2-2，信号检测电路将检测到的电弧电压反馈信号转换成相应控制电平信号控制光耦PC817内发光二极管是否能发出一定波长的光，若发光则会被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出相应控制电平信号给比较放大器IC2-1，完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
所述的比较放大器IC2-1的正向输入端为由稳压器构成的基准电压电路，比较放大器IC2-1的反向输入端为由光耦PC817输出的控制电平信号，比较放大器IC2-2的正向输入端为由稳压器构成的基准电压电路，比较放大器IC2-2的反向输入端为IC2-1的输出电平信号。
所述的由稳压器构成的基准电压电路是指通过集成稳压器将比较放大器IC2-1的正向输入端和比较放大器IC2-2的正向输入端的输入电压值钳位在一个精准不变的设计电压值上。
所述的检测反馈电路分别从比较放大器IC2-2的反向输入端和IC2-2的输出端引出两个触点与混合调制电路相连，将经过比较放大电路作用后的反馈信号，反馈给混合调制电路并控制其输出端的脉宽和频率。
所述的混合调制电路为以SG3525为中心的PWM+PFM混合控制电路。所述的检测反馈电路将反馈信号通过前述的两个触点传送给混合调制电路中四双向模拟开关集成块4066的控制端S1 和S2。当钨极与工件接触时，4066的控制端S1触点闭合，S2触点断开，SG3525的输出信号频率最小为20kHz，此时，一小稳态短路电流流经钨极和工件接触部位起预热钨极和工件的作用。当钨极提升时，4066的控制端S1触点断开，S2触点闭合，SG3525的输出信号频率最大为100kHz，在提升过程中电弧引燃，并迅速切换到正常焊接电流。
本实用新型在TIG焊引弧过程中，利用电流切换的原理，设计了混合调制电路，引弧成功率高，在有效解决钨极烧损和焊缝夹钨问题的同时，保证了电源系统具有良好的电磁兼容性，是一种可靠而无污染的引弧形式。且电路构思新颖、结构简单、装置轻便、造价较低、易于使用。
附图说明
图1是本实用新型所述TIG焊内置式提升引弧检测反馈电路原理图。
图2是本实用新型所述TIG焊内置式提升引弧混合调制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
本实用新型包括检测反馈电路和混合调制电路。
如图1所示，所述的检测反馈电路将检测到的焊机输出电压Uf经过光耦PC817和比较放大器LM324的共同作用后，通过I、J两点反馈给图2中的四双向模拟开关集成块4066，并分别控制其控制端S1和S2的通断，进而由S1和S2的通断情况来控制SG3525输出端的脉宽和频率。当钨极与工件接触时，检测到的焊机输出电压信号Uf小于5 V（考虑到焊接回路上的电压降），此时，通过合理的选择R01和R02的参数值，使得光耦PC817尚未导通，输出端电压UB为高电平，即UB高于比较放大器IC2-1正向输入端电压设定值，故IC2-1输出端电压UC为低电平，一方面，UC通过I点控制4066的控制端S2，使其触点断开；另一方面UC经反相比较放大器IC2-2反相后，输出电压UD变为高电平，UD通过J点来控制4066的控制端S1，使其触点闭合。当钨极提升时，检测到的弧压反馈信号Uf大于5 V，光耦PC817导通，输出端电压UB为低电平，此时仍经上述处理后，UC变为高电平，控制4066的控制端S2，使其触点闭合；UD变为低电平，控制4066的控制端S1，使其触点断开。
所述的检测反馈电路控制效果如下：
Uf〈 5 V时，S1闭合，S2断开（钨极与工件接触时）；
Uf 〉5 V时，S1断开，S2闭合（钨极提升时）。
如图2所示，所述的混合调制电路为以SG3525为中心的PWM+PFM混合控制电路，该电路从外部获得控制电路所需的+12 V和+24 V电压。与SG3525的5脚和7脚相连的电容C7为放电电容，同时配合6脚的外接电阻R24和电位器W01，通过合理选择C7、R24的参数值及调节电位器W01阻值的大小来获得所需的脉冲频率，即逆变频率。采用SG3525的11脚和14脚共同作为脉冲信号输出控制端。输出脉冲的占空比由SG3525的9脚控制。图1所示检测反馈电路将反馈信号通过I、J两点传送给4066的控制端S1 和S2。当钨极与工件接触时，4066的控制端S1触点闭合，电位器W02与R19共同接入SG3525的9脚，通过调节电位器W02的阻值来改变SG3525的9脚电位，进而使SG3525的11脚和14脚输出占空比最小的PWM控制信号，其值由SG3525的16脚提供的5.1 V电源经电位器W02和电阻R19组成的稳态短路电流控制电路决定，调节W02阻值可调节稳态短路电流大小。另一方面，S2触点断开，W01与R24共同接入SG3525的6脚，SG3525的输出信号频率f1 =1/（W01+R24）C7 =20 kHz，此时，稳态短路电流流经钨极和工件接触部位起预热钨极和工件的作用。当钨极提升时，4066的控制端S1触点断开，R19和T5共同接入SG3525的9脚，T5通过K点与后续脉宽调制电路相连接，用其获得的放大信号来控制SG3525的9脚电位，使SG3525的11脚和14脚输出占空比最大的PWM控制信号。S2触点闭合，W01被短接，R24单独接入SG3525的6脚，SG3525的输出信号频率f2 =1/R24C7 =100 kHz，在提升过程中电弧引燃，并迅速切换到正常焊接电流，实现了提升引弧控制过程。SG3525的8脚通过L点与后续脉宽调制电路相连。 SG3525的13脚和15脚接外部+12 V电源。10脚为脉冲封锁端，当其为高电平时，SG3525脉宽调制器的输出脉冲被封锁，故只有在10脚为低电平时SG3525脉宽调制器才能正常工作，本发明放弃对10脚使用，因此10脚直接接地（低电平）。
本实施能够实现各种直流钨极氩弧焊机的提升引弧。
本实用新型电流切换电路的技术创新：采用一种高精度的PWM+PFM混合调制电路，合理选用了SG3525等诸多性价比较高的元器件，来实现引弧电流与正常焊接电流的快速切换，使整个系统工作更加稳定和可靠。整体设计已经获得了仿真分析和实物样机的初步验证。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，包括：检测反馈电路和混合调制电路，其中检测反馈电路包括信号检测电路和比较放大电路，其特征是，检测反馈电路将检测到的电弧电压信号经过比较放大电路作用后，反馈给混合调制电路并控制其输出端的脉宽和频率，从而实现引弧电流与正常焊接电流的切换。
2.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的信号检测电路直接对电弧电压进行采样。
3.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的比较放大电路包括光电耦合器（以下简称光耦）PC817、比较放大器IC2-1和IC2-2，信号检测电路将检测到的电弧电压信号转换成相应控制电平信号控制光耦PC817内发光二极管是否能发出一定波长的光，若发光光探测器能接收光信号而产生光电流，再经过进一步放大后输出相应控制电平信号给比较放大器IC2-1进行后续控制，完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
4.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的比较放大器IC2-1的正向输入端为由稳压器构成的基准电压电路，比较放大器IC2-1的反向输入端为由光耦PC817输出的控制电平信号，比较放大器IC2-2的正向输入端为由稳压器构成的基准电压电路，比较放大器IC2-2的反向输入端为IC2-1的输出电平信号。
5.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的比较放大电路中，比较放大器IC2-1的正向输入端和比较放大器IC2-2的正向输入端同为由稳压器构成的基准电压电路，其通过集成稳压器将输入电压值钳位在一个精准不变的设计电压值上。
6.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的检测反馈电路分别从比较放大器IC2-2的反向输入端和IC2-2的输出端引出的两个触点与混合调制电路相连，将经过比较放大电路作用后的反馈信号，反馈给混合调制电路并控制其输出端的脉宽和频率。
7.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的混合调制电路为以SG3525为中心的PWM+PFM混合控制电路，权利要求6所述的检测反馈电路将反馈信号通过从比较放大器IC2-2的反向输入端和IC2-2的输出端引出的两个触点传送给混合调制电路中四双向模拟开关集成块4066的控制端S1 和S2，并分别控制其控制端S1和S2的通断，进而由S1和S2的通断情况来控制SG3525输出端的脉宽和频率，从而实现引弧电流与正常焊接电流的切换。
8.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的混合调制电路从外部获得控制电路所需的+12 V和+24 V电压。
9.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的混合调制电路与SG3525的5脚和7脚相连的电容C7为放电电容，同时配合6脚的外接电阻R24和电位器W01，通过合理选择C7、R24的参数值及调节电位器W01阻值的大小来获得所需的脉冲频率，即逆变频率。
10.根据权利要求1所述的一种新型的TIG焊内置式提升引弧控制装置，其特征在于：所述的混合调制电路中SG3525的11脚和14脚共同作为脉冲信号输出控制端,输出脉冲的占空比由SG3525的9脚控制,SG3525的8脚通过L点与后续脉宽调制电路相连,13脚和15脚接外部+12 V电源,10脚为脉冲封锁端，本发明放弃对10脚使用，因此10脚直接接地。
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CN107866622A (zh) * 2017-12-27 2018-04-03 张胜男 一种新型的tig焊内置式提升引弧控制装置
CN110064814A (zh) * 2019-05-28 2019-07-30 江苏航运职业技术学院 一种氩弧焊机的引弧装置及基于该引弧装置的引弧方法
CN110102853A (zh) * 2019-05-28 2019-08-09 江苏航运职业技术学院 一种氩弧焊机引弧的装置和方法

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