一種逆變氣保焊機的製作方法
2024-02-04 11:13:15
專利名稱：一種逆變氣保焊機的製作方法
技術領域：
一種逆變氣保焊機技術領域[0001]本實用新型涉及一種逆變氣保焊機，特別涉及一種單線通信、傳輸距離遠、精確控制的逆變氣保焊機。
背景技術：
[0002]逆變氣保焊機具有控制性能優異、動特性好，能夠可靠引弧、最佳收弧、低飛濺或無飛濺焊接等優點，使得逆變氣保焊機非常適合造船廠焊接，但在實際船廠應用過程中由於送絲機和電源往往離的較遠，而逆變氣保焊機在內部電路的設計方面使得送絲機與電源之間的線纜較多，現有技術中較多使用的技術方案是採用多芯航空插座實現送絲機與電源之間的通信，但是此種方法存在通信線纜多、移動困難，同時具有成本高、抗幹擾能力差等缺點。[0003]而載波技術是電力系統特有的、基本的通信方式，載波通訊是指利用現有電力線， 通過載波方式將模擬或數位訊號進行高速傳輸的技術，由於使用堅固可靠的電力線作為載波信號的傳輸媒介，因此具有信息傳輸穩定可靠，成本低等特點，作為通訊技術的一個新興應用領域，載波技術以其誘人的前景及潛在的巨大市場而為全世界所關注，成為世界各大公司及研究單位爭相研究的熱點。[0004]因此如何設計一種帶有載波技術的逆變氣保焊機，以實現送絲機與電源之間的通訊纜線變的越少，即使用一根纜線即可完成所有焊接的控制功能，是本領域的技術人員所努力的方向之一。發明內容[0005]為了克服現有的逆變氣保焊機存在控制線纜過多、容易破損、抗幹擾能力差、送絲機與電源距離短的技術問題，本實用新型提供一種逆變氣保焊機。[0006]本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案是提供一種逆變氣保焊機，包括電源模塊以及送絲機，所述電源模塊包括依次連接的第一整流電路、濾波電路、逆變電路、變壓電路、第二整流電路、直流輸出電路，以及與逆變電路相連的驅動模塊、與驅動模塊相連的控制模塊，所述電源模塊還包括依次相連的頻率電壓轉換電路、解碼電路以及信號隔離電路，所述頻率電壓轉換電路分別與控制模塊、直流輸出電路相連，所述送絲機包括依次相連的脈衝信號給定電路以及脈衝信號放大電路，所述脈衝信號放大電路與信號隔離電路單線連接。[0007]根據本實用新型的一優選實施例所述直流輸出電路包括與第二整流電路相連的輸出電抗器，與輸出電抗器相連的焊機輸出電路，以及與焊機輸出電路相連的電壓反饋電路，所述電壓反饋電路與頻率電壓轉換電路相連。[0008]根據本實用新型的一優選實施例還包括電流反饋電路，所述電流反饋電路分別與逆變電路以及驅動模塊相連。[0009]根據本實用新型的一優選實施例所述脈衝信號給定電路包括型號為STM32F101C8T6的ARM晶片，所述ARM晶片PA4 口採集信號，所述ARM晶片PA13 口輸出信號，並與電阻R218相連。[0010]根據本實用新型的一優選實施例所述脈衝信號放大電路包括二極體(D92、D93、 016、017)，三極體(01、02、088)，電容(C14、C15、C17、C18)，電阻(R27、R29、R30、R31、R32、 R33)以及電感L2，所述二極體D92陰極與二極體D93陽極、電阻R30 —端、脈衝信號給定電路18相連，二極體D92陽極接地，二極體D93陰極連接+3. 3V電源，所述二極體D16陽極與二極體D17陽極、電感L2 —端相連，二極體D16陰極與二極體D17陰極、電容(C14、C15)正極、+36V電源相連，所述三極體Ql集電極連接+15V電源，發射極與電阻(R27、R33)—端、電容C17 —端相連，基極與電容C18 —端、電阻R32 —端、三極體Q88基極相連，三極體Q2集電極與電阻R29 —端、電容C18另一端相連，發射極接地，基極與電阻R30另一端、電阻R31 一端相連，所述三極體Q88集電極接地，發射極與電阻R27另一端相連，所述電感L2另一端與電容C17另一端相連，所述電阻(R31、R32)另一端、電容(C14、C15)負極接地，所述電阻 R29另一端連接+15V電源。[0011]根據本實用新型的一優選實施例所述信號隔離電路包括電容(C42、C43、C73、 C74、C75)、隔直變壓器T2、二極體(D31、D34)以及電阻R77，所述電容(C73、C74、C75)正極與隔直變壓器T2原邊一端、脈衝信號放大電路19相連，負極接地，所述電容C43正極與隔直變壓器T2原邊另一端相連，負極接地，所述電容C42 二端分別與隔直變壓器T2副邊相連，所述電阻R77 —端與隔直變壓器T2副邊一端相連，所述二極體D34陽極與電阻R77另一端相連，陰極接地，所述二極體D31陰極與電阻R77另一端相連，陽極與隔直變壓器T2副邊另一端相連。[0012]根據本實用新型的一優選實施例所述解碼電路包括LM567解碼晶片U12，電容 (C34、C38、C39、C41、C44)，電阻(R69、R70、R74、R79)，滑動電阻 TRlO，LM358 雙運算放大器 U4A以及溫度傳感器TP4，所述電容C41 二端連接信號隔離電路17，所述電容C41 一端與電容C39 —端相連，電容C41另一端與解碼晶片U12的7腳連接，電容C39另一端與解碼晶片 U12的3腳連接，所述電容C44 一端與解碼晶片U12的6腳、滑動電阻TRlO的一端連接，滑動電阻TRlO的另一端與溫度傳感器TP4相連，滑動電阻TRlO的滑動端與解碼晶片U12的5 腳連接，所述雙運算放大器U4A輸入端正極與解碼晶片U12的8腳、電容C38 —端、電阻R70 一端連接，電容C38另一端接地，電阻R70另一端與電容C34連接，電容C34另一端接地，雙運算放大器U4A輸入端負極與電阻R69 —端、電阻R79 —端相連，電阻R69另一端與+15V 電源連接，R79另一端接地，雙運算放大器U4A輸出端連接電阻R74，所述解碼晶片U12的4 腳連接+5V電源。[0013]根據本實用新型的一優選實施例所述頻率電壓轉換電路包括LM331控制晶片 Ull,電容(C35、C36、C45)，二極體(D26、D27),電阻(R68、R71、R75、R78、R83)，滑動電阻 RTll以及LM358雙運算放大器U4B，所述電容C35 —端與解碼電路16相連，另一端與電阻 R78 —端、二極體D26陽極、D27陰極以及控制晶片Ull的6腳連接，電阻R78另一端與二極體D26陰極、電阻R83 —端以及+15V電源相連，電阻R83另一端與控制晶片Ull的5腳、電容C45 —端相連，電容C45另一端與控制晶片Ull的3腳、4腳相連、並接地，所述電阻R71 一端接地，另一端與電阻R68 —端、控制晶片Ull的7腳相連，電阻R68另一端與控制晶片 Ull的8腳、+15V電源相連，所述雙運算放大器U4B輸入端正極與控制晶片Ull的I腳、電容C36 —端、電阻R75 —端相連，電容C36另一端、電阻R75另一端接地，雙運算放大器U4B 輸入端負極與輸出端相連，滑動電阻RTll —端以及滑動端均與控制晶片Ull的2腳相連，另一端接地。[0014]根據本實用新型的一優選實施例還包括保護電路，所述包括電路包括分別與控制模塊相連的保護指示燈以及過流過熱保護電路。[0015]根據本實用新型的一優選實施例所述的控制模塊為SG3525控制晶片。[0016]相對於現有技術中的逆變氣保焊機，本實用新型的有益效果為[0017]I、採用一根普通線纜即可完成所有焊接功能控制，實現送絲機與電源的單線通信、降低了通信線纜的成本；[0018]2、具有抗幹擾能力強、傳輸距離遠、且能夠在惡劣環境下工作的優點；[0019]3、給定信號線性度好，能夠實現精確控制。
[0020]圖I.本實用新型的逆變氣保焊機的框架圖；[0021]圖2.本實用新型的逆變氣保焊機實現載波通信的電路圖。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。[0023]本實用新型構思的主要目的為採用一根通信線纜實現送絲機與電源模塊之間的通信，送絲機上採用ARM晶片根據採集的電壓給定信號，輸出對應寬度的PWM脈衝信號，通過通信線纜將PWM信號傳輸到電源，電源上通過解碼晶片進行解碼，然後將頻率信號轉換成電壓信號，此電壓信號即是焊接電壓給定信號，以此實現控制焊接的功能。[0024]參閱圖I所示，本實用新型提供一種逆變氣保焊機，包括電源模塊以及送絲機， 所述電源模塊包括依次連接的第一整流電路2、濾波電路3、逆變電路4、變壓電路5、第二整流電路6、直流輸出電路，以及與逆變電路4相連的驅動模塊11、與驅動模塊11相連的控制模塊12，所述電源模塊還包括依次相連的頻率電壓轉換電路15、解碼電路16以及信號隔離電路17，所述頻率電壓轉換電路15分別與控制模塊12、直流輸出電路相連，所述送絲機包括依次相連的脈衝信號給定電路18以及脈衝信號放大電路19，所述脈衝信號放大電路19 與信號隔離電路17單線連接；所述的控制模塊12為SG3525控制晶片；其中，所述的直流輸出電路包括與第二整流電路6相連的輸出電抗器7,與輸出電抗器7相連的焊機輸出電路8，以及與焊機輸出電路8相連的電壓反饋電路9，所述電壓反饋電路9與頻率電壓轉換電路15相連。[0025]為了能實現閉路控制功能，本實用新型還包括電流反饋電路10，所述電流反饋電路10分別與逆變電路4以及驅動模塊11相連。[0026]為了更好的實現整個逆變氣保焊機的保護功能，本實用新型還包括保護電路，所述包括電路包括分別與控制模塊12相連的保護指示燈13以及過流過熱保護電路14。[0027]參閱圖2所示，所述脈衝信號給定電路18包括型號為STM32F101C8T6的ARM晶片， 所述ARM晶片PA4 口採集信號，所述ARM晶片PA13 口輸出信號，並與電阻R218相連；在使用時通過ARM晶片的PA4 口採集給定信號的幅值，通過給定信號的幅值從PA13 口輸出對應6的脈寬信號。[0028]所述脈衝信號放大電路19包括二極體(D92、D93、D16、D17)，三極體(Q1、Q2、Q88)， 電容(C14、C15、C17、C18)，電阻(R27、R29、R30、R31、R32、R33)以及電感 L2，所述二極體 D92 陰極與二極體D93陽極、電阻R30 —端、脈衝信號給定電路18相連，二極體D92陽極接地， 二極體D93陰極連接+3. 3V電源，所述二極體D16陽極與二極體D17陽極、電感L2 —端相連，二極體D16陰極與二極體D17陰極、電容(C14、C15)正極、+36V電源相連，所述三極體 Ql集電極連接+15V電源，發射極與電阻(R27、R33) 一端、電容C17 —端相連，基極與電容 C18 一端、電阻R32 —端、三極體Q88基極相連，三極體Q2集電極與電阻R29 —端、電容C18 另一端相連，發射極接地，基極與電阻R30另一端、電阻R31 —端相連，所述三極體Q88集電極接地，發射極與電阻R27另一端相連，所述電感L2另一端與電容C17另一端相連，所述電阻(R31、R32 )另一端、電容(C14、C15 )負極接地，所述電阻R29另一端連接+15V電源。[0029]所述信號隔離電路17包括電容(042、043、073、074、075)、隔直變壓器了2、二極體 (D31、D34 )以及電阻R77，所述電容(C73、C74、C75 )正極與隔直變壓器T2原邊一端、脈衝信號放大電路19相連，負極接地，所述電容C43正極與隔直變壓器T2原邊另一端相連，負極接地，所述電容C42 二端分別與隔直變壓器T2副邊相連，所述電阻R77 —端與隔直變壓器 T2副邊一端相連，所述二極體D34陽極與電阻R77另一端相連，陰極接地，所述二極體D31 陰極與電阻R77另一端相連，陽極與隔直變壓器T2副邊另一端相連。[0030]所述解碼電路16包括LM567解碼晶片U12，電容(C34、C38、C39、C41、C44)，電阻 (R69、R70、R74、R79 )，滑動電阻TRlO，LM358雙運算放大器U4A以及溫度傳感器TP4，所述電容C41 二端連接信號隔離電路17，所述電容C41 一端與電容C39 —端相連，電容C41另一端與解碼晶片U12的7腳連接，電容C39另一端與解碼晶片U12的3腳連接，所述電容C44 一端與解碼晶片U12的6腳、滑動電阻TRlO的一端連接，滑動電阻TRlO的另一端與溫度傳感器TP4相連，滑動電阻TRlO的滑動端與解碼晶片U12的5腳連接，所述雙運算放大器U4A 輸入端正極與解碼晶片U12的8腳、電容C38 —端、電阻R70 —端連接，電容C38另一端接地，電阻R70另一端與電容C34連接，電容C34另一端接地，雙運算放大器U4A輸入端負極與電阻R69 —端、電阻R79 —端相連，電阻R69另一端與+15V電源連接，R79另一端接地， 雙運算放大器U4A輸出端連接電阻R74，所述解碼晶片U12的4腳連接+5V電源。[0031]所述頻率電壓轉換電路15包括LM331控制晶片U11，電容(C35、C36、C45)，二極體(D26、D27 )，電阻(R68、R71、R75、R78、R83 )，滑動電阻RT11以及LM358雙運算放大器U4B， 所述電容C35 —端與解碼電路16相連，另一端與電阻R78 —端、二極體D26陽極、D27陰極以及控制晶片Ull的6腳連接，電阻R78另一端與二極體D26陰極、電阻R83 —端以及+15V 電源相連，電阻R83另一端與控制晶片Ull的5腳、電容C45 —端相連，電容C45另一端與控制晶片Ull的3腳、4腳相連、並接地，所述電阻R71 —端接地，另一端與電阻R68 —端、 控制晶片Ull的7腳相連，電阻R68另一端與控制晶片Ull的8腳、+15V電源相連，所述雙運算放大器U4B輸入端正極與控制晶片Ull的I腳、電容C36 —端、電阻R75 —端相連，電容C36另一端、電阻R75另一端接地，雙運算放大器U4B輸入端負極與輸出端相連，滑動電阻RTll —端以及滑動端均與控制晶片Ull的2腳相連，另一端接地。[0032]本實用新型在具體實現過程為[0033]將電源模塊中的第一整流電路2與三相AC380V電源I相連，三相交流電經第一整流電路2、濾波電路3整流濾波之後，由以SG3525控制晶片12產生驅動信號驅動驅動模塊 11工作，用以控制逆變電路4中的IGBT的導通與關斷，把直流電源轉換成交流電源，然後通過變壓電路5 (弧焊變壓器)進行變壓，變壓後通過第二整流電路6整流之後得到弧焊電源的直流輸出，通過輸出電抗器7以及焊機輸出電路8輸出，以便實現逆變氣保焊機的工作。[0034]而由型號為STM32F101C8T6的ARM晶片通過PA4 口採集給定信號的幅值，通過給定信號的幅值從PA13 口輸出對應的脈寬信號，脈寬信號經過Q1、Q2等組成的信號放大處理電路19後，通過一根通信線纜，輸入到焊機的電源中去，在焊機電源上利用信號隔離電路 17中的隔直變壓器T2將直流信號去掉後，再由解碼電路16中的LM567解碼晶片將採集到的脈衝信號進行解碼，輸出8-24HZ頻率的信號，並由LM331組成的頻率電壓轉換電路15將 8-24HZ頻率的信號轉換成O. 5V-4. 5V的電壓信號，此電壓信號作為SG3525控制晶片12的電壓給定信號控制焊機的輸出電壓。[0035]而通過上述的逆變氣保焊機的設計使得[0036]I.用型號STM32F101C8T6的ARM晶片產生PWM數字脈衝，實現數字載波，大大提高抗幹擾能力，在實驗中送絲機與電源在相距100時也能正常焊接。[0037]2.利用ARM晶片對給定進行AD信號的採集，然後輸出對應的脈衝信號，能夠對給定信號進行線性化處理，對特殊點能夠按照焊接工藝要求修改給定信號，提高了焊接質量。[0038]同時，和現有技術相比，本實用新型優點在於[0039]I、採用一根普通線纜即可完成所有焊接功能控制，實現送絲機與電源的單線通信、降低了通信線纜的成本；[0040]2、具有抗幹擾能力強、傳輸距離遠、且能夠在惡劣環境下工作的優點；[0041]3、給定信號線性度好，能夠實現精確控制。[0042]上述詳細描述僅是示範性描述，本領域技術人員在不脫離本實用新型所保護的範圍和精神的情況下，可根據不同的實際需要設計出各種實施方式。
權利要求1.一種逆變氣保焊機，其特徵在於包括電源模塊以及送絲機，所述電源模塊包括依次連接的第一整流電路(2)、濾波電路(3)、逆變電路(4)、變壓電路(5)、第二整流電路(6)、直流輸出電路，以及與逆變電路(4)相連的驅動模塊(11)、與驅動模塊(11)相連的控制模塊(12)，所述電源模塊還包括依次相連的頻率電壓轉換電路(15)、解碼電路(16)以及信號隔離電路(17)，所述頻率電壓轉換電路(15)分別與控制模塊(12)、直流輸出電路相連，所述送絲機包括依次相連的脈衝信號給定電路(18)以及脈衝信號放大電路(19)，所述脈衝信號放大電路(19)與信號隔離電路(17)單線連接。
2.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述直流輸出電路包括與第二整流電路(6)相連的輸出電抗器(7)，與輸出電抗器(7)相連的焊機輸出電路(8)，以及與焊機輸出電路(8)相連的電壓反饋電路(9)，所述電壓反饋電路(9)與頻率電壓轉換電路(15)相連。
3.根據權利要求2所述的逆變氣保焊機，其特徵在於還包括電流反饋電路(10)，所述電流反饋電路(10)分別與逆變電路(4)以及驅動模塊(11)相連。
4.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述脈衝信號給定電路(18)包括型號為STM32F101C8T6的ARM晶片，所述ARM晶片PA4 口採集信號，所述ARM晶片PA13口輸出信號，並與電阻(R218)相連。
5.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述脈衝信號放大電路(19)包括二極體(092、093、016、017)，三極體(01、02、088)，電容(C14、C15、C17、C18)，電阻(R27、R29、R30、R31、R32、R33)以及電感(L2)，所述二極體(D92)陰極與二極體(D93)陽極、電阻(R30)—端、脈衝信號給定電路(18)相連，二極體(D92)陽極接地，二極體(D93)陰極連接+3. 3V電源，所述二極體(D16)陽極與二極體(D17)陽極、電感(L2)—端相連，二極體(D16)陰極與二極體(D17)陰極、電容(C14、C15)正極、+36V電源相連，所述三極體(Ql)集電極連接+15V電源，發射極與電阻(R27、R33) —端、電容(C17) —端相連，基極與電容(C18) —端、電阻(R32)—端、三極體(Q88)基極相連，三極體(Q2)集電極與電阻(R29)—端、電容(C18)另一端相連，發射極接地，基極與電阻(R30)另一端、電阻(R31) —端相連，所述三極體(Q88)集電極接地，發射極與電阻(R27)另一端相連，所述電感(L2)另一端與電容(C17)另一端相連，所述電阻(R31、R32)另一端、電容(C14、C15)負極接地，所述電阻(R29)另一端連接+15V電源。
6.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述信號隔離電路17包括電容(C42、C43、C73、C74、C75)、隔直變壓器(T2)、二極體(D31、D34)以及電阻(R77)，所述電容(C73、C74、C75)正極與隔直變壓器(T2)原邊一端、脈衝信號放大電路(19)相連，負極接地，所述電容(C43)正極與隔直變壓器(T2)原邊另一端相連，負極接地，所述電容(C42) 二端分別與隔直變壓器(T2)副邊相連，所述電阻(R77) —端與隔直變壓器(T2)副邊一端相連，所述二極體(D34)陽極與電阻(R77)另一端相連，陰極接地，所述二極體(D31)陰極與電阻(R77)另一端相連，陽極與隔直變壓器(T2)副邊另一端相連。
7.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述解碼電路(16)包括LM567解碼晶片(U12)，電容(C34、C38、C39、C41、C44)，電阻(R69、R70、R74、R79)，滑動電阻(TRIO), LM358雙運算放大器(U4A)以及溫度傳感器(TP4)，所述電容(C41) 二端連接信號隔離電路(17)，所述電容(C41) 一端與電容(C39) 一端相連，電容(C41)另一端與解碼晶片(U12)的7腳連接，電容(C39)另一端與解碼晶片(U12)的3腳連接，所述電容(C44) 一端與解碼晶片(U12)的6腳、滑動電阻(TRlO)的一端連接，滑動電阻(TRlO)的另一端與溫度傳感器(TP4)相連，滑動電阻(TRlO)的滑動端與解碼晶片(U12)的5腳連接，所述雙運算放大器(U4A)輸入端正極與解碼晶片(U12)的8腳、電容(C38) —端、電阻(R70) —端連接，電容(C38 )另一端接地，電阻(R70 )另一端與電容(C34 )連接，電容(C34 )另一端接地，雙運算放大器(U4A)輸入端負極與電阻(R69 ) —端、電阻(R79 ) —端相連，電阻(R69 )另一端與+15V電源連接，(R79)另一端接地，雙運算放大器(U4A)輸出端連接電阻(R74)，所述解碼晶片(U12)的4腳連接+5V電源。
8.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述頻率電壓轉換電路(15)包括 LM331 控制晶片(U11)，電容(C35、C36、C45)，二極體(D26、D27)，電阻(R68、R71、R75、R78、R83 )，滑動電阻(RT11)以及LM358雙運算放大器(U4B )，所述電容(C35 ) —端與解碼電路(16)相連，另一端與電阻(R78)—端、二極體(D26)陽極、(D27)陰極以及控制晶片(Ull)的6腳連接，電阻(R78)另一端與二極體(D26)陰極、電阻(R83) —端以及+15V電源相連，電阻(R83)另一端與控制晶片(Ull)的5腳、電容(C45)—端相連，電容(C45)另一端與控制晶片(U11)的3腳、4腳相連、並接地，所述電阻(R71) —端接地，另一端與電阻(R68 ) —端、控制晶片(Ull)的7腳相連，電阻(R68)另一端與控制晶片(Ull)的8腳、+15V電源相連，所述雙運算放大器(U4B)輸入端正極與控制晶片(Ull)的I腳、電容(C36)—端、電阻(R75)一端相連，電容(C36)另一端、電阻(R75)另一端接地，雙運算放大器(U4B)輸入端負極與輸出端相連，滑動電阻(RTll) —端以及滑動端均與控制晶片(Ull)的2腳相連，另一端接地。
9.根據權利要求1-8任一項所述的逆變氣保焊機，其特徵在於還包括保護電路，所述包括電路包括分別與控制模塊(12)相連的保護指示燈(13)以及過流過熱保護電路(14)。
10.根據權利要求I所述的逆變氣保焊機，其特徵在於所述控制模塊(12)為SG3525控制晶片。
專利摘要本實用新型涉及一種單線通信、傳輸距離遠、精確控制逆變氣保焊機，包括電源模塊以及送絲機，所述電源模塊包括依次連接的第一整流電路、濾波電路、逆變電路、變壓電路、第二整流電路、直流輸出電路，以及與逆變電路相連的驅動模塊、與驅動模塊相連的控制模塊，所述電源模塊還包括依次相連的頻率電壓轉換電路、解碼電路以及信號隔離電路，所述頻率電壓轉換電路分別與控制模塊、直流輸出電路相連，所述送絲機包括依次相連的脈衝信號給定電路以及脈衝信號放大電路，所述脈衝信號放大電路與信號隔離電路單線連接。本實用新型採用一根線纜即完成所有焊接功能，實現送絲機與電源的單線通信、降低了通信線纜的成本並提升了傳輸距離、實現了精確控制功能。
文檔編號B23K9/16GK202804448SQ20122036815
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月28日 優先權日2012年7月28日
發明者邱光, 王巍, 楊少軍, 鄭陽陽 申請人:崑山瑞凌焊接科技有限公司