一種數控脈衝電源的製作方法

2024-03-05 23:42:15 2

本發明涉及一種數控脈衝電源，其用於電火花線切割工具機作為放電電源。

背景技術：

用於電火花線切割工具機的脈衝電源其輸出電壓都是預先設定好的，在電火花加工過程中無自動調壓功能，切割的進給速度要與脈衝電源的電壓匹配，如果切割的進給速度過快會使工件與電極絲接觸形成短路，如果切割的進給速度過慢會使工件與電極絲之間形成開路，這兩種現象都會影響加工效率和加工質量；為使電極絲和工件間維持合理的間隙，以產生火花放電，這需要操作者根據加工情況反覆調整進給參數，這給操作帶來極大的不便。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，提供一種數控脈衝電源，在一定的進給速度範圍內，數控脈衝電源能自動調節放電電壓，以保證電火花的形成。

本發明的技術方案是，一種數控脈衝電源，其包括電壓調節電路、對電壓調節電路輸出的信號進行功率放大的功率放大器以及檢測功率放大器輸出電流的電流檢測電路，其特徵是，所述的電壓調節電路包括單片機IC1、T形電阻網絡、運算放大器A1；T形電阻網絡由電阻R1-R8組成，單片機IC1的引腳P1.4通過電阻R8與電阻R3的一端連接，單片機IC1的引腳P1.5通過電阻R7與電阻R3的另一端連接，電阻R3的另一端與電阻R2的一端連接，單片機IC1的引腳P1.6通過電阻R6與電阻R2的另一端連接，電阻R2的另一端與電阻R1的一端連接，單片機IC1的引腳P1.7通過電阻R5與電阻R1的另一端連接，電阻R1的另一端通過電阻R4接地；電阻R3的一端接運算放大器A1的同相輸入端，運算放大器A1的反相輸入端與其輸出端連接，運算放大器A1的輸出端與功率放大器的輸入端連接；功率放大器的輸出迴路中接有作為負載的電極絲DJ和工件GJ；所述的電流檢測電路包括電流傳感器器DL，電流傳感器器DL檢測功率放大器輸出迴路的電流，電流傳感器器DL輸出端的一端通過電阻R9與單片機IC1的引腳P1.0連接，電流傳感器器DL輸出端的另一端接地，單片機IC1的引腳P1.1接電位器W1的滑臂，電位器W1的兩端跨接在穩壓電源VDD與地之間；在單片機IC1內部程序的控制下，功率放大器能交替輸出低電壓脈衝和高電壓脈衝或連續輸出低電壓脈衝，在低電壓脈衝出現期間檢測短路電流，在高電壓脈衝出現期間檢測開路電流，高電壓脈衝的電壓值能根據電流信號自動調節，單片機IC1通過其串行口即引腳P3.0、P3.1與電火花線切割工具機的主機通信傳遞檢測的電流信息。

本數控脈衝電源，通過單片機來自動控制放電脈衝的電壓值，使脈衝電源輸出脈衝電壓與切割速度相匹配，降低短路和開路出現的次數，保持火花放電正常，提高了加工效率和加工質量，同時擺脫了依靠人工來調節切割速度的不便；在低電壓脈衝出現期間檢測短路電流，可防止電極絲損傷，當工件離開電極絲時可防止出現拉弧，避免工件光潔度降低。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖。

圖2為輸出電壓和輸出電路波形圖。

具體實施方式

現結合附圖說明本發明的具體實施方式。

一種數控脈衝電源，其包括電壓調節電路、對電壓調節電路輸出的信號進行功率放大的功率放大器以及檢測功率放大器輸出電流的電流檢測電路，所述的電壓調節電路包括單片機IC1、T形電阻網絡、運算放大器A1；T形電阻網絡由電阻R1-R8組成，單片機IC1的引腳P1.4通過電阻R8與電阻R3的一端連接，單片機IC1的引腳P1.5通過電阻R7與電阻R3的另一端連接，電阻R3的另一端與電阻R2的一端連接，單片機IC1的引腳P1.6通過電阻R6與電阻R2的另一端連接，電阻R2的另一端與電阻R1的一端連接，單片機IC1的引腳P1.7通過電阻R5與電阻R1的另一端連接，電阻R1的另一端通過電阻R4接地；電阻R3的一端接運算放大器A1的同相輸入端，運算放大器A1的反相輸入端與其輸出端連接；單片機引腳VCC接穩壓電源VDD，單片機的引腳GND接地。

單片機IC1的型號為89C2051，支持單片機工作外圍電路結構如復位電路、振蕩電路為本領域的技術人員所熟知，附圖中沒畫出。

單片機IC1的引腳P1.4-P1.7的並行輸出可在0000-1111之間變化，通過T形電阻網絡的傳遞使運算放大器A1的輸出電壓有十六種值，當引腳P1.4-P1.7上的輸出為0000時運算放大器A1的輸出電壓最小，當引腳P1.4-P1.7上的輸出為1111時運算放大器A1的輸出電壓最大。

運算放大器A1的輸出端與功率放大器的輸入端連接，功率放大器對運算放大器A1的輸出信號進行功率放大。功率放大器的輸出迴路中接有作為負載的電極絲DJ和工件GJ；電極絲DJ和工件GJ之間有一火花放電間隙，該間隙與功率放大器輸出的脈衝電壓相關，脈衝電壓大時，放電間隙應較大，脈衝電壓小時，放電間隙應較小。

所述的電流檢測電路包括電流傳感器器DL，電流傳感器器DL檢測功率放大器輸出迴路的電流，電流傳感器器DL由一有縫隙開口的環形導磁體和霍爾元件組成，通過磁場感應霍爾元件的兩級輸出電壓，功率放大器的輸出導線從導磁體中穿過，霍爾元件的正極通過電阻R9與單片機IC1的引腳P1.0連接，霍爾元件的負極接地，單片機IC1的引腳P1.1接電位器W1的滑臂，電位器W1的兩端跨接在穩壓電源VDD與地之間。單片機IC1的內部設有一電壓比較器，其輸入端為引腳P1.0和引腳P1.1，引腳P1.1上的電壓為基準電壓，當引腳P1.0上電流信號電壓大於基準電壓時電壓比較器輸出低電平，當引腳P1.0上電流信號電壓小於基準電壓時電壓比較器輸出高電平，電壓比較器的輸出狀態可通過軟體訪問。穩壓管DW1的陰極接單片機IC1的引腳P1.0，穩壓管DW1的陽極接地，穩壓管DW1用來保護引腳P1.0，防止過壓。

穩壓電源VDD，為單片機和運算放大器提供工作電源。

單片機的時鐘頻率為12MHZ，在單片機IC1內部程序的控制下，使單片機IC1的引腳P1.4-P1.7的電平狀態形成不同的組合，功率放大器能交替輸出低電壓脈衝和高電壓脈衝或連續輸出低電壓脈衝，其頻率在20KHZ左右，低電壓脈衝不足以產生火花放電，高電壓脈衝能產生火花放電，高電壓脈衝的電壓值也可調節；單片機IC1通過其串行口即引腳P3.0、P3.1能與電火花線切割工具機的主機通信傳遞功率放大器輸出迴路中的電流信息。

本發明的工作原理是，電火花線切割工具機正常工作時，在一定切割速度下，單片機的控制脈衝電源交替輸出不能產生火花放電的低電壓脈衝和能產生火花放電的高電壓脈衝即放電脈衝，其電壓和電流波形如圖2中的t1區所示；

在低電壓脈衝出現期間，檢測功率放大器的輸出迴路的輸出電流，如有電流則表示短路，脈衝電源連續輸出低電壓脈衝，繼續檢測短路電流，其電壓和電流波形如圖2中的t2區所示；單片機通過其串行口即引腳P3.0、P3.1發出一短路信號給電火花線切割工具機的主機，通過主機的X、Y拖板的控制系統，使工件離開電極絲；採用低電壓脈衝來檢測短路電流，可防止電極絲損傷，當工件離開電極絲時可防止出現拉弧，避免工件光潔度降低。

當短路電流消失後，脈衝電源再繼續交替輸出低電壓脈衝和高電壓脈衝，這時的高電壓脈衝的電壓值是逐個升高呈階梯狀，其電壓和電流波形如圖2中的t3區所示；

在高電壓脈衝出現時，檢測輸出電流，如有電流則表示有火花放電，脈衝電源則按此時的放電脈衝電壓值交替輸出低電壓脈衝和高電壓脈衝；

在加工過程中如出開路現象說明放電脈衝電壓值偏高，單片機可調低放電脈衝電壓值；如出現短路現象單片機可調高放電脈衝電壓值；使放電脈衝電壓與切割進給速度匹配以自動確定合適的火花放電間隙，擺脫依靠人工調整火花放電間隙的不便。為避免脈衝電源重新開機後又要再設定放電脈衝電壓值，可在運行過程中通過單片機的串行口將引腳P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的電平狀態數據，傳遞到主機由其存儲，引腳P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的電平狀態數據對應於調整後的放電脈衝電壓值，這樣需要時單片機可向主機調取。