專利名稱：一種高速埋弧焊過程弧長控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種焊接控制裝置，特別涉及一種高速埋弧焊過程弧長控制裝置。
背景技術(shù)：
粗焊絲埋弧焊電弧長度自身調(diào)節(jié)作用比較弱，焊接時單靠焊絲電弧長度自身調(diào)節(jié) 作用并不能保持電弧的穩(wěn)定，必須對電弧弧長控制保證電弧的穩(wěn)定。傳統(tǒng)埋弧焊過程電弧 弧長控制采用模擬控制，其控制電路復(fù)雜、可靠性差、進行復(fù)雜處理的能力有限，元器件數(shù) 量多，并且控制系統(tǒng)的參數(shù)由電阻、電容等分立元件的參數(shù)決定，控制系統(tǒng)的調(diào)試復(fù)雜、靈 活性差；同時電阻、電容的參數(shù)分布影響控制系統(tǒng)的一致性，參數(shù)的穩(wěn)定性差，如溫度漂移 影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；此外因硬件實現(xiàn)上的局限性，控制算法僅能采用PID調(diào)節(jié)等方法， 一些先進的控制算法因無法用模擬電路實現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來非常困難而不能采用。焊接過程 控制的數(shù)字化和軟件化是實現(xiàn)電弧弧長控制的最理想的方法之一，不僅使常規(guī)PID算法更 快、更可靠，而且使先進智能控制理論應(yīng)用更簡單、效果更好。目前出現(xiàn)的埋弧焊弧長數(shù)字 化控制方法及裝置，主要采用單片機控制，單片機控制系統(tǒng)中單片機主要完成控制信號的 給定功能以及程序控制，控制系統(tǒng)雖然在信號的給定部分實現(xiàn)了數(shù)字化，但是受到單片機 自身處理能力的限制，控制系統(tǒng)的反饋信號處理和PWM仍然采用了模擬電路，往往在實時 性、數(shù)據(jù)處理量大的系統(tǒng)中不能勝任。因此，數(shù)字化的特點在埋弧焊電弧弧長控制中并沒有 得到充分體現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種能解決高速埋弧焊過程電弧弧長穩(wěn) 定控制的高速埋弧焊過程弧長控制裝置。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括弧焊電源、弧壓檢測反饋電路、 送絲調(diào)速電路、驅(qū)動電路、電源電路、復(fù)位電路、晶振驅(qū)動器、ARM控制器、送絲電機和導(dǎo)電 嘴，所述的弧焊電源與弧壓檢測反饋電路的一端連接，所述的電弧電壓檢測反饋電路另一 端與導(dǎo)電嘴連接，所述的晶振驅(qū)動器、電源電路和復(fù)位電路分別連接到ARM控制器上，所述 的送絲調(diào)速電路一端與驅(qū)動電路電連接，另一端與送絲電機電連接，所述的送絲電機的另 一端與導(dǎo)電嘴電連接，ARM控制器的A/D輸入端與弧壓檢測反饋電路的一端連接。進一步，所述的ARM控制器為LPC2119或LPC2134微控制器。進一步，所述的送絲電機為直流電機。本實用新型的有益效果是本實用新型采用ARM芯片作為控制核心器件，所設(shè)計 的埋弧焊弧長控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送絲速度實現(xiàn)電弧弧長實時控制，電弧穩(wěn)定、焊接質(zhì)量好， 具有良好的輸出特性并且可根據(jù)需求進行調(diào)整，很好地實現(xiàn)了非線性控制。該裝置具有電 路簡單，控制精度高，抗干擾能力強，操作方便，工作穩(wěn)定可靠等特點，提高了焊機的綜合性 能及自動程度，可滿足高速埋弧焊工藝要求。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的送絲調(diào)速電路原理圖。圖3為本實用新型的電弧檢測電路原理圖。圖4為本實用新型的ARM控制電路原理圖。圖5為本實用新型的模糊控制流程框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種高速埋弧焊過程弧長控制裝置，包括弧焊電源、弧壓檢測反饋電 路、送絲調(diào)速電路、驅(qū)動電路、電源電路、復(fù)位電路、晶振驅(qū)動器、ARM控制器、送絲電機和導(dǎo) 電嘴1，所述的弧焊電源與弧壓檢測反饋電路的一端連接，所述的電弧電壓檢測反饋電路另 一端與導(dǎo)電嘴連接，所述的晶振驅(qū)動器、電源電路和復(fù)位電路分別連接到ARM控制器上，所 述的送絲調(diào)速電路一端與驅(qū)動電路電連接，另一端與送絲電機電連接，所述的送絲電機的 另一端與導(dǎo)電嘴1電連接，ARM控制器的A/D輸入端與弧壓檢測反饋電路的一端連接。如圖2所示，為本實用新型的送絲調(diào)速電路原理圖，在電路中，輸入電壓 TT1經(jīng)整流濾波后為有紋波的直流電壓，然后提供給M0SFET，M0SFET由ARM控制器提供的驅(qū)
動信號而處于開關(guān)工作，將直流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，通過輸出電感得到輸出電壓U0 ,再
通過分壓后驅(qū)動送絲電機，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動信號的輸出占空比，就可以改變送絲電機驅(qū)動電 壓的大小，進而實現(xiàn)送絲速度的改變來維持弧長的穩(wěn)定。如圖3所示，電弧電壓檢測反饋電路與導(dǎo)電嘴端相連接，電壓經(jīng)分壓、跟隨、濾波 后通過光耦521-2隔離得到0 — +3. 3V的反饋電壓信號給ARM的AINO輸入通道。如圖4所示，ARM微控制器采用32位高速ARM嵌入式微處理器及其最小外圍電路， 以及固化于ARM芯片內(nèi)的UC/0S-II嵌入式實時操作系統(tǒng)為提升機變頻器的操作系統(tǒng)平臺， 由ARM芯片及輔助電路相互連接組成。根據(jù)檢測的電弧弧壓，在UC/0S-II嵌入式實時操作 系統(tǒng)上完成數(shù)據(jù)運算和處理，在經(jīng)過ARM微控制器的一路PWM引腳輸出可調(diào)節(jié)的PWM信號， 并通過驅(qū)動電路去控制MOSFET開通和關(guān)斷。如圖5所示，首先將離線獲得的模糊控制控制表按行順序存到ARM控制器Flash 中。在實際電弧弧長控制過程中，將采樣電壓信號作平均處理，然后進行偏差的計算和模糊 控制表的查詢，具體包括以下幾步工作1.在每一個周期中采樣電弧電壓Rfn，并根據(jù)給定弧壓求取實際的即時偏差和 偏差變化率；= Ug — Ufn= es2.將實際的&和郎，分別乘以量化因子弋和‘，取得相應(yīng)論域元素表征的查表所需要的巧和乃值，即
權(quán)利要求1.一種高速埋弧焊過程弧長控制裝置，其特征在于，包括弧焊電源、弧壓檢測反饋電 路、送絲調(diào)速電路、驅(qū)動電路、電源電路、復(fù)位電路、晶振驅(qū)動器、ARM控制器、送絲電機和導(dǎo) 電嘴，所述的弧焊電源與弧壓檢測反饋電路的一端連接，所述的電弧電壓檢測反饋電路另 一端與導(dǎo)電嘴連接，所述的晶振驅(qū)動器、電源電路和復(fù)位電路分別連接到ARM控制器上，所 述的送絲調(diào)速電路一端與驅(qū)動電路電連接，另一端與送絲電機電連接，所述的送絲電機的 另一端與導(dǎo)電嘴電連接，ARM控制器的A/D輸入端與弧壓檢測反饋電路的一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速埋弧焊過程弧長控制裝置，其特征在于，所述的ARM控制 器為LPC2119或LPC2i;34微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速埋弧焊過程弧長控制裝置，其特征在于，所述的送絲電 機為直流電機。
專利摘要本實用新型公開了一種高速埋弧焊過程弧長控制裝置。它包括弧焊電源、弧壓檢測反饋電路、送絲調(diào)速電路、驅(qū)動電路、電源電路、復(fù)位電路、晶振驅(qū)動器、ARM控制器、送絲電機和導(dǎo)電嘴，所述的弧焊電源與弧壓檢測反饋電路的一端連接，所述的電弧電壓檢測反饋電路另一端與導(dǎo)電嘴連接，所述的晶振驅(qū)動器、電源電路和復(fù)位電路分別連接到ARM控制器上，所述的送絲調(diào)速電路一端與驅(qū)動電路電連接，另一端與送絲電機電連接，所述的送絲電機的另一端與導(dǎo)電嘴電連接，ARM控制器的A/D輸入端與弧壓檢測反饋電路的一端連接。本實用新型控制精度高，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定可靠，能滿足高速埋弧焊工藝要求。
文檔編號B23K9/095GK201906913SQ20112000803
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者伍濟鋼, 何寬芳, 李學(xué)軍, 王廣斌 申請人:湖南科技大學(xué)