數(shù)字化等離子切割電源制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種數(shù)字化等離子切割電源，其包括主電路模塊和控制模塊；主電路模塊包括依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變電路和輸出整流濾波電路；控制模塊包括一單片機(jī)，單片機(jī)上連接有輸入設(shè)備、編碼器和控制開關(guān)，單片機(jī)連接有反饋裝置，反饋裝置連接輸出整流濾波電路；單片機(jī)上連接有用于處理與機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的濾波器、用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器連接IGBT逆變電路；單片機(jī)連接有一CMOS器件，CMOS器件連接一顯示器，單片機(jī)通過可控硅連接電磁閥，單片機(jī)通過繼電器連接一高頻板。本實(shí)用新型專利技術(shù)提高了切割電源的控制精確性，解決了現(xiàn)有切割電源功耗大的問題，還提供了與機(jī)器人對(duì)接的串口，提高了生產(chǎn)效率。

Digital plasma cutting power supply

The utility model discloses a digital plasma cutting power supply, which comprises a main circuit module and a control module; the main circuit module includes the input rectifier filter circuit, IGBT inverter circuit and output rectifier filter circuit; the control module includes a microcontroller, monolithic machine is connected with an input device, an encoder and a control switch connected with MCU a feedback device, a feedback device is connected with the output rectifier filter circuit; the singlechip is connected with a filter for processing and robot communication data for amplifying the second operational amplifier driving signal, second operational amplifier is connected to a IGBT inverter circuit; SCM is connected with a CMOS device, CMOS device is connected with a display, microcontroller connected with the solenoid valve through the SCR, microcontroller a high frequency board through the relay. The utility model improves the control precision of the cutting power supply, solves the problem of large power consumption of the existing cutting power supply, and provides a serial port connected with the robot, which improves the production efficiency.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及切割電源領(lǐng)域，具體涉及數(shù)字化等離子切割電源。
技術(shù)介紹
等離子切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化(和蒸發(fā))，并借高速等離子的動(dòng)量（一般采用空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，并將壓縮的空氣排出并結(jié)合切割電源形成的電弧，形成切割電弧）排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，故等離子切割電源在整個(gè)施工中具有舉足輕重的地位。而現(xiàn)有的等離子切割電源的主電路采用普通工頻變壓器，其耗電量大，使用成本高；現(xiàn)有的等離子切割電源的控制部分采用模擬電路進(jìn)行控制，其控制精確度低，容易造成切割效果差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)辜庸ぜ?bào)廢，由于其采用模擬電路進(jìn)行控制，普遍不具備機(jī)器人通信接口，使得使用局限性大，降低了生產(chǎn)效率，同時(shí)只能依靠進(jìn)口。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本技術(shù)提供的數(shù)字化等離子切割電源解決了現(xiàn)有等離子切割電源耗能大、控制效果差和無法與機(jī)器人通信的問題。為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案為：提供一種數(shù)字化等離子切割電源，其包括主電路模塊和與主電路模塊相連接的控制模塊；主電路模塊包括依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變電路和輸出整流濾波電路；控制模塊包括一單片機(jī)，單片機(jī)上連接有輸入設(shè)備、編碼器和控制開關(guān)，單片機(jī)通過第一運(yùn)算放大器連接有用于檢測電源實(shí)際輸出電流大小的反饋裝置，反饋裝置連接輸出整流濾波電路；單片機(jī)上連接有用于處理與機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的濾波器、用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器連接IGBT逆變電路；單片機(jī)輸出端連接有一CMOS器件，CMOS器件連接一顯示器，單片機(jī)通過可控硅連接電磁閥，單片機(jī)通過繼電器連接一用于配合噴嘴形成切割電弧的高頻板。進(jìn)一步地，輸入整流濾波電路包括第一整流器和與第一整流器相連接的第一濾波器。進(jìn)一步地，IGBT逆變電路包括IGBT逆變器和與IGBT逆變器相連接的變壓器，IGBT逆變器連接第一濾波器。進(jìn)一步地，輸出整流濾波電路包括第二整流器和與第二整流器相連接的第二濾波器，第一整流器連接變壓器。進(jìn)一步地，單片機(jī)上還連接有用于保護(hù)電路的溫度傳感器、水壓傳感器和氣壓傳感器。進(jìn)一步地，溫度傳感器、水壓傳感器和氣壓傳感器與單片機(jī)之間均設(shè)置有一光耦隔離器。進(jìn)一步地，控制開關(guān)與單片機(jī)之間設(shè)置有光耦隔離器。進(jìn)一步地，反饋裝置為電流傳感器，電流傳感器串聯(lián)第二濾波器。進(jìn)一步地，輸入設(shè)備為鍵盤。本技術(shù)的有益效果為：1、本技術(shù)采用IGBT逆變電路，并結(jié)合輸入整流濾波電路和輸出整流濾波電路，使得等離子電源功耗低且便于調(diào)控輸出功率。2、本技術(shù)的控制模塊采用單片機(jī)作為處理器，可以實(shí)現(xiàn)編程控制、機(jī)械控制和與機(jī)器人通信，有效提高本等離子切割電源的實(shí)用性。3、本技術(shù)解決了普通模擬電路抗高頻干擾能力低的問題，使得本等離子切割電源性能更加穩(wěn)定。4、本技術(shù)設(shè)置的溫度、水壓和氣壓傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測等離子切割電源的工作環(huán)境，在出現(xiàn)異常時(shí)向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，使本等離子切割電源電路鎖定，保證本等離子切割電源的使用安全性，防患生產(chǎn)事故。附圖說明圖1為本技術(shù)的電路原理圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)本技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便于本
的技術(shù)人員理解本技術(shù)，但應(yīng)該清楚，本技術(shù)不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本技術(shù)的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本技術(shù)構(gòu)思的技術(shù)創(chuàng)造均在保護(hù)之列。如圖1所示，該數(shù)字化等離子切割電源包括主電路模塊和與主電路模塊相連接的控制模塊；主電路模塊包括依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變電路和輸出整流濾波電路，其中輸入整流濾波電路包括第一整流器和與第一整流器相連接的第一濾波器；IGBT逆變電路包括IGBT逆變器和與IGBT逆變器相連接的變壓器，IGBT逆變器連接第一濾波器；輸出整流濾波電路包括第二整流器和與第二整流器相連接的第二濾波器，第一整流器連接變壓器。為了使控制模塊實(shí)現(xiàn)可編程控制、機(jī)械控制和與機(jī)器人通信，控制模塊包括一單片機(jī)，單片機(jī)上連接有用于控制其工作的輸入設(shè)備、編碼器和控制開關(guān)，其中輸入設(shè)備設(shè)置為鍵盤，單片機(jī)通過第一運(yùn)算放大器連接有用于檢測主電路模塊實(shí)際輸出電流大小的反饋裝置，反饋裝置設(shè)置為電流傳感器，電流傳感器串聯(lián)第二濾波器；單片機(jī)上連接有用于處理與機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的濾波器、用于放大對(duì)電源功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器連接IGBT逆變器；單片機(jī)通過CMOS器件連接一顯示器，單片機(jī)通過可控硅連接電磁閥，該電磁閥用于控制氣體壓縮機(jī)中氣體的排放，單片機(jī)通過繼電器連接一用于配合噴嘴形成切割電弧的高頻板。在具體實(shí)施時(shí)，單片機(jī)選用ARM處理器stm32f103rct6芯片，CMOS器件采用74HC595，第三濾波器采用PCA82C250。為了防止本等離子切割電源在工作時(shí)出現(xiàn)異常，消除安全隱患，單片機(jī)上還連接有用于保護(hù)電路的溫度傳感器、水壓傳感器和氣壓傳感器，溫度傳感器、水壓傳感器和氣壓傳感器與單片機(jī)之間均設(shè)置有一光耦隔離器，其中光耦隔離器的設(shè)置使得溫度傳感器、水壓傳感器和氣壓傳感器傳輸?shù)男盘?hào)更便于單片機(jī)識(shí)別，防止單片機(jī)死機(jī)。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，為了使控制開關(guān)發(fā)送給單片機(jī)的信號(hào)更容易識(shí)別，減少單片機(jī)的死機(jī)概率，控制開關(guān)與單片機(jī)之間設(shè)置有光耦隔離器。本技術(shù)的主電路模塊將三相交流電經(jīng)輸入整流濾波電路處理后輸出540V左右的直流電，該直流電通過IGBT逆變電路的處理變成20KHZ的高頻交流電，并將其電壓進(jìn)行降壓處理；最后再經(jīng)過輸出整流濾波電路的處理成為平滑的直流電。本技術(shù)在使用前，可以操作輸入設(shè)備和編碼器對(duì)單片機(jī)下達(dá)命令，命令包括設(shè)置電源輸出電流大小；設(shè)置數(shù)字化等離子電源的工作模式（二步或四步）；設(shè)置數(shù)字化等離子電源可使用的割炬類型（如水冷割炬或氣冷割炬）；設(shè)置前氣時(shí)間、起弧電流、緩升時(shí)間、緩降時(shí)間、收弧時(shí)間和后氣時(shí)間，所有的命令均可以顯示在顯示器上；在使用時(shí)，按下控制開關(guān)輸出一個(gè)電壓通過光耦隔離器進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)將發(fā)送信號(hào)給可控硅和繼電器，使可控硅接通電磁閥工作并控制壓縮空氣的流通，繼電器使高頻板工作，高頻板產(chǎn)生一個(gè)高壓通過高頻互感線圈感應(yīng)到母線（負(fù)端），使電極（負(fù)端）產(chǎn)生高壓與噴嘴（正端）形成切割電弧，電弧在壓縮空氣的作用下噴出，形成等離子電弧；當(dāng)電弧形成時(shí)，反饋裝置將檢測到電流信號(hào)，并將該電流信號(hào)經(jīng)第一運(yùn)算放大器放大后輸入單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)將對(duì)比此電流信號(hào)與設(shè)定的電流值大小，并通過第二運(yùn)算放大器放大后輸出精確的脈寬調(diào)制信號(hào)，其中第二運(yùn)算放大器可以設(shè)置多個(gè)，分別輸出放大后的脈寬調(diào)制信號(hào)作用于IGBT逆變器，使主電路模塊的輸出精度更高；當(dāng)需要停止切割時(shí)，只需操控單片機(jī)向可控硅和繼電器發(fā)送信號(hào)，使電磁閥工作并停止壓縮氣體的流通，使高頻板停止工作節(jié)約能源；當(dāng)需要切割機(jī)停止工作時(shí)，只需松開控制開關(guān)，單片機(jī)停止切割電弧工作，電磁閥A延時(shí)（10-30s，時(shí)間可調(diào)）停止工作。當(dāng)溫度、水壓或氣壓傳感器有一個(gè)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，該傳感器將向單片機(jī)發(fā)送危險(xiǎn)信號(hào)，使單片機(jī)鎖定整個(gè)工作電路，并將錯(cuò)誤信息顯示在顯示器上，從而精確保護(hù)數(shù)字化等離子電源不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高、水壓不足或氣壓不足而損壞。綜上所述，本技術(shù)提本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種數(shù)字化等離子切割電源，其特征在于：包括主電路模塊和與所述主電路模塊相連接的控制模塊；所述主電路模塊包括依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變電路和輸出整流濾波電路；所述控制模塊包括一單片機(jī)，所述單片機(jī)上連接有輸入設(shè)備、編碼器和控制開關(guān)，所述單片機(jī)通過第一運(yùn)算放大器連接有用于檢測電源實(shí)際輸出電流大小的反饋裝置，所述反饋裝置連接輸出整流濾波電路；單片機(jī)上連接有用于處理與機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的濾波器、用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器連接IGBT逆變電路；單片機(jī)輸出端連接有一CMOS器件，所述CMOS器件連接一顯示器，單片機(jī)通過可控硅連接電磁閥，單片機(jī)通過繼電器連接一用于配合噴嘴形成切割電弧的高頻板。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種數(shù)字化等離子切割電源，其特征在于：包括主電路模塊和與所述主電路模塊相連接的控制模塊；所述主電路模塊包括依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變電路和輸出整流濾波電路；所述控制模塊包括一單片機(jī)，所述單片機(jī)上連接有輸入設(shè)備、編碼器和控制開關(guān)，所述單片機(jī)通過第一運(yùn)算放大器連接有用于檢測電源實(shí)際輸出電流大小的反饋裝置，所述反饋裝置連接輸出整流濾波電路；單片機(jī)上連接有用于處理與機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的濾波器、用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二運(yùn)算放大器，第二運(yùn)算放大器連接IGBT逆變電路；單片機(jī)輸出端連接有一CMOS器件，所述CMOS器件連接一顯示器，單片機(jī)通過可控硅連接電磁閥，單片機(jī)通過繼電器連接一用于配合噴嘴形成切割電弧的高頻板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化等離子切割電源，其特征在于：所述輸入整流濾波電路包括第一整流器和與所述第一整流器相連接的第一濾波器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化等離子切割電源，其特征在于：所述IG...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅敏，鄭科，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都華榮焊接設(shè)備有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51