數(shù)字化交直流電弧焊機的控制方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種通過軟件ＰＷＭ驅動ＩＧＢＴ實現(xiàn)的逆變技術，具體地說是一種數(shù)字化交直流電弧焊機的控制方法。本發(fā)明專利技術通過采用嵌入式單片機系統(tǒng)，能夠在基本的硬件電路基礎上通過改變邏輯判斷，邏輯運算以及ＰＷＭ算法有效控制輸出電弧，實現(xiàn)二次過流、過壓、過熱保護。提高了控制系統(tǒng)的通用性，此外數(shù)碼顯示部分可以實現(xiàn)同步顯示焊接電流，方便客戶使用，同時也方便系統(tǒng)升級的試驗調試。

Control method of digital AC DC arc welding machine

The invention relates to an inverter technology driven by software PWM to realize IGBT, in particular to a control method of a digital alternating current arc welder. The invention adopts embedded microcontroller system, through changing the logic on the basis of basic hardware circuit, logic operation and PWM algorithm can effectively control the output arc, the realization of the two overcurrent, overvoltage and overheat protection. The versatility of the control system is improved. In addition, the digital display part can realize the synchronous display of welding current, which is convenient for customers to use. At the same time, the system can also be debugged and debugged conveniently.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種通過軟件PWM驅動IGBT實現(xiàn)的逆變技術，具體地說是一 種數(shù)字交直流氬弧焊接機的控制方法。技術背景現(xiàn)有焊機的電弧特性控制一般都是模擬控制的，這類控制方式的缺陷是 固定不易更改， 一般只能做到某一工作方式下的電弧特性控制良好，而其它工 作方式下則相對不好；且控制軟件升級困難，開發(fā)周期長。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種， 利用這種方法能夠對不同工作方式下的電弧特性進行有效的控制，從而達到最 佳的焊接效果。為了解決以上技術問題，本專利技術數(shù)字化控制不同工作方式下電弧特性的方法，包括如下步驟a、 啟動單片機系統(tǒng)，自動進行顯示測試；b、 從EEPROM中讀取上一次結束焊接時保存的焊接參數(shù)值，是恒流焊接 方式時，與單片機相連的七段數(shù)碼管顯示電路顯示恒流值；如果是脈沖悍接方 式時，七段數(shù)碼管顯示電路顯示脈沖峰值；c、 用戶設定焊接參數(shù)，并存入EEPROM，使得下次開機后進入上次焊接狀態(tài)；d、 按下焊槍，進入相應的焊接方式，單片機根據(jù)輸入焊接頻率定時中斷輸 出相應帶死區(qū)的PWM。所述帶死區(qū)的PWM的死區(qū)時間從lus到十幾us (微秒)可以調節(jié)；在死去 期間內，單片機的PBO引腳輸出1 4us寬度的脈沖，以降低輸出電壓，使IGBT 過渡導通更為安全可靠。在按下焊槍進入相應的焊接方式時，單片機通過多次測試過流、過壓及過 熱保護標志，通過多次測試故障標志位，以提高單片機的抗干擾能力，防止因 為高頻引弧干擾而使單片機不能正常工作；當故障標志有效后，單片機將輸出 電壓降為零，停止PWM的輸出，顯示出錯標志，按下焊槍失靈不再輸出電弧。所述數(shù)碼管顯示電路為七段數(shù)碼管。本專利技術同時還提供了一種按照如上所述的數(shù)字化控制不同工作方式下電弧 特性的方法電路系統(tǒng)，其包括根據(jù)上述方法編制的軟件控制模塊控制的嵌入式 單片機控制系統(tǒng)和數(shù)碼管顯示電路，所述單片機控制系統(tǒng)包括單片機，復位電 路，時鐘電路；復位電路保證單片機的正常啟動，時鐘電路提供單片機工作的 時鐘周期，所述單片機內有EEPROM， FLASH，定時器，看門狗，還包含A/D 轉換器，A/D轉換器能將霍爾傳感器的模擬信號輸入量轉換為單片機所需的數(shù)字量；所述數(shù)碼管顯示電路采用數(shù)顯控制芯片，其與單片機的輸出端相連。 本專利技術的優(yōu)點是通過顯示測試可以知道人機界面上的LED發(fā)光管和七段數(shù)碼管是否正常工作，如果已經(jīng)損壞通過顯示測試就可以知道。如果沒有顯示測試這一過程，那么即使LED發(fā)光管或者七段數(shù)碼管已經(jīng)損壞也無法知道，最終對焊機的正確使 用帶來困擾。有了顯示測試這一過程對焊機的正確使用帶來很大的幫助。焊接參數(shù)是存儲在EEPROM中的，程序代碼是存儲在FLASH中的。每當 人機界面操作發(fā)生時包括按鍵以及編碼器的操作，生成新的工作模式或者焊接 參數(shù)都將立即存入EEPROM中。每當開機后都回到上次使用時的工作狀態(tài)。包 括上次的工作模式和焊接時的參數(shù)。這樣就對使用者帶來了極大的方便。避免 了反復調節(jié)。提高了焊接的工作效率。帶死區(qū)的PWM驅動IGBT。死區(qū)時間從lus到十幾us可以調節(jié)，IGBT工 作在相對安全的條件下。IGBT是很昂貴的電力元件，如果沒有死區(qū)時間則IGBT 很容易燒壞，焊機的壽命則大打折扣，對公司或者用戶都不利。人機界面上的編碼器增加了焊接參數(shù)的粗調與細調功能。默認情況下是細 調，粗調與細調轉化的過程是只要輕輕壓一下編碼器。細調時，編碼器每轉動 一步，焊接參數(shù)增加或者減少一，粗調時，編碼器每轉動一步焊接參數(shù)增加或 者減少十，極大的方便了焊機使用者，提高了焊接工作效率。 附圖說明圖1是本專利技術軟件工作流程圖。圖2是本專利技術電路系統(tǒng)結構框圖。圖3是本專利技術的人機界面圖。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本專利技術的具體實施例。如圖1所示，本專利技術通過軟件控制不同工作方式下電弧特性，包括如下步驟a、 啟動單片機系統(tǒng)，自動進行顯示測試；以便讓焊機使用者知道焊機人機 界面的工作狀況，LED顯示燈和七段數(shù)碼管點亮說明工作正常，否則說明已經(jīng) 損壞。給使用帶來方便。b、 從EEPROM中讀取上一次結束焊接時保存的焊接參數(shù)值以及焊接方式， 是恒流焊接方式時，與單片機相連的七段數(shù)碼管默認顯示恒流值；如果是脈沖 焊接方式時，與單片機相連的七段數(shù)碼管默認顯示脈沖峰值；恒流值和脈沖峰 值兩個參數(shù)值直接決定輸出電弧的大小。按下焊槍后進行具體焊接時七段數(shù)碼 管又顯示流過焊槍的實際電流值。c、 用戶設定焊接參數(shù)，并存入EEPROM，使得下次開機后進入上次焊接狀 態(tài)；避免焊機使用者反復進行人機界面的操作，方便焊機使用者的使用，提高 勞動的工作效率。d、 按下焊槍，進入相應的焊接方式，單片機根據(jù)輸入焊接頻率定時中斷輸 出相應帶死區(qū)的PWM。焊接頻率與焊接的外觀有直接關系，調節(jié)好焊接頻率后按下焊槍單片機PD4， PD5引腳才會輸出PWM驅動IGBT。悍槍上才會有電弧 輸出。所述帶死區(qū)的PWM的死區(qū)時間從lus到十幾us可以調節(jié)；在死去期間內， 單片機的PBO引腳輸出l~4us (微秒)寬度的脈沖，以降低輸出電壓，使IGBT 導通過渡更為安全可靠。在按下焊槍進入相應的焊接方式時，單片機通過多次測試過流、過壓及過 熱保護標志，通過多次測試故障標志位，以提高單片機的抗干擾能力，防止因 為高頻引弧干擾而使單片機不能正常工作；當故障標志有效后，單片機將輸出 電壓降為零，停止PWM的輸出，顯示出錯標志，按下焊槍失靈。所述數(shù)碼管顯示電路為七段數(shù)碼管。所述數(shù)字交直流氬弧焊接機的控制方法工作的電路系統(tǒng)，包括根據(jù)所述 方法編制的軟件控制模塊控制的嵌入式單片機控制系統(tǒng)和數(shù)碼管顯示電路，所 述單片機控制系統(tǒng)包括單片機、復位電路及時鐘電路；其中，復位電路保證單 片機的正常啟動，時鐘電路提供單片機工作的時鐘周期；所述單片機內包括 EEPROM、 FLASH、定時器、看門狗及A/D轉換器，所述A/D轉換器能將霍爾 傳感器的模擬信號輸入量轉換為單片機所需的數(shù)字量；所述數(shù)碼管顯示電路采 用數(shù)顯控制芯片，所述數(shù)碼管顯示電路與單片機的輸出端相連。在按下焊槍進入相應的焊接方式時，單片機通過多次測試過流、過壓及過 熱保護標志，通過多次測試故障標志位，以提高單片機的抗干擾能力，防止因 為高頻引弧干擾而使單片機不能正常工作；當故障標志有效后，單片機將輸出 電壓降為零，停止PWM的輸出，顯示出錯標志，按下焊槍失靈。帶死區(qū)的PWM可導致一個(組)IGBT可靠關斷，另一個(組)IGBT再導通， 防止兩組短路。如圖2所示，本專利技術數(shù)字化控制不同工作方式下的電弧特性電路圖，包括 根據(jù)上述方法編制的軟件控制模塊控制的嵌入式單片機控制系統(tǒng)和數(shù)碼顯示電 路，LED顯示燈。所述單片機控制系統(tǒng)包括單片機，復位電路，時鐘電路；復 位電路保證單片機的正常啟動，時鐘電路提供單片機工作的時鐘周期本專利技術采 用ATmega32L單片機，通過外接12位D/A轉換器，能夠精確的控制輸出電流。 還包括A/D轉化，能夠方便的把霍兒電流傳感器的模擬輸入量轉換為單片機所 需的數(shù)字量，使本系統(tǒng)形成一個收斂的閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)顯控制芯片采用 MAX7221控制芯片，其與單片機的輸出端相連。如圖3所示，是本專利技術的人機界面圖，有工作方式按鈕，狀態(tài)設定按鈕， 參數(shù)設定編碼器，以及數(shù)碼管和LED指本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種數(shù)字化交直流電弧焊機的控制方法，其特征是：所述控制方法包括如下步驟：ａ、啟動單片機系統(tǒng)，自動進行顯示測試；ｂ、從ＥＥＰＲＯＭ中讀取上一次結束焊接時保存的焊接參數(shù)值，是恒流焊接方式時，與單片機相連的數(shù)碼管顯示電路顯示恒流值；如果是脈沖焊接方式時，數(shù)碼管顯示電路顯示脈沖峰值；ｃ、用戶設定焊接參數(shù)，并存入ＥＥＰＲＯＭ，使得下次開機后進入上次焊接狀態(tài)；ｄ、按下焊槍，進入相應的焊接方式，單片機根據(jù)輸入焊接頻率定時中斷輸出相應帶死區(qū)的ＰＷＭ。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李明杰，
申請(專利權)人：無錫市錫山南方焊接設備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：32[中國|江蘇]