一種焊接電流采集與同步裝置制造方法及圖紙

一種焊接電流采集與同步裝置，屬于焊接技術領域，由濾波單元(1)、信號采集單元(2)和控制單元(3)組成。其中濾波單元由濾波電路和信號調整電路組成；信號采集單元為A/D轉換器，實現電流信號的采集與轉換；控制單元包括ARM、串口通信電路、JTAG接口電路和PC機，其中ARM與A/D轉換芯片連接，將A/D轉換后的數字信號讀入ARM中，串口通信電路將ARM與PC機連接，實現遠程設定采樣頻率、波特率、輸出方式和采樣信號的讀出，仿真器通過JTAG接口和PC機的上位機軟件連接，得到電流信號中的基值點、峰值點、過零點等特征點以及上升沿、下降沿。本實用新型專利技術適用于在焊接過程中電流信號的采集、同步輸出以及過零觸發(fā)。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電流采集與同步裝置，特別涉及一種應用于焊接中的電流采集與同步裝置。技術背景在焊接過程中，焊接電流是影響焊接形態(tài)最為關鍵的因素之一，通過對焊接過程中的焊接電流進行分析，可以研究焊接過程中與焊接電流相關的工藝性能，如過渡形式、飛濺大小、電弧穩(wěn)定性等，因此，對焊接電流實時采集并進行分析是十分必要的。傳統(tǒng)采集焊接電流有兩種方法一種方法是利用將焊接電流回路與電壓滯回比較器相連，僅僅分析電流過零時刻時相關的焊接信息，這種方法得到的焊接電流信息量少，從而不能夠很好的分析焊接性能；另一種方法是利用單片機內部A/D模塊來采集焊接電流， 但由于單片機AD采樣的范圍為O 3. 3V，而焊接電流的范圍為-1000A 1000A，經過霍爾電流傳感器米樣輸出后，對應的電壓信號大小為- IOV 10V,因此,若使用片內的AD模塊進行采樣，就必須額外設計電路，將電壓范圍控制在O 3. 3V內，這樣做不僅帶來了不必要的誤差，而且增加成本，增加裝置的體積
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是針對現有焊接電流采集技術中存在的電流信息量少、誤差大、采集范圍受限的技術問題，提供一種焊接電流采集與同步裝置。為了解決上述技術問題，本技術是通過以下技術方案實現的一種焊接電流采集與同步裝置，該裝置用于被檢測電流回路之中，其特征在于該裝置由濾波單元、信號采集單元和控制單元組成；其中所述濾波單元是由濾波電路和信號調整電路組成，輸入信號由濾波電路濾波后進入信號調整電路；所述信號采集單元為A/D轉換器，實現電流信號的采集與轉換；所述控制單元包括ARM、串口通信電路、JTAG接口電路和PC機。濾波電路的輸出端口連接至信號調整電路，信號調整電路的輸出端口連接至信號采集單元中的A/D轉換器。所述控制單元中ARM時鐘脈沖輸出端口與A/D轉換芯片的控制端連接將ARM中的SPI模塊與A/D轉換芯片對應信號輸入輸出端口連接，實現ARM與A/D轉換芯片之間的通信。所述控制單元中串口通信電路將ARM與PC機連接，實現遠程設定焊接電流信號采樣頻率、波特率、輸出方式、軟件復位和焊接電流信號的同步讀出。所述控制單元設有與外部仿真器連接的JTAG接口，仿真器由安裝仿真軟件的PC機實現，JTAG接口的信號輸入、輸出、復位、時鐘端口分別與ARM芯片相連，實現電流信號的在線仿真。所述信號采集單元中的A/D轉換器為十二位帶符號位雙極性A/D轉換芯片，型號為 AD7324。所述的ARM芯片選用ST公司生產的型號為STM32F103VCT6的芯片。所述的串口通信電路采用的通信芯片為MAX3232。本技術在上位機仿真軟件中通過C語言算法編程，得到電流信號中的特征點，如基值點、峰值點、過零點，以及電流信號的上升沿、下降沿等，并且可以實現過零觸發(fā)功能。通過程序調試時的在線仿真，例如單步、指定斷點、指定地址等調試方法實時有效地調試程序，為調試、修改、以及生成最終程序提供有力的保證。與現有技術相比，本技術的有益效果是按照本方案設計的焊接電流采集與同步觸發(fā)裝置，將濾波電路輸入端接入到霍爾電流傳感器之后，不用設計電阻分壓和將負電壓變成正電壓的電路，直接就可進行焊接電流信號的采集，采集到的電流信號通過A/D轉換器轉換成數字信號后，送入到控制單元中進行算法控制，可實現電流信號的同步輸出，電流信號中的特殊點，例如基值點、峰值點、過零點等特征點以及電流信號的上升沿、下降沿等都可以實時的采集到，能夠得到豐富的電流信息，并且通過算法可以實現過零觸發(fā)的功能。經過長期的使用，能夠有效的解決傳統(tǒng)焊接電流采集電路中電流信息量少、誤差大、采集范圍受限的問題。附圖說明圖I是本技術的結構示意框圖； 圖2是本技術的原理框圖；圖3是本技術中濾波單元的濾波電路圖和信號調整電路圖；圖4是本技術中信號采集單元的A/D轉換器的電路圖；圖5是本技術中的電源部分電路圖；圖6是本技術中控制單元的ARM部分的電路圖；圖7是本技術中控制單元的串口通信電路圖；圖8是本技術中控制單元的JTAG接口電路圖；圖中，I、濾波單元，2、信號采集單元，3、控制單元；具體實施方式為了使本技術實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本技術的實施方式。如圖I所示，本技術由三部分組成濾波單元I、信號采集單元2和控制單元3。各個單元的原理框圖如圖2所示，濾波單元包括濾波電路和信號調整電路；信號采集單元為A/D轉換器；控制單元包括ARM、串口通信電路和JTAG接口電路。如圖3所示，濾波單元由濾波電路和信號調整電路組成。因為其中濾波電路是由電感L5、電阻R51以及電容C59、C60組成，電感L5可以減小輸出電壓的脈動程度，電阻R51以及電容C59、C60組成π形RC濾波器，能夠得到更好地濾波效果，使輸出電壓的脈動更小；信號調整電路由電壓跟隨器及若干電容電阻組成，其功能是可以提高原來電路帶負載的能力。如圖4所示，A/D轉換器選用Analog Devices公司生產的AD7324芯片，AD7324為一款十二位帶符號位雙極性A/D轉換芯片，該芯片轉換速率可達到1MSPS，可以接受雙極性模擬輸入信號，有四個模擬通道，每個模擬通道均可獨立編程。焊接電流信號經過濾波調整之后，輸入到AD轉換器的VINO輸入端，AD轉換器AD7324芯片采集輸入端VINO的模擬電壓，并轉換成-4096 +4096的數字信號，經過SPI數據總線把數字信號傳輸到ARM，ARM經過運算后可得到正確的焊接電流值，VDD與VSS端口口分別接+15V與-15V電壓，VCC端口接3. 3V電壓。如圖5所示，選用電源模塊AMS1117和若干電容來完成電源由5V穩(wěn)壓到3. 3V，為系統(tǒng)供電，采用的若干電容是電源旁路電容，用來濾除干擾，電阻R45是用于限制瞬態(tài)電流，當正確通電后LEDl燈點亮；選用電源模塊TMA是給A/D轉換芯片提供+15V和-15V電源，該電源模塊的型號為E0515S-2W，C47和C48用于濾掉電源引起的干擾。如圖6所示，ARM選用ST公司生產的一款ARM芯片，型號是STM32F103VCT6。ARM的PB12、PB13、PB14和PB15分別與A/D轉換器中的CS、SCLK、D0UT和DIN端口連接，使A/D轉換器能夠與ARM通信；C19、C29和CY2為ARM提供RTC時鐘；C17、C18和CYl為ARM提供系統(tǒng)時鐘；如圖8所示，JTAG電路連接ARM芯片與外部仿真器，仿真器由安裝仿真軟件的PC機實現，ARM的PA13、PA14、PA15、PB3和PB4分別接接口端子JTAG的引腳7、9、5、13和3，在上位機仿真軟件中通過C語言算法編程，得到電流信號中的特殊點，如基值點、峰值點、過零點等特征點以及電流信號的上升沿、下降沿，并且可以實現過零觸發(fā)功能。實現程序調 試時的在線仿真，通過單步、指定斷點、指定地址等調試方法實時有效地調試程序，為調試、修改、以及生成最終程序提供有力的保證。如圖7所示，串口通信電路通信芯片為MAX3232，ARM的PA9引腳輸出的數字信號傳送到串口通信芯片Tl IN，經芯片處理后由TlOUT輸出，芯片完成了電平轉換，經DB9接頭進入到控制器的數字信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種焊接電流采集與同步裝置，該裝置用于被檢測電流回路之中，其特征在于：該裝置由濾波單元（1）、信號采集單元（2）和控制單元（3）組成；其中所述濾波單元（1）是由濾波電路和信號調整電路組成；濾波單元中濾波電路的輸出端口連接至信號調整電路，信號調整電路的輸出端口連接至信號采集單元中的A/D轉換器；所述信號采集單元（2）為A/D轉換器，實現電流信號的采集；所述控制單元（3）包括ARM、串口通信電路、JTAG接口電路和PC機，ARM時鐘脈沖輸出端口與A/D轉換芯片的控制端連接，ARM中的SPI模塊與A/D轉換芯片對應信號輸入輸出端口連接，實現ARM與A/D轉換芯片之間的通信；串口通信電路將ARM與PC機連接，實現遠程設定焊接電流信號采樣頻率、波特率、輸出方式、軟件復位和焊接電流信號的同步讀出；JTAG接口的信號輸入、輸出、復位、時鐘端口分別與ARM芯片相連接，實現電流信號的在線仿真。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：閆志鴻，張瀟，陳志翔，宋永倫，
申請(專利權)人：北京工業(yè)大學，
類型：實用新型
國別省市：