專利名稱：數(shù)字智能電焊機(jī)的制作方法
數(shù)字智能電焊機(jī)本發(fā)明是解決根據(jù)不同焊條不同焊介在不同條件和環(huán)境下，應(yīng)用計(jì)算機(jī)的精確恒 定具有數(shù)字智能思維的控制技術(shù)手段，達(dá)到可靠輸出焊接特性的目的技術(shù)。本發(fā)明的目的可以解決目前焊機(jī)物理或模擬控制技術(shù)，單機(jī)固定模式的控制手段，而使焊機(jī)實(shí) 現(xiàn)單機(jī)多模式向智能思維化方向發(fā)展。本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容是設(shè)計(jì)出一套控制系統(tǒng)，根據(jù)焊接條件的不同以及焊接工人技術(shù)的不同，自動(dòng)選 擇各自的最佳工藝參數(shù)(電流、電壓)。達(dá)到始終控制在穩(wěn)定的高質(zhì)量焊接參數(shù)值，來(lái)有效 地抑制焊點(diǎn)的不穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)焊接良好的動(dòng)特性控制。本發(fā)明的技術(shù)效果應(yīng)用本發(fā)明可以設(shè)計(jì)各類不同焊接特性的程序，可運(yùn)行不同的程序，來(lái)控制高頻 逆變電焊機(jī)，工作在不同要求特性的最佳控制。也可安裝不同的電源程序而實(shí)現(xiàn)不同的恒 流和恒壓等多格式的電源輸出，在主機(jī)不變的情況下實(shí)現(xiàn)了單機(jī)多模式化的數(shù)字智能化控 制。本發(fā)明的實(shí)施


附圖1是本發(fā)明的原理圖；附圖2 為單相和三相交流電輸入高壓變頻電路；附圖3 為計(jì)算機(jī)數(shù)字智能處理器(STC12C5A60S2)電路圖；本發(fā)明的數(shù)字智能電焊機(jī)電路由三部分組成智能分析電路、驅(qū)動(dòng)電路和高壓變 頻電路組成。智能分析電路包括輸入電壓傳感器、輸出電壓傳感器、溫度傳感器、瞬時(shí)電流傳 感器、輸出電流傳感器、顯示器、鍵盤、輸出輸入端口和智能處理器(單片機(jī))組成。智能分析電路，以智能處理器STC12C5A60S2(單片機(jī))和程序?yàn)楹诵牟糠?，顯示器 和按鍵部分組成人機(jī)對(duì)話窗口，智能處理器通過(guò)不同傳感器將高壓變頻電路中不同電路的 工作情況巡回檢測(cè)與鍵盤輸入給定的參數(shù)，經(jīng)智能處理器數(shù)字處理后調(diào)用相應(yīng)程序產(chǎn)生輸 出控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)逆變器的開(kāi)關(guān)元件經(jīng)高頻變壓器進(jìn)行高頻變頻輸出。常用 焊機(jī)基本調(diào)用程序有，引弧、收弧、正常焊接、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)和待機(jī)等 常用程序。一般程序的調(diào)用條件是根據(jù)原理圖附圖1a.當(dāng)輸出電流Ip > Ips (最小引弧電流)與輸出電壓Vp < Vps (最大引弧電壓) 與Vp > Vpss (最小引弧電壓)時(shí)智能處理器調(diào)用引弧程序產(chǎn)生引弧控制脈沖；b.當(dāng)Ip > Ips與Vp < Vpsh與此同時(shí)Vp > Vpss時(shí)智能處理器調(diào)用正常焊接程 序產(chǎn)生正常焊接控制脈沖；c.當(dāng)Ip > Ips與Vp > Vpsh時(shí)智能處理器調(diào)用收弧程序產(chǎn)生收弧控制脈沖，否則 進(jìn)入待機(jī)或保護(hù)狀態(tài)；(Vpsh = Vpsz (常規(guī)焊接電壓)*K (焊接系數(shù)))；d.引弧、收弧和正常焊接程序根據(jù)焊接條件的要求以及環(huán)境和條件的不同各有不 同。
e.當(dāng)溫度Tw > Tws (規(guī)定上限溫度)時(shí)，智能處理器將輸出報(bào)警信號(hào)同時(shí)關(guān)閉系 統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；f.當(dāng)輸入電壓Vs > Vss(輸入規(guī)定上限電壓)或者Vs < Vsx(輸入規(guī)定下限電 壓)智能處理器將輸出報(bào)警信號(hào)同時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；g.當(dāng)電流瞬時(shí)值Is> Iss(瞬時(shí)上限電流)智能處理器將自動(dòng)關(guān)斷開(kāi)關(guān)管的輸入 脈沖進(jìn)行開(kāi)關(guān)管的保護(hù)。另處輔助焊接程序有輔助技術(shù)智能分析程序，在焊接中可幫助人們自動(dòng)分析工 人的焊接技術(shù)和質(zhì)量，自動(dòng)選擇和更換最佳的給定參數(shù)。輔助電子電抗器程序有了電子電 抗器程序可將物理的電抗器省去，使焊機(jī)節(jié)約了耗材降低了重量。延時(shí)焊接程序可實(shí)現(xiàn)工 件的點(diǎn)焊或工件的對(duì)接焊。脈沖焊接程序可使普通電焊機(jī)變?yōu)閿?shù)字脈沖焊機(jī)，等不同輔助 程序能幫助人們實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)良焊接工藝。因此隨著軟件技術(shù)不斷的提高數(shù)字智能電焊機(jī) 也可不斷的升級(jí)，改變了傳統(tǒng)焊機(jī)單機(jī)固定模式的控制，而使焊機(jī)實(shí)現(xiàn)單機(jī)多模式，向著數(shù) 字智能思維化方向發(fā)展。高壓變頻電路又包括交流電輸入、輸入整流、逆變器(開(kāi)關(guān)元件和高頻變壓器組 成)、輸出整流器、電抗器(若軟件程序中編有電子電抗器程序物理的電抗器就可不用)和 電弧電路組成。高壓變頻電路，是通過(guò)單相或三相交流電輸入經(jīng)輸入整流器整流變?yōu)楦邏褐绷?電，再經(jīng)逆變器變頻而輸出。逆變器又有智能處理器輸出的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電 路驅(qū)動(dòng)逆變器的開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路經(jīng)高頻變壓器(TC)變壓而輸出，輸出后若再次整流本 焊機(jī)為數(shù)字智能直流電焊機(jī)，若不再整流為數(shù)字智能高頻弧焊機(jī)。(驅(qū)動(dòng)電路圖略參考附圖 2和圖1)VS經(jīng)輸入電壓傳感器、Is經(jīng)瞬時(shí)電流傳感器、Vp經(jīng)輸出電壓傳感器、Ip經(jīng)輸出電 流傳感器，分別由智能處理器STC12C5A60S2(單片機(jī))的Pl. 1，P1. 2，P1. 4，P1. 5腳接入，溫 度Twl, Tw2, Tw3，分別經(jīng)不同傳感器由智能處理器STC12C5A60S2(單片機(jī))的Pl. 6，Pl. 7 和Pl. 0腳接入；輸出控制信號(hào)由Pl. 3腳輸出去驅(qū)動(dòng)電路，P2. 0，P2. 1，P2. 2腳接鍵盤供給 定值輸入。(附圖3)本發(fā)明電路的優(yōu)越點(diǎn)1.焊機(jī)不變的情況下，只改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)多種不同的焊接需要，大大提高了 焊機(jī)本身的利用率降低了物質(zhì)的浪費(fèi)。2.因采用智能處理器控制，使電路結(jié)構(gòu)大幅度簡(jiǎn)易化，充分降低元器件的浪費(fèi)，使 器件的溫度漂移化降低，提高了穩(wěn)定度達(dá)到更精確的控制。3.因高壓變頻電路工作在50kHz以上高頻，而使焊接變壓器體積比常規(guī)線繞電焊 機(jī)變壓器縮小了 100-200多倍，是一種高節(jié)能、低耗材、小體積、低重量、大功率焊機(jī)。4.焊機(jī)在不焊接時(shí)工作在無(wú)功待機(jī)狀態(tài)?？偵纤f(shuō)這是焊機(jī)界的新理念也是未來(lái)焊機(jī)發(fā)展和普及的趨勢(shì)，同時(shí)也會(huì)引領(lǐng) 焊機(jī)界走上一個(gè)新的平臺(tái)，改變傳統(tǒng)的焊機(jī)思維模式，使焊機(jī)和焊接模式更上一層樓。
權(quán)利要求
1.控制系統(tǒng)為一閉環(huán)數(shù)字智能控制系統(tǒng)。其原理特征為按需要給定設(shè)定值，應(yīng)用傳 感器檢測(cè)反饋實(shí)現(xiàn)自控，保持良好的輸出動(dòng)特性。
2.控制系統(tǒng)為電流傳感器和電壓傳感器檢測(cè)系統(tǒng)組成，特征為按焊接要求給定設(shè)定 值，閉環(huán)電流、電壓信號(hào)經(jīng)智能處理器(單片機(jī))分析后自動(dòng)電流、電壓控制，實(shí)現(xiàn)良好的輸 出焊接特性。
3.保護(hù)系統(tǒng)為溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器檢測(cè)系統(tǒng)組成，特征為在工作 時(shí)將溫度、電壓和電流信號(hào)分別經(jīng)傳感器送入智能處理器(單片機(jī))進(jìn)行數(shù)字智能分析，產(chǎn) 生保護(hù)控制，使焊機(jī)不備損壞，從而延長(zhǎng)機(jī)器的壽命。
4.權(quán)利3的特征是由多種傳感器檢測(cè)系統(tǒng)組成，不同傳感器的信號(hào)由智能處理器進(jìn)行 不同的分析，能夠精確快速的對(duì)不同信號(hào)做出保護(hù)控制；a.當(dāng)溫度Tw> Tws (規(guī)定上限溫度)時(shí)，智能處理器將輸出報(bào)警信號(hào)同時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn) 行保護(hù)；b.當(dāng)輸入電壓Vs> Vss (輸入規(guī)定上限電壓)或者VsS Vsx(輸入規(guī)定下限電壓)智 能處理器將輸出報(bào)警信號(hào)同時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；d.當(dāng)電流瞬時(shí)值Is>Iss(瞬時(shí)上限電流)智能處理器將自動(dòng)關(guān)斷開(kāi)關(guān)管的輸入脈沖 進(jìn)行開(kāi)關(guān)管的保護(hù)。
5.該項(xiàng)技術(shù)特征為采用STC12C5A60S2單片機(jī)組成的控制器，應(yīng)用數(shù)字智能控制技術(shù) 的特性，對(duì)輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、瞬時(shí)電流和溫度等各參數(shù)的控制對(duì)象，進(jìn)行巡回 檢測(cè)智能思維控制，由鍵盤輸入某種設(shè)定值存入E2PR0M供智能處理器分析后，輸出控制特 性值。
6.權(quán)利要求5所述的數(shù)字智能控制技術(shù)，是智能處理器根據(jù)不同焊接要求運(yùn)用軟件， 將不同要求按不同邏輯思維分析，實(shí)現(xiàn)了多種對(duì)象，采用統(tǒng)一控制的一種數(shù)字智能控制技 術(shù)，隨著軟件的不同控制輸出也將不同。
7.權(quán)利要求5所述的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、瞬時(shí)電流和溫度控制的特征是: 每個(gè)參數(shù)采用偏差和變化率兩個(gè)輸入及控制變量輸出的控制方式。
8.實(shí)現(xiàn)數(shù)字智能處理控制，其特征為關(guān)鍵有三個(gè)步驟，實(shí)測(cè)值的數(shù)字化，數(shù)字關(guān)系的 獲取，數(shù)字決策結(jié)果的精確化控制。
9.對(duì)輸入輸出的關(guān)系，權(quán)利要求8所述的數(shù)字化控制a.當(dāng)輸出電流Ip> Ips(最小引弧電流)與輸出電壓Vp < Vps(最大引弧電壓)與 Vp > Vpss (最小引弧電壓)時(shí)智能處理器進(jìn)入引弧程序產(chǎn)生引弧控制脈沖；b.當(dāng)Ip> Ips與Vp < Vpsh與此同時(shí)Vp > Vpss時(shí)智能處理器進(jìn)入正常焊接程序產(chǎn) 生正常焊接控制脈沖；c.當(dāng)Ip> Ips與Vp > Vpsh進(jìn)入收弧程序產(chǎn)生收弧控制脈沖，否則進(jìn)入待機(jī)或保護(hù)狀態(tài)；(Vpsh = Vpsz (常規(guī)焊接電壓)*K (焊接系數(shù)))；d.引弧、收弧和正常焊接程序根據(jù)焊接條件的要求以及環(huán)境和條件的不同各有不同。
10.權(quán)利要求8所述的程序決策結(jié)果的精確化采用最大隸屬算法，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為 精確的輸出動(dòng)作。
全文摘要
該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)與傳感測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高頻逆變電焊機(jī)輸出特性，數(shù)字智能思維化控制目的的技術(shù)。使電焊機(jī)能工作在人們預(yù)先編輯設(shè)定好的焊接程序中，使焊機(jī)能適應(yīng)更多的條件和環(huán)境。在工作中焊機(jī)可根據(jù)不同的條件和環(huán)境按程序智能分析后，產(chǎn)生一種更適合環(huán)境和條件的控制信號(hào)去控制電焊機(jī)的輸出，使焊機(jī)的焊接特性控制更人性智能化。實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)思維模式化，單機(jī)單模式向單機(jī)多模式自由轉(zhuǎn)換的控制目的。從而也降低了焊機(jī)的體積、重量、銅耗以及電路的復(fù)雜度、原器件的溫度漂移。提高了焊機(jī)的穩(wěn)定性和利用率，起到大幅度節(jié)約電能和耗材的目的。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102000900SQ20101051364
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者趙玉林 申請(qǐng)人:趙玉林