基于單片機控制的定位焊槍電源適配器及方法與流程

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接輔助裝置，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配器及方法。

背景技術(shù)：

MIG/MAG焊接設(shè)備由焊接電源及送絲裝置組成，市面上常見的MIG/MAG焊接設(shè)備在結(jié)構(gòu)及電氣控制上均采用焊接電源-送絲裝置一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)較為笨重，移動不便。為滿足焊接現(xiàn)場大量的大范圍多點作業(yè)的移動便捷性要求，目前市場上出現(xiàn)了焊槍-送絲機一體式設(shè)計的定位焊槍，其中集成在焊槍上的送絲電機需要可控的電源供給。目前市場上的電源供給有兩種方式：即原焊接設(shè)備送絲電機電源供電和獨立電源供電。

采用原焊接設(shè)備送絲機電源供電存在極大的通用性障礙，目前市面上的焊接設(shè)備所匹配的送絲電機種類多用、特性差異大。需針對客戶焊接設(shè)備電源特點選配送絲電機，須針對客戶現(xiàn)場具體設(shè)備狀態(tài)，一客戶一方案地作定點改造，無法進行批量推廣。而獨立電源供電方案需額外加裝一組電源，不僅降低了設(shè)備的便捷性及安全性，且因送絲電機獨立供電，無法正確標(biāo)示焊接電流、無法準(zhǔn)確調(diào)節(jié)識別，因而有必要針對定位焊槍送絲裝置的電源部分進行研究和改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于針對上述不足，提供一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配器及方法，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中送絲電機采用原焊接設(shè)備送絲機電源存在極大的通用性障礙，獨立電源供電方案需額外加裝一組電源，降低設(shè)備的便捷性及安全性，無法正確標(biāo)示焊接電流、無法準(zhǔn)確調(diào)節(jié)識別等技術(shù)問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一方面提供了一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配器，所述的適配器包括離線式開關(guān)電源電路與主控電路，所述離線式開關(guān)電源電路接入主控電路；所述離線式開關(guān)電源電路中包括整流濾波單元與反激式穩(wěn)壓器，所述整流濾波單元接入反激式穩(wěn)壓器，用于由整流濾波單元將焊接設(shè)備中的電弧電壓進行整流濾波后，再由反激式穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為兩路電壓，其中一路作為適配器電源，另一路通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；所述主控電路中包括單片機、參數(shù)設(shè)置電路與電機驅(qū)動電路，所述參數(shù)設(shè)置電路與電機驅(qū)動電路均接入單片機，用于由單片機接受參數(shù)設(shè)置電路設(shè)置的焊接電流值，并由單片機通過內(nèi)部運算轉(zhuǎn)換為基于速度反饋的PWM調(diào)速信號，進而由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號控制通過電機驅(qū)動電路向定位焊槍電機輸出的電流，進而對定位焊槍電機的轉(zhuǎn)速進行控制。

作為優(yōu)選，進一步的技術(shù)方案是：所述單片機還接入?yún)?shù)顯示電路，用于由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號，通過電機驅(qū)動電路對定位焊槍電機轉(zhuǎn)速進行控制的同時，將參數(shù)值通過參數(shù)顯示電路進行顯示。

更進一步的技術(shù)方案是：所述離線式開關(guān)電源電路中的反激式穩(wěn)壓器將電弧電壓轉(zhuǎn)換的兩路電壓分別為DC42V與DC5V，其中DC5V作為適配器電源，DC42V通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源。

更進一步的技術(shù)方案是：所述離線式開關(guān)電源電路接入焊接設(shè)備，所述主控電路接入定位焊槍。

本發(fā)明另一方面還提供了一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟A、由離線式開關(guān)電源電路中的整流濾波單元將電弧電壓進行整流濾波后，再由反激式穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為兩路電壓，其中一路作為適配器電源，另一路通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；

步驟B、由單片機接受參數(shù)設(shè)置電路設(shè)置的焊接電流值，并由單片機通過內(nèi)部運算轉(zhuǎn)換為基于速度反饋的PWM調(diào)速信號；

步驟C、再由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號控制通過電機驅(qū)動電路向定位焊槍電機輸出的電流，進而對定位焊槍電機的轉(zhuǎn)速進行控制。

作為優(yōu)選，進一步的技術(shù)方案是：所述步驟A中，離線式開關(guān)電源電路中的反激式穩(wěn)壓器將電弧電壓轉(zhuǎn)換的兩路電壓分別為DC42V與DC5V，其中DC5V作為適配器電源，DC42V通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源。

更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟C中，由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號，通過電機驅(qū)動電路對定位焊槍電機轉(zhuǎn)速進行控制的同時，將參數(shù)值通過參數(shù)顯示電路進行顯示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：通過適配器中的離線式開關(guān)電源電路直接將焊接設(shè)備中的控制電源由電弧電壓轉(zhuǎn)換為適配器的工作電壓與定位焊槍電機的工作電壓，進而將控制電源轉(zhuǎn)換后直接作為電機電源，無需額外電源；并且通過控制電路進行參數(shù)運算及輸出電流控制即可控制電機轉(zhuǎn)速，亦可通過單片機采集設(shè)定電流點的送絲速度參數(shù)運算的方式保證定位焊槍設(shè)定電流值與焊接設(shè)備實際工作電流值相匹配，增加定位焊槍與焊接設(shè)備之間的通用性，同時本發(fā)明所提供的一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配器結(jié)構(gòu)簡單，適于與各類焊接設(shè)備與焊槍配套使用，應(yīng)用范圍廣闊。

附圖說明

圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例的使用狀態(tài)示意框圖；

圖2為用于說明本發(fā)明一個實施例的運用原理框圖；

圖3為用于說明本發(fā)明一個實施例中的離線式開關(guān)電源電路原理圖；

圖4為用于說明本發(fā)明一個實施例中的主控電路原理框圖；

圖5為用于說明本發(fā)明一個實施例中的主控電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。

參考圖1與圖2所示，本發(fā)明的一個實施例是一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配器，該適配器包括離線式開關(guān)電源電路與主控電路，將離線式開關(guān)電源電路接入主控電路；其中離線式開關(guān)電源電路中包括整流濾波單元與反激式穩(wěn)壓器，將整流濾波單元接入反激式穩(wěn)壓器，用于由整流濾波單元將焊接設(shè)備中作為控制電源的電弧電壓進行整流濾波后，再由反激式穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為兩路電壓，其中一路作為適配器電源，另一路通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；具體來說，前述的兩路電壓分別為DC42V與DC5V，其中DC5V作為適配器電源，DC42V通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；

結(jié)合圖4所示，上述主控電路中包括單片機、參數(shù)設(shè)置電路與電機驅(qū)動電路，將參數(shù)設(shè)置電路與電機驅(qū)動電路均接入單片機，用于由單片機接受參數(shù)設(shè)置電路設(shè)置的焊接電流值，并由單片機通過內(nèi)部運算轉(zhuǎn)換為基于速度反饋的PWM調(diào)速信號，進而由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號控制通過電機驅(qū)動電路向定位焊槍電機輸出的電流，進而對定位焊槍電機的轉(zhuǎn)速進行控制；

在此基礎(chǔ)上，還可增設(shè)參數(shù)顯示電路，將參數(shù)顯示電路也接入單片機，用于由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號，通過電機驅(qū)動電路對定位焊槍電機轉(zhuǎn)速進行控制的同時，將參數(shù)值通過參數(shù)顯示電路進行顯示。

本實施例中的定位焊槍電源適配器在應(yīng)用時，可直接將其離線式開關(guān)電源電路接入焊接設(shè)備，再將主控電路接入定位焊槍。即通過適配器中的離線式開關(guān)電源電路直接將焊接設(shè)備中的控制電源由電弧電壓轉(zhuǎn)換為適配器的工作電壓與定位焊槍電機的工作電壓，進而將控制電源轉(zhuǎn)換后直接作為電機電源，無需額外電源；并且通過控制電路進行參數(shù)運算及輸出電流控制即可控制電機轉(zhuǎn)速，亦可通過單片機采集設(shè)定電流點的送絲速度參數(shù)運算的方式保證定位焊槍設(shè)定電流值與焊接設(shè)備實際工作電流值相匹配，增加定位焊槍與焊接設(shè)備之間的通用性。

本發(fā)明的另一個實施例一種基于單片機控制的定位焊槍電源適配方法，該方法包括并優(yōu)先按如下步驟執(zhí)行：

步驟S1、由離線式開關(guān)電源電路中的整流濾波單元將電弧電壓進行整流濾波后，再由反激式穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為兩路電壓，其中一路作為適配器電源，另一路通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；同樣的，該兩路電壓分別為DC42V與DC5V，其中DC5V作為適配器電源，DC42V通過主控電路輸出至定位焊槍作為定位焊槍電機的電源；

步驟S2、由單片機接受參數(shù)設(shè)置電路設(shè)置的焊接電流值，并由單片機通過內(nèi)部運算轉(zhuǎn)換為基于速度反饋的PWM調(diào)速信號；

步驟S3、再由單片機根據(jù)PWM調(diào)速信號控制通過電機驅(qū)動電路向定位焊槍電機輸出的電流，進而對定位焊槍電機的轉(zhuǎn)速進行控制；并且，單片機在根據(jù)PWM調(diào)速信號，通過電機驅(qū)動電路對定位焊槍電機轉(zhuǎn)速進行控制的同時，將參數(shù)值通過參數(shù)顯示電路進行顯示。

基于上述實施例，發(fā)明人再就適配器的中的離線式開關(guān)電源電路以及主控電路的功能及具體說明如下，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案：

參考圖3所示，正如上述所提到的，離線式開關(guān)電源電路的原理為在電弧電壓經(jīng)過整流、濾波后，通過以UC3843為控制核心的反激式穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為DC42V、DC5V兩組直流電壓輸出，作為適配器電源；正如圖3所示出的，離線式開關(guān)電源電路的電路特征如下：

電弧電壓+接D1-1，電弧電壓-接D1-3，D1-2接輸入電源VCC，D1-4接輸入電源地，電源VCC接T1-1、C5-1、R6-1、R1-1、過C1接地，R1-2接U1-7，R6-2接C5-2、D1陰極，D1陽極接T1-2、Q1漏極，U1-6接R8-1,R8-2接Q1柵極，Q1源極接R9-1、過R10接輸入電源地，R9-2接U1-3、過C8接輸入電源地，T1-3接D3陽極，D3陰極接D2陽極、過R7、C7接輸入電源地，D2陰極接R2-1、過C6接地，R2-2接U1-2、C4-1、R5-1、過R3接輸入電源地，U1-1接R5-2、C4-2，U1-8接R4-1、過C2接輸入電源地，U1-4接R4-2、過C3接輸入電源地；

T1-5接D4陽極，D4陰極接L1-1、過C9接輸出電源地，L1-2接電源+42V、過C11接地，T1-8接D5陽極，D5陰極接L2-1、過C10接輸出電源地，L2-2接電源+5V、過C12接地；

參考圖4與圖5所示，主控電路工作原理為：離線式開關(guān)電源電路為整個主控電路提供電源，單片機接受參數(shù)設(shè)置電路設(shè)置的焊接電流值并通過內(nèi)部運算轉(zhuǎn)換為基于速度反饋的PWM調(diào)速信號，通過電機驅(qū)動電路對定位焊槍電機轉(zhuǎn)速進行控制，并將參數(shù)值通過參數(shù)顯示電路進行顯示；正如圖5所示出的，主控電路的電路特征如下：

外部電源+5V通過C1、C2接地，形成穩(wěn)定的控制電路電源+5V；

U1-PA6接VRK1B-3、經(jīng)R1上拉至+5V、過C3接地，U1-PA7接VRK1B-4、經(jīng)R3上拉至+5V、過C4接地，VRK1B-5接地，U1-PA5接VRK1A-2、經(jīng)R3上拉至+5V、過C5接地，VRK1A-1接地；

J6-1、J6-5接地，J6-2、J6-4接+5V，J6-6接U1-RESET，J6-7接U1-TCK，J6-8接U1-TMS,J6-8接U1-TDO，J6-10接U1-TDI；

+5V接U1-52、U1-21、U1-62、U1-64過C7、C8接地，U1-22、U1-53、U1-63接地，U1-1經(jīng)R5上拉至+5V，U1-RESET經(jīng)R4上拉至+5V，過C6接地，U1-23接Y1-1、過C9接地，U1-24接Y1-2、過C10接地；

U1-PD0接R6-1，R6-2接DIS1-11，U1-PD1接R11-1，R11-2接DIS1-10，U1-PD2接R7-1，R7-2接DIS1-7，U1-PD3接R12-1，R12-2接DIS1-5，U1-PD4接R8-1，R8-2接DIS1-4，U1-PD5接R13-1，R13-2接DIS1-3，U1-PD6接R9-1，R9-2接DIS1-2，U1-PD7接R10-1，R10-2接DIS1-1，U1-PC1接R14-1，R14-2接Q2基極，Q2發(fā)射極接+5V，Q2集電極接DIS1-12，U1-PC2接R15-1，R15-2接Q3基極，Q3發(fā)射極接+5V，Q3集電極接DIS1-9，U1-PC3接R16-1，R16-2接Q4基極，Q4發(fā)射極接+5V，Q4集電極接DIS1-5，U1-PC4接R17-1，R17-2接Q5基極，Q5發(fā)射極接+5V，Q5集電極接DIS1-6；

U1-PB2接R22-1、經(jīng)R18上拉至+5V，過C11接地，R22-2接J5-2，U1-PB3接R23-1、經(jīng)R19上拉至+5V、過C12接地，R23-2接J5-3，U1-PB4接R24-1、經(jīng)R20上拉至+5V、過C13接地，U1-OC1A接R25-1、經(jīng)R21上拉至+5V、過C14接地，J5-1接+42V電源，J5-6接地；

以下通過一個具體應(yīng)用實例說明主控電路的工作過程：

首次使用時，按住VRK1A開關(guān)后，按下定位焊槍開關(guān)后，焊接設(shè)備輸出電弧電壓，。電弧電壓經(jīng)過離線式開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為+42V電源及+5V電源，分別作為電機驅(qū)動電源及控制電路電源，此時數(shù)碼管DIS1最高位顯示“L”即進入匹配模式，松開VRK1A。此時DIS1最高位跳顯0，即進入第1特性點的匹配模式；

根據(jù)焊接設(shè)備輸出電流量程，調(diào)節(jié)電位器旋鈕VRK1B進行特性1點的電流值設(shè)定。設(shè)定完成后再次按動VRK1A，DIS1最高位穩(wěn)定顯示0，不在跳顯。進行焊接，調(diào)節(jié)焊接設(shè)備電壓并通過VRK1B調(diào)節(jié)定位焊槍送絲速度進而調(diào)節(jié)焊接電流，當(dāng)焊接設(shè)備顯示電流與適配器設(shè)置電流一致時即完成匹配，此時MCU通過U1-PB2采集電機當(dāng)前反饋速度，作為后期電流-轉(zhuǎn)速對應(yīng)值儲存。再次按動VRK1AJ即進入下一特性點的采集；

同上法完成2-9點特性點的匹配后按動VRK1A，待DIS1最高位顯示V，即表示匹配完成。松開定位槍開關(guān)，關(guān)閉適配器電源；

正常啟動定位焊槍后，DIS1最高位顯示A，即進入正常焊接模式，此時通過焊接設(shè)備及適配器設(shè)置需要的焊接電壓、焊接電流，即可根據(jù)設(shè)定值進行正常焊接作業(yè)。

除上述的以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。