学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

单电源脉冲热丝TIG焊机的研制

作　者: 肖笑
导　师: 陈克选
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热丝TIG焊 80C196KB 弧焊电源控制
分类号: TG434.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着对焊接高效化和自动化的要求,热丝TIG焊以其优异的特性,受到了国内外广大焊接人士的关注。目前,热丝TIG弧焊电源由焊接电源和热丝电源组成,且两者相互独立,而本文是在综合国内外关于热丝TIG弧焊电源的研究现状和发展趋势的基础上,研究设计基于单片机的单电源直流脉冲热丝TIG焊机,即在主电路中采用可关断的开关管,使弧焊电源在满足焊接要求的同时满足热丝电源的要求。本文首先介绍了单电源脉冲热丝TIG焊机的主电路结构及工作原理。主电路主要由四部分组成：整流电路、逆变电路、高频变压器、焊丝加热电路。逆变电路选用全桥式电路拓扑结构,逆变频率选为22KHz,并以IGBT作为主电路的开关功率元件。文中具体介绍了主电路元器件的选择和参数计算。然后详细介绍了单电源脉冲热丝TIG焊机的控制电路。以80C196KB为核心的控制电路包括：单片机最小系统、参数预置与显示电路、脉宽调制电路、数据采集电路、驱动电路、保护电路及焊丝加热控制电路。采用脉宽调制型控制方法,对采集到的电流信号进行负反馈,通过PI调节控制脉宽调制专用芯片SG3525的输出,以达到控制焊机外特性的目的。焊丝加热控制电路利用单片机的高速输出口实现焊丝的脉冲加热。其次介绍了控制系统的软件设计及程序结构。根据热丝TIG焊的时序要求,设计了控制系统的软件,重点介绍了主程序和中断服务程序。在程序设计中采取几种常用的软件抗干扰措施,如监视定时器、冗余指令、数字滤波,给出了程序流程图及部分关键程序。最后,对焊机进行了脱机和联机调试,并给出了相关的波形图。实验结果表明：单电源脉冲热丝TIG焊机能够实现焊丝的同步加热,即在基值电流期间,填充焊丝通入预热电流,脉冲电流期间熔化焊丝。在调试通过后,我们对试样进行焊接,实验证明所设计的焊机能够达到设计目标。根据调试及焊接过程中出现的问题,我们提出了几点建议,以供今后改进之参考。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-18
  1.1 热丝TIG焊简介  11-13
    1.1.1 热丝TIG焊的特点及应用  11-12
    1.1.2 热丝TIG焊接电源  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 国外研究现状  13-15
    1.2.2 国内研究现状  15-16
  1.3 本课题设计方案及设计目标  16-18
第2章主电路设计  18-32
  2.1 热丝TIG焊接电源主电路结构  19-20
  2.2 输入整流滤波电路  20-21
    2.2.1 输入滤波电容的选择  20
    2.2.2 软启动电路中限流电阻的选择  20-21
  2.3 逆变电路  21-28
    2.3.1 拓扑结构的选择  21-22
    2.3.2 开关频率的选择  22
    2.3.3 开关元件的选择  22-27
    2.3.4 逆变电路参数的计算  27-28
  2.4 高频变压器  28-30
    2.4.1 高频变压器的瞬态饱和  28-29
    2.4.2 高频变压器瞬态饱和的防止措施  29
    2.4.3 高频变压器的设计要点  29-30
  2.5 焊丝加热电路设计  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第3章控制电路设计  32-48
  3.1 控制系统的工作原理  33-35
  3.2 控制系统的硬件组成  35-47
    3.2.1 单片机最小系统  35-38
    3.2.2 脉宽调制电路  38-41
    3.2.3 驱动电路  41-43
    3.2.4 数据采集与调理电路  43-44
    3.2.5 保护电路  44-45
    3.2.6 参数预置与显示电路  45-46
    3.2.7 焊丝加热控制电路  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第4章控制系统软件设计及程序结构  48-61
  4.1 控制系统软件实现的功能  48-51
    4.1.1 热丝TIG焊时序控制  48
    4.1.2 焊接电流实时显示  48-49
    4.1.3 PI控制算法  49-51
  4.2 控制系统软件的结构设计  51-57
    4.2.1 主程序设计  51-52
    4.2.2 焊机脉冲控制子程序设计  52-53
    4.2.3 PI控制子程序  53
    4.2.4 参数预置与显示子程序  53-56
    4.2.5 引弧、熄弧控制子程序  56
    4.2.6 故障处理子程序  56-57
  4.3 软件抗干扰措施  57-60
    4.3.1 监视定时器(WDT)  57-58
    4.3.2 冗余指令  58
    4.3.3 数字滤波  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章调试  61-69
  5.1 脱机调试  61-63
    5.1.1 系统调试  61
    5.1.2 驱动输出波形检查  61-62
    5.1.3 同步电路的检查  62
    5.1.4 保护电路的调试  62-63
  5.2 联机调试  63-67
    5.2.1 空载联机调试  63-64
    5.2.2 负载联机调试  64
    5.2.3 同步电路调试  64-66
    5.2.4 焊接实验  66-67
  5.3 对系统进一步完善的几点建议  67-68
    5.3.1 引弧控制  67
    5.3.2 参数显示  67
    5.3.3 一体化界面  67-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
附录A 攻读学位期间发表的论文  74

单电源脉冲热丝TIG焊机的研制

内容摘要

全文目录

相似论文