基于stm32f103的多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及逆變電焊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于STM32F103的多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變電焊機(jī)的種類多樣。然而，傳統(tǒng)的逆變電焊機(jī)主要依靠模擬電路來實(shí)現(xiàn)，為了保證逆變電焊機(jī)的質(zhì)量，通常需要大量使用高精度的元器件，因而帶來產(chǎn)品的成本高以及性能一致性不好的固有缺點(diǎn)，同時(shí)也存在生產(chǎn)調(diào)試工作量大的問題。由于完全依靠模擬硬件實(shí)現(xiàn)，逆變電焊機(jī)的控制板適用產(chǎn)品的類型相對(duì)單一，即是設(shè)計(jì)的一款電路板只能夠適用個(gè)別種類或者性能的逆變電焊機(jī)，逆變電焊機(jī)在實(shí)現(xiàn)不同功能以及不同性能參數(shù)的時(shí)候必須對(duì)控制硬件進(jìn)行有針對(duì)性的配套或者參數(shù)調(diào)整，從而造成了逆變電焊機(jī)廠家在生產(chǎn)的時(shí)候必須準(zhǔn)備各種型號(hào)的控制電路板用于配合不同型號(hào)和性能要求的逆變電焊機(jī)。這樣，不但加大了生產(chǎn)成本，使得生產(chǎn)計(jì)劃的制定面臨很大的挑戰(zhàn)，而且每個(gè)維護(hù)點(diǎn)必須常備各種類型的控制板備用，增加了產(chǎn)品售后維護(hù)的難度。
[0003]伴隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，逆變電焊機(jī)的研發(fā)和制造水平也不斷上升，逆變電焊機(jī)的控制方式也一步步從模擬向數(shù)字化變革。然而，現(xiàn)有的采用半數(shù)字化控制方式的逆變電焊機(jī)仍然面臨著傳統(tǒng)逆變電焊機(jī)所存在的諸多缺點(diǎn)，無法更好地滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化控制的生產(chǎn)成本低、輸出特性多樣、輸出控制精確以及一致性好的基于STM32F103的多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型所述的基于STM32F103的多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板，其特點(diǎn)是:包括基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)及與該單片機(jī)系統(tǒng)連接的電源管理電路模塊、過溫保護(hù)電路模塊、模擬量反饋電路模塊、開關(guān)量反饋電路模塊、電流遙控盒電路模塊、CAN總線驅(qū)動(dòng)電路模塊、PffM輸出電路模塊、交流波形輸出電路模塊和開關(guān)量輸出電路模塊。
[0007]其中，所述電源管理電路模塊包括網(wǎng)壓采集電路和雙電網(wǎng)判斷電路，其中所述網(wǎng)壓采集電路接至STM32F103的第32腳，所述雙電網(wǎng)判斷電路接至STM32F103的第66腳。
[0008]所述過溫保護(hù)電路模塊包括三個(gè)溫度采集通道，其中第一個(gè)溫度采集通道用于對(duì)快速恢復(fù)二極管的溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號(hào)接至STM32F103的第36腳，第二個(gè)溫度采集通道用于對(duì)主逆變開關(guān)管的溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號(hào)接至STM32F103的第34腳，第三個(gè)溫度采集通道用于對(duì)逆變電焊機(jī)內(nèi)部環(huán)境的溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號(hào)接至STM32F103的第33腳。
[0009]所述模擬量反饋電路模塊包括輸出電壓采集電路、輸出電流采集電路及一次峰值電流采集電路，其中所述輸出電壓采集電路接至STM3 2F1 3的第25腳，所述輸出電流采集電路接至STM32F103的第26腳，所述一次峰值電流采集電路接至STM32F103的第29腳。
[0010]所述開關(guān)量反饋電路模塊包括焊槍開關(guān)電路和水壓開關(guān)電路，其中所述焊槍開關(guān)電路接至STM32F103的第79腳，所述水壓開關(guān)電路接至STM32F103的第62腳。
[0011]所述電流遙控盒電路模塊包括腳踏開關(guān)輸入電路、腳踏電流控制輸入電路、自動(dòng)焊接信號(hào)輸出電路、自動(dòng)焊接握手信號(hào)輸入電路、3.3V電壓輸出電路及24V電壓輸出電路，其中所述腳踏開關(guān)輸入電路接至STM32F103的第78腳，所述腳踏電流控制輸入電路接至STM32F103的第18腳，所述自動(dòng)焊接信號(hào)輸出電路接至STM32F103的第43腳，所述自動(dòng)焊接握手信號(hào)輸入電路接至STM32F103的第80腳。
[0012]所述CAN總線驅(qū)動(dòng)電路模塊是以CAN驅(qū)動(dòng)芯片PCA82C251為核心組成的驅(qū)動(dòng)電路模塊，所述CAN驅(qū)動(dòng)芯片PCA82C251的TXD管腳接至STM32F103的第82腳，其RXD管腳接至STM32F103 的第 81 腳。
[0013 ]所述HVM輸出電路模塊是以集成運(yùn)放IC為核心的一個(gè)比例運(yùn)放電路模塊，所述比例運(yùn)放電路模塊的輸入端接至STM32F103的第23腳。
[0014]所述交流波形輸出電路模塊的正相位輸出接至STM32F103的第40腳，其負(fù)相位輸出接至STM32F103的第42腳。
[0015]所述開關(guān)量輸出電路模塊包括氣閥控制輸出電路、高壓引弧控制輸出電路及風(fēng)扇控制輸出電路，其中所述氣閥控制輸出電路接至STM32F103的第87腳，所述高壓引弧控制輸出電路接至STM32F103的第86腳，所述風(fēng)扇控制輸出電路接至STM32F103的第88腳。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本實(shí)用新型是一款基于全數(shù)字化控制的多功能逆變電焊機(jī)控制板，該控制板采用了兼容多種功能的模塊化電路設(shè)計(jì)，輸出特性多樣，使得該控制板在硬件上能夠兼容不同逆變電焊機(jī)的功能需求，這樣在生產(chǎn)逆變電焊機(jī)的時(shí)候，采用相同的控制板即可生產(chǎn)出多種類型和性能的逆變電焊機(jī)，大幅度地減少了需要生產(chǎn)的逆變電焊機(jī)的控制板類型，從而有效降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本，簡化了產(chǎn)品調(diào)試和生產(chǎn)流程，以及提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。該控制板在配合恰當(dāng)?shù)?、基于STM32F103的控制算法后能夠?qū)崿F(xiàn)交流氬弧焊、直流氬弧焊、氣體保護(hù)焊、等離子切割機(jī)等相關(guān)逆變電焊機(jī)的全部功能，而且輸出控制準(zhǔn)確。
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的組成原理框圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型的焊槍開關(guān)電路圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型的PffM輸出電路圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型的交流波形輸出電路圖。
[0023]圖5為本實(shí)用新型的氣閥控制輸出電路圖。
[0024]圖6為本實(shí)用新型的CAN總線驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0025]圖7為本實(shí)用新型的輸出電流采集電路圖。
[0026]圖8為本實(shí)用新型的一次峰值電流采集電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的基于STM32F103的多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板，主要包括基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)及與該單片機(jī)系統(tǒng)連接的電源管理電路模塊、過溫保護(hù)電路模塊、模擬量反饋電路模塊、開關(guān)量反饋電路模塊、電流遙控盒電路模塊、CAN總線驅(qū)動(dòng)電路模塊、PWM輸出電路模塊、交流波形輸出電路模塊和開關(guān)量輸出電路模塊，其中基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)是多功能數(shù)字逆變電焊機(jī)控制板的控制核心電路，通過該基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)能夠?yàn)橹苓吀麟娐纺K提供模擬量和數(shù)字量的實(shí)時(shí)采樣和控制輸出，且在配合適合的控制算法后，就能夠通過控制板周邊的輸入接口板和輸出驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行采樣和輸出控制信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多種逆變電焊機(jī)的功能。該基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)配置具有IIC接口的存儲(chǔ)芯片ST24C02。而且，該基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)采用SWD編程接口，其SWD編程插座采用彎腳插座。并且，該基于STM32F103的單片機(jī)系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換參考電壓由TL431與電阻串聯(lián)構(gòu)成的參考電壓源提供。
[0028]所述電源管理電路模塊包括網(wǎng)壓采集電路和雙電網(wǎng)判斷電路。其中，網(wǎng)壓采集電路由電源變壓器降壓后經(jīng)過橋式整流得到24V直流電壓，24V直流電壓經(jīng)過串聯(lián)電阻的分壓后，再接一個(gè)去耦電容和兩個(gè)二極管進(jìn)行電壓鉗位至O?2.5V之間以保護(hù)STM32F10324V直流電壓經(jīng)過上述電路處理變換后接至STM32F103的第32腳(ADC的7通道)，進(jìn)行電壓采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換。而雙電網(wǎng)判斷電路接至STM32F103的第66腳。
[0029]所述過溫保護(hù)電路模塊包括三個(gè)溫度采集通道，其中第一個(gè)溫度采集通道用于對(duì)快速恢復(fù)二極管的溫度進(jìn)行采集，第二個(gè)溫度采集通道用于對(duì)主逆變開關(guān)管的溫度進(jìn)行采集，第三個(gè)溫度采集通道用于對(duì)逆變電焊機(jī)內(nèi)部環(huán)境的溫度進(jìn)行采集。三個(gè)溫度采集通道的信號(hào)都經(jīng)過各自的阻容低通濾波，再接兩個(gè)二極管進(jìn)行O?2.5V的電壓鉗位保護(hù)后，其中經(jīng)第一個(gè)溫度采集通道采集到的信號(hào)接至STM32F103的第36腳(ADC的9通道)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;經(jīng)第二個(gè)溫度采集通道采集到的信號(hào)接至STM32F103的第34腳(ADC的15通道)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;經(jīng)第三個(gè)溫度采集通道采集到的信號(hào)接至STM32F103的第33腳(ADC的14通道)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。通過所述處理后的溫度電壓信號(hào)，STM32F103就能夠?qū)崟r(shí)地準(zhǔn)確監(jiān)控在運(yùn)行中的快速恢復(fù)二極管、主逆變開關(guān)管以及逆變電焊機(jī)內(nèi)部環(huán)境的溫度。對(duì)于環(huán)境溫度的采集是由一個(gè)1K的貼片熱敏電阻串聯(lián)一個(gè)分壓電阻組成的分壓電路進(jìn)行溫度至電壓的轉(zhuǎn)換，其工作電壓由TL431組成一個(gè)2.5V的電壓基準(zhǔn)源提供。
[0030]所述模擬量反饋電路模塊包括輸出電壓采集電路、輸出電流采集電路及一次峰值電流采集電路。其中，輸出電壓采集電路是將輸出電壓經(jīng)過四個(gè)電阻串聯(lián)組成的采樣電路采樣后，再經(jīng)過低通濾波和兩個(gè)二極管組成的O?3.3V的電壓鉗位電路后接至STM32F103的第25腳(ADC的2通道)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)，在輸出電壓采集電路與輸出電壓連接的地方還設(shè)計(jì)了 VRD電路，可以向焊接電極輸出