專利名稱：一種送絲調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于送絲調(diào)速裝置，具體指不同于其他送絲速度檢測通過檢測電機旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動勢實現(xiàn)調(diào)速的送絲系統(tǒng)，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，對焊絲送進速度有了更加嚴格的要求。在焊接應(yīng)用領(lǐng)域中，各種焊接方法已經(jīng)廣泛使用等速送絲系統(tǒng)。只有保證焊絲的均勻送進，才能產(chǎn)生有規(guī)律的熔滴過渡和實現(xiàn)電弧的穩(wěn)定燃燒。對于電機轉(zhuǎn)度的控制，多采用三種方法(1)電樞電壓負反饋自動調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式可以實現(xiàn)電樞電壓的穩(wěn)定，即對網(wǎng)壓波動有補償作用，卻不能對因負載力矩變化造成的轉(zhuǎn)速變化起到調(diào)節(jié)作用，機械特性較軟；(2)電樞電壓負反饋配合電樞電流正反饋調(diào)節(jié)方式，雖然這種方式可以等效為速度負反饋，但是其對速度信號的提取是通過檢測電樞電壓間接獲得的，并不是速度的直接表征量，精度有待提高，而且它對溫度變化弓I起的細小變化不具有補償作用。(3)轉(zhuǎn)速反饋自動調(diào)節(jié)方式，它是對電機轉(zhuǎn)動速度的直接采樣，所以不僅對于負載力矩變化造成的轉(zhuǎn)速變化有調(diào)節(jié)作用，也對網(wǎng)壓波動造成的轉(zhuǎn)速變化有調(diào)節(jié)作用，控制精度高。在目前常用的送絲系統(tǒng)中，電機速度檢測方法主要借助編碼器或光電碼盤。對于編碼器，編碼器的價格較貴而且安裝復(fù)雜。對于光電碼盤同樣存在著電路接線較為復(fù)雜的缺陷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于使電機電流工作于不連續(xù)狀態(tài)，通過檢測電機工作于發(fā)電機狀態(tài)時電樞旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的直接測量，從而實現(xiàn)對電機速度的控制。本實用新型采用如下技術(shù)方案整流器將交流電變化為直流電通過開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷加到電機電路的兩端；PWM芯片的管腳a連接到采樣保持電路，觸發(fā)采樣保持電路，采樣保持電路的輸入端與電機電路相連，實現(xiàn)對電機感應(yīng)電動勢的檢測。為防止電機電路中電流過大，電流保護電路的輸入端與電機電路相連。采樣保持電路和電流保護電路的輸出端連接到比例積分電路，比例積分電路的輸出端與PWM芯片的管腳b相連，將運算結(jié)果送給PWM芯片，調(diào)整占空比；PWM芯片的管腳c與開關(guān)管相連，控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電源電壓加到電機的兩端，電機開始轉(zhuǎn)動，流過電機的電流逐漸增大，速度增加，當(dāng)電源電壓撤離后，由于電機自身電感的作用，電流的方向不變，通過開關(guān)管的反向并聯(lián)二極管形成回路釋放電能，當(dāng)電能釋放完畢，即電流減小到零，電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢即可表現(xiàn)出來，并且對于此時的電機，雖然感應(yīng)電動勢表現(xiàn)出來，但因為沒有放電回路，所以不會產(chǎn)生機械能向電能的轉(zhuǎn)化，檢測此感應(yīng)電動勢，即可得出電機的轉(zhuǎn)動速度，從而實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動速度的控制。[0008]此系統(tǒng)采用PWM芯片使得在下一個脈沖信號到來之前的瞬間，觸發(fā)采樣保持器對電機工作在發(fā)電機狀態(tài)時旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢進行采樣保持，從而獲得旋轉(zhuǎn)的精確速度。通過對電機感應(yīng)電動勢的采集，將采樣結(jié)果與給定電壓進行比例積分運算，再將運算結(jié)果送給PWM芯片，通過PWM調(diào)節(jié)方法，實現(xiàn)對電機速度的控制。在電機的回路中，對電機電流進行采樣，當(dāng)電流信號過大時，把采樣結(jié)果送給比例積分電路，通過調(diào)整占空比實現(xiàn)過流保護。本實用新型具有的有益效果這種送絲調(diào)速系統(tǒng)通過對電機工作于發(fā)電機狀態(tài)時感應(yīng)電動勢的信號采集，可以比較精確地反映出電機旋轉(zhuǎn)的速度，從而精確控制其轉(zhuǎn)速，達到送絲速度穩(wěn)定的效果。同時此種方法通過閉環(huán)反饋控制電機的轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，精度較高，有著非常廣泛的 應(yīng)用前景。

圖I送絲調(diào)速系統(tǒng)總體方框圖圖2系統(tǒng)電路圖圖3工作原理圖圖中I—整流器，2—電機電路，3—采樣保持電路，4—電流保護電路，5——比例積分電路，6——PWM芯片R1-R14——電阻器，Cl——電容器，Q1、Q2——開關(guān)管，Zl——穩(wěn)壓管，MOTOR——電機，ICl——PWM芯片，IC2——采樣保持器，IC3、IC4——運算放大器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對于本發(fā)明作進一步的說明。如圖I所示為本實用新型的總體系統(tǒng)方框簡圖。整流器I將交流電變化為直流電通過開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷加到電機電路2的兩端；PWM芯片6的管腳a連接到采樣保持電路3，觸發(fā)采樣保持電路3，采樣保持電路3的輸入端與電機電路2相連，實現(xiàn)對電機感應(yīng)電動勢的檢測。為防止電機電路2中的電流過大，電流保護電路4的輸入端與電機電路2相連。采樣保持電路3和電流保護電路4的輸出端連接到比例積分電路5，比例積分電路5的輸出端與PWM芯片6的管腳b相連，將運算結(jié)果送給PWM芯片6，調(diào)整占空比；PWM芯片6的管腳c與開關(guān)管相連，控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。如圖2所示為系統(tǒng)電路圖，其為方框簡圖中元器件的具體連接圖，當(dāng)開關(guān)管Ql導(dǎo)通時，電源電壓加在電機兩端，電機電流逐漸增大，隨著電流的增大，電機的加速度也隨之增大。當(dāng)開關(guān)管Ql關(guān)斷后，流過電機的電流逐漸減小，電流經(jīng)由并聯(lián)在電機兩端的二極管，電阻RlO形成回路，此時電機仍然工作在加速狀態(tài)，只是隨著電流的減小，加速度也隨之減小，直到電流減小到零，存儲于電機的電能完全釋放完畢，因為慣性的原因，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，切割磁力線，開始工作于發(fā)電機狀態(tài)，此時感應(yīng)電動勢表現(xiàn)出來，由于無放電回路，不會產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)化，所以此時的感應(yīng)電動勢是一穩(wěn)定值，檢測此時電機兩端電壓，即可得出電機的轉(zhuǎn)速，電機兩端電壓的變化見圖3 (b),電機電流變化見圖3 (C)，速度變化見圖3 (d)。要得到某一送絲速度，即可根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與其切割磁力線產(chǎn)生電動勢的對應(yīng)關(guān)系，給定某一電壓Vset與采樣保持器IC2檢測的電壓經(jīng)過運算放大器IC4比較，再通過積分環(huán)節(jié)送給PWM芯片ICl，如果檢測電壓小于給定電壓，那么芯片ICl就會加大脈沖的寬度，使開關(guān)管Ql的導(dǎo)通時間增長，從而提高電機的轉(zhuǎn)速，最終使檢測到的電壓與給定電壓相等，脈沖的寬度不變，即得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。如果檢測的電壓小于給定的電壓，調(diào)節(jié)過程相反，也可以得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。并且PWM芯片ICl在下一個脈沖到來之前，會產(chǎn)生一個同步信號，觸發(fā)采樣保持器IC2，使其對電壓信號進行采樣保持，這樣可以保證在電機的電能釋放完畢后，切割磁力線產(chǎn)生電動勢時對電壓信號進行采集，得到可以準確反映電機轉(zhuǎn)速的檢測電壓。此系統(tǒng)可以將調(diào)節(jié)頻率提高到6KHz，配合阻值較小的放電電阻R10，既可以保證在較短的時間內(nèi)，使電機放電完畢，將此電阻的溫度控制在一定范圍內(nèi)，采集可以準確反映電機轉(zhuǎn)速的電壓，又提高了調(diào)節(jié)的頻率，提高了本系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過選擇合適的比例環(huán)節(jié)與積分環(huán)節(jié)的參數(shù)，在保證響應(yīng)速度的前提 下，又使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，達到工程實用的要求。使送絲系統(tǒng)在I. 5m/min-25. Om/min送絲速度的條件下，都能可靠的使用。
權(quán)利要求1.一種送絲調(diào)速裝置，其特征在于整流器(I)將交流電變化為直流電通過開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷連接到電機電路⑵的兩端；PWM芯片(6)的管腳a連接到采樣保持電路(3)，觸發(fā)采樣保持電路(3)，采樣保持電路(3)的輸入端與電機電路(2)相連，實現(xiàn)對電機感應(yīng)電動勢的檢測；為防止電機電路(2)中的電流過大，電流保護電路(4)的輸入端與電機電路(2)相連，采樣保持電路(3)和電流保護電路⑷的輸出端連接到比例積分電路(5)，比例積分電路(5)的輸出端與PWM芯片(6)的管腳b相連，將運算結(jié)果送給PWM芯片(6)，調(diào)整占空比；PWM芯片(6)的管腳c與開關(guān)管相連，控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
專利摘要一種送絲調(diào)速裝置，其屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，其將交流電變化為直流電整流器連接到電機電路的兩端；同步電路的一端接到PWM芯片的管腳a上，另一端連接到采樣保持電路，采樣保持電路的輸入端與電機電路相連。電流保護電路的輸入端與電機電路相連。采樣保持電路和電流保護電路的輸出端連接到比例積分電路，比例積分電路的輸出端與PWM芯片的管腳b相連；PWM芯片的管腳c與開關(guān)管相連，控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。本實用新型通過對電機工作于發(fā)電機狀態(tài)時感應(yīng)電動勢的信號采集，可以比較精確地反映出電機旋轉(zhuǎn)的速度，從而精確控制其轉(zhuǎn)速，達到送絲速度穩(wěn)定的效果。同時此種方法通過閉環(huán)反饋控制電機的轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，精度較高。
文檔編號H02P7/28GK202655768SQ201220062690
公開日2013年1月9日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者黃鵬飛, 盧振洋, 張永剛 申請人:北京工業(yè)大學(xué)