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一种实用的数字式气动点焊机控制器的设计 虱既睡孤僵毫蜂堡皇鱼 一 种实用的数字式气动点焊机控制器的设计 DesignofaKindofPracticalDigitalControllerofPneumaticSpotWeldingMachine 田卫华王占元一杨秀敏… TIANWei-huaWANGZhaa-yuanYANGXiu-min 本论文介绍了一种实用的数字式气动点焊机控制器的设计.控制器结构简单,使用方便.由单片机来 控制焊接各个工序及完成用户的设定,达到精确点焊的目的. 数字式点焊控制器工作周期 AbstractThispaperstatesthedesignofakindofpracticaldigitalcontrollerofpneumaticspotweldingmachine- Thecontrollerhasasimplestructureandisconvenienttouse.Eachweldingprocedureisaccomplishedbyasinglechip microcomputerwiththepurposeofprecisewelding. Keywor~DigitalSpotweldingControllerWorkingcycle 1引言 由于点焊具有冶金过程简单,加热时间短,变形小,成本 低,操作简单等特点,在实际中应用较广.但人为控制的点 焊机,很难实现灵活,精确的点焊,因此,我们针对常用的单 相交流气动点焊机,设计了一种数字式点焊控制器. 2控制器的组成及工作原理 数字式点焊控制器的组成框图如图1所示,由单片机, 过零检测r.-I— ..鱼—— --J气动装置驱动片 机 E 看 2I 门 R 狗 OM 含 )焊驽动 数码显示t---^T89C52—-,m—-_J控制键盘 图1控制器的组成框图 气动装置驱动电路,焊接控制电路,键盘及显示电路,看门狗电 路等组成.为了实现焊机的工艺通用性,控制线路应保证焊机 能按不同的复杂和简单周期工作.本设计中点焊机的工作周期 包括预压(预热),焊接,锻压和休止四个工作阶段,各阶段持续 时间,焊接功率及气动阀和焊接阀的开关状态都由单片机来精 *沈阳工程学院自控系沈阳l10036 **沈阳电力工程技术研究所沈阳l10013 ***沈阳工程学院 确控制.用户可以直接启动点焊机按照预存的工作参数单次或 连续运行,也可以根据不同工件的要求,通过人机交互设定焊接 功率和各阶段的时间等参数,以达到最佳焊接效果. 3硬件设计 3.1单片机 控制器的核心为ATMEL公司生产的单片机AT89C52,片 内含8KBFlash可编程/擦除只读存储器和256字节的RAM. 它是一种低功耗,高性能的8位CMOS微处理器,与MCS-51 单片机兼容. 3.2驱动气动装置与电极的电路 驱动气动装置与电极的电路如图2所示.74LS122为带 清除端的单稳态触发器.当单片机发出点焊信号后,74LS122 的Q端输出高电平,三极管Ql和Q2饱和导通,继电器的触 发端的一侧接入了高电平+12V.此时电路等待着单片机的 触发信号YKI,YK2来使继电器的触发端的另一侧接地导 通,以打开气动装置和焊接电源. 触发继电器的工作是由达林顿三级管阵列器MC1413完 成的.它是由MOTOROLA公司专门为低电压弱电流去控制 高电压大电流设计的芯片.当单片机发出触发信号YKI后, MCI413B导通,继电器I(2导通,常开点闭合,气动龟磁阀打 开,进行预压.过一段时间后,单片机再发出YK2触发信号, 继电器Kl导通,常开点闭合,主电路晶闸管导通,点焊开始. 3,3焊接功率和时间的控制 焊接功率的控制主要是通过单片机来控制单相交流调 压.为实现交流调压,触发电路应与主电路同步.同步信号 的取得是靠一个由运放组成的过零比较器(如图3所示),找 到交流电压过零点,将其作为触发信号的零位,并通过单片 机控制输出触发脉冲的宽度和相位角a,调节输出电压的有效值,从而控制焊接的功率. GND 图2驱动电路 VCC 图3电压过零比较器 方波信号 我国交流电的频率是50HZ,一个周波的时间就是20毫 秒.在取得同步信号零点的基础上,通过人机交互设置周波 数,就可以准确而方便地控制焊接时间了. 3.4人机交互 为了实现人机交互,需要在控制中加入显示器和键盘. 本控制器中采用的是5641BH型4位7段式LED共阳极数码 管,利用动态显示技术,分别显示焊接工作周期及功率的设 置参数.输入用的功能键可采用轻触式常开型开关,而启动 控制则可采用普通的旋钮式开关,既可手动又可脚踏,方便 用户的使用. 3.5看门狗电路 本部分电路选用Xicor公司的X25045芯片,集监视定时 和EPROM功能于一身,降低了系统成本并减