CN105171190B - 手工焊机电弧电压的智能检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手工焊机电弧电压的智能检测装置，其包括电流检测电路、电压检测电路、控制器、第一寄存器；电流检测电路用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到控制器；电压检测电路用于检测焊机电源的输出电压并输出到控制器；第一寄存器用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；控制器用于计算并输出手工焊机电弧电压；U7＝U1‑RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。本发明的手工焊机电弧电压的智能检测装置，能实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压。
Description
技术领域
本发明涉及焊机，特别是一种手工焊机电弧电压的智能检测装置。
背景技术
手工焊机工作焊接回路组成如图1所示，包括焊机电源1、焊接电缆2、地线电缆3、电焊钳4、焊条5、工件7。
手工焊机工作输出回路的外部器件由焊接电缆2、电焊钳4、焊条5、工件7、地线电缆3组成，这些外部器件本身存在阻值，焊机工作输出回路的外部器件阻值之和为RH，RH＝R2+R4+R5+R6+R3，R2为焊接电缆2电阻，R4为电焊钳4电阻，R5为焊条5电阻，R6为工件7电阻，R3为地线电缆3电阻。手工焊机工作中，焊机电源1对焊接电弧6提供电能，焊接电流经过焊接电缆2、电焊钳4、焊条5、工件7、地线电缆3，电流流过各器件产生电压分别为焊接电缆电压U2、电焊钳电压U4、焊条电压U5、工件电压U6、地线电缆电压U3，则焊机工作输出回路的外部器件的电压之和UH＝U2+U4+U5+U6+U3。若焊接电弧6上电压为U7，则U7与焊机输出电压U1之间的关系为：U1＝UH+U7。
目前，手工焊机都是通过取样焊机电源的输出电压U1，采用电压反馈方式来控制电弧。由于当焊机工作输出回路有电流流过时，焊机电源的输出电压U1同焊接电弧6上电压U7存在差异，会导致电弧控制不精确。
由于手工焊机在焊接过程中会出现输出短路的现象，为了避免因短路造成焊条与工件的粘连现象发生，焊机设计时增加了推力、热引弧、防粘条等功能。这些功能需要对焊机短路状态进行检测，而目前短路状态检测方式是采样焊机电源输出电压U1的值，根据U1的大小进行判断，即当U1低于下限电压K值时，焊机判断输出短路。由于焊接电流的存在，焊接电缆2与地线电缆3上分别存在电压U2，U3，因现实中电焊钳4电阻R4、焊条5电阻R5及工件7电阻R6的阻值均很小，可以忽略，则U1≈U2+U3+U7。随着焊接电缆2、地线电缆3的长度变长，输出短路过程中U2+U3的值会大于下限电压K值，此时即便U7＝0V，U1也大于下限电压K值，焊机无法识别短路状态，导致部分焊接功能失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种手工焊机电弧电压的智能检测装置，能实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压。
为解决上述技术问题，本发明提供的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其包括电流检测电路、电压检测电路、控制器、第一寄存器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
较佳的，所述手工焊机电弧电压的智能检测装置，还包括第二寄存器；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压到所述第二寄存器。
较佳的，所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
较佳的，如果焊机电源的输出电压由工作电压UO变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜UO*4/5。
较佳的，K1为UO/2、UO/3或UO/4。
较佳的，如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
较佳的，所述控制器，当U7＜K2,K2为第二门限电压，K2≤K1，则控制手工焊机增大输出电流。
较佳的，所述控制器，当U7低于第三门限电压K3的时长大于设定时间t,则控制手工焊机减小输出电流，K3≤K1。
较佳的，0.3秒＜t＜3.0秒。
较佳的，t为0.7秒、1秒或2秒。
本发明的手工焊机电弧电压的智能检测装置，能根据实时采集的焊机工作输出回路中的电流、焊机电源的输出电压，实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压。本发明的手工焊机电弧电压的智能检测装置，当外界条件变化时，可以智能分析得到实际焊接电弧电压，由于该手工焊机电弧电压实时且精确，可以基于该手工焊机电弧电压精确地控制电弧形态，从而减小焊机焊接过程中电弧形态受焊接电缆、接地电缆、工件等外部因素的影响，提高焊机焊接过程的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是手工焊机工作焊接回路示意图；
图2是本发明的手工焊机电弧电压的智能检测装置一实施例结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
手工焊机电弧电压的智能检测装置，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器、第一寄存器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
较佳的，所述手工焊机电弧电压的智能检测装置，还包括第二寄存器；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压到所述第二寄存器。
根据手工焊机输出回路电缆阻值RH，以及焊机工作输出回路中的电流I，通过UH＝RH*I，可以计算出焊机工作输出回路的外部器件的电压之和UH。通过U7＝U1-UH，可以计算出手工焊机电弧电压U7。
实施例一的手工焊机电弧电压的智能检测装置，能根据实时采集的焊机工作输出回路中的电流、焊机电源的输出电压，实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压。实施例一的手工焊机电弧电压的智能检测装置，当外界条件变化时，可以智能分析得到实际焊接电弧电压，由于该手工焊机电弧电压实时且精确，可以基于该手工焊机电弧电压精确地控制电弧形态，从而减小焊机焊接过程中电弧形态受焊接电缆、接地电缆、工件等外部因素的影响，提高焊机焊接过程的稳定性。
实施例二
基于实施例一的手工焊机电弧电压的智能检测装置，所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
在焊机起弧过程和焊接过程中，均会出现焊机短暂的输出短路现象，此时电弧电压U7L＝0,此时焊机电源的输出电压产生会由高向低跃变，跃变结束时的焊机电源的输出电压为U1L，跃变结束时的焊机工作输出回路的外部器件的电压之和为UHL，跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流为IL，由于U1L＝U7L+UHL，U7L＝0，所以UHL＝U1L，所以RH＝UHL/IL＝U1L/IL。
实施例二的手工焊机电弧电压的智能检测装置，利用在焊机起弧过程和焊接过程中，焊机出现短暂的输出短路时间内采样到的焊机实际输出电压U1L和短路电流IL，计算得出手工焊机输出回路电缆阻值RH，并存储到第一寄存器中。实施例二的手工焊机电弧电压的智能检测装置，在焊机起弧过程和焊接过程中，会自动计算得出手工焊机输出回路电缆阻值RH并更新到寄存器中，能自动、实时、准确地更新手工焊机输出回路电缆阻值，从而可以实时、精确地检测得到手工焊机电弧电压，便于精确控制电弧。
实施例三
基于实施例二的手工焊机电弧电压的智能检测装置，如果焊机电源的输出电压由工作电压UO变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜UO*4/5，例如K1为UO/2、UO/3或UO/4。
实施例三的手工焊机电弧电压的智能检测装置，当焊机电源的输出电压由工作电压UO变为低于第一门限电压K1，则控制器判断为焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，根据跃变结束时的焊机电源的输出电压U1L，开始计算更新焊机电源输出回路电阻RH。
实施例四
基于实施例二的手工焊机电弧电压的智能检测装置，如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
实施例四的手工焊机电弧电压的智能检测装置，当焊机电源的输出电压微分值小于-5000伏/秒，则控制器判断为焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，根据跃变结束时的焊机电源的输出电压U1L，开始计算更新焊机电源输出回路电阻RH。
实施例五
基于实施例一的手工焊机电弧电压的智能检测装置，所述控制器，当U7＜K2,K2为第二门限电压，K2≤K1，则控制手工焊机增大输出电流。
实施例五的手工焊机电弧电压的智能检测装置，作为手工电弧焊接时，焊机外特性为恒流特性外加电弧推力控制。即在正常电弧电压下为恒流特性，使焊接电流不随弧长变化，保证规范稳定，电弧稳定有弹性；当弧长过短电弧电压过低时，焊接电流随电弧电压的降低而增大，以足使电弧弧长自动恢复(即所谓电弧推力)，使电弧稳定，推力大小独立可调。实施例五的手工焊机电弧电压的智能检测装置，通过对电弧电压的实时检测，控制焊机的输出电流,从而使手工电弧焊的电弧推力控制具有很强的自适应能力。
实施例六
基于实施例一的手工焊机电弧电压的智能检测装置，所述控制器，当U7低于第三门限电压K3的时长大于设定时间t,则控制手工焊机减小输出电流，K3≤K1。
较佳的，0.3秒＜t＜3.0秒。例如，t为0.7秒、1秒或2秒。
实施例六的手工焊机电弧电压的智能检测装置，当电弧电压长时间较低时，则判定是焊条长时间短路，则控制手工焊机减小输出电流，以防粘焊条。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，包括电流检测电路、电压检测电路、控制器、第一寄存器；
所述电流检测电路，用于检测焊机工作输出回路中的电流并输出到所述控制器；
所述电压检测电路，用于检测焊机电源的输出电压并输出到所述控制器；
所述第一寄存器，用于寄存手工焊机输出回路电缆阻值；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压；
U7＝U1-RH*I，U7为手工焊机电弧电压，U1为焊机电源的输出电压，I为焊机工作输出回路中的电流，RH为第一寄存器中的手工焊机输出回路电缆阻值。
2.根据权利要求1所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
所述手工焊机电弧电压的智能检测装置，还包括第二寄存器；
所述控制器，用于计算并输出手工焊机电弧电压到所述第二寄存器。
3.根据权利要求1所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
所述控制器，当焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，则计算输出焊机电源输出回路电阻RH到所述第一寄存器；RH＝U1L/IL,U1L为跃变结束时的焊机电源的输出电压,IL为跃变结束时的焊机工作输出回路中的电流。
4.根据权利要求3所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
如果焊机电源的输出电压由工作电压UO变为低于第一门限电压K1,则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变，K1＜UO*4/5。
5.根据权利要求4所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
K1为UO/2、UO/3或UO/4。
6.根据权利要求3所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
如果焊机电源的输出电压的微分值小于-5000伏/秒，则焊机电源的输出电压产生由高向低跃变。
7.根据权利要求1所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
所述控制器，当U7＜K2,K2为第二门限电压，K2≤K1，则控制手工焊机增大输出电流。
8.根据权利要求1所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
所述控制器，当U7低于第三门限电压K3的时长大于设定时间t,则控制手工焊机减小输出电流，K3≤K1。
9.根据权利要求8所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
0.3秒＜t＜3.0秒。
10.根据权利要求8所述的手工焊机电弧电压的智能检测装置，其特征在于，
t为0.7秒、1秒或2秒。
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