CN207952887U - 用于焊机的恒功率控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于焊机的恒功率控制装置，包括：恒功率控制单元，该恒功率控制单元根据面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号输出一电压；电压延时控制单元，该电压延时控制单元根据该电压的极性导通或关断；电流调节单元，该电流调节单元在该电压延时控制单元导通时根据该电压值控制该焊机的负载电流。

Description

用于焊机的恒功率控制装置

技术领域

本发明涉及焊机技术领域，特别涉及用于焊机的恒功率控制装置。

背景技术

现有技术中地下管道中运输石油、天然气等易燃易爆能源，对运输管道的焊接要求很高而且需要耐腐，普通的焊条无法满足要求。普通焊条最大的缺点在于不抗氧化。因此普通焊条的焊缝经长时间使用后会氧化，强度下降。焊缝氧化后容易造成管道泄漏等问题，有巨大的安全隐患。现有技术中为了避免管道泄漏，需要进行对管道进行维护，因此会提高地下管道的管理和运营成本。

普通焊条不适合运输管道的焊接，所以需要采用特殊的纤维素焊条来进行管道焊接，来防止焊接处氧化。目前，在管道施工中大多采用纤维素焊条封底，在使用纤维素焊条立向下焊接时具有熔深大、穿透力强、单面焊双面成形，气孔敏感性小等特点，适用于厚壁容器及钢管底层的打底焊

纤维素焊条和普通焊条相比，需要更高的负载电压来稳定焊接。纤维素焊条直径不同，对焊接电流大小也有不同要求。如果设计焊机电源时简单地把整体的输出能力增加，会增加成本，并会导致焊机设备整体重量增加。如果能够在焊机中实现恒功率控制，那么就可以在满足使用的前提之下如果使用其它大电流焊条时自动调整负载输出，同时减小元器件负担及消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于焊机的恒功率控制装置，可以根据焊接电流的变化自动调整负载电流维持功率恒定以保证焊接的稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于焊机的恒功率控制装置，包括：恒功率控制单元，该恒功率控制单元根据面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号输出一电压；电压延时控制单元，该电压延时控制单元根据该电压的极性导通或关断；电流调节单元，该电流调节单元在该电压延时控制单元导通时根据该电压值控制该焊机的负载电流。

更进一步地，该恒功率控制单元比较面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号后输出正电压信号或负电压信号。

更进一步地，该恒功率控制单元包括运算放大器U9B、U9C以及U9D，电阻R64、R61、R65以及R69，该运算放大器U9B的正极连接弧压反馈信号，负极与输出端和电阻R64连接；该运算放大器U9C的正极连接面板给定信号，负极与输出端和电阻R61连接；该电阻R55的一端连接基准信号另一端连接电阻R61、R64、R65；该运算放大器U9D的负极连接R65，正极连接R69，输出端连接电压延时控制单元；该电阻R69的另一端接地。

更进一步地，该基准信号为-15V电压。

更进一步地，该电压延时控制单元包括电容以及二极管，该电容用于实现延时控制，该电压为正时，该二极管导通，该电压为负时，该二极管关断。

更进一步地，该电压延时控制单元包括电容C33、电阻R68以及二极管D26，该电容与电阻R69的一端连接该运算放大器U9D的负极，另一端连接该运算放大器的输出端，该二极管D25一端连接该运算放大器U9D的输出端以及电容C33、电阻R68。

更进一步地，该电流调节单元包括可变电阻W1以及运算放大器U3A、U3B，该可变电阻的动片引脚与该运算放大器U3A的正极连接，该可变电阻的定片引脚分别与该运算放大器U3B的负极以及输出端连接。

更进一步地，该电流调节单元还包括电容C4、稳压二极管ZD3，该电容C4与稳压二级管ZD3并联，一端连接该电压延时控制单元，另一端连接该运算放大器U3B的输出端。

更进一步地，该面板给定信号由电阻R2、R15分压后获得，该电阻R2的一端连接焊机面板另一端连接电阻R15以及恒功率控制单元，该电阻R15的另一端接地。

更进一步地，该弧压反馈信号由弧压反馈单元采集，该弧压反馈单元包括电阻R13、R8、R11，电容C7、C8、C5和光耦U2，该电阻R13和R11分别连接电弧电压反馈输入Wvin的引脚，该电阻C8一端连接电阻R13、R8和电容C7，另一端连接电阻R11和C7的另一端，该电阻R8的另一端连接光耦U2的输入端，该光耦U2的输出端连接Vcc和电容C5，该电容C5的另一端接地。

与现有技术相比较，本发明提供的用于焊机的恒功率控制装置通过检测弧压反馈回来的电压，结合焊机现在的焊接电流，可以得到焊机此时的焊接功率。当焊机焊接电流变化时，焊机自动调整负载电压来保证焊接功率恒定，既可以满足纤维素焊条的焊接要求，又提高了焊接的稳定性。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明所提供的用于焊机的恒功率控制装置的功能模块图；

图2是本发明所提供的焊机的硬件原理图；

图3是本发明所提供的恒功率控制装置的面板信号采集单元的硬件原理图；

图4是本发明所提供的恒功率控制装置的弧压反馈信号采集单元的硬件原理图；

图5是本发明所提供的恒功率控制装置的恒功率控制单元以及电压延时控制单元的硬件原理图；

图6是本发明所提供的恒功率控制装置的电流调节单元的硬件原理图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种适用于焊接纤维素焊条的焊机，该焊机具有恒功率控制装置，通过检测弧压反馈回来的电压，结合焊机现在的焊接电流，可以得到焊机此时的焊接功率。当焊机焊接电流变化时，焊机自动调整负载电压来保证焊接功率恒定，既可以满足纤维素焊条的焊接要求，又提高了焊接的稳定性。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～6对本发明提出的恒功率控制装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

如图1所示，图1是本发明所提供的用于焊机的恒功率控制装置的功能模块图。该焊机具有恒功率控制装置，通过检测弧压反馈回来的电压，结合焊机现在的焊接电流，可以得到焊机此时的焊接功率。当焊机焊接电流变化时，焊机自动调整负载电压来保证焊接功率恒定，既可以满足纤维素焊条的焊接要求，又提高了焊接的稳定性。具体的，该恒功率控制装置包括恒功率控制单元40，该恒功率控制单元40根据面板给定信号10、弧压反馈信号20以及基准信号30后输出电压；电压延时控制单元50，该电压延时控制单元50根据该电压信号的极性导通或关断；电流调节单元60，该电流调节单元60在该电压延时控制单元50导通时根据该电压信号控制该焊机的负载电流。优选地，该恒功率控制装置还包括PI(比例积分)调节单元。

以下将结合图2-6具体说明该恒功率控制装置的结构以及如何保证焊接功率稳定。

图2是本发明所提供的焊机的硬件原理图，该图中除了包括本发明所重点描述的恒功率控制装置还包括焊机原有硬件电路，因为该部分电路不是本发明的重点因此不再一一表述。如图2所示，面板给定信号MET、弧压反馈信号ARC分别经过运算放大器跟随电路所得到的值再与基准信号进行叠加，叠加后的信号输入运算放大器，经过电压延时控制单元后得到confine信号。confine信号就是恒功率控制信号。后续电流调节单元通过confine信号的变化控制焊机的负载电流上升或下降，以达到焊机恒功率控制的目的。

图3是本发明所提供的恒功率控制装置的面板信号采集单元的硬件原理图。如图3所示该面板信号采集单元用于采集面板给定电压MET，面板给定电压MET经过R2和R15电阻分压得到一个电压值，输入运算放大器U9C的10号脚(正极输入端)。图3中的SP信号是过热或过流保护信号、T/M是手工焊或氩弧焊选择信号，只有面板给定电压MET才与恒功率控制装置有关。

图4是本发明所提供的恒功率控制装置的弧压反馈信号采集单元的硬件原理图。WVIN读取焊机的弧压反馈(ARC)，得到的电压经过跟随电路U9B后，参与面板给定电压MET的叠加比较。如图4所示，该弧压反馈信号由弧压反馈单元采集，该弧压反馈单元包括电阻R13、R8、R11，电容C7、C8、C5和光耦U2，该电阻R13和R11分别连接Wvin的引脚，该电阻C8一端连接电阻R13、R8和电容C7，另一端连接电阻R11和C7的另一端，该电阻R8的另一端连接光耦U2的输入端，该光耦U2的输出端连接Vcc和电容C5，该电容C5的另一端接地。

本发明中所采用的基准信号为负15V的电压信号，-15V电压经过电阻R55后参与电压的叠加。弧压反馈电压ARC、面板给定电压MET、-15V基准电压三个电压参与比较。当比较后的电压为正电压时，电压经过电压延时控制单元，二极管D26导通，confine信号输入电流调节电路，恒功率控制电路开始工作，调节焊机的输出功率以维持功率恒定。当比较后的电压为负电压时，电压经过电压延时控制单元，二极管D26不导通，confine信号不输入电流调节电路，恒功率控制电路不工作，焊机正常焊接。

图5是本发明所提供的恒功率控制单元以及电压延时控制单元的硬件原理图。如图5所示，该恒功率控制单元比较面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号后输出正电压信号或负电压信号。比较结果为正电压导致恒功率控制单元工作，比较结果为负电压导致恒功率控制单元不工作。

该恒功率控制单元包括运算放大器U9B、U9C以及U9D，电阻R64、R61、R65以及R69，该运算放大器U9B的正极连接弧压反馈信号，负极与输出端和电阻R64连接；该运算放大器U9C的正极连接面板给定信号，负极与输出端和电阻R61连接；该电阻R55的一端连接基准信号另一端连接电阻R61、R64、R65；该运算放大器U9D的负极连接R65，正极连接R69，输出端连接电压延时控制单元；该电阻R69的另一端接地。

该电压延时控制单元包括电容以及二极管，该电容用于实现延时控制，该电压为正时，该二极管导通，该电压为负时，该二极管关断。该电压延时控制单元包括电容C33、电阻R68以及二极管D26，该电容与电阻R69的一端连接该运算放大器U9D的负极，另一端连接该运算放大器的输出端，该二极管D25一端连接该运算放大器U9D的输出端以及电容C33、电阻R68。

图6是本发明所提供的恒功率控制装置的电流调节单元的硬件原理图。如图6所示，电流调节单元利用可变电阻的阻值变化从而使运算放大器正极输入端的值发生变化，进而控制焊机的负载电流上升或下降。具体地，该电流调节单元包括可变电阻W1以及运算放大器U3A、U3B，该可变电阻的动片引脚与该运算放大器U3A的正极连接，该可变电阻的定片引脚分别与该运算放大器U3B的负极以及输出端连接。该电流调节单元还包括电容C4、稳压二极管ZD3，该电容C4与稳压二级管ZD3并联，一端连接该电压延时控制单元，另一端连接该运算放大器U3B的输出端。

与现有技术相比较，本发明提供的用于焊机的恒功率控制装置通过检测弧压反馈回来的电压，结合焊机现在的焊接电流，可以得到焊机此时的焊接功率。当焊机焊接电流变化时，焊机自动调整负载电压来保证焊接功率恒定，既可以满足纤维素焊条的焊接要求，又提高了焊接的稳定性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于焊机的恒功率控制装置，其特征在于，包括：

恒功率控制单元，所述恒功率控制单元根据面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号输出电压信号；

电压延时控制单元，所述电压延时控制单元根据所述电压信号的极性导通或关断；

电流调节单元，所述电流调节单元在所述电压延时控制单元导通时根据所述电压信号控制所述焊机的负载电流。

2.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述恒功率控制单元比较面板给定信号、弧压反馈信号以及基准信号后输出正电压信号或负电压信号。

3.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述恒功率控制单元包括运算放大器U9B、U9C以及U9D，电阻R64、R61、R65以及R69，所述运算放大器U9B的正极连接弧压反馈信号，负极与输出端和电阻R64连接；所述运算放大器U9C的正极连接面板给定信号，负极与输出端和电阻R61连接；所述电阻R55的一端连接基准信号另一端连接电阻R61、R64、R65；所述运算放大器U9D的负极连接R65，正极连接R69，输出端连接电压延时控制单元；所述电阻R69的另一端接地。

4.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述基准信号为-15V电压信号。

5.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述电压延时控制单元包括电容以及二极管，所述电容用于实现延时控制，所述电压信号为正时，所述二极管导通，所述电压信号为负时，所述二极管关断。

6.如权利要求3所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述电压延时控制单元包括电容C33、电阻R68以及二极管D26，所述电容与电阻R69的一端连接所述运算放大器U9D的负极，另一端连接所述运算放大器的输出端，所述二极管D25一端连接所述运算放大器U9D的输出端以及电容C33、电阻R68。

7.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述电流调节单元包括可变电阻W1以及运算放大器U3A、U3B，所述可变电阻的动片引脚与所述运算放大器U3A的正极连接，所述可变电阻的定片引脚分别与所述运算放大器U3B的负极以及输出端连接。

8.如权利要求7所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述电流调节单元还包括电容C4、稳压二极管ZD3，所述电容C4与稳压二级管ZD3并联，一端连接所述电压延时控制单元，另一端连接所述运算放大器U3B的输出端。

9.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述面板给定信号由电阻R2、R15分压后获得，所述电阻R2的一端连接焊机面板另一端连接电阻R15以及恒功率控制单元，所述电阻R15的另一端接地。

10.如权利要求1所述的恒功率控制装置，其特征在于，所述弧压反馈信号由弧压反馈单元采集，所述弧压反馈单元包括电阻R13、R8、R11，电容C7、C8、C5和光耦U2，所述电阻R13和R11分别连接电弧电压反馈输入Wvin的引脚，所述电阻C8一端连接电阻R13、R8和电容C7，另一端连接电阻R11和C7的另一端，所述电阻R8的另一端连接光耦U2的输入端，所述光耦U2的输出端连接Vcc和电容C5，所述电容C5的另一端接地。