前言
随着我国钢产量的不断增加,用率的气保焊接取代低效率的手工焊应该说是种必然趋势。目前上数字化多功能焊接电源的主要为:Frounius的TPS系列,Kemmpi Pro系列,ESAB的Aristol系列。Fronius的TPS系列于1998年推出,主为1片 Simenses的C167加AD的DSP,送丝机的为款Simenses的单片机,工艺和外设包括PWM波形都是数字实现的,而非采用的PWM IC,Fronius本身组成了个局域网,接口丰富,主要缺点是送丝机上面参数调节不方便,并且有的送丝机没有显示,面板的设计上没有充分考虑到焊接材料扩充的需求。Kemmpi Pro主要采用两片80C196KC分别送丝机和电源,面板通过共地信号线与送丝机的板相连接,调节比较方便,但是不适合遥控,限于其使用功能的进步拓展,接口没有Fronius丰富。而目前,除了时代公司具有款单片机的多功能数字化焊接电源,其它生产厂家未见报道。但是焊接场合,多的是多种工艺并存的现状,如三峡压力钢管的焊接中,环缝的搭接采用手工焊,而纵缝的打底采用短路过渡的CO2焊接,为了适应自动焊的需要,填充和盖面均采用脉冲焊。般情况下,需要多种不同的类型的焊接电源才能需求,投资很大。如果采用多功能焊接电源,台设备就可以完成的功能。这样节省了投资,并且提了工作效率。随着嵌入式微处理器的处理速度不断提,使得对于频逆变式焊接电源的实时成为可能,相对于传统的模拟,数字化有以下优点:①在同台机器上实现多种焊接工艺成为可能;②参数致好,减少了可调电位器的数量,消除了运放温漂对整个系统能的影响,③系统升,如加入新的焊接材料和焊接工艺;④接口丰富,多的应用场合,如具有机器人的接口,可以组成自动焊系统,具有遥控口,可以远距离遥控,方便工人的操作。⑤使得复杂的算法在焊接电源中的应用成为可能,如模糊,自适应在等熔深和恒弧长方面的应用,可以进步提弧焊电源的工艺能。⑥数字化平台上可以很方便地移植焊接数据库,用焊接的经验来调整焊接工艺,简化了对于焊机的操作,使得普通没有经过培训的焊工也能成为“焊接”。
二 数字化焊机对电流传感器的要求
本文所提到的数字多功能焊接电源平台集中了五种焊接工艺,即手工焊、氩弧焊、CO2 MAG焊、脉冲MIG焊和双脉冲MIG焊,其中前二种焊接工艺为恒流特,而CO2 MAG焊为恒压特,而脉冲焊为准恒流特。不论那种焊接工艺,都需要对焊接电流进行的,要达到1A等。 在TIG焊中,由于是接触引弧,希望引弧的电流越小越好,以防止钨烧损,引弧的电流能够在以下。而在 CO2 MAG焊中,为了对引弧和短路的过程进行判断,而对于输出电流的是系统稳定运行的关键因素。在脉冲MIG焊中,在小电流焊接的时候,碳钢1.2mm焊丝,其基值电流只有20A,而该电流对应的电压信号不到100mv,如果不,则无法焊接的热输入量,可能导致未熔合或者烧穿。在气体保护焊中不要求对于焊接电流的稳态要求,而且对于动态能要求很,在负载突变的过程中,电流要求具有的跟踪能力,对于电流传感器的响应速度要求很。在脉冲焊接的过程中,输出电流的给定不断地在峰值电流和基值电流之间切换,例如碳钢1.2mm焊丝,其峰值电流在400A左右,而基值可能只有几十安培,峰值电流和基值电流相差大,此时要求电流传感器能够敏感到输出电流的变换,并跟踪上给定电流的突变。这就要求电流传感器的通频带要宽并且对于di/dt的响应能力强。
在数字焊接电源中,给定为数字编码器而非电位器,传统的电位器给定只能是个变换的趋势,而数字编码器直接给定了个数字量,该数字量作为系统中的数字给定,虽然方便了使用者,但是对于传感器的线度提出了的要求。同时随着嵌入式微处理器的处理速度的提,为了降低功耗,必须降低供电电压,对于板的供电、A/D转换的提出了新的挑战。比如TI的240x和28x系列都是3.3V供电,以个400A的气保焊电源为例,考虑到其短路时或大电流引弧时电流峰值可以达到700A,如Fronius特殊铝焊四部的操作中,引弧电流达到了750A,如果认为750A对应数字转化的zui大值,则10位AD转换器中,750A对应的数字量为1024,电流传感器输出的模拟电压为3.3V,则20A的输出对应的模拟电压为88mV,该信号很弱,所以对于电流传感器的信噪比也有很的要求。
纵上所述,在数字化的焊接电源中,电流传感器做为个关键的测试设备主要要以下几个方面的要求:① 宽的输入电流范围;② 好的线度;③ 的动态响应能力;④ 的信噪比。
根据以上需求,在400A的数字化多功能焊机中,输出电流传感器采用的型号为:LT508-S6 其参数指标如下:
原边额定值电流: 500A; 转换率: 1:5000;
总: <±0.4%; 线度: <0.1%;
零点失调电流:<±0.13mA; 带宽: >100KHz
di/dt跟随:>100A/us ; 响应时间:<1us
从以上指标分析可知,该型电流传感器具有的动、静态能,且具有很的信噪比。
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