高阻隔离取样与擦弧焊电路实验报告

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1、高阻隔离取样与擦弧焊电路实验报告一、实验目地：测试高阻隔离取样电路与擦弧电路能否正常使用，分析擦弧焊控制 电路的控制原理是否成立。二、实验仪器：泰克（1002B）示波器一台、400A霍尔电流测试仪一台、万用表一块三、实验内容：1高阻隔离取样电路与短路/焊接判别电路 （见图 1）：通过高阻R1、R2隔离，从焊机输出正负取弧压，衰减100倍并滤除100K开关波型，送到U1A 与外围电路组成的十倍差分放大器的输入端，U1A的1脚输出1/10倍的电弧电压（见图2）。U1B与 外围电路组成了带回差的电压比较器，U1A的输出电压与U1B的基准电压0.7V-0.8比较，在U1B 的7脚产生一个在弧压低于7V

2、时为高电平、弧压超过8V时为低电平的控制信号（见图3）。图 1：高阻隔离取样电路与短路/焊接判别电路：12VR81031)15短路焊接10K控制信号4148100KR LM3581KdlHR3 12V|U1A0.6VHR615KU1B 100K弧压正R11M弧压负LM358图2：焊机输出弧压分别为5V、20V、30V、空载时，U1A （1）脚的输出波型:CH2耦合图3：短路/焊接判别电路的翻转波型（CH1为U1A （1）脚电压、CH2为U1B （1）脚电压）:耦合Ji11 丄i.dli) LiL1*t4*直流直流关闭夬闭反相粗调带宽限制 國 60MH：Tek JL stopM Pos： -2.

3、000sCH2 Tek JL stop訴事时冲-探头10X Voltage带宽限制 60MHz粗调伏/榕探头 10X Voltage反相25-Jan-08 09:0861.066lkHzCH1 500mV CH2 5.00V M 500msCH1 垂盲位胃-3.00 divs (-1.50Y)CH1 X 1.WCH1 500mV CH2 5.00V M 500msCH1 X 1,慚M Pos: -2.000s2空载/焊接判断电路与起弧瞬间大电流控制电路（见图4）：U2B与外围电路组成了空载与焊接判断电路，U2B的（6）脚为4V其准信号，与（5）脚输入 的1/10倍的弧压信号进行比较，在（7）脚

4、输出了一个弧压低40V为低电平（判为焊接）、高于40V 为高电平（判为空载）的信号（见图 5）。由于在电流给定电压加到了控制模块 PK-02 内的电流误差放大器 CA3140 的反相输入端，而 CA3140 的反相输入端与输出端有积分电容，在空载时，积分电容会用充电现象，所以在起弧瞬间 焊机输出电流会大于给定电流，在擦弧焊时，会产生粘钨针的现象。解决些问题的方法如下：在焊 机在空载时，U2B （7）脚输出高电位，通过R13、R14分压，与Q1饱和导通，Q1集电板通过D2 拉低给定，就可以避免了积分电容的充电现象。在焊接时，U2B（7）脚输出低电平，Q1结止，对 给定无影响。 （见图 6）图 4

5、：空载/焊接判断电路12V1037512V1031K726R3 12Vco3|10KLM358R10LM358-12VR1120KR1210K100KU2BR LM3581KUlA0.6Vr|R615KU1B iook6rR1 IM弧压正 弧压负12VU2ALM358 M3iSL短路焊接DlM控制信号4148Qi8050R142KPK-02脚 丘给定 匚4148R1310K1 JK4100Kpcd21叭宓2CH2耦合耦合1*直流直流关闭图5：空载/焊接判别电路的翻转波型(CH1为U1A (1)脚电压、CH2为U2B (7)脚电压)M Pus: 2.000.USM Pos: 2.000jus反相

6、CH1 X1.W 10HzCH1 X 1.48V10Hz反相CH1 2.00V CH2 5.00V M SOOrns25-Jan-08 伽了CH1 2.00V CH2 5.00V M SOOrns25-Jan-08 10:49带宽限制 思 60MHz椽头10X Voltage带宽限制 思 60MHz椽头10X Voltage图 6：有起弧瞬间大电流控制电路与无起弧瞬间大电流控制电路的波型3. 短路12A控制电路(见图7)：当钨针短路工件时，焊机输出电压降低，U1B (7)脚输出高电平，通过D1、R18与R19分压 加到Q2基极，Q2饱和导通，Q2集电极通过与R20、R21分压，给Q3基极加了一

7、个约0.2V的 电压，Q3工作方式为共集电极放大电路，发射极对地阻抗很低；同时，D1的高电平加到了 Q4 的基极，Q4也是共集电极放大电路，Q4发射极为高电位，通过R22、D5与Q3发射极连接， 从而在 Q3 发射极产和了一个阻抗较小的固定电压，此电压送到了 PK-06 的脚(高阻态电流给 定信号的输入端)，从而使焊机输出电流受控于Q3发射极电压，为12A。当钨针与工件分断时, 焊机输出电压升高，U1B (7)脚输出低电平，使Q3、Q4呈阻断状态，对电流给定元影响。图 7：4 防小电流短路导常丢波电路（见图8）焊机短路时如果电流过小（小于40A）,就会产生丢波现象，如丢波正负不均，会造成耦合电

8、容充电 导致过流保护，不均匀丢波还会引起系统振荡。U3 （4）脚接空载/焊接判断电路的输出端，当输出 短路时，控制信号为高电平时，U3开始振荡，（3）脚输出频率为9.3KHz,占空比为67%的方波（见 图9），接到PK-02模块的反相放大管基极，使SG3525驱动脉冲处于间隙输出状态（见图10）。当 输出处于燃弧状态，控制信号为低电平，U3停振，（3）脚为低电平，对SG3525驱动脉冲元影响波 型图 8：防小电流短路导常丢波电路D1接PKLM35S4145U3100KR17:C210KQIR13X710KC3X7104EL410302五倍反相放大管基极U1B 100K丄屮控制信号.P9.5KH

9、Z焊接67%占空比NE5558050LM358R1120KR1210ICR156.2KR165.1K100KU2E-R7 L叱E短路1K宁匸巧104=C41041丰 U1R3 12710KuiA0.6vms15K10312VU2A -LM358加丁 R1 1W弧压正C=弧压负一二R2 IMD241488050 i给定 17 PK-02 脚Fl TITRT/CTU U1VFBSENGNL图 9：U3( 3)脚停振与振荡波型CH1 2.00VM 2.50.usCH1 X 21.3V2-.Jan-081:3210Hz芾更限制60MHECH1 2.00VM 2.50JUS 2M-Jan-08 14:3

10、5L：H1、21.3V ;荒.jj,usCH1亠据台5 宽脉宽限制电路（见图7）：在 SG3525 被方波控制后，为了避免上次关断与此次开通方向相同并且脉宽过宽导致主变饱和，用Q2进行了宽脉宽的限制，当输出短路时，Q2基极的控制信号为高电平，通过D3、D4拉低3525 （9） 脚，使输出脉宽不能太大，从而避免因间歇振荡脉冲两次的宽脉冲信号加在逆变电路的同一桥臂， 使变压器同相充电而饱和。6 加间歇振荡器后的中点波型与电流波型：改手焊 160 机器，去掉弧压反馈的推力，去掉最窄脉宽限制，去掉固定推力，将机器最小短路 电流调至5A。将控制电路装入160机器，调节R20为100R时，输出最小短路电流

11、为12A。此时中 点波形为均匀间歇输出（见图11）。从电流波形可看也，本机电抗器能满足加间歇振荡器后波动电流小于20%（见图 12）图 11：接间歇振荡器的中点波形与不接间歇振荡的中点波形图12：接间歇振荡器时输出短路电流12A波形与不接间歇振荡器时输出短路12A波形M Pos: -880.0nsCH1 SO.OmVM SO.OjusCH1 Xa探头 10X Voltage反相7.实际焊接：空载时,空载电压为68V,用枪短路工件，短路电流为12A，提起枪时，电流低于 60A时，起弧较难,，输出电流60A以上时可比较顺利起弧。带宽限制60MH:带宽限制60MH:伏/格反相四、实验进程1 . 高阻

12、隔离取样电路通过。2. 检测弧压高于8V时翻转的电路通过。3. 弧压低于8V时NE555（4）脚输入高电平，使NE555 （3）脚可正常输出幅值10 5V,频率9.3KHz, 占空比 67%的驱动波。4. 弧压低于8V时拉低给定的电路通过（Q2、Q3导通）。5. 所有控制电路接入手焊160机器，去掉弧压反馈的推力，去掉最窄脉宽限制，调整失调电位器短路给定，输出最小电流为26A,不能达到最小12A。解决方法：短路失调电位器下端电阻，调节失调电位器，使输出最小短路电流为12A。6. 去掉NE555的驱动波,输出最小短路电流为23A，表明机器没有处在恒流状态，不能恒定在12A。 解决方法：去掉固定给

13、定电阻，去掉热引弧，输出短路电流为20A，增加死区，输出短路电流为16A， 接入NE555的驱动波，输出最小短路电流为9A,不能恒流。检测发现机器有固定推力，去掉固定 推力后，机器不发波，加大给定，机器可以发波，表明失调调偏了，还原失调电位器下端短路了的 电阻，调节失调电位器，使输出最小短路电流为12A，接上NE555的驱动波，最小短路电流为11A， 调节为 12A。7. 空载和短路状态下测各点波形正常，加氩气试焊，短路时电流为12A,提起枪时，不容易起弧, 旋转给定电位器，当输出为60A时，焊枪短路后很容易起弧，但是短路后钨针粘住工件，有时 很难提起枪。解决方法：检测短路的瞬间产生了大电流。重新加一个在弧压为40V以上时拉低给定，使输出短路 最小为5A的电路。加上电路后测试，此电路在弧压低于40V时不起作用，弧压高于40V时，拉低 给定，使输出短路时最小电流为5A,测输出电流波形，短路时未出现大电流，短路后提枪较容易。 五、实验结论：此电路可用于擦弧焊机器，可控制初始短路电流为5A,避免粘丝，短路时驱动脉冲处于间隙振荡状态，使输出短路电流为12A且不丢波，系统不振荡，提枪进入焊接状态时， 加入一大电流60A-100A，较容易起弧，起弧后可进入正常焊接状态。