多功能焊接電源如何選用電流傳感器-韋克威-高精度傳感器
隨著中國鋼鐵產量的持續增長,用高效氣體保護焊代替手工焊已成為必然趨勢。目前,世界上所有數字多功能焊接電源的主要代表是:TPR系列的弗洛尼烏斯,阿里斯托爾的kemmpi pro系列和亞里士多的ESAB系列。 Fronius TPS系列于1998年推出。主要控件是simenses c167 plus ad DSP。送絲機由西門子單片機控制。各種過程和外圍設備,包括PWM波形,都以數字方式實現,而不是使用特殊的PWM IC,Fronius構成了具有豐富接口的局域網。主要缺點是調整送絲機上的參數很不方便,并且沒有顯示某些送絲機,并且面板設計沒有充分考慮到焊接材料擴展的需求。
Kemmpi Pro主要使用兩個80C196KC分別控制送絲機和電源。該面板通過公用接地信號線與送絲機的控制板連接,因此調整方便,但不適合遠程控制。由于其使用功能的進一步擴展,該界面不如Fronius豐富。目前,除由單片機控制的多功能數字焊接電源外,其他廠家尚未見報道。例如,在三峽壓力管的焊接中,手工焊接用于環縫的搭接,而短路過渡的CO2焊接則用于縱縫的支撐。為了滿足自動焊接的需要,脈沖焊被用于填充和覆蓋。通常,需要各種不同類型的焊接電源來滿足需求,并且投資非常大。
如果使用多功能焊接電源,則一臺設備可以完成所有功能。這樣可以節省投資并提高工作效率。隨著高性能嵌入式微處理器處理速度的提高,高頻逆變焊接電源的實時控制成為可能。與傳統的模擬控制相比,數字控制具有以下優點:
①可以在同一臺機器上實現多個焊接過程;
②參數一致性好,減少了可調電位器的數量,消除了運算放大器的溫度漂移。對整個系統性能的影響,
③系統易于升級,例如增加了新的焊接材料和焊接工藝;
④界面豐富,可以滿足更多的應用場合。如果有機器人接口,則可以形成帶有遙控端口的自動焊接系統,可以進行遠程控制,方便工人操作。
⑤可以在焊接電源中應用更復雜的控制算法,例如在均勻熔深和恒定電弧長度的應用中進行模糊控制,自適應控制,從而可以進一步提高電弧焊電源的加工性能。
⑥焊接專家的數據庫可以很容易地移植到數字控制平臺上,并可以根據焊接專家的經驗來調整焊接過程,從而簡化了焊接機的操作,使未經專業培訓的普通焊工也可以成為“焊接”人員。專家”。
數字焊接機對電流傳感器的要求
本文討論的數字多功能焊接電源平臺著重于五個焊接工藝,即手工焊接,氬弧焊,CO2 MAG焊接,脈沖MIG焊接和雙脈沖MIG焊接。前兩個焊接過程是恒定電流,而CO2 MAG焊接是恒定電壓,而脈沖焊接是準恒定電流。無論采用哪種焊接工藝,都需要準確檢測焊接電流,檢測精度應達到1A級。在TIG焊接中,由于觸頭電弧擊打,電弧電流越小,越能防止鎢電極燃燒。最佳沖擊電流應小于5A。在CO2 MAG焊接中,為了準確判斷電弧和短路過程,準確檢測輸出電流是控制系統穩定運行的關鍵因素。
在脈沖MIG焊接中,低電流焊接時,1.2mm碳鋼線的基極電流僅為20a,對應于該電流的電壓信號小于100mV。如果檢測不準確,則無法控制熱量輸入,這可能導致熔合不完全或燒穿。在氣體保護電弧焊中,不僅要求焊接電流的穩態精度,而且要求動態性能。在負載突變過程中,電流需要快速的跟蹤能力,并且電流傳感器的響應速度要求很高。
在全數字焊接電源中,給定為數字編碼器而非電位器,傳統的電位器給定只能是一個變換的趨勢,而數字編碼器直接給定了一個數字量,該數字量作為控制系統中的數字給定,雖然方便了使用者,但是對于傳感器的線性度提出了更高的要求。同時隨著嵌入式微處理器的處理速度的提高,為了降低功耗,必須降低供電電壓,對于控制板的供電、A/D轉換的精度提出了新的挑戰。
比如TI的240x和28x系列都是3.3V供電,以一個400A的氣保焊電源為例,考慮到其短路時或大電流引弧時電流峰值可以達到700A,如Fronius特殊鋁焊四部的操作中,引弧電流達到了750A,如果認為750A對應數字轉化的最大值,則10位AD轉換器中,750A對應的數字量為1024,電流傳感器輸出的模擬電壓為3.3V,則20A的輸出對應的模擬電壓為88mV,該信號很弱,所以對于電流傳感器的信噪比也有很高的要求。
綜上所述,在數字化的焊接電源中,電流傳感器做為一個關鍵的測試設備主要要滿足以下幾個方面的要求:① 寬的輸入電流范圍;② 好的線性度;③ 快速的動態響應能力;④ 高的信噪比。
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