一种基于单片机的TIG-II多功能逆变焊机控制方法及装置与流程

一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置
技术领域
1.本发明涉及逆变焊机技术领域，尤其涉及一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置。


背景技术：

2.逆变焊机是一种利用电源模块将输入的直流电压转换为高频交流电压，再经过变压器、整流器等部分，输出给焊枪，通过钨极和工件之间产生弧光，并进行焊接作业的设备。逆变焊机具有体积小、重量轻、效率高、节能环保等优点，广泛应用于各种金属材料的焊接。
3.tig焊接是一种逆变焊机的常用工艺，也称为气体钨极弧焊或氩弧焊。tig焊接是一种利用非熔化的钨极和惰性气体(如氩气或氦气)作为保护介质，产生稳定的弧光，并进行焊接作业的方法。tig焊接可以用于焊接不锈钢、铝合金、镁合金等难以焊接的非铁金属材料，也可以用于焊接铁金属材料。tig焊接具有焊缝质量高、热影响区小、变形小、无飞溅、无气孔等优点，但也存在操作难度大、速度慢、成本高等缺点。
4.为了提高tig焊接的性能和效果，需要对逆变焊机的控制系统进行优化和改进。现有的基于单片机的逆变焊机控制系统存在以下弊端1)、电源模块的脉宽调制信号的调节精度不够高，导致输出电流波形不够稳定和平滑；2)、单片机采用的控制算法无法优化导致输出电流与设定值之间存在较大误差；3)单片机实现的逻辑功能控制不够完善和灵活，导致逆变焊机不能适应不同场合和需求；4)单片机与显示器和按键组件之间的通信方式不够简洁和高效，导致用户操作不便。因此，需要一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法、装置及控制方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置，本方案中，能够实现对逆变焊机的精确控制和多功能调节，提高焊接质量和效率，有高效、稳定、可调的优点。
6.为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，包括：
7.将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；
8.控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；
9.检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；
10.依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；
11.依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；
12.将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；
13.显示所述逆变焊机的工作状态和参数；
14.设置所述逆变焊机的工作模式和参数。
15.优选地，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数包括：
16.获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数。
17.优选地，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
18.获取用户的第二按键输入信号设置冷焊功能开关，控制输出电流在工作时间和间隔时间之间切换。
19.优选地，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
20.获取用户的第三按键输入信号设置过热保护功能开关，检测所述逆变焊机的温度，并在超过设定值时停止输出电流。
21.优选地，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
22.获取用户的第四按键输入信号设置故障检测功能开关，检测所述逆变焊机的输入电压、输出电流、输出电压参数，并在发生异常时报警并停止输出电流。
23.优选地，所述单一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法还包括：
24.依据存储功能开关，将所述单片机输出的数字信号存储在存储芯片中；
25.依据调用功能开关，从所述存储芯片中读取所存储的数字信号，并输入给所述电源模块。
26.优选地，所述获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数包括：
27.所述逆变焊机的工作模式包括tig氩弧焊模式及mma手工焊模式。
28.优选地，所述检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机包括：
29.通过霍尔传感器检测所述逆变焊机的输出电流。
30.为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置，所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法应用于该装置中，所述一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置包括：
31.电源模块，用于将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；
32.单片机，用于控制所述电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；
33.次级反馈模块，用于检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；
34.da转换模块，用于将所述单片机输出的数字信号转换为模拟信号，并输入给所述电源模块；
35.误差计算模块，用于依据所述次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；
36.运算模块，用于依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；
37.调节模块，用于将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；
38.显示模块，用于显示所述逆变焊机的工作状态和参数；
39.按键模块，用于设置所述逆变焊机的工作模式和参数。
40.优选地，所述电源模块内置有过压保护、过流保护、欠压锁定及软启动保护机制。
41.本发明的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置具有如下有益效果，本发明公开的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置包括：将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；显示所述逆变焊机的工作状态和参数；设置所述逆变焊机的工作模式和参数。因此，本发明能够实现对逆变焊机的精确控制和多功能调节，提高焊接质量和效率；本发明采用了pi环算法，能够根据输出电流的实时反馈和设定值，快速调整da输出信号，保证输出电流的稳定性和准确性；本发明还实现了逻辑功能控制，能够根据用户的需求和操作，选择不同的工作模式和参数，实现冷焊、过热保护、故障检测等功能，提高焊接安全性和可靠性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
43.图1是本发明较佳实施例的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法的流程示意图；
44.图2是本发明较佳实施例的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法的设置所述逆变焊机的工作模式和参数的流程示意图；
45.图3是本发明较佳实施例的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置的结构示意图。
具体实施方式
46.本技术的核心是提供一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法及装置，本方案中，能够实现对逆变焊机的精确控制和多功能调节，提高焊接质量和效率，有高效、稳定、可调的优点。
47.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.请参阅图1，图1为本技术提供的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法的流程示意图，包括：
49.s1、将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；
50.具体地，通过电源模块将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊
机的主变压器。
51.s2、控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；
52.具体地，电源模块设置为高性能的电流模式pwm控制器，电流模式pwm控制器可以将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给主变压器。在本实施例中，电源模块号设置为电源芯片3846，电源模块的引脚comp接收来自da转换器的模拟信号，用于调节其脉宽调制信号，从而调节输出电流的大小和波形。单片机输出数字信号，用于设置电源模块的工作频率。在另一个优选地实施例中，电源模块的芯片型号不作具体限定。
53.s3、检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；
54.具体地，在本实施例中，通过单片机实现对逆变焊机的各种控制功能。单片机输出8位数字信号给da转换器，用于调节电源模块的脉宽调制信号。在本实施例中，单片机的型号可以设置为at89c51。在另一个优选地实施例中，单片机的型号可以设置为stm32系列，在此不作具体限定。
55.s4、依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；
56.具体地，在本实施例中，次级反馈模块用于检测逆变焊机的输出电流，并将其转换为模拟电压信号，反馈给单片机。次级反馈模块中设置了分压单元及运算放大单元，分压单元用于将副变压器输出的直流电压降低到合适的范围，并输入给运算放大单元的非反相输入端。同时，分压单元将设定的目标电流值转换为模拟电压信号，并输入给运算放大单元的反相输入端。运算放大单元通过运算放大器实现，运算放大器比较两个输入端的模拟电压信号，并输出相应的模拟电压信号，作为误差值，输入给单片机。
57.s5、依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；
58.具体地，单片机采用了pi环算法，根据次级反馈模块反馈的模拟电压信号和设定的目标电流值，计算出误差值，并通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号。
59.具体地，在本实施例中，pi环算法采用了0.5为比例系数、0.01为积分系数；对误差值进行了
±
10v的限幅处理，可以快速消除静态误差、提高动态响应速度，同时可以有效抑制输出电流波形的震荡和失真。
60.s6、将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；
61.具体地，在本实施例中，本技术通过da转换器dac0808实现信号的转换，da转换器dac0808是一种8位并行输入数字-模拟转换器，可以将单片机输出的8位数字信号转换为模拟信号，并输入给电源芯片3846的引脚comp，用于调节其脉宽调制信号。
62.s7、显示所述逆变焊机的工作状态和参数；
63.具体地，单片机输出4位数字信号，输入给显示器，显示器内部的显示芯片控制数码管工作，显示逆变焊机的工作状态和参数。
64.s8、设置所述逆变焊机的工作模式和参数。
65.具体地，单片机通过引脚p3接收来自按键的4位数字信号，用于设置逆变焊机的工作模式和参数。
66.综上，本发明提供了一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，控制方
法包括：将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；显示所述逆变焊机的工作状态和参数；设置所述逆变焊机的工作模式和参数。因此，本发明能够实现对逆变焊机的精确控制和多功能调节，提高焊接质量和效率；本发明采用了pi环算法，能够根据输出电流的实时反馈和设定值，快速调整da输出信号，保证输出电流的稳定性和准确性；本发明还实现了逻辑功能控制，能够根据用户的需求和操作，选择不同的工作模式和参数，实现冷焊、过热保护、故障检测等功能，提高焊接安全性和可靠性。
67.在上述实施例的基础上：
68.请参照图2，图2为本技术提供的一种设置所述逆变焊机的工作模式和参数的流程示意图。
69.作为一种优选地实施例，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数包括：
70.s81、获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数；
71.作为一种优选地实施例，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
72.s82、获取用户的第二按键输入信号设置冷焊功能开关，控制输出电流在工作时间和间隔时间之间切换。
73.作为一种优选地实施例，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
74.s83、获取用户的第三按键输入信号设置过热保护功能开关，检测所述逆变焊机的温度，并在超过设定值时停止输出电流；
75.作为一种优选地实施例，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：
76.s84、获取用户的第四按键输入信号设置故障检测功能开关，检测所述逆变焊机的输入电压、输出电流、输出电压参数，并在发生异常时报警并停止输出电流。
77.作为一种优选地实施例，所述单一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法还包括：
78.依据存储功能开关，将所述单片机输出的数字信号存储在存储芯片中；
79.依据调用功能开关，从所述存储芯片中读取所存储的数字信号，并输入给所述电源模块。
80.作为一种优选地实施例，所述获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数包括：
81.所述逆变焊机的工作模式包括tig氩弧焊模式及mma手工焊模式。
82.具体地，在本实施例中，用户可以通过按键组件切换逆变焊机的工作模式，在此不作具体限定。
83.作为一种优选地实施例，所述检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机包括：
84.通过霍尔传感器检测所述逆变焊机的输出电流。
85.本技术还提供了一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置，所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法应用于该装置中，所述一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置包括：
86.电源模块1，用于将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；
87.单片机2，用于控制所述电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；
88.次级反馈模块3，用于检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；
89.da转换模块4，用于将所述单片机输出的数字信号转换为模拟信号，并输入给所述电源模块；
90.误差计算模块5，用于依据所述次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；
91.运算模块6，用于依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；
92.调节模块7，用于将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；
93.显示模块8，用于显示所述逆变焊机的工作状态和参数；
94.按键模块9，用于设置所述逆变焊机的工作模式和参数。
95.作为一种优选地实施例，所述电源模块内置有过压保护、过流保护、欠压锁定及软启动保护机制。
96.因此，本发明通过单片机程序来控制电源芯片的脉宽、调节输出电流，实现了高效、稳定、可调的逆变焊机控制系统。本发明还通过单片机实现了逻辑功能控制，提高了逆变焊机的智能化水平和使用便利性。本发明还通过单片机程序实现了冷焊功能，有效地防止了焊接过程中产生的氧化物，提高了焊接质量。本发明具有结构简单、性能优良、成本低廉、易于实现等优点，适用于各种场合的逆变焊机控制。
97.需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
98.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，包括：将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；显示所述逆变焊机的工作状态和参数；设置所述逆变焊机的工作模式和参数。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数包括：获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：获取用户的第二按键输入信号设置冷焊功能开关，控制输出电流在工作时间和间隔时间之间切换。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：获取用户的第三按键输入信号设置过热保护功能开关，检测所述逆变焊机的温度，并在超过设定值时停止输出电流。5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述设置所述逆变焊机的工作模式和参数还包括：获取用户的第四按键输入信号设置故障检测功能开关，检测所述逆变焊机的输入电压、输出电流、输出电压参数，并在发生异常时报警并停止输出电流。6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述单一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法还包括：依据存储功能开关，将所述单片机输出的数字信号存储在存储芯片中；依据调用功能开关，从所述存储芯片中读取所存储的数字信号，并输入给所述电源模块。7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述获取用户的第一按键输入信号控制对应的工作模式，选择不同的输出电流波形和参数包括：所述逆变焊机的工作模式包括tig氩弧焊模式及mma手工焊模式。8.根据权利要求1所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法，其特征在于，所述检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机包括：
通过霍尔传感器检测所述逆变焊机的输出电流。9.一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置，其特征在于，所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制方法应用于该装置中，所述一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置包括：电源模块，用于将输入的直流电压转换为高频交流电压，并输出给逆变焊机的主变压器；单片机，用于控制所述电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；次级反馈模块，用于检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；da转换模块，用于将所述单片机输出的数字信号转换为模拟信号；误差计算模块，用于依据所述次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；运算模块，用于依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的da输出信号；调节模块，用于将所述da输出信号转换为模拟信号，并输给所述电源模块，以调节所述电源模块的脉宽调制信号；显示模块，用于显示所述逆变焊机的工作状态和参数；按键模块，用于设置所述逆变焊机的工作模式和参数。10.根据权利要求8所述的一种基于单片机的tig-ii多功能逆变焊机控制装置，其特征在于，所述电源模块内置有过压保护、过流保护、欠压锁定及软启动保护机制。

技术总结
本发明公开了一种基于单片机的TIG-II多功能逆变焊机控制方法及装置，控制方法包括：将输入的直流电压转换为高频交流电压，输出给逆变焊机的主变压器；控制电源模块的脉宽调制信号，以调节输出电流的大小和波形；检测所述逆变焊机的输出电流，并将所述输出电流转换为模拟电压信号反馈给所述单片机；将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，并输入给所述电源模块；依据次级反馈模块所反馈的模拟电压信号和预设的目标电流值，获取出误差值；依据所述误差值通过比例和积分运算，得出调节后的DA输出信号；显示所述逆变焊机的工作状态和参数；设置所述逆变焊机的工作模式和参数。本发明能够实现对逆变焊机的精确控制和多功能调节，提高焊接质量和效率。高焊接质量和效率。高焊接质量和效率。


技术研发人员：李俊永
受保护的技术使用者：美高焊接设备（深圳）有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/7/20