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电气电子毕业设计论文
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毕业设计94型点焊机系统控制箱设计,电气电子毕业设计论文
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存档编号： 西安航空技术高等专科学校 毕业（课程）设计说明书 设计题目： KDWJ 4 型点焊机系统控制箱 系别： 电气工程系 专业： 计算机控制技术 班级： 计控 801 班 姓名： （共 23 页） 2008 年 4 月 14 日 nts 西安航空技术高等专科学校 计算机控制技术 专业课程设计任务书 姓名： 班级：计控 801 学号： 053030580120 一、 设计或实践题目： KDWJ 4型点焊机系统控制箱 二、 内容及要求： 1 KDWJ-4 型点焊机系统控制箱的组成电路； 2 KDWJ 4型电焊机系统控制箱各组成电路的工作原理。 三、 完成形式： 1 文字部分； 2 图表部分 。 四、 系（部）审核意见： 指导老师： 发题时间 ： 2008 年 2 月 26 日 完成时间： 2008 年 4 月 14 日 nts KDWJ 4 型点焊机系统 控制箱 摘要 KDWJ-4型点焊机 系统采用过流焊接的原理， 通过 两个电极加压工件 ， 使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻， 当 焊接电流从一电极流经另一电极时 ，就会 在两接触电阻点形成瞬间的热熔接 ，从而实现焊接的功能 。 本系统主要由电源 电路、中心指挥电路、拨盘译码电路、电流检测电路、记数脉冲整形与控制电路、焊接脉冲展宽与功率放大电路、报警电路、执行电路等九部分组成。 关键字： 点焊机； 过流； 接触电阻 ； 脉冲 ntsKDWJ-4 SPOT WELDER SYSTEMS CONTROL BOX Abstract KDWJ-4 spot welder system uses the overflow welding the principle, through two electrode compression work piece, causes two metals to form certain contact resistance under two electrodes pressures, when the welding current flows through another electrode from an electrode, will form the instantaneous hot fusion in two contact resistance spot, will thus realize the welding function. This system mainly by the power circuit, the central direction electric circuit, the driving plate decoding circuit, the electric current examination electric circuit, the register pulse shaping and the control circuit, the welding pulse widening and the power amplification electric circuit, the alarm circuit, the executive circuit and so on nine parts is composed. Key words: Spot welder; Overflow; Contact resistance; Pulse nts目录 概论 . 6 1、 电源 电路设计 . 7 1 1 电源工作 原理 . 7 1 2 电源 工作过程 . 7 2、 中心指挥电路 设计 . 8 2. 1 单片机 E80 . 8 2. 2 PIO与 CTC 接口芯片 . 8 3、模 数转换电路 设计 . 10 3 1 A/D转换 U521 管脚功能介绍 . 10 3 2 电路工作原理 . 10 4、拨 盘译码电路 设计 . 12 4 1 拨盘译码电路工作目的 . 12 4 2 拨盘译码电路工作原理 . 12 5、整 流检测电路 设计 . 13 5 1 电流检测电路工作原理 . 13 5 2 电流检测电路组成 . 13 6、计 数脉冲整形与控制电路 设计 . 15 6 1 电路工作过程 . 15 6 2 电路工作原理 . 15 7、焊接脉冲展宽与 功率放大电路 设计 . 16 7 1 焊接脉冲展宽电路 . 16 7 2 焊接脉冲功率放大电路 . 16 8、报 警电路 设计 . 17 9、执 行电路 设计 . 18 9 1 启动继电器的工作原理 . 18 9 2 执行电路工作原理 . 18 10、主 动力电路 设计 . 19 10 1 主动力电路组成及工作原理 . 19 10 2 主动力电路保护 . 19 结束语 . 20 致谢 . 22 参考文献 . 23 附录（一）、（二） nts概论 焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。所以焊接是一种把分离的金属件连接成为不可拆卸的一个整体的加工方法。 与铆接相比，焊接具有节省金属、生产率高、致密性好、操作条件好、易于实现机械化和自动化。所以现在焊接已基本取代连接铆接。焊接的另一个特点是可以化大为小、以小拼大。在制造大型机件与结构件或复杂的机器零件时，可以化大为小、化复杂为简单的方法准备坏料，用铸 -焊、锻 -焊联合工艺，用小型铸、锻设备生产大或复杂零件。焊 接可制造双金属结构。用焊接方法可制不同材料的复杂层容器，对焊不同材料的零件或工具（如较粗的钻头，就是用 45 号作钻柄，高速钢作钻头的切削部分）等。 所以，焊接是进行金属构件、机器零件等的重要加工方法，此外，焊接还是修补铸、锻件的缺陷和磨损零件的重要方法 。 点焊是电阻焊常用的一种工艺。 电阻焊是将焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行的焊接方法。 电阻焊的主要特点是：焊接电压很低（ 1 12V）、焊接电流很大（几十几千安培），完成一个接头的焊接时间极 短（ 0.01几秒），故生产率高；加热时，对接头施加机械压力，接头在压力的作用下焊合；焊接时不需要填充金属。 电阻焊的应用很广泛，在汽车和飞机制造业中尤为重要，例如新型客机上有多达几百万个焊点。电阻焊在宇宙飞行器、半导体器件和集成电路元件等都有应用。 因此，电阻焊是焊接的重要方法之一。 nts1 电源 电路设计 电源电路图参见设计图纸（一）。 此电路包括 12种交流电源供各电路使用。它们分别以两个变压器 B1、 B2 的副圈提供交流电，主圈接有三阶电容电感滤波电路（由 L1、 L2， C132 C135组成）以抑制电网的高次谐波串入，提高抗干扰能力。 1 1 电源工作 原理 在直流电源中我们选用 7800（正电源）系列和 7900（负电源）系列三端固定式稳压器，其电压、电流调整率较优，内部具有过流保护，过热保护和调整管安全工作区保护电路（管脚图参看元件表图）。下面以控制箱原理图第九个电源简述图中各元件作用， QL16为集成桥式整流块， W16为 7805三端固定集成稳压块（前面两位数字表示三端固定式正电源，后面两位数字表示输出的固定电压幅值），电容C122为几千微法以改善纹波、 C123为 0.1微 法的小电容，此电容具有抑制过电压的作用，在输出端的电容 C124继续改善输出电压纹波， C125抑制高频噪声带宽，由于接入了 C124，如果电路输入端因引起突然短路， C124上的电压将加在稳压块调整管的反向端，有可能击穿稳压块，为此在稳压块的输入，输出端之间接有保护二极管 D16给 C124提供放电回路。 1 2 电源工作过程 原理图上的第 2、 3、 4、 7、 8、 10、 11 电源中各元件的作用与第九电源相同。第一电源（ -6V）第二电源（ +15V）供给 WJ F板焊接触发脉冲功放电路用，第 3电源（ +15V）供给 WJ H板执 行电路用。第 4电源（ +15V）作为脚踏开关的信号源及 J5继电器的电源用第 5电源（ 6.3V）供给面板的电源指示灯红色及调整焊接指示灯白色或黄色。第 6 电源交流 12.5V作为焊接同步电源，供给 WJF 板的记数脉冲整形与控制电路用。第 7 电源（ +15V）供给 WJ J 板各电路用。第 9 电源（ +15V）供给 TP 801单板机用，第 10电源（ -12V）。第 11 电源（ +12V）供给电流检测电路运算放大器。第12电源（ +5V）单独供给 WJ E板的 ADC0809，此电源的各元器件安装在 WJ E板上。 nts2 中 心指 挥电路 设计 此电路包括 E80单片机与外部设备之间传送信息的接口电路，电路图参见设计图纸（二）。 2.1 单片机 E80 E80 单片机在所有确定的程序软件下根据焊工所置入的各种焊接数，通过接口有序地控制外部设备，精确地完成一个焊接循环。单板机的电路及说明不作介绍，在这对单板机控制外部设备的原理对照微型机接口加以说明。 2.1.1 CPU（ U6） CPU（ U6）是中央微处理器，是单板机的核心芯片它在专用程序的指挥下 ,可做一切算术运算及逻辑运算 ,并且根据程序焊接软件的要求接受信息 ,进行数据处理各向外部设备发布命令使 焊机按照指令执行操作。 2.1.2 EP EPROM（、）是可擦洗只读存储器型号为（）里面已永久性地写入了直流控制箱的专用控制程序，它指挥焊接设备准确无误地进行工作。 .1.3 R RAM 为读写存储器焊工通过拨置入的各种焊接参数（程序）的周数，压力的形式及电流的格数，经过译码电路在 板依次存入中（、），微处理器则根据程序要求的各焊接参数取出并执行，使焊机按各焊接参数准确工作存放在中的各焊接参数，焊工可根据需要随时修改。 .2 PIO 与 CTC 接口芯片 计算机与外部设备连接必须通过接口电路，在本控制箱的接口电路中采用了，接口芯片。 和都属于可编程接口芯片，也就是通过程序来确定芯片的工作方式，下面就和在本控制箱的作用分别介绍。 称作并行输入输出接口芯片，它可以把所发的信号传送给外部设备，也可以把外部设备的信号传送给，在本控制箱中，使用了两块芯片，一块在单板机上，另一块在 板上，芯片有个插脚，这里只介绍与外部设备有关的主要插脚见图，第二块共有 个插脚与个部设备连接，即 和 ，根据需要我们用编程分别确定了这个插脚或为外部信号输入脚，或为发出的信号输出脚传送给外部设备。凡箭头指向芯片的脚为输入脚，反之为信号输出脚。所谓信号只有两种状态，即高电平或低电平。例如：为输出脚控制它向外设发出或两种电平，当为时。表示此时焊机正执行到焊接程序，并且的“”状态使反相器的输出为高电平，则红灯亮。再如脚为输入脚，我们用程序确定，当为低电平时，则焊接为规范调试方式。当 为高电平时，则焊接为工件焊接方式。电平的高低由控制箱面板的规范调试工件焊接开关所确定。此时光耦合管的二极管端无电流通过，使集电极相连的（与门）输入端通过nts呈现高电平，则的输出端也为高电平（此输出端与的直接相连，的状态通过向计算机输入，当检测到为高电平时，就得知焊工已将工作方式开关拨向工件焊接位置立即自动进行电流进行监控，反之，如将开关拨向左边，则使相连，则为低电平，计算机得知信息，自动地将焊机置于规范调试方式焊接（只 对电流进行测量而不进行进行控）。我们规定（）中为休息程序指示、为电极为下降程序指示、为脉冲程序指示，为脉冲程序指示，为冷却程序指示、为脉冲程序指示，为维持程序指示， 全部以低电平为有效，即那个口为“”状态，就表示相对应的程序正在执行。为启动口，当为低电平时，通电。的为计数脉冲口（上升沿有效），当脚踏开关下时，通过脉冲整形与控制电路，使获得与工频同步脉冲，在程序监督下，对输入的脉冲记数，以 保证焊接程序按焊工在拨盘上所确定数顺序进行，例如焊工确定为周，则从数到个脉冲后自动关闭电压。的从低电平转为高电平，而立即进入下一个程序“脉冲”同时从高电平转为低电平，使面板红灯亮。指示焊机已进入焊接程序，以下类推。 为通知停止进入焊接程序输入口，要求机台焊机连锁的控制箱此口才起作用，为规范调试工件焊接确定口，为键盘拨盘确定口，我们规定当或为低电平时，则前面的规范调试或键盘有效。、为两口共同确定压力形式。当面板上的压力形式开关使光 耦合管的，都与相连时则使、都为高电平，此时指挥焊机进入平压力。当压力形式开关使接的二极管端接，的二极管端与相连时则使为高电平，为低电平此时焊机进入阶梯形压力。为允许焊接输出口。为脚踏开关通断信号输入口，（在计数脉冲与控制电路中介绍）。 板上的芯片共有个主要插脚与外部相连，我们规定插脚为启动口，分别为， JC3的启动口 ,PB3E为 J3 启动口 ,PB5E为电流开关量程变换启动口 ,PB7E为拨盘检查触发口 .PB4E为 J4启动口 ,程序规定焊机每完成一个焊接循环 PB4E电平状态改变一次 ,还有 PA0 PA7 的 8个插脚是与模数转换芯片连接的，它们的作用在后面的模数转换电路中介绍。 CTC芯片是一种具有计数器和定时器功能的可编程器件，。称作计数定时器。当作为计数器工件时，它能对外部触发脉冲进行计数，在到达程序规定的数值时，由 2C/T0（ 1）脚输出一正脉冲，与一正脉冲。本控制箱中的两块 CTC 芯片，我们都用程序设定为定时器工作，对于单板机上 CTC（ U/0）芯片中的插脚之一 2C/T0（ 0），我们 规定为焊接脉冲触发脚。当焊机到达脉冲 1程序时， CPU 从地址号为“ 2004”的 RAM存贮器中取出 a角格数（此格数是焊工通过拨盘置入的），以确定可控硅触发角的大小，再换算成所定时的实际数值，启动 CTC工作。在到达程序设定时间时， ZC/T0（ 0）发出正脉冲，此脉冲经过展宽放大，触发主动力电路的控制可控硅，我们确定加热格数越大，定时时间越短，可控硅导通角越大，焊件所获得的热量也愈多，反之导通角越小，焊件所获得的热量也越小。 nts3 模数转换电路 设计 模数转换电路图参见设计图纸（一）。 本电路的作用是将被监测的模拟二次电 流信号转换成 8位数字信号，显然被转换的数字信号大小是与模拟信号大小相对应的。 3 1 A/D 转换 U521 管脚功能介绍 模数转换简称作 A/D 转换， A/D 转换的核心器件是 ADC0809 芯片（ U512），它是 28 脚双列直插式组件，此芯片可以依次转换 8路的模拟信号，简称 8 路 A/D芯片。 U521 中的 8 个插脚 1N0 1N7 为模拟电压输入脚，在此我们只用了一个模拟输入脚 1N7（ 5），芯片的 CLK（ 10）脚为时钟脚，它所需要的时钟脉冲由 74LS74双 D触发器的输出提供， 74LS74的作用是将 CPUR的 2MHZ脉冲四分频 后，得到 500KHZ的脉冲送入 CLK（ 10）脚。每个脉冲周期为 2微秒，而每个被转换的模拟电压通过 ADC芯片中的“比较器”与基准电压进行 8次比较，一次比较需 8个脉冲周期，则一次转换时间为 2 微秒 *8*8=128 微秒，转换的 8 位数字信号，按高低位送到 P7 P0 脚的三态输出锁存器。此时芯片 EOC（ 7）脚发出转换结束信号， EOC信号送入 OE脚（输出允许），打开三态输出锁存器，同时 EOC 又经 MC14538（单稳芯片）延时后，送入 PIO 的 ASTB 脚。 ASTB 一旦接受到转换结束信号就立即通知 CPU，此时， CPU就会把 e存入 PIO的 PAO PA7脚的 8位转换数字信号提取进来，进行数据处理，上述过程的产生须具备三个条件。 a、芯片有 8 个模拟输入通道，本控制箱需要转换的是 1N7 通道的模拟信号，为此我们必须通过程序命令 CPU将通道号送入 A/D芯片的三个通道，选择脚（ 23、 24、 25），使 A/D 芯片允许 1N7通道转换。 b、 1N7（ 5）通道号虽然已送到 A/D 芯片的选择脚，但 A/D 芯片是否接受，还必须由芯片接受，ALE的电平状态由计算机输出的 IOW ， PS6， A1， A0 四线通过 74LS02和 74LS08 而加以确定。从图中可以看出，只有 IOW ， 6PS ， A1， A0 全这 0 电平时， ALE 才为 1 电平。上述四线电平状态由程序所确定。 c、 ADC0809的 STRT（ 6）脚为转换允许启动脚，此端获得一个正脉冲。则 A/D 转换一次，此脚与WJ E 板 CTC中 2C/T0（ 1）脚能否输出正脉冲则由程序确定，这样通过程序就能够控制 A/D板什么时候开始转换，转换次数，二 次转换的时间间隔。 3 2 电路 的工作 原理 ADC的 Vee（ 11）脚， GND（ 13）脚为芯片电源脚，本控制箱供给电源 5伏， VREF（ +）（ 12）与 VREF（ -）（ 16）两脚接基准电压，我们把 Vcc脚与 VREF（ +）脚共接电源 125， GND 脚与 VREF（ -）脚共接119（地） nts单位 1的数字所对应电压计算公式如下： 输入的模拟电压 VIN的范围为： 0V =VIN =4.98伏 VIN所对应的数字为 N= 02.0VIN 显然在 VIN不变的情况下，基准电压稳定性越高，则相应转换的数 字稳定性也越好，为此应特别注意 125与 119两点电压的稳定性。 mVV R E FV R E FLS B 20256 05256 )()(1 nts4 拨盘译码电路 设计 拨盘译码电路图参见设计图纸（二）。 4 1 拨盘译码电路工作目的 此 电路的最终目的就是将焊机工在拨盘上所定的每个程序的周数时间加热格数，采取扫描方式通 CPU控制依次采入存进 RAM存储器，以备计算器根据采入的数据，控制焊机准确地进行工作。 4 2 拨盘译码电路 工作原理 我们在此电路中采用的是矩阵式结构，对于直流有 9列 21 行，对于交流有 9列 40行，大一个实际拨盘中共有 11 个接点，其中 10 个接点为拨盘数据处接点，分别代表拨盘上的数码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ，另一个接点为 A，当操作工将拨盘拨至 8时，则接点 8与接点 A相连，如果 A点接地，则接点 8 也接地，其它数据接点则未接地。图二上的行列 23根线分别与 23个拨盘的 A点连接。第一行与休息程序十位拨盘的 A 点相连。第二行则与休息程序个位拨盘的 A点相连，以下的行数基本按然面板上的盘顺序依次和它们的 A点相连，顺 序是白的拨盘依次按行连接完毕后，接着黑色的拨盘依次按行连接。图二中的 9 列线分别表示拨盘的数据线， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 如第一列即表示将23个拨盘的数据接点互相连接，其实各列也都是每个拨盘同号数据接点互相连接。与行线连接的 75452为反相器，逻辑关系 Y=Y 。 U6器件为 74LS273是八位锁存器。如果我们使输入的数据线 D0 D7为10000000（ 1 表示该位线的电平为 5V， 0 表示该位线的电平为 0V）则相对应的输出数据线 Q0 Q7也为 10000000状态，再通过 75452反相器，使 U6控制的 8根行线状态为 01111111即除第一行的电位为 0V外，其余均为 5V，假设将休息程序的时间拨到 15周，则第一列与第二行的交点连通，第五列与第二行的交点连接，我们用软件命令 CPU使 U7， U8所控制的行线为 5V， U6所控制的第一行为 0伏，其余则为 5伏，则第一列必为 0V 因为第二列与第一行连接，而第一行又为 0V，其它各列为 5V，这样9 根列线的电平状态为 11111110，此 9根列线的电平状态，经 74LS244进入 CPU 送进 RMA将休息程序的十位数存储起来，同理再继 续往下扫描，第二行为 0V，其余各行为 5V。则第五列为 0V， 9根列线电平状态则变为 11110111通过转换将休息程序个位数 5存入 RAM，其它各程序参数的转换及存入依次类推。我们未将拨盘上 0数据的接点串接起来，因此少了一根 0位列线。理由是假如当焊工将休息程序拨盘拨到 00 时，其它数据的 9 根列线都未与第一行，第二行相连，当扫描第一行，第二行时，显然 9根列线的电平状态都为 11111111 通过转换用软件再全反则变为 00H， 00H则表示休息程序为 0周。 nts5 电流检测电路 设计 电流检测电路图参见设计图纸（一）。 5 1 电 流检测电路工作原理 本电路的主要作用将套在二次回路上的感应线圈在焊接的所获得感应电势，还原成二次电流的模拟信吃，并将本信号进行适当的放大，送入 A/D转换电路，最后进入计算机进行测量监控。 5 2 电流检测电路组成 第一部分，以 U81为核心，将线圈的感应电势近似积分，还原成二次电流模拟信号。 第一部分，以 U82为核心，将积分输出的模拟信号放大。 第三部分，通过稳压二极管将信号限幅输出，最后将输出信号（ 804）点接入 ADC0809芯片中 1N7（ 5）脚实行 A/D变换。 在第一部分中为使抗干扰能力增强，也为了在焊接 完毕时，给本线路提供一个较快的放电回路，我们采用了近似积分电路，本电路的输入输出关系如下式： 式中： U803感应线圈的感应电势。 U807近似积分电路输出。 从上式中看出本电路有一定的放大倍数，时间常数为 R83C81 第一部分为反相比例放大电路，输入输出关系如下式： 式中： U807为近似积分电路输出。 U808为比例放大电路输出。 考虑到此控制箱在配 600仟伏安直流焊机时，可焊零件从 1.5+1.5直至 4+4毫米。二次电流变化范围较大，在焊薄件时，为了使电流也能形成较大信号，以利于监 控。为此我们对键盘上其中两个铵钮定义为薄件捍接功能键，原件焊接功能键， 当焊 =1.5+1.5毫米的焊件时，我们需按（薄件焊接）功能键，计算机得到焊薄件信息后。立即命令 JW E板上的 PIO中 PB5E脚为低电平，通过 U515反相器，使 G51、 G81导通，最后使继电器 J8 动作， J8 的一对常开触点合，将（ 2）式中的 R819短路，这样比例放大倍数将增加，起到输入小电流，输出大信号的作用，同时在面板上第一位显示器显示二，表示焊机进入薄件焊接。当按原件键时，计算机使 PBE 为高电平， J8则不动作，放大电路保持原有放81581984 86*807808 RRR RUU )81831(8183803807 CR teRRUU nts大倍 数。同时显示器第一位显示三，表示焊机进入厚件焊接。 第三部分，为绝对值电路，也可以为全波电路，当我们在完成一个焊接循环时，此焊点的焊接电流是单方向的直流电，为避免焊接变压器的磁饱和，下一个焊接循环则必须变换变压器的通电方向，由于焊接变压器通电极性不断地交替变换，为此在感应线圈的电势就有下负之分，而我们设计的 A/D变换电路所进入的模拟信号则必须为下，第三部分电路可达到此目的，当然对于交流焊机，焊接电流方向每周都在发生变化，全波整流电路同样适用。 第三部分由 U83、 U84 两个运算放大器作为核心器件组成绝对值电路 ，原理如下： 当输出 U808为负时，由于二极管 D83、 D84的箱位作用，而 U83的反相比例器能起作用。 则： R818+R810=R88 U809=-U808 U809= 808U 当输入信号为正时，因为二极管 D81、 D82的箱位作用，使得 U83所组成的反相比例器不起作用。下信号则能通过 U84所组成的正向跟随器。 U809=U808 综合以上两式，总的输出特性为： U809=-U808（ U8090） 第四部分，为防止信号过大，超过 5V 或者电路产生故障，使 U84 输出超过 5V，给模数转换芯片ADC0809造成损坏的危险，我们设置了一个限幅电路。此限幅电路由运算放大器 U85，二极管 D85电阻R812组成， U85（ +）输入端接入 +5V，（ -）输入端的电位差 0)()( UU 使得 U85的输出端迅速正饱和，接近运放电源正电压 114，则 D85反偏起截止。因此，输出 U804=U809，而当 U809=5V时 ,则 U85的输入端电压差 0)()( UU ,使得 U85 输出端电压迅速下降 ,当下降到等于二极管导通压降时 ,D85导通 ,使得 )(U 输入端电压降低经过迅速反馈 ,导致使 VUUU 5804)()( 起到了限幅作用。 88 8 188 108 088 09 R RRUU nts6 记数脉冲整形与控制电路 设计 记数脉冲整形与控制电路图参见设计图纸（一），波形分析参见图纸（二）。 6 1 电路工作过程 本电路主要功能是产生完全与工频信号同步的方波计数脉冲，此系列脉冲 ，在脚踏开关控制下，进入 CPU的接口芯片 PIO的 PBO端。记数脉冲输入给 PBO端完成两个任务，第一，启动控制箱工作，使得焊机从休息程序起顺序进入予压，脉冲 1，冷却，脉冲 2，维持等程序，最后返回休息程序待命，以完成一个焊接循环。第二，各程序时间的基本计时单位是以计数脉冲周期为准。 6 2 电路工作原理 电路的 37、 38 点是由工电路与电网同步的 12.5V 交流电压供给的，此电压经光偶合管产生方波被输出， R21 为限流电阻， W21 为负半波提供通路使 G21 的输入二极管反向电压 =1 伏 ,同时在 W21 正向端限压削波 .G21的 C极波形如图 5b， G21的 C极 202 点与下面的输 b线共同进入 U22上的输入端，组成与非的逻辑关系，当 b 点为 1电平时， G21C极的方波经与非门 U22上，反相器 U21光偶管 G59，直至与门 U56 的输出端， PBO 的波形如图 5c，当 b 点为 0 电平时， U22 上的输出永远为高电平，这样就使 U504的输出端 PBO线无计数脉冲，一直处于高电平，如图 5b，焊机停在休息程序待启动。为此，b 点的电平高低决定了焊机是在工作状态还是在休息状态。而 b 点的状态是由 U22 下的两根输入线所确定的，我们分别定为 E线和 F线，这两根输入线也共同组 成与非逻辑关系， E、 F两线只要有一根为0 电平，则 U22F输 b线就为 1 电平，焊机处在工作状态。反之 E、 F线都为 1电平，则 b线为 0电平，焊机处在休息状态。 E 线的电产状态由脚踏开关所控制，当脚踏开关合上， 115 经 R24 使光偶管 G22导通，则 E 线为 0 电平，则 b 线为高电平，焊机工作。而另一输入端下线的电平状态则由 PIO 的 PA0线所确定，我们前面介绍过当焊机在休息程序时 PA0 为高电平，此电平通过与门 U504，与非门 U503，光偶合管 G23 使 F 线为高电平，此时如脚踏开关 K1 未能合上，则 E 线也为 1 电平，从而使 b 线为 0电平， PB0无脉冲，焊机停止工作，当踏下脚踏开关， E线为 0电平， PB0有脉冲，焊机从休息程序起开始工作，而当焊机休息程序过后进入其它程序时， PA0 为 0 电平，该电平使 F 线也由高变低，此时松开脚踏开关， E线变高，但 F线为 0，使 b线继续保持高电平， PB0有脉冲，焊机仍为顺序工作，请注意，予压程序除外，因为前面介绍过在予压程序计算机还要监视 PB7 脚， PB7 脚的电平由脚踏开关控制，当 K1 合上， E线为 0电平，此电平经 U21、 G54、 U50进入 PB7使 PB7为 0 电平，反之打开 K1，PB7 为 1 电平，因此，当在予压程序时，如踩脚踏 开关，则 PB7 为 1 电平，当计算机发现 PB7 在予压程序为 1 电平，将迫使焊机返回休息程序，同时也使 PA0 在为 1 电平。 PA0 的高电位以使 F 线为 1 电平，因前面已停踩脚踏开关， E线也为高电平，这样使得 B线为 0电平， PB0无脉冲，焊机停止工作。 nts7 焊接脉冲展宽与 功率放大电路 设计 焊接脉冲展宽，功率放大电路图参见设计图纸（一）。 本电路由两部分组成，第一部分为焊接脉冲展宽电路。第二部分为功率放大电路（在 WJ D板上）。 7 1 焊接脉冲展宽电路 在焊接程序中，计算机根据焊工，通过拨盘在地址号为 2004的存贮器内所输入 的加热格数，定出导通角的大小。通过芯片 CTC的 2C/T0（ 0）脚发出焊接触发脉冲，由于 2C/T0（ 0）发出的脉冲很窄，难以启动脉冲功放电路，为此，需把 2C/T0（ 0）发出的脉冲展宽。原理如下， 2C/T0 线与图中左边的U51 的输出 a 线共同组成与非逻辑关系，当 a 线为低电平时，不论 2C/T0 线是否有脉冲，它们的输出线 b 线一直为高电平，无脉冲输出。而当 a 线为高电平时， b 线的电平高低完全由 2C/T0 线的电平高低决定。 b、 c两点间的 U55 及 d、 e两点间的 U55再加上电容 C50及电阻 R550共同组成一个单稳电路，这个单 稳电路的输入为 b线，而 e线为单稳电路的输出线，当 2C/T0无脉冲时，单稳电路处在稳压定态输出点 E一直保持高电平， 532点和 e点反相，则一直处于 0电平，电容 C50两点电压为 0V，当 2C/T0产生一个正触发脉冲时，如图 7a，则 b线产生一个负脉冲图 7b，由于 E点反馈线在稳定态时为高电平，所以当 b 点产生低电平脉冲时， c 点立即上升为高电平通过电阻 R550立即向电容 C50充电，由于电容两端电压无突变过程，则 d点电位立即上升为高电平，因为 C50两点电压原为 0V，同时 e点立即下降为低电平，当 e 点变为低电平时，第一它使 532 点变为高电平。第二， e 点低电平反馈到单稳电路输入端。使 b,c两点间芯片自锁， c点一直为高电平，此时即使 2C/T0变为低电平，导致 b点为高电平，也不能影响 c点的高电平状态，由于 e点变为低电平， 532点即变为高电平，如图 7f，随着 d点电平不断同 C52 充电， d 点电位不断下降，当 Ud 下降到 U55 的翻转电压时（图 7d 的 H 点位置） e 点为高电平，第一它使 532 点立即变为 0 电平，第二它反馈到单稳输入端，由于 2C/T0 的脉冲很窄， b 点电平已为高电平，两输入线的逻辑关系则使 c 点变为低电平，而 d 点产生一个负跳变， C50 所存电压 ，通过 b,c两点间的 U55， R550放电，至此整个电路以恢复到稳态。当 2C/T0再产生一焊接脉冲，上述过程重复一次，从上 B我们可以看出单稳输出 E点的负脉冲宽度完全由 D点电压 Ud从高电平下降到翻转电压的时间长短而定，而这个时间长短，则由 T550 阻值大小， C50电容量大小而定，它们愈大，脉冲愈宽，反之脉冲就窄。 7 2 焊接脉冲功率放大电路 此电路焊接脉冲功率放大电路（见原理图）的作用是将脉冲展宽电路的焊接触发脉冲 532点经光偶合管 T40启动 T41 管作信号放大，然后通过电容 C40的偶合至 T42、 T43、 T44的基极作电流放大，放大的电流信号分别在脉冲变压器 B401、 B402、 B403产生脉冲电压，偶合到付圈以触发主电力nts电路的可控硅 SCR91， SCR93， SCR95。 当 532点为低电平时，光偶合管 T40输入端无电流通过，则输出端开路， T41无基极电流通过， T41集电极开路，此时负电源电流从 132点开始，经电阻 T41， R42流回 133 点，向电容 C40充电约 1ms，充电完毕，电容 C40两端电压为 -6V，这样就使 T42， T43， T44基射极这间加上反向电压，使之可靠截止，脉冲变压器无脉冲发出，而当 532点产生一个正脉冲时，光偶合管输入端有电流通过，同时正电源 117经 T40输出端向 T41基极输进基极电流， T41立即导通，在发射极产生一个电压跳变，此跳变信号，经 C40偶合使 T42， T43， T44基极电位立即变正，流起脉冲变压器形成一个正脉冲电压。经偶合给主电力电路控制可控硅，图常闭触点， K4-2 为水平开关常开触点，当无水时，水压指示灯 ZD3不亮，同时水压开关常闭触点将 532与 119短路，焊接脉冲无法进入功放电路，以保证主可控硅 SCR90，SCR92， SCR94在无水冷却情况下禁止通电焊接。 8 报警电路 设 计 报警电路图参见设计图纸（一）。 本控制箱装有报警电路，下面介绍报警电路原理。 在一般情况下，当计算机确定要报警时，立即命令定时 /计数器 CTC 通过其芯片的第 9 脚发出一定频率的脉冲通过单稳触发器， 14538将脉冲展宽，脉冲度由 C51与 R545的乘积决定，其展宽的脉冲通过反向器 U53，光偶合管 G61 驱动小功管 G62 带动蜂鸣器，发出警报，蜂鸣器两根是直接与 111 点和 G62的集电极相连。 nts9 执行电路 设计 执行电路图参见设计图纸（一）。 此电路和原 KD5控制箱的执行电路几乎一样，在这 介绍启动继电器的工作原理。 9 1 启动继电器的工作原理 每个继电器的启动电路都是不一一致的，此以 JC4为例说明如下：本电路主要由核心元件光偶合管 G35 单结晶体管 T35，可控硅 SCT35 组成。为偶合管输出的通断控制单结晶体管的触发电路，而单结晶体管是否能在电阻 R317 产生自振脉冲，则又控制着 SCR35触发极，以决定其导通与关断，显然当可控硅 SCR35导通时 JC4工作，反之 JC4不工作。 当焊机处在休息状态时，休息程序指示脚 PA0 为高电平， PA0 的高电平通过与门 U57 两级反向器U51 的传输，再经过继电器 J2I 常闭触点，使 G35 的输入二极管有电流通过，经光偶管 G35 的输出端闭合。电源 113 经电阻 T325， G35 向电容 C35 充电， G35 电压不断上升，此电压到达 T35 的触发电压时， C35 的能量迅速向 R317 放出，在 R317 上产生一个脉冲电压，当 C35 上电压因放电而下降至谷点电压时， T35截止，电源又向 C35充电，上述过程又再次发生，这样往复，并在 R317上获得一系列的电压脉冲。此脉冲接在 SCR35 的触发极阴极上，使 SCR35 导通， JC4 工作，电极抬起，而当脚踏开关踩下，焊机进入预压程序后， PA0电平变低，使 G35 无电 流通过，关断 T35的触发电路， R317上无脉冲， SCR35关断， JC4停止工作，电极压下。 由中心指挥电路中知，使 JC1， JC3， JC2， J3， J4各继电器通断的控制信号，分别由 WJ E板中的 PI0的输出脚 PB0E， PB1E， PB2E， PB3E， PB4E发出，例如，我们确定当焊机刚一进入预压程序，立即向 PB0E发出低电平信号，此信号经反向器 U515使 540点变为高电平，此电平使 G31工作，通过T31使 SCR30导通， JC1则立即通电工作。直至焊机工作到维持程序最后一周， CPU 才发布命令，使 PB0E为高电平 ，此高电平，使 JC1 断电，停止工作。 9 2 执行电路工作原理 在原理电路图中，还有两个继电器 J1 和 J2继电器的三对常开触点，分别接在电路 SCR90， SCR90，SCR94的触发电路中。图中 K2是面板上的调整 /焊接开关 132， 133间的常闭触点。为过电流继电器 JA所控制，当 K2拨到焊接时，则 J1 通电，三对常开触点 J11， J12， J13全部合上。接通可控硅触发电路，在焊接过程中，如果电流过大，超过 JA 所预置的电流位置，则 JA 常闭触点断开， J1断电，导致可控硅触发电路断路，以保护主动力电路，如果焊工需要无电流执 行一个工作循环，则可将 K2 拨到调整，使 J1 断电。 J2 常闭触点接在 JC4 电路中的 G35 输入回路中，如焊工需要在不踩脚踏开关的情况下观察上下电极是否对中，只要拨下开关 K3，使 J2 通电，则 JC4断电，电极压下。 nts10 主动力电路 设计 主动力电路图参见设计图纸（一）。 10 1 主动力电路组成及工作原理 主动力电路是由三相桥式半控电路组成，可控硅 SCR90， SCR92， SCR94为三相可控元件，整流管D90， D91， D92 为不可控硅元件，它们的负载是焊接变压器，为防止焊接变压器磁饱和，仍保留原焊机的换向开关 JK1， JK2，为防止电极抬起时产生为花，烧伤工件，同时保留了原焊机的短路开关 JK3，由于采用桥式半控电路，负载又是大电感。当焊接脉冲切断时，易造成半控桥失控现象，为此，电路中装有续流二极管 D93，以防止现象产生。 10 2 主动力电路保护 为防止进线交流侧，因电网受雷击，以及电网的突然接通与断开而产生的过电压，我们在交流侧A。 B， C 三相上，成三角形地接上了压敏电阻，为防止可控硅在换流过程中所产竹的过电压，在每个可控硅端并联了一组电容，电阻吸收电路，当然 D93 也起到了防止在直流侧突然断路时而形成过压的保护作用。 JA为原焊机带有的过电流继电器，它只能起到在可控硅触发电路中，因干扰等原因引起的可控硅误通和通期间所导致的焊接电流增大，而切断触发电路的目的，当上情况发生时， JA 动作， JA 接在J1回路中的常闭触点， 132 与 133点断开， J1失电，其三对常开触点断开，切断焊接
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