数控恒温焊接/返修系统技术方案

本发明专利技术涉及一种小型智能焊接／返修系统，具体名称为“数控恒温焊接／返修系统”。本系统提出了一种新的焊接／返修方法－－电涡流焊接／返修法。其核心是把高频脉冲信号加到低阻抗线圈上，在线圈内插入铁心，根据电磁感应原理，利用铁心内产生的涡流转化为热能进行焊接。将这种方法与半桥式开关电源相结合，可以解决目前小型化大功率低压安全焊接／返修的技术难题；再加以先进的软件算法（ＰＩＤ算法与模糊控制理论相结合）和单片机技术，可实现数字化恒温控制。本系统主要包括开关电源、单片机系统、焊接／返修装置三大部分。本系统具有结构简单、工作效率高、安全可靠、温度可预置、适应性强等特点，可广泛应用于各种电子电路的焊接与返修领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Numerical control constant temperature welding / repair system

The invention relates to a small intelligent welding / repair system, specifically named as a numerical control constant temperature welding / repair system\. A new welding / repair method eddy current welding / repair method is put forward in this system. The core is to add a high frequency pulse signal to the low impedance coil and insert the core into the coil. According to the principle of electromagnetic induction, the eddy current generated in the core is converted into heat energy for welding. With the half bridge switching power supply method combined, can solve the technical problem at present miniaturized high power low voltage safety welding / repair; coupled with advanced software algorithms (PID algorithm combined with fuzzy control theory) and SCM technology, can realize digital constant temperature control. The system mainly includes switching power supply, SCM system, welding / repair device three major parts. The system has the characteristics of simple structure, high work efficiency, safe and reliable, temperature preset and adaptable. It can be widely used in the welding and repairing fields of various electronic circuits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多功能、一体化焊接/返修装置，是一种智能化、高效率数控恒温焊接/返修系统。
技术介绍
随着我国的焊接自动化水平不断发展和提高，各种辅助焊接/返修设备也得到了相应发展。但就焊接工程整体来说，我国的焊接自动化技术与发达国家还有较大差距。主要反映在使用性能、品种和质量还不能完全满足国内大多数用户的要求。在焊接技术迅速发展的过程中，小型化携便式智能焊接系统也取得了相应的发展，实现了多功能自动化控制，备受用户的青睐。在肯定这些系统的优点的同时，我们应该看到这些系统存在不同程度的缺陷，如工作效率低、输出功率小、稳定性差、安全性能差、使用不方便等。本系统开发者基于多年来的实践经验，创新性地利用高频涡流发热原理开发出了本智能焊接/返修系统，附加单片机控制系统实现了高效节能、输出功率大、工作稳定的恒温数字控制，本产品安全可靠、生产成本低，是一款理想的便携式智能焊接/返修系统。
技术实现思路
本专利技术是基于电涡流发热原理提出的一种新的焊接/返修方法——电涡流焊接/返修法。本焊接法与半桥式开关电源、单片机系统相结合实现了智能化数控恒温焊接。具体做法是将半桥式开关电源输出的高频电压脉冲信号加到负载线圈上，在线圈内插入负载(烙铁头或吸锡头)，根据电磁感应原理，铁心内会产生电涡流，电涡流足够大时会发热，利用此热能即可进行焊接/返修；再加以先进的算法(PID算法与模糊控制相结合)，利用单片机系统实现了真正的恒温数字化控制。本系统的电源为半桥式交流变换器，把220V交流电压变换为30V以下的交流脉冲电压，使得工作起来安全可靠，输出电流很大。把此电压加到一组电阻值很小(几欧姆)、电感量较大的负载线圈上，在线圈内插入易产生电涡流的金属材料，利用电涡流发热原理进行焊接。利用本系统进行焊接时，焊接功率可高达300瓦，工作效率在70％以上，负载与电源完全隔离，隔离电压在1千伏以上，安全性能强，并且实现了温度可预置的恒温焊接。附图说明图1为本专利技术结构示意图。其中1为外壳(内含开关电源和单片机系统)，2为显示器，3为键盘，4为电源开关，5为电源指示灯，6为负载线圈，7为烙铁芯或吸锡头，8为绝缘材料(陶瓷等)，9为温度传感器。图2为本专利技术系统硬件结构框图。其中1为开关电源，2为负载，3为单片机系统，4为温度传感器，5为变送器，6为A/D转换电路，7为输出控制电路，8为键盘，9为显示器，10为过零检测电路。图3为本专利技术开关电源原理示意图。图4为本专利技术系统软件流程图。具体实施例方式如图1所示为一种数控恒温焊接/返修系统，本系统主要由开关电源(1)、焊接/返修装置(2)、和单片机系统(3)组成。为了提高抗干扰能力，开关电源和单片机系统电路上应完全独立，但可安置于同一装置内部使焊接系统一体化。本焊接系统面板还配有LED显示装置、电源开关及各种功能按键，输出端通过屏蔽线连接焊接/返修装置和温度传感器。如图2所示为本系统的硬件结构框图，各部分工作原理如下所述。1.开关电源基于半桥式开关电源的基本工作原理，通过触发二极管的电压触发和变压器耦合技术使互补对称的功率管导通，实现了电源软启动。为了进一步保护电源，在电源直流输入端加入了延时启动电路，延时时间可达0.5秒，这样避免了启动电流瞬间增大。当没有负载时，电源停止振荡，无输出电压。本开关电源为半桥式交流变换电源，该电源工作频率较高，两管交替导通实现了对负载能量的有效传输，工作效率高，输出功率可高达300瓦。开关电源的基本工作原理如图3所示，两管的交替导通受驱动脉冲1、2的控制，驱动脉冲1到来时，Q1导通，电容C1经Q1和变压器T放电，电源同时经过Q1和变压器T对电容C2充电，向次级负载传送能量。驱动脉冲1过后，Q1截止。由于变压器T存在漏电感，流经变压器的电流不能立即回零，而在变压器两段产生较高的尖峰，使得快恢复二极管D2导通，漏电感所储存的能量通过对C1反向充电向电网回馈，直至电流为零。同理，可得Q2导通和两管同时截止的工作过程。负载直接与变压器T的次级相连，由于采用降压变压器，初次级完全隔离，隔离电压可达1千伏以上，输出电压为低于30伏的交流电压，这样使得使用本焊接系统很安全。2.单片机系统主要由AT89C51单片机、温度传感器(PT100)、变送器、A/D转换器(ADC0804)、输出控制电路、键盘显示电路等组成。温度采集电路用来采集被控对象(烙铁芯或吸锡头)的温度，然后由温度/电压转换器得到所需电压送入A/D转换器实现模数转换，并由软件对所采集数据进行非线性校正。功率控制部分由过零检测电路和输出控制电路组成，实现了对负载的精确控制。键盘采用4×4构成的16个按键组成，实现了数字温度预置和输出温度调节等功能，显示电路采用LED显示器显示预置温度、实际温度等。本系统在软件设计上主要采用目前自控领域较流行的PID控制算法与模糊控制相结合，实现了对焊接/返修温度的较为稳定控制，使超调量大大减小。系统软件流程图如图4所示。3.焊接/返修装置由负载线圈、烙铁头或吸锡头、绝缘材料等组成。负载线圈由一组电阻值很小，电感值较大的金属丝环行绕制而成，然后经过耐高温陶瓷密封其内，外面用耐高温耐氧化金属钢材封装，中间留有小孔，用于插入烙铁心或吸锡头，根据电磁感应原理，当开关电源输出变压器输出的高频电压信号加到负载线圈上时，在线圈内部插入铁芯，其上即会产生电涡流，当输出功率很大时，铁芯发热可用于焊接。焊接温度可达200℃以上，焊接功率最大可达300瓦，且预热时间很短。烙铁头或吸锡头可用普通的外热式电烙铁头或易产生电涡流的其他金属材料制成，且形状、尺寸可任意设计。另外，为了真实检测实际焊接温度，温度传感器应置于陶瓷材料与金属屏蔽层之间的合适位置。总之，本系统具有以下特点智能化、一体化、工作效率高、输出功率大、安全可靠、适应性强、体积小、重量轻等显著特点。权利要求一种数控恒温焊接/返修系统。本系统由三大部分组成开关电源、单片机系统和焊接/返修装置。1.焊接/返修装置。其特征在于电涡流焊接/返修法；焊接头和吸锡头材料及结构；电阻小、电感大的负载线圈。2.开关电源。其技术特征在于半桥式交流电源变换器；延时启动电路；软启动电路。3.单片机系统恒温控制方法及控制点部位；温度传感器安置部位；温度预置和数显功能。全文摘要本专利技术涉及一种小型智能焊接/返修系统，具体名称为“数控恒温焊接/返修系统”。本系统提出了一种新的焊接/返修方法——电涡流焊接/返修法。其核心是把高频脉冲信号加到低阻抗线圈上，在线圈内插入铁心，根据电磁感应原理，利用铁心内产生的涡流转化为热能进行焊接。将这种方法与半桥式开关电源相结合，可以解决目前小型化大功率低压安全焊接/返修的技术难题；再加以先进的软件算法(PID算法与模糊控制理论相结合)和单片机技术，可实现数字化恒温控制。本系统主要包括开关电源、单片机系统、焊接/返修装置三大部分。本系统具有结构简单、工作效率高、安全可靠、温度可预置、适应性强等特点，可广泛应用于各种电子电路的焊接与返修领域。文档编号B23K3/03GK1603044SQ0313463公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日专利技术者武林, 张伦 申请人:武林, 张伦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控恒温焊接／返修系统。本系统由三大部分组成：开关电源、单片机系统和焊接／返修装置。　焊接／返修装置。其特征在于：电涡流焊接／返修法；焊接头和吸锡头材料及结构；电阻小、电感大的负载线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武林，张伦，
申请(专利权)人：武林，张伦，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]