一种飞机铆钉电磁感应加热控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种飞机铆钉电磁感应加热铆接的控制装置，它包括相控整流电路、滤波电路、全桥逆变主电路、谐振回路、加热线圈、主控制器、模／数转换电路、调理电路，其特点是：滤波电路的电压信号和谐振回路的电流信号都经调理电路连接到模／数转换电路，模／数转换电路的输出通过接口与主控制器相连，主控制器输出的四路ＰＷＭ信号经隔离驱动后，两路用于控制相控整流电路，另两路控制全桥逆变主电路，谐振回路的输出通过连接电缆与加热线圈相连。由于本发明专利技术采用嵌入式ＣＰＵ的ＤＳＰ为核心控制器，简化了系统硬件结构、缩小设备体积，提高系统的可靠性和自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种机械铆接的控制装置，具体地讲是一种飞机铆钉电磁感应加热铆接的控制装置。
技术介绍
铆接是飞机结构重要的联接方法之一，铆接质量极大地影响着飞机的寿命。随着我国新机的增多，钛合金、高温合金、不锈钢等大直径铆钉紧固件的采用也愈来愈多，这些铆钉材料冷塑性差、对应变率敏感、屈强比高、冷变形困难，使得普通的冷铆技术存在铆接难度大、效率低，需要在高温下进行热铆接。电磁感应加热作为一种金属加热的新方法，具有效率高、速度快、节省能源等突出特点，它已在家居、厨具、冶金等行业得到了广泛的应用，但我国还没有把电磁感应加热应用到飞机铆钉的热铆接方法中。目前飞机的热铆接方法采用的仍是加热和铆接分离的铆接方法，即用电烙铁或铆钉直接通电产生电阻热给铆钉加热后，用夹持工具将铆钉放到铆钉孔里，再用液压或气动铆枪压力锤铆，这些方法存在加热不均、效率低、电极接触点易烧熔、操作不方便等缺点，无法保证飞机铆接的效率和铆接质量，这已影响了我国飞机维修能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用电磁感应加热原理的飞机铆钉电磁感应加热铆接的控制装置。为了实现本专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是本专利技术由相控整流电路、滤波电路、全桥逆变主电路、串联谐振回路、加热线圈、主控制器DSP(数字信号处理器)、存储器、继电器、模/数转换电路、输入信号调理电路、键盘、PWM光隔离电路、LCD液晶显示器，其特点是滤波电路的电压信号和串联谐振回路的电流信号都经输入信号调理电路连接到模/数转换电路，模/数转换电路的输出通过SPI接口与主控制器相连，主控制器输出的四路PWM信号经隔离驱动后，两路用于控制相控整流电路，另两路控制全桥逆变主电路，串联谐振回路的输出通过连接电缆与加热线圈相连，上述环节构成了谐振频率自动跟踪逆变控制回路；上述主控制器还与存储器、看门狗、继电器驱动电路、键盘以及LCD液晶显示器相连接。上述的相控整流电路在主控制器产生的PWM脉冲方波的控制下输出加热铆钉所需的母线电压；谐振频率的自动跟踪采用自校正极值寻优控制算法，使谐振回路在一定母线电压下始终输出极大值电流，实现谐振频率的自动跟踪。上述的相控整流电路在主控制器产生的PWM脉冲方波的控制下输出要求的整流电压；上述的全桥逆变主电路由4个IGBT开关管组成，上下桥臂在主控制器产生的对称PWM方波的控制下轮流导通和关闭。上述的串联谐振回路主要由给铆钉加热的线圈和谐振电容组成，谐振频率在20KHz～35KHz。上述的串联谐振回路通过霍尔传感器将谐振电压和电流反馈给输入信号调理电路。上述的模/数转换电路的A/D转换芯片为一多通道模数转换芯片，通过SPI接口与DSP相连接。由于本专利技术飞机铆钉电磁感应加热控制装置采用嵌入式CPU的数字信号处理器DSP为核心控制器，简化了系统硬件结构、缩小设备体积，提高系统的可靠性和自动化程度。由于主电路采用IGBT全桥串联谐振逆变器，同时采用自校正极值寻优控制算法实现谐振频率的自动跟踪，保证了逆变开关管在零电压下开通和关断，提高了系统的热功效率和热稳定性，所以该专利技术完全适用于飞机电磁感应热铆接的控制系统。附图说明图1为本专利技术的电路原理框图。图2为本专利技术的谐振频率自动跟踪控制框图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术包括相控整流电路、滤波电路、全桥逆变主电路、谐振回路、加热线圈、主控制器、存储器、继电器、模/数转换电路、输入信号调理电路、键盘、PWM光隔离电路、LCD液晶显示器。输入的交流220V市电连接到相控整流电路；相控整流电路的输出经滤波电路后和全桥逆变主电路相连，逆变主电路的输出连接到串联谐振回路，串联谐振回路的输出通过连接电缆与加热线圈相连。主控制器与PWM脉冲隔离驱动、存储器、看门狗、继电器驱动电路、模/数转换电路、键盘、外部信号调理输入电路以及LCD液晶显示器相连接。继电器驱动电路输出与继电器组相连接。同时，PWM脉冲隔离驱动的输出分别和相控整流电路、全桥逆变主电路相连。串联谐振回路输出的电压和电流信号输入到信号调理输入电路，输入信号调理电路的输出与模/数转换电路相连。如图1所示。本专利技术的系统上电后，液晶屏显示电磁热铆接系统的操作界面，主控制器根据操作者从键盘输入有关铆钉的尺寸和材料等参数，从存储器中的数据表中查出加热所需的磁化电压、电流以及加热时间等控制参数。主控制器产生两组PWM控制信号输出到相控整流电路和全桥逆变主电路控制产生中频磁化电压和磁化电流。输入的交流220V交流电经过相控整流滤波后产生的直流电压输入到全桥逆变主电路，输出的脉冲方波输出到由电容和加热线圈构成的串联谐振回路，产生脉冲磁场使铆钉发热，同时磁化的电压、电流信号经输入信号调理电路后由模/数转换电路反馈回主控制器单元。主控制器根据反馈的磁化电压和电流信号调节PWM信号保证电磁热铆接的输出热功率。若电路出现过压、过流等情况，主控制器控制继电器驱动电路输出不同的过压、过流、过温和报警4种继电器开关量信号。由于不同材料铆钉的铆接温度不一样，本专利技术通过加热时间控制铆接温度，将飞机上常用的钛合金、铝合金和不锈钢材料铆钉按不同尺寸加热需要的铆接温度所需的加热时间等控制参数保存到主控制系统的存储器中。本专利技术采用自较正极值寻优控制算法实现谐振频率的自动跟踪，其中控制外环为电压控制环，使相控整流滤波电路产生指定的母线电压，满足不同材料和直径铆钉不同热铆接电压的需要。内环为谐振电流控制环，采用自校正极值寻优控制算法，通过改变逆变主电路的PWM信号频率使谐振电流始终保持在最大极值，间接实现谐振频率的自动跟踪，因为只有在谐振频率点谐振电流才会达到最大值。通过上述方法保证了飞机铆钉在电磁热铆接时，当加热温度、铆钉磁导率时变化时，控制系统都能实时跟踪谐振频率，实现零电压换流并始终工作在功率因数接近或等于1的谐振状态，提高系统的热效和热稳定性。如图2所示。最后应说明，本专利技术的实施仅用于说明技术方案而非限制。以上对本专利技术进行了详细说明，使普通技术人员也可以理解，并且其依然可以对本专利技术所揭示的技术方案进行修改或者等同替换。而一切不脱离本专利技术技术方案的精神和范围的修改和替换，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机铆钉电磁感应加热铆接的控制装置，包括：相控整流电路、滤波电路、全桥逆变主电路、谐振回路、加热线圈、主控制器、存储器、继电器、模／数转换电路、输入信号调理电路、键盘、ＰＷＭ光隔离电路、ＬＣＤ液晶显示器，其特征在于：滤波电路的电压信号和串联谐振回路的电流信号都经输入信号调理电路连接到模／数转换电路，模／数转换电路的Ａ／Ｄ转换芯片为一多通道模数转换芯片，模／数转换电路的输出通过ＳＰＩ接口和主控制器相连，主控制器输出的四路ＰＷＭ信号经隔离驱动后，两路用于控制相控整流电路，另两路控制全桥逆变主电路，串联谐振回路的输出通过连接电缆和与加热线圈相连。

【技术特征摘要】
1.一种飞机铆钉电磁感应加热铆接的控制装置，包括相控整流电路、滤波电路、全桥逆变主电路、谐振回路、加热线圈、主控制器、存储器、继电器、模/数转换电路、输入信号调理电路、键盘、PWM光隔离电路、LCD液晶显示器，其特征在于滤波电路的电压信号和串联谐振回路的电流信号都经输入信号调理电路连接到模/数转换电路，模/数转换电路的A/D转换芯片为一多通道模数转换芯片，模/数转换电路的输出通过SPI接口和主控制器相连，主控制器输出的四路PWM信号经隔离驱动后，两路用于控制相控整流电路，另两路控制全桥逆变主电路，串联谐振回路的输出通过连接电缆和与加热线圈相连。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：全书海，陈启宏，卿华，邓坚，邹文，杨海涛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]