球球大作战代刷 - 球球全网最低自助下单平台

自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

4.说明书

基于STM32F103的多功能数字逆变焊机控制板

技术领域

[0001] 本实用新型涉及逆变焊机技术领域，具体涉及一种基于STM32F103的多功能数字逆变焊机控制板。

背景技术

逆变焊机的种类繁多。 而传统的逆变焊机主要是通过模拟电路实现的。 为了保证逆变焊机的质量，通常需要使用大量的高精度元器件，这就带来了产品成本高、性能一致性差的先天缺点。 ，还存在生产调试工作量大的问题。 由于完全依赖于模拟硬件，适用于逆变焊机控制板的产品类型比较单一，即设计的电路板只能用于某一型号或性能的逆变焊机，且逆变焊机实现不同的功能。 以及不同的性能参数，控制硬件必须有针对性地进行匹配或参数调整，这使得逆变焊机制造商准备了各种类型的控制电路板，以满足不同的模型和性能要求。 逆变焊机。 这样一来，不仅增加了生产成本，生产计划的制定也面临着很大的挑战，而且每个维修点都必须时刻有各种型号的控制板进行备份，增加了产品售后的难度维护。

随着电力电子技术和微机控制技术的发展，逆变电焊机的研发和制造水平也在不断提高，逆变电焊机的控制方式也逐步由模拟式向数字式转变. 然而，现有的半数控逆变焊机仍面临着传统逆变焊机的诸多不足，不能更好地满足使用要求。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种能够实现全数字化控制的生产成本低、输出特性多样、输出控制准确且一致性好的基于多功能数字逆变焊机STM32F103机器控制面板。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型所述的基于STM32F103的多功能数字逆变焊机控制板，其特征在于：包括基于STM32F103的单片机系统和与该单片机系统连接的电源管理电路模块，过温保护电路模块、模拟量反馈电路模块、开关量反馈电路模块、电流遥控盒电路模块、CAN总线驱动电路模块、PWM输出电路模块、交流波形输出电路模块、开关量输出电路模块。

其中，所述电源管理电路模块包括网络电压采集电路和双网络判断电路，其中所述网络电压采集电路连接到STM32F103的第32脚，所述双网络判断电路连接到STM32F103的第66脚。

所述的过温保护电路模块包括三个温度采集通道，其中第一温度采集通道用于采集快恢复二极管的温度并将采集到的信号连接至STM32F103的第36脚，第二第一温度采集通道用于采集主逆变开关管的温度并将采集到的信号连接到STM32F103的第34脚，第三个温度采集通道用于采集逆变焊机内部环境的温度并将采集到的信号连接到STM32F103的第33脚。

所述的模拟量反馈电路模块包括输出电压采集电路、输出电流采集电路和初级峰值电流采集电路，其中所述输出电压采集电路连接到STM3的2F1 3的第25脚，所述输出电流采集电路连接到STM3的第26脚STM32F103的第29脚全桥逆变控制板，初级峰值电流采集电路接STM32F103的第29脚。

[0010] 开关量反馈电路模块包括焊枪开关电路和水压开关电路，焊枪开关电路连接STM32F103的第79脚，水压开关电路连接第62脚STM32F103的。

所述的电流遥控盒电路模块包括脚踏开关输入电路、脚踏电流控制输入电路、自动焊信号输出电路、自动焊握手信号输入电路、3.3V电压输出电路和24V电压输出电路，其中脚踏开关输入电路为连接到STM32F103的第78脚，踏板电流控制输入电路连接到STM32F103的第18脚，自动焊接信号输出电路连接到STM32F103的第43脚，自动焊接握手信号输入电路连接到STM32F103的第80脚。

所述CAN总线驱动电路模块是以CAN驱动芯片PCA82C251为核心组成的驱动电路模块，所述CAN驱动芯片PCA82C251的TXD引脚连接到STM32F103的第82引脚，其RXD引脚连接到第82引脚STM32F103 的脚 81。

[0013] HVM输出电路模块是以集成运放IC为核心的比例运放电路模块，比例运放电路模块的输入端连接STM32F103的23脚。

[0014]交流波形输出电路模块的正相输出接STM3 2F103的第40脚，其负相输出接STM32F103的第42脚。

所述的开关量输出电路模块包括气阀控制输出电路、高压引弧控制输出电路和风扇控制输出电路，其中所述气阀控制输出电路连接到STM32F103的第87脚，所述高压引弧控制输出电路连接到STM32F103的第86脚，风扇控制输出电路连接到STM32F103的第88脚。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型是一种基于全数字控制的多功能逆变焊机控制板，控制板采用兼容多种功能的模块化电路设计，输出特性多样，使控制板在硬件上兼容不同逆变焊机的功能需求，使得在生产逆变焊机时，可以使用同一块控制板生产多种型号和性能的逆变焊机，大大减少了需要生产的逆变器数量。本实用新型有效降低了生产和维护成本，简化了产品调试和生产流程，提高了产品的稳定性和一致性。 该控制板可实现相关逆变焊机的所有功能，如交流氩弧焊、直流氩弧焊、气保焊、等离子切割机等，基于STM32F103采用合适的控制算法，输出控制为准确的。

具体实施方式下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图纸说明

图1是本实用新型的组成原理框图。

图2是本实用新型焊枪开关的电路图。

图3为本实用新型的PWM输出电路图。

图4是本实用新型的交流波形输出电路图。

图5是本实用新型的燃气阀控制输出电路图。

图6为本实用新型的CAN总线驱动电路图。

图7为本实用新型的输出电流采集电路图。

图8是本实用新型的峰值电流采集电路图。

详细方法

如图1所示，本实用新型所述的基于STM32F103的多功能数字逆变焊机控制板主要包括基于STM32F103的单片机系统和与该单片机系统相连的电源管理电路模块、过温保护等。电路模块、模拟量反馈电路模块、开关量反馈电路模块、电流遥控盒电路模块、CAN总线驱动电路模块、PWM输出电路模块、交流波形输出电路模块和开关量输出电路模块，其中单片机系统基于STM32F103的多功能数字逆变焊机控制板的控制核心电路。 通过基于STM32F103的单片机系统，可以为周边电路模块提供模拟量和数字量的实时采样和控制输出，匹配合适的控制算法后，可以通过采样输出控制信号控制板周围的输入接口板和输出驱动板，进而实现各种逆变焊机的功能。 基于STM32F103的微控制器系统配置了带有IIC接口的存储芯片ST24C02。 此外，本基于STM32F103的单片机系统采用SWD编程接口，其SWD编程插座采用弯脚插座。 另外，基于STM32F103的单片机系统的模数转换参考电压由TL431和电阻串联组成的参考电压源提供。

[0028] 电源管理电路模块包括网络电压采集电路和双电网判断电路。 其中，网络电压采集电路由电源变压器降压，通过桥式整流得到24V直流电压。 24V直流电压经串联电阻分压后，接一个去耦电容和两个二极管，将电压钳位在0~2.5V之间，以保护STM32F10324V直流电压，经上述电路处理变压后，接在32号STM32F103的引脚（ADC的7个通道）用于电压采样的模数转换。 双栅判断电路接在STM32F103的第66脚。

所述的过温保护电路模块包括三个温度采集通道，其中第一温度采集通道用于采集快恢复二极管的温度，第二温度采集通道用于主逆变开关管的温度采集，第三温度采集采集通道用于采集逆变焊机内部环境的温度。 三个温度采集通道的信号均经过各自的RC低通滤波器滤波后接两个二极管进行0~2.5V的电压钳位保护。 第一个温度采集通道采集到的信号连接到STM32F103的36脚（ADC的9通道）进行模数转换； 第二温度采集通道采集到的信号接STM32F103的34脚（ADC的15通道）进行模数转换； 通过第三个温度采集通道将采集到的信号连接到STM32F103的第33脚（ADC的14通道）进行模数转换。 STM32F103通过处理后的温度和电压信号，可以准确实时监测快恢复二极管、逆变主开关管的温度以及逆变焊机内部环境。 环境温度的采集采用1K贴片热敏电阻串联分压电阻组成的分压电路，将温度转换为电压。 工作电压由TL431构成的2.5V电压基准源提供。

[0030] 模拟反馈电路模块包括输出电压采集电路、输出电流采集电路和峰值电流采集电路。 其中，输出电压采集电路是通过四个电阻串联组成的采样电路对输出电压进行采样，经过低通滤波和0~3.3V电压钳位后连接到STM32F103的25脚由两个二极管（2路ADC）组成的电路，用于模数转换。 同时还设计了一个VRD电路，输出电压采集电路与输出电压相连，可以向焊条输出一个可控的24V空载电压，其控制端接在焊条的第98脚。 STM3 2F1 3（E口的I口）。 如图7所示，输出电流采集电路经控制板外电路进行电流电压转换后，再通过两个电阻和0~电压钳位组成的分压电路，连接到输入插座CN8。由两个二极管组成的3.3V位和低通滤波电路连接到STM32F103的第26脚（ADC的3路）进行模数转换。 如图8所示，初级峰值电流采集电路经控制板外电路进行电流电压转换后，连接到输入插座CN9，再经过两个由电阻和电容串联组成的低通滤波器，由两个二极管组成的 O 电路。 ~3.3V电压钳位电路接在STM32F103（4路ADC）的第29脚，用于模数转换。

[0031] 开关反馈电路模块包括焊枪开关电路和水压开关电路。 两个开关电路经过单栅光电耦合隔离后，用电阻上拉至3.3V，焊枪开关电路接到STM32F103的第79脚（C的第11端口）端口）和水压开关电路连接到STM32F103的62脚（D端口的15端口）。 其中，由于机外焊枪开关电路的连接线较长，同时连接线与焊枪上的大电流工作线缠绕在一起，会产生高频感应电压。不可避免地会被感应，高频感应电压足以对控制板的低压工作控制装置构成威胁。 为此，如图2所示，在焊枪开关电路的光电耦合输入端设置了一块由三个高压电容和一个共轭电感组成的电路板来抗共模干扰。 电路。 抗共模干扰电路的一端接在全桥整流堆的两个输出引脚两端，全桥整流堆的两个输入引脚与光电耦合器的输入端串联和一个限流电阻。 接收在 24V 和地之间。 全桥整流堆和限流电阻共同作用，保护光电耦合器的输入二极管不被烧毁。

[0032] 目前的遥控盒电路模块包括脚踏开关输入电路、脚踏电流控制输入电路、自动焊信号输出电路、自动焊握手信号输入电路、3.3V电压输出电路和24V电压输出电路电路。 其中，脚踏开关输入电路接STM3 2F1 3的第78脚（C口1口）； 踏板电流控制输入电路接STM32F103的第18脚（ADC的第13通道）； 自动焊接信号输出电路接STM32F103的To脚43（E口12口）； 自动焊接握手信号输入电路接STM32F103的80脚（C口的12口）。

如图6所示，CAN总线驱动电路模块是以CAN驱动芯片PCA82C251为核心构成的CAN总线驱动电路。 CAN驱动芯片PCA82C251的TXD脚接STM32F103的第82脚，RXD脚接STM32F103的第81脚。 其中，电路与CAN总线的连接有两个插座CN13和CN14，分别用于连接显示电路板的CAN总线输出和其他带有CAN总线接口的设备。

[0034] 如图3所示，PWM输出电路模块是以集成运放IC为核心的比例运算放大电路模块。 STM32F103的PWM波形输出幅度为3.3V。 为了匹配现有的外围设备驱动板，其输出电压需要转换为4.5V的PWM波形。 比例运放电路模块的输入端接STM32F103的第23脚（计数器2的波形输出口），串联一个RC低通滤波电路。 集成运放IC的I脚输出接输出插座CN15的第4脚。 其中，输出插座CN15的1脚和3脚分别为外围设备驱动板提供+15V和-15V的供电电压。

[0035] 如图4所示，交流波形输出电路模块连接至输出插座CN19。 其中，输出插座CN19的I脚和2脚分别为交流正相和负相输出。 而且，正相输出接STM32F103的第40脚（E口9号口），反相输出接STM32F103的第42脚（E口11号口）。 输出插座CN19的3脚和4脚为交流过压信号的反馈输入端，分别接光电耦合器IC的输入脚。 信号隔离后接到STM32F103的第60脚（D口的13口）。

[0036] 开关量输出电路模块包括阀门控制输出电路、高压电弧控制输出电路和风扇控制输出电路共三个电路块。 如图5所示，阀控输出电路接到STM32F103的第87脚（D口的6号脚），再经过光电隔离1C，再接功率场效应管作为电流开关来控制阀。 高压引弧控制输出电路接到STM32F103的第86脚（D口5号脚），再经过光电隔离1C，再接继电器作为电流开关控制引弧设备。 其中，由RC组成的高压吸收电路连接在继电器的输出引脚之间。 同时风扇控制输出电路接到STM 3 2 F1 3的第8脚和第8脚（D口的第7脚），再经过光电隔离1C，再接到继电器作为电流开关控制逆变焊机内部的风扇开关。

上述以STM32F103单片机系统为核心的多功能数字逆变焊机控制板，由于采用了多功能兼容的模块化电路设计，在协调不同的嵌入式算法后，可以实现控制板的核心控制各种不同功能和性能的逆变焊机的功能，如：交流氩弧焊、直流氩弧焊、气体保护焊、等离子切割机等相关逆变焊机。 而且，通过这种设计方法，可以极大方便厂商根据要实现的逆变焊机的不同型号和性能，增删外围设备输入板和驱动板。 所需功能无需更换不同型号的控制板，从而有效降低生产和维护成本，简化产品调试和生产流程，提高产品的稳定性和一致性。

本实用新型以实施例的方式进行说明，但并不构成对本实用新型的限制，参照本实用新型的说明，所公开的实施例的其他变化，对于本领域的技术人员来说容易想到的全桥逆变控制板，应当属于本发明的权利要求所限定的范围。