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基于C8051单片机的电火花线切割自适应电源研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-03-29 23:06:36 来源: 作者:用户11750    浏览次数:0    
摘要

从而有效提高了放电间隙的控制精度,减少了电弧和短路现象。 自适应的、智能化的和绿色的电源是电火花加工机床电源发展的方向和热点。目前有多所大学和研宄所的科技人员都在研宄和开发自适应电源,并且取得了一定的成果。当前自适应电源的设计思路主要有两种:一种为自适应加工精度规定的脉冲电源,能够根据不同的加工规范,自动选择机床的进给速度、脉冲宽度、脉冲间隔及脉冲电压等参数,自动控制整个工件的加工过程。自适应加工...

从而有效提高了放电间隙的控制精度,减少了电弧和短路现象。

自适应的、智能化的和绿色的电源是电火花加工机床电源发展的方向和热点。目前有多所大学和研宄所的科技人员都在研宄和开发自适应电源,并且取得了一定的成果。当前自适应电源的设计思路主要有两种:一种为自适应加工精度规定的脉冲电源,能够根据不同的加工规范,自动选择机床的进给速度、脉冲宽度、脉冲间隔及脉冲电压等参数,自动控制整个工件的加工过程。自适应加工脉冲电源可以实现线切割工业的资源共享,降低对操作人员的要求,提高加工零件的品质|1.但此种电源也存在比较大的问题需要大量的,它由单片机控制器、信号调理模块、功率放大模块、键盘及显示模块几个部分组成。单片机控制器为系统的控制及数据运算核心,完成数据采集和反馈信号生成等功能;信号调理模块在放电间隙电压输出与脉冲电源之间构造光电隔离电路并将输出电压调整到系统A/D可接受范围;信号放大模块用于将单片机的PWM输出放大并送线切割机床;键盘及显示模块用于人机交互。

2主要模块介绍1单片机控制器模块单片机控制器作为系统的控制及运算核心,需要有较高的运行速度和比较丰富的片上资源及外围接口同时为了提高系统的开放性,我们选用了C8051F单片机。

C8051F系列单片机具有与8051指令集完全兼容的CIP器及软件包进行软件开发,而且有大量成熟的设计资源可以利用。由于对指令的运行实行流水作业,大大提高了指令的运行速度,其运行速度可达每秒钟执行2500万条指令(25MIPS)能满足对单片机速度要求比较高的应用场合的需求。采用开关网络以硬件的方式实现I/O端口的灵活配置,极大的提高了系统设计的柔性。内部包含一个ADC子系统,有内部基准电压,可达到*高12位精度、100ksps的采样速率。16位的脉冲宽度调制器可以提供高精度的PWM输出。同时C8051F具有片内FLASH存储器和片内调试电路与JTAG口极大地降低了开发和应用的难度。

在本设计中,我们采用C8051F内部的ADC系统,12位A/D采集精度,100ksps采样速率,电压输入范围为0~2.5V.采用片上16位的脉冲宽度调制器的输出作为加工和控制机床进给的脉冲发生器。

电火花线切割加工过程中,一般没有稳定的电弧放电状态,尤其是快走丝电火花切割加工。我们将线切割加工的间隙状态分为正常火花放电、开路和短路三种。当放电电压V2 0寸,判断系统处于开路状态,当放电电於V,且而放电状态的确定由单片机通过内部将输入电压与阈值电压的比较得出,首先,将三个阈值电压经单片机内部的A/D转换器转换为数字量,同时,把实时输入的电压也转换为数字量,然后将两者进行比较,比较结果输入系统自带计数器,通过考察设定时间内的各种比较结果的累计量,达到对极间放电状态的准确判断,随之进行PWM调整。

22信号调理模块信号调理模块包括电压衰减和信号隔离两个部分。

在系统正常工作时,放电电压范围为0~80V,*高放电电压远远大于系统A/D可接受范围,所以需要通过电压衰减将放电电压衰减到0~25V之间。为了减小高放电电压的不稳定给系统带来的干扰,需采用隔离电路将二者进行电气隔离,隔离电路的原理如所示。

中间虚线内部分为光电费合器,由一个发光二极管LED和两个光电二极管D1和D2组成,起隔离作用,使输入侧和输出侧没有电通路。两侧电路的电源与地也相互独立。R3和R4为外接电阻,调整它们可以改变增益。ISET为峰值段电流设定端,通过调整电阻的大小,可控制显示亮度。

显示模块电路图如所示。

动电压为5V,三态门缓冲器74LV245为MAX7219提供5V电压。

25其他模块设计上述几部分是该电源的基本组成部分,在实际线路中还有为单片机和放大器提供电源的供电电路以及DC―DC转换模块,防止电极间引起电源故障的短路保护电路,以及为单片机与PC机实现互联提供在线调试的JTAG口电路,还有键盘以及复位电路等,所有这些电路在整个电源电路中属于辅助电路,这里不作叙述。

 
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