基于80C196KB单片机控制MMA/TIG焊机的研制

摘要

逆变焊接电源由于具有节能、节材，控制性能好，动态响应快，易于实时控制等显著特点，目前已受到国内外焊接界的高度重视。现代电力电子技术的发展和大功率逆变技术的不断成熟，促进了逆变焊接电源的更新换代。MMA/TIG焊机是一种集手工电弧焊、直流TIG焊和脉冲TIG焊为一体的多功能焊机，该型号焊机已广泛地应用于汽车、机车车辆、化工、船舶等工业领域的焊接。本文是在综合国内外关于MMA/TIG弧焊电源的研究现状和发展趋势的基础上，研究设计基于80C196KB单片机的MMA/TIG焊机，实验表明所设计的硬件完全满足WSM焊机的要求，同时具有体积小、控制电路简单、成本低、使用可靠、控制精度高等一系列优点。
　　 本文首先介绍了MMA/TIG焊机的主电路结构及工作原理。主电路主要由整流电路、逆变电路，中频变压器和整流输出电路四部分组成。逆变电路选用单端正激式逆变拓扑结构，逆变频率选为25KHz，并以IGBT作为主电路的开关功率元件。
　　 然后详细介绍了MMA/TIG焊机的控制电路。以80C196KB为核心的控制电路包括：单片机最小系统、参数预置与显示电路、脉宽调制电路、数据采集电路、驱动电路及保护电路。采用脉宽调制型控制方法，对采集到的电流信号进行负反馈，通过PI调节控制脉宽调制专用芯片SG3525的输出，以达到控制焊机外特性的目的。
　　 其次介绍了控制系统的软件设计及程序结构。根据MMA/TIG焊机在不同焊接方法的时序要求，设计了控制系统的软件，重点介绍了主程序和中断服务程序。在程序设计中采取几种常用的软件抗干扰措施，如监视定时器、冗余指令、数字滤波，给出了程序流程图及部分关键程序。
　　 最后，对焊机进行了脱机和联机调试，并给出了相关的波形图。试验结果表明：所设计的MMA/TIG焊机能够实现脉冲TIG，直流TIG和手工焊的要求。