[發明專利]一種焊接電流采集與同步裝置

無效

• 申請號: 201110457204.4
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102565522A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 閆志鴻;張瀟;陳志翔;宋永倫
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域：

本發明涉及一種電流采集與同步裝置，特別涉及一種應用于焊接中的電流采集與同步裝置。

背景技術：

在焊接過程中，焊接電流是影響焊接形態最為關鍵的因素之一，通過對焊接過程中的焊接電流進行分析，可以研究焊接過程中與焊接電流相關的工藝性能，如過渡形式、飛濺大小、電弧穩定性等，因此，對焊接電流實時采集并進行分析是十分必要的。

傳統采集焊接電流有兩種方法：一種方法是利用將焊接電流回路與電壓滯回比較器相連，僅僅分析電流過零時刻時相關的焊接信息，這種方法得到的焊接電流信息量少，從而不能夠很好的分析焊接性能；另一種方法是利用單片機內部A/D模塊來采集焊接電流，但由于單片機AD采樣的范圍為0～3.3V，而焊接電流的范圍為-1000A～1000A，經過霍爾電流傳感器采樣輸出后，對應的電壓信號大小為-10V～10V，因此，若使用片內的AD模塊進行采樣，就必須額外設計電路，將電壓范圍控制在0～3.3V內，這樣做不僅帶來了不必要的誤差，而且增加成本，增加裝置的體積。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是針對現有焊接電流采集技術中存在的電流信息量少、誤差大、采集范圍受限的技術問題，提供一種焊接電流采集與同步裝置。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種焊接電流采集與同步裝置，該裝置用于被檢測電流回路之中，其特征在于：該裝置由濾波單元、信號采集單元和控制單元組成；其中所述濾波單元是由濾波電路和信號調整電路組成，輸入信號由濾波電路濾波后進入信號調整電路；所述信號采集單元為A/D轉換器，實現電流信號的采集與轉換；所述控制單元包括ARM、串口通信電路、JTAG接口電路和PC機。濾波電路的輸出端口連接至信號調整電路，信號調整電路的輸出端口連接至信號采集單元中的A/D轉換器。所述控制單元中ARM時鐘脈沖輸出端口與A/D轉換芯片的控制端連接將ARM中的SPI模塊與A/D轉換芯片對應信號輸入輸出端口連接，實現ARM與A/D轉換芯片之間的通信。所述控制單元中串口通信電路將ARM與PC機連接，實現遠程設定焊接電流信號采樣頻率和焊接電流信號的同步讀出。所述控制單元設有與外部仿真器連接的JTAG接口，仿真器由安裝仿真軟件的PC機實現，JTAG接口的信號輸入、輸出、復位、時鐘端口分別與ARM芯片相連，實現電流信號的在線仿真。

所述信號采集單元中的A/D轉換器為十二位帶符號位雙極性A/D轉換芯片，型號為AD7324。

所述的ARM芯片選用ST公司生產的型號為STM32F103VCT6的芯片。

所述的串口通信電路采用的通信芯片為MAX3232。

本發明在上位機仿真軟件中通過C語言算法編程，得到電流信號中的特征點，如基值點、峰值點、過零點，以及電流信號的上升沿、下降沿等，并且可以實現過零觸發功能。通過程序調試時的在線仿真，例如單步、指定斷點、指定地址等調試方法實時有效地調試程序，為調試、修改、以及生成最終程序提供有力的保證。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：按照本方案設計的焊接電流采集與同步觸發裝置，將濾波電路輸入端接入到霍爾電流傳感器之后，不用設計電阻分壓和將負電壓變成正電壓的電路，直接就可進行焊接電流信號的采集，采集到的電流信號通過A/D轉換器轉換成數字信號后，送入到控制單元中進行算法控制，可實現電流信號的同步輸出，電流信號中的特殊點，例如基值點、峰值點、過零點等特征點以及電流信號的上升沿、下降沿等都可以實時的采集到，能夠得到豐富的電流信息，并且通過算法可以實現過零觸發的功能。經過長期的使用，能夠有效的解決傳統焊接電流采集電路中電流信息量少、誤差大、采集范圍受限的問題。

附圖說明：

圖1是本發明的結構示意框圖；

圖2是本發明的原理框圖；

圖3是本發明中濾波單元的濾波電路圖和信號調整電路圖；

圖4是本發明中信號采集單元的A/D轉換器的電路圖；

圖5是本發明中的電源部分電路圖；

圖6是本發明中控制單元的ARM部分的電路圖；

圖7是本發明中控制單元的串口通信電路圖；

圖8是本發明中控制單元的JTAG接口電路圖；

圖中，1、濾波單元，2、信號采集單元，3、控制單元；

具體實施方式：

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明的實施方式。