專利名稱：一種新型弧壓跟蹤電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種數據采集電路，具體是應用于高頻等離子切割機弧壓反饋控制的弧壓跟蹤電路。
背景技術：
在自動化生產中，等離子數控切割已成為機械加工的重要手段之一。等離子切割是以高溫、高速的等離子弧為熱源，將被切割的金屬或非金屬局部熔化，同時以高速氣流將熔化的金屬或非金屬吹走而形成狹窄切口。其中等離子電源用來產生切割用電壓，為恒流特性。在切割過程中等離子切割槍與高度距離控制很重要，會直接影響切割質量。如圖1所示，傳統弧壓跟蹤電路主要是通過電阻分壓的方式獲得弧壓輸出，進行弧壓跟蹤檢測，雖然電路簡單成本低，但存在控制精度低，控制高度范圍波動大的缺點。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種新型弧壓跟蹤電路，使用濾波、PI調節控制弧壓波動變化，使用線性光耦實現切割機與數控系統電氣隔離，旨在解決傳統弧壓反饋電路波動范圍大、可調范圍窄的問題。為達到以上目的，本實用新型采用了如下技術方案:本新型弧壓跟蹤電路，包括分壓單元，還包括第一濾波器、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元;第一濾波器、分壓單元、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元依次連接。所述PI調節單元包括電阻R8、R9，電容C4及運算放大器U1B，運算放大器UlB的負極輸入端經電阻R8與第二濾波器連接，電阻R9、電容C4并聯后連接在運算放大器UlB的負極輸入端與運算放大器UlB的輸出端之間，運算放大器UlB的輸出端與隔離轉換單元連接。`所述隔離轉換單元包括比較器UlA和線性光耦隔離器U2 ；比較器UlA的正極輸入端經電阻RlO與PI調節單元連接，輸出端依次經電阻R12及二極管Dl后連接至線性光耦隔離器U2的輸入端；線性光耦隔離器U2的輸出端與濾波輸出單元連接。所述濾波輸出單元包括運算放大器U3B、電阻R14及二階低通濾波電路；運算放大器U3B的正極輸入端經電阻R14與隔離轉換單元連接，負極輸入端連接到運算放大器U3B的輸出端；運算放大器U3B的輸出端經二階低通濾波電路后進行輸出。所述分壓單元包括并聯電阻R3、R4及R5，以及與電阻R3串聯的可調電阻VRl。所述第一濾波器包括相連接的LC濾波電路及共模扼流線圈Tl，共模扼流線圈Tl與分壓單兀連接。所述第二濾波器包括電阻R6、電阻R7及電容C3，電阻R6與電容C3串聯后與分壓單元連接，電阻R7連接在電阻R6與電容C3串聯節點、地線之間。本實用新型的原理如下:當切割機切割時，第一濾波器和第二濾波器濾除高頻干擾信號，分壓單元對弧壓分壓取得50: I的分壓信號，由PI調節單元對分壓信號進行PI調節，隔離轉換單元對經PI調節后的信號進行隔離轉換，最后由濾波輸出單元對隔離轉換后的信號進行濾波輸出。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:前級使用LC濾波消除弧壓輸入端的高頻諧波信號，電阻分壓取得弧壓信號；再經過PI調節其靈敏度，使用線性光耦進行隔離輸出，最后進行有源濾波輸出給數控系統。有效地克服了傳統弧壓反饋電路的不足，實現了切割機與數控系統電氣隔離；具有采樣精度高、性能穩定可靠等特點。

圖1為傳統弧壓跟蹤電路圖；圖2為本實用新 型弧壓跟蹤電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式，來進一步說明本實用新型，但本實用新型不局限于這些實施方式，任何在本實用新型基本精神上的改進或替代，仍屬于本實用新型權利要求書中所要求的保護范圍。實施例參閱圖2，本實用新型弧壓跟蹤電路包括依次連接的第一濾波器、分壓單元、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元，第一濾波器與弧壓輸入端連接，濾波輸出單元與弧壓輸出端連接。第一濾波器主要由電感L1、電感L2、電容Cl、電容C2及共模扼流線圈Tl組成。電感L1、電感L2、電容Cl及電容C2組成LC濾波電路，共模扼流線圈Tl對共模干擾具有抑制作用。分壓單元包括R1、R2，并聯電阻R3、R4及R5，以及與電阻R3串聯的可調電阻VR1，分壓單元對弧壓分壓后取得50:1的信號。第二濾波器包括電阻R6、電阻R7及電容C3，電阻R6與電容C3串聯后與分壓單元連接，電阻R7連接在電阻R6與電容C3串聯節點、地線之間；并從電容C3與分壓單元的連接節點引出第二濾波器的輸出端，連接至PI調節單元。第一濾波器與第二濾波器都是為了濾除高頻干擾信號。電阻R8、電阻R9、電容C4及運算放大器UlB組成PI調節單元，對經第二濾波器濾波后的信號進行PI調節。運算放大器UlB的負極輸入端經電阻R8與第二濾波器連接，電阻R9、電容C4并聯后連接在運算放大器UlB的負極輸入端與運算放大器UlB的輸出端之間，運算放大器UlB的輸出端與隔離轉換單元連接。隔離轉換單元包括比較器UlA和線性光耦隔離器U2 ；比較器UlA的正極輸入端經電阻RlO后與PI調節單元連接，輸出端依次經電阻R12及二極管Dl后連接至線性光耦隔離器U2的輸入端，比較器UlA負極輸入端串接電阻R11、RV3并連接到光耦的反饋輸入，經電容C7反饋到比較器UlA輸出端。線性光耦隔離器U2的輸出端連接電阻R13、VR2經電阻R14與濾波輸出單元連接，其中電阻R13、VR2用于增益調節。電阻RV3、Rll調節運算放大器的輸入偏置電流的大小，電容C7起反饋作用，同時濾除毛刺信號，避免HCNR200中的鋁砷化鎵發光二極管受到意外的沖擊；電阻R13、VR2起控制通道增益的作用。[0024]濾波輸出單元包括運算放大器U3B和運算放大器U3A。運算放大器U3B的正極輸入端與隔離轉換單元的線性光耦隔離器U2輸出端連接，負極輸入端連接到運算放大器U3B的輸出端，構成電壓跟隨器。運算放大器U3B的輸出端經電阻R15、電容C8、電容C11、電阻R17、電阻R16、電容C12和運算放大器U3A組成的二階低通濾波電路后進行輸出。在二階低通濾波電路中，運算放大器U3A的輸出端經電阻R16、R17、電容Cll和電容C12后與弧壓輸出端連接，電阻R16串聯在運算放大器U3A的輸出端，電阻R17串聯在運算放大器U3A的負極輸入端與輸出端之間，電容C12連接在運算放大器U3A輸出端與地線之間。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明 的保護范圍之內。
權利要求1.一種新型弧壓跟蹤電路，包括分壓單元，其特征在于，還包括第一濾波器、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元；第一濾波器、分壓單元、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元依次連接。
2.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述PI調節單元包括電阻R8、R9、電容C4及運算放大器U1B，運算放大器UlB的負極輸入端經電阻R8與第二濾波器連接，電阻R9、電容C4并聯后連接在運算放大器UlB的負極輸入端與運算放大器UlB的輸出端之間，運算放大器UlB的輸出端與隔離轉換單元連接。
3.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述隔離轉換單元包括比較器UlA和線性光耦隔離器U2 ;比較器UlA的正極輸入端經電阻RlO與PI調節單元連接，輸出端依次經電阻R12及二極管Dl后連接至線性光耦隔離器U2的輸入端；比較器UlA負極輸入端串接電阻R11、RV3并連接到光耦的反饋輸入，經電容C7反饋到比較器UlA輸出端；線性光耦隔離器U2的輸出端經R13、VR2增益調節后串聯電阻R14與濾波輸出單元連接。
4.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述濾波輸出單元包括運算放大器U3B、電阻R14及二階低通濾波電路；運算放大器U3B的正極輸入端經電阻R14與隔離轉換單元連接，負極輸入端連接到運算放大器U3B的輸出端；運算放大器U3B的輸出端經二階低通濾波電路后進行輸出。
5.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述分壓單元包括并聯電阻R3、R4及R5，以及與電阻R3串聯的可調電阻VRl。
6.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述第一濾波器包括相連接的LC濾波電路及共模扼流線圈Tl，共模扼流線圈Tl與分壓單元連接。
7.根據權利要求1所述的弧壓跟蹤電路，其特征在于，所述第二濾波器包括電阻R6、電阻R7及電容C3，電阻R6與電容C3串聯后與分壓單元連接，電阻R7連接在電阻R6與電容C3串聯節點、地線之 間。
專利摘要本實用新型公開了一種新型弧壓跟蹤電路，包括分壓單元，還包括第一濾波器、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元；第一濾波器、分壓單元、第二濾波器、PI調節單元、隔離轉換單元及濾波輸出單元依次連接。該弧壓跟蹤電路通過濾波、PI調節控制弧壓波動變化，通過線性光耦實現切割機與數控系統電氣隔離，旨在解決傳統弧壓反饋電路波動范圍大、可調范圍窄的問題。
文檔編號B23K10/00GK203124942SQ20132007769
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月19日 優先權日2013年2月19日
發明者董亮, 劉建國 申請人:廣州友田機電設備有限公司