毕业设计论文--李若迪

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1、基于PIC18f4520单片机的高压储能焊机的设计——李若迪目录：第一章高压储能焊机的基本原理1.高压储能焊机简介2.高压储能焊机的整体结构3.高压储能焊机电气控制部分4.高压储能焊机电压采集部分5.高压储能焊机的程序部分6.高压储能焊机优缺点第二章基于PIC18f4520单片机的高压储能焊机的硬件设计第三章基于PIC18f4520单片机的高压储能焊机的程序设计第四章第一章高压储能焊机的基本工作原理及其设计1.高压储能焊机工作原理储能焊机又称电容式储能焊机。其工作原理主要是将电能储存在电容中，当能量达到焊接条件（即能量足

2、够使小面积焊点融化）时，电容瞬间放电进行焊接。储能焊机广泛用于低碳钢、不锈钢、铜、合金等金属的焊接。与其他方式相比储能焊机对电网冲击较小，从电网取用瞬时功率低，功率因数高，输出的能量集中。适合焊接对于表面质量、型变量要求高的焊件，该焊接方法已经大量用于工业生产，如五金、家电、电子、金属器皿等行业。1.1焊接参数焊接参数也，指焊接时，为保证焊接质量而选定的物理量的总称。主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。<1>焊接压力与焊接电流焊接前根据焊件制作相应的上下两段模具。将模具置于铜极的上下两段，铜极通过气缸及相应

3、的电磁阀控制可以抬起和放下并对铜极（即对焊件）施加压力。通过调节相应的压力开关即可调节铜极（即焊件）间压力，此压力值是焊接工艺中的一个重要参数——焊接压力，焊接压力会对焊接电流产生一定的影响。图1.1焊接压力与焊接电流的关系曲线（图片来源：百度文库《储能焊机的工作原理及应用》）由上图可以看出，焊接压力在一定范围内会对焊接电流产生影响，一般来说在一定范围内焊接压力越大，焊接电流越大。当焊接压力值到达设定值后，将电容器在较长时间内储存的电能在一瞬间放出，由此获得极大的焊接电流。通过焊件的电阻将电能转换成热能，融化焊件实现焊接

4、。图1.2储能焊的工作原理图1.2表示储能焊的工作原理。当S置于S1时，由电源U向电容C充电。电容C达到设定电压时，将S置于S2，电容C通过变压器T1的一次绕组放电，T1的二次绕组感应到电流接入焊接回路。电阻R可以控制充电电流及充电时间。由于焊接回路中的电流很大，产生的瞬时热量可以进行焊接。<2>储能量储能量指储能焊的电容器储存的能量，电容器通过直流电源进行充电。根据储能焊机的焊接原理，电容中的能量在焊件上转化为热能使焊件融化进而焊接。一般来说，储能焊机的储能量越大，其提供的热能越大。因此储能焊机的储能量是其重要参数之一

5、。由图1.2根据公式得：公式1-1上式中E代表电容充电能量，代表电容器两端电压。电容器中能量与C成正比，与的平方成正比。为了增加储能量，可提升电容器的容量或提升电容器两端电压。提升电容器两端电压更为有效。<3>电容器的充电时间与放电时间1、电容器的充电时间电容器充电需要一定的时间，电容充电时间直接影响储能焊机的工作速率。根据原理图1.2，,当电容两端电压等于电源电压且电路中电流为零时（即R两端电压降为0），视为充电完成。然而由于电容存在衰减。电容两端电压与充电电压完全相等（即R两端电压降为0）是不可能的，理论上的充电时间

6、是。但是，在实际中电容的衰减在一定时间后即可忽略不计（2%以下）。电容很快就可以冲到大致可视为充电完成的水平。根据下面的分析可得出充到此种程度的充电时间。根据公式：公式1-2公式1-3其中R与C的乘积被称为时间常数，R、C越大，充电时间越短，R、C越小，充电时间越长。从物理概念的角度来说，当R一定，C越大则充电时需要的电荷量越大，因此充电时间越长。当C一定，R越大则充电电流越小，因此充电时间越长。RC的值不能无限减小，首先C减小会减小储能焊机的储能量。而由于使用了恒压源，在充电过程中，电压降不断减小，在充电最初阶段，电路

7、中的电流极大，对电网及储能焊机中的其他元件产生很大影响，因此亦不可过分降低限流电阻R。根据上文公式1-2、1-3得出1、完全充满时，时间为2、当T=RC时，电容电压=0.63E3、当T=2RC时，电容电压=0.86E4、当T=3RC时，电容电压=0.95E5、当T=4RC时，电容电压=0.98E6、当T=5RC时，电容电压=0.99E可见经过3~5个RC后充电过程基本结束。2、电容器的放电时间根据图1.2电容放电时将S置于S2，实际上是构成一个LC震荡电路，测算电容放电时间即使测算LC震荡电路的衰减，而理论上电容的放电时

8、间仍是。根据图1.2得出公式1-4解微分方程式得公式1-5根据焊接原理，极小，因此得出公式1-4有虚数根得出放电电流将以频率为的周期震荡放电图1.3电容器的放电特性曲线（图片来源：百度文库《储能焊机的工作原理及应用》）根据对于放电时间的分析可得知，焊接时，用于焊接加热的电流只有一个半波是有效的。第一个半波之后的脉冲影