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单片机控制的电弧螺柱焊机-3
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单片机控制的电弧螺柱焊机& 孙松岭&&& 黄贤聪（成都斯达特焊接研究所&& 610031）摘要：研制了RSN3―3150型电弧螺柱焊机。螺柱焊接过程由单片机控制，简单可靠，并且具有数显焊接电流、焊接电压、焊接时间以及焊接计数和短路保护等功能。关键词：单片机& 电弧螺柱焊机THE ARC STUD WELDING MACHINE CONTROLLED BY MICROCONTROLLER Sun Songling& Huang Xiancong( Chengdu Stud Welding Research Institute& 610051)ABSTRACT:&& Design and produce the arc stud welding machine of RSN3-3150 ,& with it the process of stud welding is controlled simply and credibily by microcontroller ,& the machine possesses many functions including display welding current, welding voltage and welding time, and count welding amount, short-circuit protected etc.KEYWORDS:& microcontroller& &&&arc stud welding machine1& 概述螺柱焊是一种高效的全截面焊接方法，是指在金属螺柱或类似的金属零件的端面与另一金属工件表面之间产生电弧，待接合面熔化时迅速施加压力，完成焊接的一种方法。这种焊接技术由于具有快速、可靠、简化工序、降低成本等一系列优点而得到了广泛的应用。近年来，随着钢结构在建筑、桥梁等领域的广泛应用，大直径栓钉（焊钉）的焊接越来越多的采用螺柱焊的方法。作为大直径螺柱焊技术的核心――电弧螺柱焊机的性能的好坏，直接影响螺柱焊的质量。目前，国产的电弧螺柱焊机型号有RSN-630、、RSN2-等，可焊φ3～30mm栓钉（焊钉）。成都斯达特焊接研究所生产的RSN2-3150型电弧螺柱焊机的额定最大焊接电流达3150A，可焊φ30mm栓钉，居世界前列。这类焊机与进口产品相比，其焊接电源都是用晶闸管控制，并可连续调节焊接电流。从调节和稳流性能以及可靠性方面考核，差别不大。在控制方面，进口产品都是用单片机控制的，而国内产品基本都是用分立器件控制，与进口产品相比差距较大，因此，研制单片机控制的电弧螺柱焊机，对提升国产螺柱焊机的技术水平和可靠性具有重要的现实意义。(1)2&&&&& RSN3-3150型电弧螺柱焊机的设计2．1 RSN3-3150型电弧螺柱焊机基本部件的设计RSN3-3150型电弧螺柱焊机是在RSN2-3150型的基础上改进而成，由变压器及晶闸管组成的主电路、单片机控制的程控电路、螺柱焊引弧电路和焊枪提升电路等组成。其中，单片机控制的程控电路取代了分立器件组成的程控电路，是电弧螺柱焊机的核心。各部分的关系框图见图1所示。主电路采用六相半波带平衡电抗器的双反星形电路，电源控制电路采用国内生产和应用较为普遍的ZX5电源控制电路。这种电路的主要特点是在输出同样大小电流的情况下，可以使用较小功率的晶闸管，如RSN3―3150电弧螺柱焊机额定最大输出电流为3150A，负载持续率为15%，选用的晶闸管为KP-600型。
图1 单片机控制的电弧螺柱焊机方框图在进行栓钉焊接时，第一步是对栓钉施加引弧电流（约30―45A）和高空载电压（110V），以保证可靠的引弧。所以必须设计引弧电路。引弧电路的结构与主电路的结构相似，也是六相半波带平衡电抗器的双反星形电路，不过六只晶闸管只做开关管使用，触发比较简单。引弧电流施加时间由程控电路来控制。
图2 RSN3―3150型电弧螺柱焊机与正在施焊的焊枪焊枪是用来执行以下焊接动作的机械机构：焊接开始时提升栓钉，焊接过程中保持栓钉稳定不动，焊接结束时将栓钉插入熔池等。焊枪的外形见图2所示。焊枪的升降动作是由焊枪内部的电磁铁的吸合和释放来实现的，焊枪的提升电路就是控制电磁铁线圈的通、断电。&&&&&&&&&&&&&&&&&& 2．2 单片机控制的程控电路的设计2．2．1单片机的选择和程控电路的功能要求选择的单片机为美国Microchip技术公司的PIC系列8位单片机的中级产品――PIC16F74。PIC16F74单片机的集成度高，功能强大，能够在强电磁场干扰的环境下稳定工作。栓钉焊接的过程可以分为以下几个步骤：1）、加引弧电流；2）、提升栓钉；3）、开通主电路，引燃主弧；4）、在设定的时间内，保持主弧持续燃烧；5）、将栓钉带电插入熔池。对以上栓钉焊接过程进行程序控制，是程控电路的基本功能，同时，由于单片机的采用，该控制电路还能实现以下功能：1）、焊接电压、焊接电流的实时采集和数字显示；2）、焊接时间的精确设定和数字显示；3）、栓钉焊接数量的计数；4）、防止同一栓钉重复焊接。2．2．2程控电路硬件的设计根据程控电路的功能要求设计的硬件电路框图如图3所示，图中，电流信号（0―75mV）从主电路的分流器两端取出，经运算放大器OP07DP进行差分放大为0―5V的信号，经模拟信号隔离放大器ISO124P进行1：1放大隔离，送单片机PIC16F74的A/D转换口进行A/D转换；电压信号（0―110V）从主电路的正负输出端取出，经电阻分压为为0―5V的信号，经模拟信号隔离放大器ISO124P进行1：1放大隔离，送单片机PIC16F74的A/D转换口进行A/D转换；数字开关量的输入、输出采用光耦TLP521-4进行隔离；数字开关量的输入包括焊枪按钮开关输入，焊接时间（0―4s）调节按钮开关输入，螺柱焊、手工焊切换开关输入，计数、能量显示开关输入等；数字开关量的输出包括通过光耦隔离的高低电平控制三极管的通断进而控制引弧电流的施加、焊枪的提升、主电路的开通和关断；焊接参数通过单片机加驱动电路驱动的4组数码管进行动态显示，分别显示焊接电流、焊接电压、焊接时间、焊接数量（计数）图3 程控电路的硬件电路框图2．2．3程控电路软件的设计将单片机的硬件电路设计好之后，即可进行软件编程了。PIC16F74单片机的指令只有35条，指令位数为14位，指令系统除了程序分支指令是单字双周期指令外，其他指令都是单周期、单字指令，指令简洁而高效。采用4MHz的晶振，则每条单周期指令的执行时间为1μs。PIC16F74内部集成了8通道的8位A/D转换模块，电流信号和电压信号占用了2个通道，分别为RA0和RA1，设定参考电压为5V电源电压，则0―5V信号的分辨率为1/255，可以满足焊机的电流、电压显示的精度要求。在采用4MHz的晶振的情况下，每一次的A/D转换速度最快约为20μs，电流、电压顺次A/D转换的频率为25kHZ,根据要求,设定的A/D转换的频率为1kHZ,即电流、电压每秒采样1000个值。为了防止采样值失真，采取了每16个采样值做一次平均值计算作为每一次的采样输出并保存，每次焊接完毕再把保存的采样输出做平均值计算，所得的值作为本次焊接的实际电流、电压值。最后，根据本次焊接电流值的大小判断是否是一次完整的焊接，把栓钉焊接个数进行加1操作并显示。PIC16F74 的PORTA、B、C、D、E 5组I/O管脚都可用作双向I/O口，可通过软件编程来设定，输入输出的特点是输入不锁存，输出锁存，由于I/O管脚多，驱动能力强，所以不需要扩展。PORTB口的RB7―RB4管脚可以作为引脚状态变化中断引脚来使用，我们使用这4个管脚作为输入引脚来采集焊枪按钮开关等数字开关量的输入状态；采用PORTB口的RB0―RB3管脚作为输出引脚输出控制引弧电路、主电路、焊枪提升电路等的数字开关量；采用其他剩下的I/O管脚控制数码管的显示，焊接参数通过查表程序查得数码管的显示码，送I/O管脚输出显示，为了节省I/O管脚，采用动态显示的方法。主程序是一个循环程序，实现动态显示焊接参数。PIC16F74有12个中断源，包括外围功能中断、定时器中断以及外部中断等，因此，外围的A/D转换、按钮输入、焊接时间计时、螺柱焊接过程控制都采用了中断控制方法，设计了相应的中断控制子程序。将A/D转换中断子程序举例如图4所示。
图4 A/D转换中断子程序2．3 系统的抗干扰设计变压器、电抗器等产生的强电磁场，对放置在焊机内部的控制线路板产生了严重的电磁干扰，因此，必须采取一系列措施防止干扰。本设计采取硬件和软件相结合的方法进行抗干扰设计，具体措施如下：在硬件上，选用了PIC16F74单片机作为控制核心，由于内部集成了程序存储器、数据存储器和A/D转换器，以及I/O管脚多，驱动能力强，因此无须设计额外的单片机扩展电路和A/D转换器件，简化了电路设计，缩小了电路板面积，有效地解决了因外围扩展而带来的干扰问题。在电路板设计上，采取了单片机与外围电路隔离的方法防止干扰，电路原理图如图3所示；另外，还采取了配置去耦电容、信号输入端电容滤波、信号线采用屏蔽线等方法防止干扰。在软件上，采用算术平均值滤波的方法消除电流、电压信号输入通道中的干扰信号；为防止程序运行失常，采用了PIC16F74芯片内集成的看门狗定时器进行程序运行监视，一旦发生程序失常，看门狗定时器会在18ms内产生溢出复位，将程序迅速拉回到复位状态；为防止程序“乱飞”进入死循环，在每个子程序的最后加入拦截程序，强行把乱飞的程序拉回到主程序循环。 通过以上的抗干扰设计，整个焊机的抗干扰能力大大提高。设计的RSN3―3150型电弧螺柱焊机在电弧螺柱焊接检验测试台上进行了三天不间断老化试验，无1次焊接失常。2005年4月，在山西晋铝“16万吨碳素煅烧窑、回转窑” 锚固钉全位置螺柱焊施工现场，RSN3―3150电弧螺柱焊机进行了长达20天的不间断的焊接考验，总共焊接了约3万颗φ22mm的锚固钉，焊机工作稳定可靠，没有出现过焊接失常现象。这表明RSN3―3150型电弧螺柱焊机达到了设计要求。3 结论研制的单片机控制的RSN3―3150型电弧螺柱焊机外形如图2所示，这种焊机的主要特点有：1）、焊接电流和焊接时间连续可调，使焊接参数很容易设定到最佳状态；2）、采用晶闸管控制，能稳定和补偿电网电压的波动对焊接电流的影响；3）、配以提升力大、性能优良、可靠性高的RSNQ4型焊枪（见图2），使之更适合大直径的栓钉焊接；4）、一机两用，电弧螺柱焊和手工电弧焊，在施工现场使用特别方便。5）、采用单片机代替原有的分立控制元器件，使线路大大简化，焊接过程控制精度高，稳定可靠，从而提高了产品的可靠性。6）、数字显示焊接电流、焊接电压、焊接时间和焊接计数，不仅美观、清晰，而且还有利于参数的设定和焊接质量的分析。7）、由于该机采用了单片机进行控制，还解决了施焊现场的两个难题：① 栓钉焊接的计数和显示一般来说，每天施工结束后都应对栓钉焊接数目进行统计，既费事，又容易出错。RSN3―3150焊机能自动记录栓钉焊接数目，并清晰地显示出来；而且只有在工件上进行焊接时才采集、记录，对于焊接参数的调节试枪则排除在外，因此计数准确，节约人力资源。② 防止同一焊钉的重复焊接栓钉焊接后，应提起焊枪。这一操作过程中，如果偶然触及焊接按钮开关，就会发生同一栓钉的第2次焊接，这相当于焊机的次级短路，其短路电流可达到A。轻者烧毁栓钉夹头，重者烧毁焊枪，甚至一团火焰还会伤人。RSN3―3150焊机具有防止同一栓钉重复焊接的功能。也就是说，栓钉焊接后在几秒钟内（可设定为不同值）拔出焊枪时，即使再按焊接按钮，焊机也不会启动，而且只要焊枪没有拔出，任何时间按焊接按钮，焊机都不会启动，从而避免了意外事故，这对保护人身设备的安全具有重要意义。RSN3―3150型电弧螺柱焊机达到了国外同类型产品的技术水平，填补了我国单片机控制的大电流电弧螺柱焊机的空白。对于推广发展钢结构栓钉焊接技术，研制更高水平的电弧螺柱焊机，具有重要的意义。&&&&&&&&&&&&& 参考文献:(1)& 张瑞昌,黄贤聪. 螺柱焊机及其焊接工艺的研究. 机械工人,(2)& 何信龙,李雪银. PIC16C7X入门与应用范例. 北京:清华大学出版社,2002作者简介:孙松岭,男,1979年生,在读硕士研究生,研究方向为材料加工自动化。接第14页3. 降温装置的功效一般说来，焊枪的提升力越大，其枪内的温度也越高。提升力与焊枪的温度相互矛盾。但焊枪必须保持足够的提升力，才能具备其应有的功能。能否做到既保持足够大的提升力，又不使焊枪的温度过高呢？可以，那就是焊枪的“降温装置”。成都斯达特焊接研究所经过长时间的潜心研究，解决了这一老大难问题，成功研制出专利技术――焊枪的“降温装置”。毫不夸张地说，这是焊枪制造技术的重大创新。为了验证其降温装置的功效，还是应对焊枪进行温升的对比试验，其试验结果见表2。在同样的试验条件下，对于同一把焊枪，装与不装降温装置，其枪内温差之大超过了人们的想象。有一把焊枪，由于温度过高，线圈骨架变形，芯轴卡住不动，试验无法进行下去。温升的对比试验，充分显示了焊枪降温装置的有效性，再次证明了创新对技术进步的推动作用。表2&&&&&&&& 焊枪的温升对比试验
&& 类别项目
无降温装置
有降温装置
无降温装置
有降温装置
无降温装置
有降温装置
枪内温度℃
46.6梦寐以求的焊枪是：提升力大而温度低，降温装置能使焊枪的温度由≥100℃降为≤50℃，把人们的理想变成了现实。这一技术创新既提高了焊枪的可靠性和寿命，又增加了操作的舒适性，其不乐哉。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （张瑞昌撰稿）
版权所有：成都斯达特&&&&&&&&
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地址：成都市成华区崔家店路338号(工业园) 备案序号：文章责编：gaoxiaoliang&　看了本文的网友还看了
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& PIC 看门狗定时器（WDT）
PIC 看门狗定时器（WDT）
看门狗定时器（WDT）的主要功能是在发生软件故障时，通过使器件复位（如果软件未将器件
清零）将单片机复位。它也可以用于将器件从休眠或空闲模式唤醒。WDT是自由运行的定时器，
它使用低功耗的RC振荡器，无需外部组件。因此，即使系统的主时钟源（如晶体振荡器）在正
常工作状态下停止了（如处于休眠模式）， WDT仍将继续运行。
图9-1 给出了此WDT的框图。
第 9 章 看门狗定时器 （WDT）
本章包括下列主题：
简介 ............................................................................................................................... 9-2
WDT 工作原理 .............................................................................................................. 9-3
寄存器映射 .................................................................................................................... 9-7
设计技巧 ........................................................................................................................ 9-8
相关应用笔记 .............................................……
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电子感应门锁的弊端及改良 &
电子感应门的改良及弊端
&&& 现在高档一点的公寓里，我们已经可以看到感应式IC卡（也称非接触式IC卡）的踪影，感应式IC卡技术迅速发展，新一代基于感应式IC卡技术的智能电子门锁也应运而生。如何选择室内门锁由于在使用过程中无接触，不会产生摩擦，所以能减少感应卡和智能电子门锁的磨损，降低智能电子门锁的故障率。
&&& 但是电子感应门锁的弊端还是不少。在安全性方面需要解决的是防止感应卡被非法复制和用非正常方式（如工具拨、撬，用强力磁铁吸等）开锁，以及锁体应具备一定的抗外力破坏的能力。为了防止感应卡被非法复制，通常每一张感应卡在出厂以前都进行了加密，不同的用户使用互不相同的密码。发卡管理软件也用密码保护，避免非授权人员利用发卡管理软件非法制卡。由于采用三锁防拨，当实验室门被关上时，防拨锁被门框压紧，自动锁定主锁，无法用工具拨开或撬开。另外带动的离合机构具有防强力磁铁吸合功能，以及门锁前锁体上无任何镙钉外露，可以拆防砸。
&&& 电子感应门锁的可靠性也是非常重要。目前可以通过从硬件设计和软件设计两方面来提高系统的综合可靠性。在硬件方面，选用的主处理器PIC16F73，具有较高的抗干扰能力，内部包含了具有独立RC振荡器的“看门狗（WDT）”电路，在程序跑飞时可自动将C复位，恢复正常运行；门锁批发商对存储重要数据的EEPROM采用硬件写保护措施，避免数据在受到干扰时丢失；尽量使用贴片元件，严格进行老化筛选，保证元件品质；在B布线方面，采取一系列措施，提高抗干扰能力。本文是由厂家原创，转载请标明
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感应式电子门锁系统有什么缺陷吗
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装修从哪入手？
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A：得看品牌，市面上比较火爆的有：AOXINKE/澳芯科，尺寸：L190mm
29mm，重量：225g，使用寿命：10年，一般价格为530，如果大批量采购的话，价格更便宜。
A：得看品牌，市面上比较火爆的有：AOXINKE/澳芯科，尺寸：L190mm
29mm，重量：225g，使用寿命：10年，一般价格为530，如果大批量采购的话，价格更便宜。
A：　【1】限位开关主要是有一个挡块压住限位开关的触头，那么限位开关里面常开变常闭，常闭变常开，这种开关一般都用在一个运动物件两个极端的限位，因为这种开关机械方面出故障比较低，使用环境要求不高，因此用的比较广。感应式限位开关，一般通过物体靠近限位开关有感应常开变常闭，常闭变常开。但是这种开关使用的环境要求高一点，因此没有机械式限位开关应用广泛。没有记错的话感应式限位开关一般在气缸，等一些部件上检测位移或者压力。
　　【2】开关：
开关意为开启和关闭，它是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。开关的原理是接点的“闭合”（closed）表示电子接点导通，允许电流流过；“开路”（open）表示电子接点不导通形成开路，不允许电流流过。普通的开关广泛在华南地区华北地区上海加锋电子最常见的开关是让人操作的机电设备，其中有一个或数个电子接点。
A：感应式洁具比较好的品牌有：
1.Kohler科勒(
成立于1873年美国,浴缸/脸盆/座便器/龙头等卫浴产品的领先者,大型跨国公司,美国科勒(中国)投资有限公司
创始于1917年日本,卫浴行业奢侈品牌,智能卫浴全球性著名品牌,世界卫浴行业影响力企业,东陶(中国)有限公司
3.九牧JOMOO(
福建省著名商标,福建省名牌产品,高新技术企业,建材电商销量领先的整体卫浴制造商,九牧集团有限公司
4.东鹏洁具(
始创于1994年,专注于卫生陶瓷/浴室家具/休闲卫浴/智能卫浴/龙头五金/厨房五金等环保节约型产品,佛山东鹏洁具股份有限公司
5.浪鲸卫浴SSWW(
卫浴十大品牌,于1994年,广东著名商标,广东省名牌产品,国内整体卫浴的先行者,佛山市家家卫浴有限公司
6.杜菲尼DOFINY(
卫浴洁具十大品牌,智能卫浴著名品牌,绿色环保首选品牌,北欧简约风格高端卫浴品牌,唐山艾尔斯卫浴有限公司
7.朝阳CME(
广东省著名商标,十大卫浴品牌,高新技术企业,较具实力的卫浴洁具生产制造商和供应商,广东朝阳卫浴有限公司
8.箭牌卫浴ARROW(
成立于1994年,国内具影响力的综合性卫浴品牌,知名建筑卫生陶瓷制造商,佛山市顺德区乐华陶瓷洁具有限公司
9.欧联OLE(
高端卫浴品牌,德国IF奖/红点奖及中国设计奖/红星奖/金勾奖/中国环境标志认证,福建欧联卫浴有限公司
10.安华卫浴(
广东省著名商标,专注于制造高品质卫浴及配套产品的大型现代化综合性科技卫浴品牌企业,佛山市高明安华陶瓷洁具有限公司
A：感应式卡工作原理：
卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成，没有其它外部器件。
天线：卡片的天线是几组绕线的线圈，很适于封装到ISO卡片中。
ASIC：卡片的ASIC由一个高速(106KB波特率)的接口，一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。
感应式IC芯片卡读写器向感应式IC芯片卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。
感应式IC芯片卡的保密性能很好是由于：读写前的三次确认、独一无二的卡片序列号、传递数据加密、传输密码和访问密码的保护。
卡片中的密码是受保护、不可读的，只有知道密码的用户才能修改它。卡中的EEPROM存储区分为16个扇区，每个扇区都有自已的访问密码，用户可根据扇区的不同应用设定不同的密码(一卡多用)。扇区的访问密码分为KEY
B两组不同密码，根据访问条件，在校验KEY
B之后才可以对存储器进行访问。
虽然现在已有破解Mifare
One的技术，但是只要从系统设计上做到一钥一密，还是能够从根本上保证系统的安全性的。
希望我的答案对你有帮助。
A：1.电动牙刷是用高速马达使得刷头旋转及震动以达到洁牙的效果。
2.电动牙刷感应式充电原理：线圈的电磁感应，也就是电能-磁能-电能。牙刷和基座构成了一个双变压器，变压器的一部分位于基座之内，另一部分在牙刷内。如果您将牙刷滑入基座上，就能形成完整的变压器结构，而电荷也可以流动起来。
基座内含一套线圈和一个金属芯。牙刷内则含有另一套线圈。如将牙刷座于基座上，完整的变压器结构就形成了！希望有所帮助。
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