數控電源的設計與制作范文

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篇1

關鍵詞: AT89S52;開關電源;PWM

1系統總體設計方案

由單片機輸出經數模轉換后得到0～4.095 V的電壓控制信號,此電壓信號經LM358集成運放放大為0～25V,并輸入到LM7805公共端(即把LM7805的2腳接成懸浮)。在LM7805的輸出端3腳得到Ui = 5~30 V的電壓信號,此電壓信號作為開關電源PWM電路的基準信號。改變單片機輸出信號,使Ui在5 ~ 30 V之間變化。PWM電路是由TL494組及一些器件組成,它由2腳輸入基準信號,其最終電壓輸出將隨基準電壓同步變化,從而達到輸出電壓由單片機控制的目的。此外電路中還用采樣電路將輸出電壓值通過模數轉換返回到單片機,電壓預設值和實際輸出值都會通過液晶12864顯示出來,系統框圖如圖1所示。

2系統各模塊電路設計

2.1 開關電源

電路可以直接從電網整流供電,其自身功耗小、體積小、重量輕,適用于大功率且負載固定的場合。開關控制方式采用PWM,基準電壓電路輸出穩定的電壓,取樣電壓與基準電壓之差經放大器放大后,作為電壓比較器的閾值電壓,三角波發生電路的輸出電壓與之相比得到控制信號,控制開關管的工作狀態。此電路中開關管工作在非線性區,當PWM控制信號為高電平時,開關管飽和導通,續流二極管D因承受反壓而截止,整流濾波后的電壓直接通過蓄能電感作用在后級電路,此時電感L存儲能量,電容C充電。當開關管截止時,蓄能電感放電起續流作用,與此同時C放電,負載電流方向不變。當電壓降低到設定值時通過與基準比較后把差值放大與494內部鋸齒波比較,當鋸齒波幅比差值信號大時開關管開通,如此循環。開關電源通過改變PWM占空比來使輸出電壓穩定。電路原理圖如圖2所示。

2.1.1 PWM控制電路

本電路由核心芯片TL494作控制的單端PWM降壓型開關穩壓電路。TL494 是一種固定頻率脈寬調制電路,它包含了開關電源控制所需的全部功能。內置了線性鋸齒波振蕩器,振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節,其振蕩頻率如下:

f=■

TL494輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現。功率輸出管Q1 和Q2 受控于或非門。當雙穩態觸發器的時鐘信號為低電平時才會被選通,即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當控制信號增大,輸出脈沖的寬度將減小?？刂菩盘栍杉呻娐吠獠枯斎?一路送至死區時間比較器,一路送往誤差放大器的輸入端。通過調整死區比較器輸入端的電壓(0～3.3 V)可改變脈沖的輸出占空比。脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節輸出脈寬提供了一個手段:當反饋電壓從0.5 V 變化到3.5 V時,輸出的脈沖寬度從被死區確定的最大導通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3 V到(Vcc-2.0)的共模輸入范圍,這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平,它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行“或”運算,正是這種電路結構,放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。將Q1和Q2并聯使用,需將輸出模式控制腳接地以關閉雙穩態觸發器,使輸出的脈沖頻率等于振蕩器的頻率。

2.1.2 開關電源主電路

如圖3所示,U1為LM317三端可調穩壓器,它的輸出電壓為固定值36 V,為芯片TL494提供工作電壓,同時也為產生基準信號的運算放大器LM358和LM7805提供工作電壓30 V(U4為LM317,其輸入電壓為U1輸出電壓36 V)。

(1)整流濾波電路

采用可承受大電流和耐高壓沖擊的BR104的橋堆進行橋式整流,整流后經電容濾波輸出,電容采用63V/10000μF的電解電容器。整流濾波后電壓輸出為1.2×40 V = 48 V。

(2)調整管的選擇及參數計算

如圖4所示。這里選用三極管2SC3320和場效應管IRFP9240組成復合管來做為開關管。Io= 3A,則要求Ice > 3 A,設推動管Q1的β=3,則IB=■≈1.0 A,而TL494內部驅動管最大電流為500 mA(并聯后),因此考慮用一個大功率高頻開關場效應管與其復合。Q2的VGS(th)= -10 V,IDS = -12 A,R4為Q2的偏置電阻,R6為限流電阻。令R6 = 150Ω,則算得R4 = 47Ω。所以,此時對于R4上的功率:

P1=■≈2.8 W

R6上的功率: P2≈■≈10.0 W

最大占空比η為94,所以R4采用p'1>ηP1= 2.5 W,R6采用p'2>ηP2= 9.4 W的電阻。在恒定頻率的PWM通斷中,控制開關管通斷狀態的控制信號由TL494的11腳和8腳輸出。

(3) 儲能電感和回路二極管

儲能電感用可承受大電流的鐵氧體高頻環型電感;回路二極管要用大功率肖特基高頻二極管。注意:Q1、Q2開關管和回路二極管都應加裝散熱片。紋波抑制方面:在穩壓電源輸出端并上大電容(10000μF),經過實測,在大功率輸出時紋波得到了有效的抑制。在續流二極管兩端并聯一個電容C6和一個電阻R9可抑制電源關斷時所產生的尖峰電壓。

2.2 同相比例放大及LM7805組成的基準電壓信號電路

圖5所示LM358為集成運放,由它組成同相比例運算電路,放大關系式如下:

U0=1+■U■

圖中R14等于1KΩ,R13為電位器,在這里將其調到5.1 kΩ。由LTC1456數模轉換輸出電壓為0～4.095 V,經同相比例運算電路放大6.1倍。LM358輸出信號為0 ~ 25 V,再加上三端穩壓器LM7805的5 V電壓,使基準信號Ui = 5~30 V可調。把此基準信號Ui接入TL494的2號管腳,實現對UO的控制。

2.3 單片機控制模塊

如圖6所示,主控制電路采用AT89S52單片機。一方面由鍵盤輸入預設電壓值,MCU根據程序設定輸出相應的信號經數/模轉換后輸出一定的電壓信號,再經一定的放大處理后控制開關電源PWM電路模塊的工作。另一方面根據模/數轉換芯片接收到的采樣開關電源的電壓值,來顯示實際輸出電壓值。此外由一個4*4的鍵盤作為人機交換通道,它設置了0~9十個數字鍵,可以直接輸入想預設的任意電壓值(每次鍵入三個鍵值,輸入電壓值精確到十分位)。

2.3.1 單片機控制數/模和模/數轉換電路

(1)LTC1456是低功耗的12位串行口數/模轉換芯片,Vcc在4.5 V ~ 5.5 V之間能正常工作。輸入的數字量為0x0000到0x0FFF;輸出電壓為0~ 4.095 V,LSB =4.095 V/4095 =1 mV,MSB = 4095 mV。通過對LTC1456的控制,使模擬量的輸出發生變化,經過運算放大器放大后控制最終的電源輸出。當片選信號選通時,隨著時鐘信號的上升沿,數據被按照從高到低的順序送到LTC1456的Din中進行轉換。而通過Dout可以把輸入到LTC1456中的數據以此顯示出來。

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(2)ADS7816是低功耗的12位串行口模/數轉換芯片,在參考電壓Vref穩定時,LSB = Vref/4096,MSB = Vref,根據這個關系,可以將輸出的電壓轉換成數據量與控制端進行相比較,從而達到實時監控的目的。轉換芯片在前2個時鐘周期對反饋信號進行采樣,然后隨后的12個時鐘周期將轉換數據依次按照從高到低的順序從Dout送到單片機對應的端口。

2.3.2 程序流程圖及主程序

程序流程圖如圖7所示。

3系統參數測試

LM358是一個可單/雙電源供電的集成運放,在使用時一定要注意集成運放輸出飽和電壓值約為電源電壓的90%左右。在實際制作過程中因為忽略了此問題,造成了一定的錯誤。因條件有限,本系統中選用LM358制作放大電路,最好是采用電源電壓可超過30V的雙電源集成運放,這樣可以消除偏置電流帶來的誤差。

電壓可調范圍5 ~ 30 V,電流可調范圍0 ~ 2.5 A。

(1)電壓調整率測試:將交流調壓變壓器輸出端接穩壓電源輸入端,將穩壓電源輸出電壓調至30 V,調節交流調壓變壓器,使其輸出從165 V變化至265 V,用數字萬用表測量穩壓電源輸出端電壓(I0 = 2.5A),測得最大電壓變化量為0.2 V,計算得電壓調整率為0.67%。

(2)負載調整率的測試:空載時將輸出電壓調至30 V,在負載端接入300Ω/200 W的變阻器,將變阻器從12Ω調至100Ω,用數字萬用表監視輸出電壓的變化,測得最大電壓變化量0.4 V,因此負載調整率為1.33%。

(3)紋波電壓測試:將電壓輸出調至30 V,外接12Ω大功率變阻器,將示波器置于AC/0.1 V輸入檔,測得負載上紋波電壓為400 mV。

(4)DC\DC轉換效率測試:將電壓輸出調至30 V,外接12Ω/200 W變阻器,測得DC\DC輸入電壓為41.1 V,輸入電流為2.25 A,輸出電壓為29.6 V輸出電流是2.47 A,所以DC\DC轉換效率 =(2.47×29.6)/(2.25×41.1)×100% = 79.06%。

(5)過流保護功能測試(限流):將電壓調至30 V,限流電位器旋到最大值(順時針方向),再將輸出端短路,測得電流3.5 A,然后逆時針旋轉,電流從最大變到零。說明限流功能正常。

(6)附加說明:本作品最大輸出功率75 W。此外如果想擴大輸出電流,依照本作品所用的開關管,理論上可達10 A。若反饋電阻還是用0.1Ω(注意電阻的功率也要加大,電阻消耗功率= xR),此時在反饋電阻上的壓降為Ui=10×0.1 = 1 V。又Ui=5.0×(R8/(R7+R8)),設定R7=5 kΩ,代入可解得R8 = 1.25 kΩ這樣就可以實現電流從0 ~ 10 A可調,若最大值想改成其他值,可按照上面的方法做。但前提是變壓器的輸入功率要足夠大,建議變壓器的最大輸入功率是DC\DC最大輸出功率的1.3倍以上。此電路的最大輸出功率是75 W,那么變壓器的最大輸入功率為75 W×1.3 = 97.5 W。

4結語

由于采用了矩陣鍵盤,可以直接輸入想要預設的電壓值,它優于步進輸入方式(本程序設計預設電壓值精確到十分位)。在續流二極管兩端并聯一個電容C6和一個電阻R9可抑制電源關斷時所產生的尖峰電壓,起到保護電路的作用。電路結構簡單且所采用電子元件均是常用元件,使電路實現更具有可行性。電壓可調范圍5 ~ 30 V,最大輸出功率75 W。主要適用于對輸出電流和輸出功率要求大,但對電壓調整率和負載調整率不是很高的電子設備。進一步改進還可以提高精度和輸出功率,增加電流顯示等。

參考文獻

[1] 童詩白、華成英.模擬電子技術基礎[M].高等教育出版社,2001.01

[2] 盧超.負反饋放大電路的仿真分析[J].代電子技術.2005.

[3] 李朝青.單片機原理及接口技術[M].北京航空航天大學出版社.2005.10

[4] 盧超.分布式礦井溫度監測系統的設計[J]. 煤炭科學技術.2007,12

[5] 盧超.單片機同PC機通信的一種新方法[J].礦山機械.2007,04

[6] 王昊、李昕.集成運放應用電路設計360例[M].電子工業出版社.2007.07

[7] 盧超.PVDF型脈搏傳感器信號處理電路的設計[J].齊齊哈爾大學學報(自然科學版).2009

[8] 郭天祥.51單片機C語言教程[M]. 電子工業出版社.2009.03

作者簡介

鄢峰,陜西理工學院物理系,研究方向:電子信息科學與技術;

張遷,陜西理工學院物理系,研究方向:電子信息科學與技術;

羅國穎,陜西理工學院物理系,研究方向:電子信息科學與技術;

篇2

【關鍵詞】插引機；步進電機；STC單片機

傳統的插引方法是采用手工方法，將鞭炮引線一根一根地插入鞭炮餅 盤中的一個個鞭炮筒子里，一餅盤鞭炮中一般有幾百個或上千個鞭炮筒子， 采用手工方法將鞭炮引線插入鞭炮筒子中，費時費力，工作效率又低。設計一種全自動鞭炮插引機，可提高鞭炮制作的生產效率與可靠性。改變以往插引手動或腳踏的狀態，大大的提高生產效率，降低人工成本，滿足安全、高效的生產要求。

全自動數控插引機的電控部分由驅動部分、顯示部分、控制部分組成。驅動部分控制電機進給距離，餅盤旋轉角度，機頭運轉速度，以保證引線準確落入鞭炮中?？刂撇糠种饕刂扑土纤俣妊訒r，餅盤旋轉角度，降慢進給速度，適合新手操作，加快進給速度，可提高生產效率?？刂菩D角度120度，轉動三次一個工作循環。顯示部分，可以了解工作狀態，溫度監控，生產盤數。進而實現實時監控。

1、系統電控組成

插引機控制由電源、控制板、驅動板、LCD顯示屏、傳感器等構成，能設置插引機的工作狀態，準確快速的驅動電機進行切引、導引、插引工作，能顯示溫度、時間、插餅數量等信息。

2、系統電源設計

系統電源由空氣開關、開關電源、電源航空接頭、電源開關、電源轉換板構成，為系統單片機控制中心提供+5V電源、為系統三個步進電機提供+24V電源、為系統三個傳感器提供+12V電源。

3、 系統驅動設計

系統驅動由三個驅動器構成，分別對應切引電機、旋轉電機、平移電機，其中切引電機采用THB8128驅動，旋轉、平移電機采用THB7128驅動，兩個驅動內部集成了細分、電流調節、CMOS功率放大等電路，配合簡單的電路即可實現高性能、多細分、大電流的驅動電路。能驅動42、57型兩相、四相混合式步進電機。在低成本、低振動、小噪聲、高速度的設計中應用效果較佳。

4、系統控制設計

系統控制中心由STC單片機、DS18B20溫度傳感器、DS1302時鐘系統、12864LCD顯示、三個調整按鈕、一個起動暫停鍵、一個指示燈、一個蜂鳴器、三個步進電機結構構成，實現系統的智能控制。

DS18B20溫度傳感器用于檢測驅動器的溫度，當溫度到達系統設定的報警溫度時，關斷系統，并進行聲光報警。

DS1302時鐘系統，配有3.6V備用電池，能自動走時，并在系統LCD顯示屏上顯示系統時間，方便工人查看時間。

三個調整按鈕用于設置系統工作的餅盤規格、設置溫度報警的溫度上限、設定系統時間、設定換餅時間間隔等

啟動停止鍵用于啟動、暫停系統，當系統啟動運行是指示燈亮，當系統暫停時指示燈滅。

LCD顯示具有兩幀畫面，在開機時顯示系統工作的規格，在系統工作是顯示公司名稱、系統溫度、系統時間、當前插餅數量。

三個步進電機由單片控制其轉動方向機、速度及相應的協調關系。

圖1 系統控制板原理圖

5、系統軟件設計

系統程序由主監控程序、定時中斷程序、DS18B20溫度傳感器識別程序、DS1302時鐘芯片讀取程序、按鍵掃描程序、12864液晶顯示程序、EEPROM讀寫程序等構成，系統的中斷程序流程圖如圖2所示，系統的主監控程序流程圖如圖3所示。

全自動數控鞭炮插引機操作簡便、功能齊全，能滿足用戶的多樣化要求?？梢宰詣訉时夼谂杩?，對不同大小的鞭炮盆插引，真正實現了全自動插引。具有實用性，具備顯示功能，數據計數功能，溫度過熱保護功能。控制方式符合用戶使用的習慣和要求。全自動數控鞭炮插引機具有穩定性，內部采用高性能單片機控制，提升了整個機器的性能和機器的運作速度。

參考文獻：

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【關鍵詞】NE555 方波脈沖發生器 設計 應用分析

NE555方波脈沖發生器利用集成電路實現脈沖電源的頻率可調，主要是為了使通用的電壓幅度變化。這種類型的脈沖發生器電路結構設計比較簡單，調節電路在集合設計中的基值和峰值均可調可控，在生產、研究領域具有重要的使用價值。

1 NE555方波脈沖發生器的結構設計

NE555方波脈沖發生器在設計中由多諧振蕩器構成，在起始端的電壓波形一般成鋸齒狀。NE555方波脈沖發生器的基集成電路一般為8腳時，基本結構簡單，電容和電阻能夠在發生器使用過程中根據電路需要產生頻率不同的脈沖信號。NE555方波脈沖發生器在各生產領域應用廣泛，因而開發出的電路應用類型也較多。簡單的NE555方波脈沖發生器主要組成結構是電容器和電阻器，一些電氣元件同時還具有延時振蕩的功能。NE555方波脈沖發生器在設計中會利用LM358運算放大器運放位于引腳間的電壓差，這是由于放大器內部含有兩個雙運算放大器，雙運算放大器增益高，并且運算形式成相對獨立狀態，這種類型在單電源中使用較多，也可應用于雙電源設計中。NE555方波脈沖發生器延時范圍比較廣，需要能夠根據電氣元件組合變化進行調整，小到幾微秒，大到幾個小時。發生器電源幅值在設計中一般是與CMOS、TTL等邏輯電路組合，對于供電輸出端電流電流的推動設計，利用NE555方波脈沖發生器也能直接實現自動控制和推動。NE555方波脈沖發生器電路設計中的電路輸入和電平輸入可以與邏輯電路的高低電平混合，并且使用穩定、計時精準，對于RS觸發器、多諧振蕩器和單穩態觸發器具有重要的參考使用價值。

方波發生器在數控裝置中的設計類型較多，分立元件、石英振蕩器、TTL集成電路構成振蕩器的主體，并且能夠實現頻率可調。其中電容和電阻是調節頻率的主要方法。針對NE555方波脈沖發生器的設計研究主要有以下幾個方面需要做好設計控制。開關轉換，轉換開關的主要作用是轉換“工作”和“校驗”兩種不同的工作狀態。方波發生器在“工作”裝態和“校驗”狀態輸出的方波信號頻率均不同。其精準度主要需要依靠電位器的電阻值來進行控制，要求工作頻率按照工作需求保證頻率范圍可控，例如微機數控裝置需要將工作頻率保持在0～1500Hz。延時電路，利用數控機床完成生產中需要用到微型機，加工速度變化調整的過程中，要使振蕩器信號輸出的頻率精準，開機前要完成信號頻率檢驗。定時器，NE555方波脈沖發生器的定時器芯片是振蕩器元件構成的核心部分，可代替使用LM555定時器，兩者均為延時精準、工作狀態穩定的器件，振蕩頻率由外接電容值和電阻值調節。

2 方波脈沖發生器焊接應用

NE555 方波脈沖發生器利用集成電路設計可以對給定的信號進行方式轉換，直接替代焊機信號控制工作，在完成焊機改造后進一步實現一機多用，提高工作效率。鋁合金脈沖MIG焊一般采用直流弧和脈沖弧兩種焊接電源。鋁合金脈沖MIG焊對占空比調節有一定要求，設計范圍保證在15%～100%。調節輸入電壓過程中由于鋸齒波電壓在5～10V之間，3腳電壓輸入也在這個范圍內，這就要求調節范圍要留足空間。晶閘管式脈沖弧焊給定電壓值需要調節，調節方向為方波脈沖的基值電壓和峰值電壓。高電平電壓輸入時，三極管處于飽和狀態，基值電壓輸出由電位器控制，低平電壓輸入時，三極管處于截止狀態，閉合開關，脈沖電流輸出后可作脈沖弧焊電源用，閉合開關情況下輸出的電源則可以作直流弧焊電源用，一機多用的工作原理由此而來。NE555方波脈沖發生器在脈沖焊接中使用需要做好控制電路與脈沖電壓結合，實現對輸出的焊接電流控制，當給定的電壓幅值較高，會有相應幅值脈沖電流由主電路輸出；電壓幅值較低時，也會有對應基值電流輸出。電流工作中脈沖頻率和電流輸出脈寬比的調節可以通過電壓占空比和頻率的調節來實現。電弧電壓和焊接電流的采集分析可利用漢諾威焊接分析儀完成，關于電壓值采集比較平緩的問題是因為焊接電弧形式多呈現非線性負載，焊機電感輸出較大時，輸出的電流脈沖波形會受到影響，導致波形失真，但是觀察焊縫和熔滴過渡能夠使脈沖焊接電路滿足實驗要求。

NE555方波脈沖發生器作為輸出頻率可調的方波發生器，能夠保持定時器的核心精度，對一般數控裝置操作來說，簡易可控，實效性高。其耗電量低，價格低廉，使用價值高，精確度保證在0.5%左右，體積偏小，攜帶或裝置方便，基本溫度影響系數小，電壓影響系數僅為0.05%每伏。NE555方波脈沖發生器電路集成連接中，終端信號輸出穩定，波形呈對稱分布。在機器加工過程中，采用的多圈電位器精度高，頻率調整可以設置細調旋鈕和粗調旋鈕，針對運行速度不同的數控機床，需要提前設置頻率變動范圍。利用NE555方波脈沖發生器電路集成特點，與LM358運算放大器結合，對占空比、脈沖峰值脈沖基值和脈沖頻率進行設計，能夠有效實現方波脈沖發生器相關數值的獨立調節。 NE555方波脈沖發生器電路設計符合鋁合金脈沖MIG使用要求，可正常應用于NB-500焊機焊接。

3 結語

NE555方波脈沖發生器作為一種設計新穎、效用突出的方波器類型，在實際應用中，頻率可調、性能穩定，且計時精確度高，可以作為生產等儀器主要脈沖源，如微機數控和其他數控裝置等。NE555方波}沖發生器設計在工業生產中的數控安裝和國防科研究應用較廣，市場推廣價值高。

參考文獻

[1]詹立春.基于NE555的幅頻可調發生器的設計[J].電子制作，2016（11）：74-75.

[2]文華兵，陳常婷，劉頻.基于NE555方波脈沖發生器的設計及應用[J].現代電子技術，2014（11）：138-139+144.

[3]江禹文.高精度頻率連續可調方波發生器[J].汕頭大學學報（自然科學版），1987（02）：53-57.

篇4

【關鍵詞】數控機床，電氣維修；經濟效益

0.引言

近年來，我國工業發展規模不斷擴大，對工業生產效率要求也在不斷提高。數控機床作為現代工業生產不可或缺的一部分，在數控機電氣運行過程中，受多種因素的影響，會造成設備出現故障，進而影響到數控機床電氣系統運行效率，不利于生產效率的提高。電氣維修技術作為數控機床電氣系統安全、穩定運行的保障，加大數控機床電氣維修技術的應用可以有效地提高數控機床電氣設備運行效率，為企業帶來更好的經濟效益。

1.數控機床的電氣維修的重要性

隨著經濟、科技的不斷發展，我國工業事業得到了飛速發展。數控機床設備作為現代工業發展不可或缺的一部分，數控機床是一種高效率的自動化自創，數控機床設備的應用極大的提高工業生產效率。在這個競爭日益激烈的市場環境下，經濟效益是企業生存的保障，而企業為了更好地生存，就會加大生產，加重數控機床設備的負荷，而在數控機床設備運行過程中，由于過量的操作，長時間運行，會造成電氣發熱，導致一些性能交差的原件經不住考驗而出現故障，對于數控機床設備而言，它本身比較昂貴，而企業不合理的加工工序，長時間的使用數控機床，很容易就會造成數控機床出現故障，使得運行過程合縱數控機床失效，造成工作的停頓，影響到生產進度和效率。數控機床電氣維修技術作為數控機床穩定運行的保障，只有做好數控機床電氣維修工作，才能降低數控機床設備故障，保障數控機床設備在生命周期內正常運行，發揮其功效，繼而不斷提高生產效率，為企業帶來更好的經濟效益[1]。

2.數控機床電氣故障分類

2.1硬件故障

數控機床設備一種電氣化的設備，在運行過程中，很容易出現數控機床電氣硬件故障，如電子故障、電器件故障、線路故障、接插件故障等，這些故障的發生會影響到數控機床運行效率。

2.2PLC故障

PLC 作為一種重要的工作裝置，它是以計算機為核心技術，對工業電器系統中的繼電器進行邏輯編輯控制。然而在數控機床電氣運行過程中，受多種因素的影響，會造成PLC裝置出現故障，一旦PLC裝置出現故障，就會影響到整個電氣系統的運行。

3.電氣繼電保護的維修技術

3.1觀察法

數控機床作為一種機械設備，而在這個就講究效益的社會環境下，企業就會批量的加工生產，進而使得數控機床設備出現超負荷運行，電氣設備就會因過壓而出現短路、燒壞線等問題。針對這類的故障，往往會有明顯的外部現象，如燒焦、電氣裝置發熱、冒煙等。此時，通過眼睛直接觀察，就可以判定出故障的所在。如果觀察到電氣裝置內部發黃、有燒焦氣味散出，則就可以斷定為繼電裝置出現故障，進而維修人員就要基礎更換已經損壞的元件，確保系統運行穩定。

3.2對比法

對比法就是通過兩臺型號、性能相同的裝置進行比較，通過測試兩臺電氣設備的性能才找出故障的所在。在數控機床電氣設備運行過程中，當電氣設備出現故障時，可以利用一臺與該故障設備型號、性能相同的設備進行比較，讓兩臺裝置在相同情況下運行，通過觀察兩臺儀表測到的信號來進行對比，進而判斷故障所在。

3.3故障分析

數控機床電氣設備發生故障后，首先要確定設備類型，然后以當前的顯示參數為依據，迅速判斷設備的具體故障，設備故障分析與檢修的前提必須是足夠了解電力運行相關參數及其他相關理論知識，檢修前應向工作人員詢問生產過程當中的工藝情況以及故障前的參數變化，查詢裝置運行記錄等工作[2]。

3.4備件置換法

當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。設備的更換必須是在斷電情況下進行，確保維修技術人員的人身安全。另外，針對一些特殊的元件，必須嚴格按照操作說明進行，如，電路板，在更換電路板的時候，一定要記錄下原有的開關位置和設定狀態，并將新板作好同樣的設定，否則會產生報警而不能工作[3]。

3.5數控系統的控制

數控機床系統的安全性、穩定性、可靠性直接關系到了數控機床電氣運行效率。為了給企業創造更多的價值，就必須做好數控系統的管理[4]。首先，利用先進的科學技術，建立開放式的數控系統，通過利用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關量，實現數控機床電氣的自動化控制；其次，要安排專業的技術人員，對數控機床電氣設備進行日常管理，做好日常記錄工作和技術分析，確保電氣設備的正常運行。

3.6電源線路的選擇

電源是提供計算機中所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩定，將直接影響計算機的工作性能和使用壽命。在數控機床電氣運行過程中，電源是數控機床運作的基礎，電源線路的好壞直接關系到數控機床運作的連續性、穩定性。在電氣系統中，變頻器的工作方式是先將系統中導入的交流電轉換為直流電，再將直流電變為交流電，在數控機床電氣控制系統中，電氣控制系統通過調節電源模塊，將進入系統中的交流電通過調頻器轉換為一定的直流電，從而滿足電氣系統的用電需求，同時通過對電源線路的優化設計，在系統斷電之后，機床信號可以得到歸零，在系統通電后，機床信號就會自行恢復，從而保障了數控系統的可行性[5]。

3.結語

在這個競爭日益激烈的市場環境下，企業參與市場競爭的手段就是經濟效益。對于加工生產企業來說，企業的經濟效益與數控機床電氣有著直接的關聯。數控機床作為一種自動化的電氣設備，為了確保數控機床電氣穩定運行，就必須做好數控機床電氣維修工作，采用有效的維修技術，做好數控機床電氣系統管理，進而不斷提高數控機床電氣生產效率，為企業帶來更好的經濟效益。

參考文獻

[1]孫敏敏. 關于數控機床電氣維修技術及發展趨勢的探討[J]. 科技創新與應用，2013，29：104.

[2]何云. 數控機床的電氣維修技術及發展趨勢探討[J]. 電子制作，2013，10：232.

[3]黃景良. 數控機床電氣維修生產實習教學探析[J]. 好家長，2015，08：52-53.

篇5

【關鍵詞】數控電源；C8051F410；TL494；恒壓

恒壓源的作用就是使電源輸出恒定的電壓，是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的直流穩壓電源功能簡單、較難控制、效率低、精度低、體積大，普通直流穩壓電源品種很多，但均存在以下問題：輸出電壓是通過粗調（波段開關）及細調（電位器）來調節。當輸出電壓需要精確輸出或需要在一個小范圍內改變時（1.02～1.03V）困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響，常常通過硬件對過載進行限流或截流型保護，電路構成復雜，穩壓精度也不高。本文設計了一種以單片機為核心的脈寬可調節的高精度數控恒壓電源，克服了傳統直流電壓源的缺點，具有很高的應用價值。

1 產生恒流源的原理

在本次設計中，主要是通過單片機C8051F410對輸出電流進行實時采樣，將采樣值與設定值比較，利用比較后的結果來調整單片機的DA輸出，TL494利用單片機DA輸出的電壓調整PWM的占空比，通過反饋控制，達到恒定電流輸出的目的。

TL494 是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路，內置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節，其振蕩頻率如下：

f■=■（1）

驅動脈沖發生器、脈寬調制器以及各種保護電路全部由TL494完成。TL494內部有兩個比較器，兩組誤差放大器和5V基準電壓源等組成，TL494廣泛應用于1000W以下的大功率開關電源中。

電路中利用第15腳和第16腳構成保護電路（保護信號必須得是正的電壓），當輸出電流超過系統所能承受的最大電流是，TL494就會關閉開關管的功率輸出，限制電流輸入大小，達到保護的目的。

2 電路實現

在電路的設計中，單片機C8051F410來實現對總體電路的控制以及數/模之間的轉換，為了使電路更加穩定，加入了兩個濾波器。所謂的濾波器就是由電容器、電感器和二極管等電子原件所組成。濾波器的作用就是把電源提供的一部分能量給負載使用，同時把另一部分能量儲存起來，當短時間供電不足或供電中斷時，電容器和電感器就把儲存的電能釋放出來，供給負載繼續用電，從而保證電源能不間斷的向負載提供電流。電路圖的主要部分如圖1所示。

第1腳電壓與第2腳電壓進行比較，當輸出電流升高時，第1腳取樣電壓也成比例升高，而第2腳電壓不變，則誤差放大器AMP1輸出也要升高，通過TL494內部比較器控制，使第8腳輸出脈寬占空比變大，使得功率開關管導通時間變短，從而使輸出電流下降，這種反饋調節，抑制了輸出電流的升高，達到穩定電流的目的；如果輸出電流降低，則調節過程與上述相反，最終也將實現電流的穩定輸出。

3 系統軟件設計

圖2 程序流程圖

系統的軟件設計主要包括液晶的驅動程序、實現恒流源大小的輸出控制的程序、報警電流大小的設置、報警電壓大小的設置、單片機所使用的時鐘頻率、各個端口初始化以及數/模間匹配算法的實現等。

3.1 輸出電流的調節

電流的調節過程首先設定好輸出電流值I■后，輸出電流從0mA增大，在電流調整過程中，單片機不斷對調整后的電流進行測量，得到采樣電流值I■，當I■I■，調節過程與上述相反，程序設計的流程圖如圖2所示。

同時，為了檢測系統是否正在進行輸出電流的調節，在設備中加上了一個LED，當系統調節時，LED燈將會閃爍一次，這樣可以對程序的調整過程有以個更好的監視，如果系統在不停的調節，LED將不停的閃爍，直至調試完成。

3.2 輸出模擬量的轉換

系統采集的AD碼值如何轉換為模擬量的電壓值和電流值，也就是數/模間的匹配，通過對牛頓插值法、拉格朗日插值法和線性插值法進行綜合比較，由于前兩者運用起來比較復雜而且計算耗時較長，雖然線性插值法的截斷誤差不如前兩者，但誤差也在本設計允許的范圍內，所以最終選擇了計算速度快的線性插值法。

線性插值的方法對數據處理是通過對已存入的模擬信號量和測量結果的數字信號量序列（x■，y■），（x■，y■），（x■，y■），…，（x■，y■），相互匹配來計算所需要求的數據。在本設計中即是已存入的數/模間的對應的值，其中電壓值對應的電壓AD值見表1，電流值對應的電流AD值見表2。

表1 電壓值對應的電壓AD值

對于任意采集到的電流AD值x，通過查表2中x在已經測量結果序列中的位置是x■≤x≤x■（0≤i≤n-2），同過插值計算，可以得出該AD碼所對應的電流y，公式計算如下：

y=y■+■（x-x■）（2）

例如，若電流的數字值是x=136，那么選擇的插值數據點為（x■，y■）和（x■，y■）則通過插值法計算所對應的電流y為：

y=y■+■（x-x■）=28.1+■（136-103）=37.1（mA）

電壓值的計算亦是如此。

表2 電流值對應的電流AD值

4 結論

設備以C8051F410為系統的主控制芯片，TL494為脈沖寬度調制器，利用軟件編程，硬件運行與顯示，通過液晶12232F實現了電流、電壓變化的顯示，該系統體積小、重量輕，紋波小，可以輸入的直流電壓范圍很寬，實現了題目的要求。

【參考文獻】

[1]肖金球.單片機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，2004.

[2]Ron Demcko .A Performance Comparison of Thin-Film and Wirewound Inductors[J].2001.198-212.

[3]姜大源，王勝元.單片機技術[M].北京：高等教育出版社，2007.

[4]周志敏，周紀海.開關電源實用電路[M].北京：中國電力出版社，2005.

篇6

關鍵詞：電氣設計；用電負荷；照明；防雷接地

一．引 言

近年來，隨著我國經濟的迅速發展，科技水平的不斷提高，“科教興國”的觀念已經深入民心；政府對教育的投入不斷提高，使得人們受教育權利得到更大的滿足，學校的辦學條件越來越好，各種類型的專業學校陸續興建起來。本文結合某教學樓實訓中心的電氣設計實踐過程,對學校建筑電氣設計中要考慮的主要問題和解決辦法進行了總結，以供同仁參考。

二. 工程概況

該工程位于廣東省某職業中學校區內的實訓中心，主要提供學生進行職業技能的實踐訓練和學習。本建筑占地約3770平方米，建筑面積約14000平方米，為地上四層鋼筋混凝土框架結構建筑，層高4.5米，建筑總高度18米。首層主要為汽修實訓室，（重型機械）數控實訓室，家用電器實驗室，電力拖動實驗室和變配電房；二層主要為鉗工實訓室，制冷實訓室，汽車空調實驗室，中央空調實驗室，電子電工實訓室等；三層主要為金工實訓室，模工實訓室，機械原理實驗室，機械作圖室，電工考核室，電工技能室；四層為車工實訓室，氣焊實訓室，變壓器實驗室，PLC實驗室，財務軟件實訓室，ERP軟件制作室，物流軟件制作室，ERP沙盤實驗室等。

三. 供配電設計

（1）用電負荷和供電電源

本建筑主要的用電設備有：照明、插座、空調以及各種實習用車床和計算機等動力設備。根據學校需要在建筑內部設10KV專用的變配電房，總的設計負荷為739千瓦，由一臺800KVA干式變壓器運行提供單電源供電。本建筑屬多層建筑，消防負荷按照《建筑設計防火規范》GB2006-50014（2006年版）規定設置備用應急電源，其中消防負荷主要為：應急照明、疏散照明以及消防水泵，總負荷約為15千瓦，考慮采用一臺常備負荷26千瓦的柴油發電機作為應急電源，其中應急照明和疏散照明應用自帶的蓄電池作為其應急備用電源。消防負荷的應急電源切換均在末端設置雙電源轉換開關作末端切換。

（2）低壓配電系統

本配電房內低壓側采用單母線運行，在適當的地方設置應急母線段，方便柴油發電機供電。本系統采用樓層分開和照明動力負荷分開的配電方式，分別設置了獨立的配電系統，由此充分實現了按功能和管理方便合理的方式進行供電。各樓層的照明和動力采用放射式系統從配電房直接由電纜供電。

（3）配電間電氣設計

盡管本工程為多層建筑，考慮線路的走向和管理維修安全方便，本建筑設置了電氣線路專用的垂直電纜井配電間，配電間的設備安裝按照《民用建筑電氣設計規范》條文規定，如電纜橋架、照明箱、封閉母線槽之間凈距應不小于100mm，配電間內高壓、低壓或應急電源的電氣線路相互之間應保持大于300mm的間距，或采取隔離措施，并應有明顯的標志，配電箱前應有不小于0.8米操作、維護距離。配電間內預留的洞口應逐曾層用無機防火材料封堵。

四．照明設計

（1）確定照度和選用光源

本工程用途主要是教學用，以實驗教室為主，按照《照明設計標準》規定以及現階段我國對照明水平的要求：普通教室的課桌照度為300lx，黑板垂直面照度500 lx，普通辦公室的桌面照度為300lx，應急照明的照度不小于25 lx，走廊等公共休息區域照度在75~100 lx之間。教室照明考慮照度的均勻度和防止眩光的要求，選用帶蝙蝠翼式的直管熒光燈具，以保證光輸出的擴散性、照度均勻性和有效限制眩光的產生。其中黑板燈要選用具有向黑板方向投光的專用黑板燈具。另外機械制圖室以及軟件制作室的光源應選用顯色性較好的三基色熒光燈管。其他機床數控室有需要的可設置局部照明。

（2）照明燈具安裝

本工程實驗室燈具的安裝高度考慮教室內放置實驗用機械的具體尺寸比較大，故暫定吸頂安裝；熒光燈與門窗縱向平行布置，并與黑板垂直；黑板燈安裝高度3.2米,距離黑板1.1米。應急照明主要安裝在走廊、樓梯等公共區域，每間隔20米設置一處，在樓梯及主要出入口設置疏散指示燈，應急照明電源采用分散布置。室內的照明控制主要采用單燈獨立控制，各自設置開關按鈕，開關靠近門口，方便使用和管理。

插座的布置要考慮室內機械和用電設備的布置來設置，在電焊室和家電維修室預留適當的單/三相插座箱，以備學生實習用；插座回路按照規范規定要求設置漏電保護開關進行保護。考慮到安全性，插座的安裝高度控制在1.5米。軟件制作室要求預留管路溝槽及出線口，設置地面插座以供桌面計算機使用。教室辦公室都設置一定數量的風扇，以滿足室內通風要求。在辦公室和個別實驗室，如對溫度要求較高的微機室，設置空調開關，以備空調設備用電。

五.消防設計

（1）消防設備及線路敷設

本工程的主要消防設備是消防水泵和應急照明，前面已經大概說明了其設置的方式和線路供電。根據《建筑設計防火規范》，應急照明連續供電時間不小于30分鐘，消防水泵的啟動時間在1min內。一般線路的配線采用聚氯乙烯絕緣銅芯電線，消防線路的配線則應采用阻燃型或耐火型聚氯乙烯絕緣銅芯電線電纜；本工程消防線路的備用電源均采用耐火型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜。凡消防負荷設備線路穿金屬管或金屬線槽敷設，且管槽均涂防火涂料。

（2）火災報警系統

本工程設置消防手動破玻按鈕系統，由校內值班室監控，室內各消防栓處設置破玻按鈕，發生火警時能及時報警和啟動消防設備滅火。

六. 防雷接地

本建筑防雷按二類防雷建筑進行設置，這樣設置主要考慮學校是人員密集和容易造成混亂和事故的場所，要特殊照顧。按照《防雷設計規范》要求，屋頂設置明敷避雷帶加避雷短針，接地引下線利用結構柱柱內的兩根對角鋼筋；接地極則利用基礎的鋼筋網；接地系統為TN-S系統，采用共用接地系統形式，利用土基、樁基及地下鋼筋網做聯合接地體，接地電阻不大于1歐。另外建筑內的各種金屬設施均需要做總等電位聯結。在配電房變壓器低壓進線處、配電間的層配電箱和微機室配電小箱內應分別設置一、二、三級浪涌保護器。對軟件制作室等微機教室還要進行防靜電處理。

七. 小 結

建筑電氣設計，最終是要給使用者一個安全、方便、經濟、可靠的用電方案，學校面向的是學生、教師和家長，在設計的過程中始終要遵照國家的有關技術規范和繞著滿足他們的需求來進行，從整體出發，深入各個系統，力求設計達到合理和完整。

參考文獻

[1]《建筑設計防火規范》GB50016-2006.

篇7

前言

此次生產實習是我們機制專業學生在已進行過金工實習，并已學完基礎課，基本學完技術基礎課和已經開始專業課學習之際進行的一次重要的實踐性教學環節。通過它讓我們鞏固、驗證已學過各技術基礎課(如機械制圖、材料成形技術、互換性與技術測量、機械設計、材料成形原理、控制工程基礎等)所獲得的基本理論及基本知識及其在生產實際中的應用。

通過對機械產品的制造過程的觀察、了解，讓我們初步掌握機械制造技術(包括設備、工藝、刀具、液壓等)方面的基本知識及所要解決的基本問題，為今后的專業課學習和課程設計打下良好的基礎。

通過現場實習、觀察，我們每個人的知識面擴大了。實習使我們獲得了基本生產的感性知識，同時又鍛煉和培養了我們大學生吃苦耐勞的精神，也我們接觸社會、了解機械行業狀況、了解就業行情的一個重要途徑，逐步實現由學生到社會的轉變，并且讓我們初步了解企業管理的基本方法和技能;體驗企業工作的內容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎。

根據學校的實習安排，我們總共去了四個機械類的公司，它們分別是：江淮xx汽車，xx集團，xx恒升機床廠，xx工業有限公司。實習時間：

① 江淮xx汽車-------------4月14日上午。

② xx集團-------------4月16日上午。

③ xx恒升機床廠-------------4月16日上午。

④xx有限公司-------------4月19日上午。

二 實習內容

第一天：我們的首站是江淮汽車有限公司，由于它是在合肥的公司，因此4月14號早上六點，我們機制專業的全體學生就坐上了去合肥的汽車，在經過了兩個多小時的行車之后，我們在雨中來到了目的地。

帶著激動和興奮的心情我們下了車，在公司工作人員的帶領下我們首先來到了江淮商用車公司的前橋一車間，它主要是加工轉向節的，轉向節食汽車轉向橋上的主要零件之一，一般載貨汽車多以前橋為轉向橋。轉向節的功用是承受汽車前部載荷，支承并帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下，它承受著多變的沖擊載荷，因此，要求其具有很高的強度。轉向節形狀比較復雜，集中了軸、套、盤環、叉架等四類零件的結構特點，主要由支承軸頸、法蘭盤、叉架三大部分組成。支承軸頸的結構形狀為階梯軸，其結構特點是由同軸的外圓柱面、圓錐面、螺紋面，以及與軸心線垂直的軸肩、過渡圓角和端面組成的回轉體;法蘭盤包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉向限位的螺紋孔;叉架是由轉向節的上、下耳和法蘭面構成叉架形體的。

它的加工工藝路線：

工序 設備

(1)銑兩耳四平面 專用銑床

(2)鉆、鏜主銷孔，倒角 數控機床

(3)拉主銷孔 臥式拉床

(4)銑桿部以及凹窩 專用雙面組合銑床

(5)銑兩耳外側面 專用雙面組合銑床

(6)打中心孔 專用中心孔鉆床

(7)粗車軸頸 數控車床

(8)粗車端面 數控車床

(9)半精車端面、軸頸 專用液壓仿形車床及數控車床

(10)精車軸頸 數控車床

(11)精車端面 專用液壓仿形車床及數控車床

(12)粗磨端面、軸頸 雙砂輪端面外圓磨床

(13)鉆法蘭螺栓孔 臥式鉆、擴組合機床

(15)攻螺紋 鉆孔、攻螺紋組合機床

(16)清洗 專用清洗機

(17)淬火 中頻淬火機

(18)半精磨端面、軸頸 雙砂輪端面外圓磨床

(19)銑耳環側面 特種銑床

(20)鉆鉸錐孔 立式六工位鉆鉸組合機床

(21)鉆孔攻螺紋 鉆孔、攻螺紋組合機床

(22)拉鍵槽 臥式拉床

(23)銑兩耳內側面 專用組合銑床

(24)壓襯套，并拉套孔 單柱液壓校正機

(25)精磨端面、軸頸 雙砂輪端面外圓磨床

(26)車螺紋軸頸 數控車床

(27)滾壓螺紋 螺紋滾絲機

(28)銑螺紋平面 數控銑床

(29)探傷 紫外線探傷機

(30)打標記 數控打標機

(31)清洗 清洗機

經過以上的幾十道工序，轉向節才算是制作完成。在參觀的過程中，我們可以看到一個個嶄新的轉向節整齊的擺放在固定的位置，被叉車運往指定的位置。

一車間還生產前軸：汽車前軸是長桿類對稱零件，在整車中承擔承重，支承，轉向的作用，屬于汽車上的重要零件，作為汽車的關鍵之一，前軸的機加工精度要求高。而江淮汽車作為我國的自主產權的汽車集團在前軸的生產上做到了最好，工人盡可能的精益求精，因此前軸的質量也有了保障。

參觀完一車間，我們緊接著來到了二車間，在二車間進行的主要是一些特殊工序的處理，比如前軸總成的涂裝，噴涂，安全處理。每個工人在指定的位置配合機器對轉輪鏈上懸掛的前軸和轉向節臂進行噴涂。工作人員告訴我們有些工序還得要工人帶著防毒面具進行，在噴涂的過程中工人主要注意的是控制油漆的粘度，保證每個工件上的油膜厚度。

隨后我們又來到了車架廠縱梁車間，在這個車間里我見到了油壓機，交流電焊機，空壓機，卷揚機，風動工具，電動平板車，堆焊機，機械壓力機，砂輪機，搖臂鉆床，數控沖床等好多的機械，這個車間加工的內容包括：成型和制孔。工人們將車架置于壓彎模具中進行壓彎。壓彎的模具示意圖

：

制孔的方式又分為沖孔加工和鉆孔加工。一般縱梁由主梁和加強梁組成，梁的形狀為u型，加強梁裝在主梁內，用柳釘連接，根據車型的不同縱梁又分為直梁式和曲梁式。

最后我們來到了江淮汽車的總裝車間，這里生產的是威鈴輕卡，整個車間內一片忙碌的景象，在生產線上每個工人各司其職。機器的轟鳴聲不絕于耳。威鈴的裝配線主要分以下幾步：

1.底盤上線

2.安裝電氣設備

3.安裝傳動軸和工作板

4.安裝氣缸和后橋

5.安裝前橋，連接傳動軸

6.翻轉車身

7.安裝車頭，調試燈光

8.安裝油箱和輪胎

9.檢查調試

經過以上幾步的裝配之后，汽車的各道工序也就基本結束了，當我還在沉浸在對汽車生產的驚訝中時，從我的身后傳來了清脆的汽車喇叭聲，我回頭一看，一輛嶄新的威鈴輕卡從生產線上緩慢的開出，我親眼見證了新車的下線，長久以來我一直不是特別清楚汽車的制造工藝，今天終于了解了，雖然有的細節還不是了解的很細致，但是對我來說收獲已經很大了。結束了在總裝車間的實習后我們此次的江淮之行也就告一段落了。在雨中我們乘坐汽車回到了學校。第一天的實習結束了。

第二天：我們要去的第二個廠是華星集團，在坐車經過幾個小時的顛簸后我們來到了位于蕪湖縣灣沚的華星集團的一個加工廠，據工作人員介紹：這個加工廠主要是生產美的空調的機殼和冷凝器等產品。機殼的加工分為落料，沖壓，噴涂及焊接。

順著這個順序我們首先見到了落料階段的設備：電動剪板機。電動剪板機采用抵抗鍵形式離合器結構和開式齒輪傳動，并采用較先進電器(腳踏開關、手動開關)操作，噪音小操作維護方便。采用全鋼焊接結構，結構簡單，操作簡便，造型美觀，能耗低。廣泛用于冶金、輕工、機械、五金、電機、電器、汽車維修、五金制造及其它金屬薄板加工行業。

接著是沖壓階段的設備：鍛壓機床(四柱液壓機yt6245000).在每臺鍛壓機的四方有四個工人他們負責將鋼材置于壓機上，沖壓的工序分為上料，切邊，沖孔，沖壓。在觀察的過程中我見到了開式固定臺壓力機和高密鍛壓機床，其中的一臺參數為：公稱壓力250t，公稱壓力行程11mm，滑塊行程400mm,滑塊行程次數17次/分，最大裝模高度510mm,裝模高度調節量250mm,導軌間的距離2620mm,滑塊底面尺寸前后為1000mm,工作臺板尺寸前后1250mm,左右2770mm,氣墊壓緊力51t,氣墊頂出力45t,氣墊行程200mm.據華星集團的工作人員介紹;在沖壓加工中所采用的四柱液壓機是計算機機構設計，它所用的三梁四柱式結構既簡單又經濟實用。在機床的工作過程中其液壓控制采用插裝閥集成系統，動作可靠，使用壽命長，沖擊小。機子采用了獨立的電氣控制系統讓使用更加安全。

機殼制造的最后一個工序是噴涂及焊接。工人們將已經加工成型的工件懸掛在轉輪鏈上，用機器進行噴涂，噴涂的工序分別是：預脫脂，主脫脂，水洗1，水洗2，自來水直噴，表調，磷化，水洗3，水洗4，純水。工人師傅告訴我們工件在噴涂完成后要進行風干，緊接著又要用叉車將工件運到指定地點進行焊接。在課本上我們了解了常用的焊接方法可分為三大類：熔化焊、壓力焊、釬焊。熔化焊中又分為氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊等。焊接電弧是一種強烈的持久的氣體放電現象。在這種氣體放電過程中產生大量的熱能和強烈的光輝。通常，氣體是不導電的，但是在一定的電場和溫度條件下，可以使氣體離解而導電。焊接電弧就是在一定的電場作用下，將電弧空間的氣體介質電離，使中性分子或原子離解為帶正電荷的正離子和帶負電荷的電子(或負離子)，這兩種帶電質點分別向著電場的兩極方向運動，使局部氣體空間導電，而形成電弧。

手工電弧焊是利用電弧產生的熱量熔化被焊金屬的一種手工操作焊接方法。由于它所需的設備簡單，操作靈活，對空間不同位置、不同接頭形成的焊縫均能方便地進行焊接，因此，目前它仍被廣泛使用。而我們今天所到的華星集團在加工空調機殼的過程中也應用了一些手工電弧焊。但是更加主要的焊接還是采用了埋弧自動焊，埋弧自動焊接時，引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全由機械來完成。 大大的節省了時間和工人的工作量。

埋弧自動焊過程如圖2-11所示。

焊劑2由漏斗3流出后，均勻地堆敷在裝配好的工件1上，焊絲4由送絲機構經送絲滾輪5和導電嘴6送入焊接電弧區。焊接電源的兩端分別接在導電嘴和工件上。送絲機構、焊劑漏斗及控制盤通常都裝在一臺小車上以實現焊接電弧的移動。

焊接過程是通過操作控制盤上的按鈕開關來實現自動控制的。焊接過程中，在工件被焊處覆蓋著一層30-50mm厚的粒狀焊劑，連續送進的焊絲在焊劑層下與焊件間產生電弧，電弧的熱量使焊絲、工件和焊劑溶化，形成金屬熔池，使它們與空氣隔絕。隨著焊機自動向前移動，電弧不斷熔化前方的焊件金屬、焊絲及焊劑，而熔池后方的邊緣開始冷卻凝固形成焊縫焊絲及焊劑，而熔池后方的邊緣開始冷卻凝固形成焊縫，液態熔渣隨后也冷凝形成堅硬的渣殼。如圖2-12所示。未熔化的焊劑可回收使用。焊絲和焊劑在焊接時的作用與手工電弧焊的焊條芯、焊條藥皮一樣。焊接不同的材料應選擇不同成分的焊絲和焊劑。如焊接低碳鋼時常用h08a焊絲，配用高錳高硅型焊劑hj431等。焊接電源通常采用容量較大的弧焊變壓器

在參觀過程中我們見到了不少的焊接設備，比如：(1) 手弧焊設備。手弧焊使用的設備簡單、方法簡便靈活、適應性強，但對焊工操作要求高。手弧焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料的焊接。(2) 埋弧焊設備。埋弧焊設備由焊接電源、埋弧焊機[和輔助設備構成。其電源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊機分為自動焊機和半自動焊機兩大類。① 半自動埋弧焊機。② 自動埋弧焊機。(3) co2氣體保護焊設備 半自動co2氣體保護焊設備主要由焊接電源、供氣系統、送絲機構和焊槍等組成。(4) 惰性氣體保護焊設備 手工惰性氣體保護焊設備包括焊槍、焊接電源與控制裝置，供氣和供水系統四大部分。(5) 等離子弧焊設備 等離子弧焊設備主要包括焊接電源、控制系統、焊槍、氣路系統和水路系統。

其中由株洲電焊機廠生產的點焊機在空調機殼的生產中應用尤為廣泛，它的參數為：型號dn2-150,初級電壓380v,相數1，初級電流395a，額定級數15，重量850公斤，額定容量150千伏安，周率50周/秒，負載持續率20%。最大焊件厚度40+10.。

篇8

關鍵詞: 機床數控化改造 西門子802D 專業教學 應用

一、機床數控化改造的意義

數控機床改造是提高制造業技術水平的重要途徑之一[1],大量的生產實踐證明數控機床改造具有很強的實用性、經濟性和可靠性。在高職院校中有很多舊機床和數控設備,由于使用時間長,無法滿足技術的進步和產品革新的要求,購置數控機床或對舊機床進行數控化改造是解決這類問題的主要途徑之一。但購買新型數控機床價格昂貴,閑置通用機床又會造成浪費。對舊機床進行數控改造,對學生講授數控技術改造相關知識,與國家培養高技能型人才的要求相一致,符合工學結合的培養目標,企業對機床改造也非常重視,對這類人才需求更是強烈。所以選擇數控系統對一些利用率低的通用機床進行改造勢在必行。

二、教學中存在的問題

《機床電氣裝調》是數控專業一門理實一體化教學課程[2]。學生通過系統的學習,能夠理解機床控制系統的一般工作過程,熟悉機床控制系統安裝調試的方法,同時能培養一定的數控機床電氣維修單項技能。原有的教學設備是用于電氣連接調試的控制板,實踐教學的安排主要從電氣元件的識別與選用、PLC模塊的接口與連接等方面入手培養學生的實踐能力。教師上課只能在模擬的電氣操作面板上進行演示,不能在真實的機床上進行具體的真實的工作任務,因而學生無法在真實的數控機床上對電氣控制系統所控制設備的各項功能進行調試。還有一個更核心的問題就是教學是面對一個班級幾十名的學生,即使學校配備專門用于電氣裝調的數控機床實訓設備在教學中也無法保證每個學生在課堂上都得到充分的在真實機床控制板上的動手實踐機會,在真實的數控機床上進行機床電氣控制系統裝調訓練。

三、數控化改造的內容

為了解決專業教學中這一情況,同時有效利用學校已有閑置資源,在進行充分調研的基礎上對專業已有設備CA6132車床進行數控化改造,改造的主導思想是數控化改造后的機床能在今后的教學中發揮最大的效果,能夠達到使用一臺數控機床就可提供一個整班實施本課程的實訓的配套設備與環境。所以在機床改造時,首先要作全面配套改造的設想,絕不能搞局部改造。要利用現有資源節約成本,同時要采用針對教學的機床結構設計,電氣元件的安裝,接口信號的端子安排都要求進行最大限度的整合,最大限度地滿足教學和科研的需要。

1.改造方案的確定

在改造方案的綜合設想中,從全面配套考慮提出下列改造內容:(1)數控系統選用西門子802D。(2)機床電氣柜改用PLC控制;SINUMERIK 802D集成了內置PLC系統,對機床進行邏輯控制。(3)配置機床電氣操作面板。(4)重新對機床電器進行布線。(5)更換刀庫部件,采用LD4B-CK6163型電動刀架。(6)進給伺服系統中用交流伺服電動機,機械連接采用電機與絲杠副通過聯軸節帶來傳動。(7)用滾珠絲杠副代替原滑動絲杠副。(8)液壓冷卻系統作相應調整,去除多余的管路。(9)設計新型防護罩板。

2.數控系統的選擇

數控系統的選擇應根據改造后所要達到的精度、各種性能指標等選用性價比合適、技術先進的數控系統,當然還要考慮改造好設備在教學中的應用。目前市場上生產研發數控系統的廠家很多,在國外有德國的SIEMENS公司、日本的FANUC公司,在國內有華中數控設備有限公司等。數控系統所具有的功能要與準備改造的數控機床所能達到的功能相匹配,盡量避免系統功能過剩,同時考慮到專業已有數控機床的配置缺少SIEMENS數控系統,無法正常進行有關SIEMENS數控系統的教學,經綜合考慮選用西門子802D數控系統[2]。

西門子802D數控系統是西門子公司2000年推出的經濟型數控系統:核心部件PCU將CNC、PLC、人機界面和通訊等功能集成于一體,可以控制四個進給軸和一個模擬或者數字信號的主軸;模塊化的驅動裝置SIMODRIVE 611UE[3];可以配置兩個I/O板,與驅動裝置都通過生產現場總線連接;此外還可通過視窗化的調試工具軟件便捷地設置驅動參數,并對驅動器的控制參數進行動態優化。在改造過程中,為達到最好的控制效果,進給軸采用了配套的1FK6交流伺服電機,主軸采用普通三相交流異步電機,采用變頻器(MM420)來驅動主軸電機。802D輸出±10V的模態信號經伺服驅動器使主軸電機獲得不同轉速。

3.電氣控制系統設計改造

原有機床的機械部件和液壓部件長時間使用后仍能保持很高的精度和穩定性,但電器元件使用壽命短,長時間使用后經常發生故障。因此需要設計接口轉換電路和強電控制電路。電路中的控制變壓器、中間繼電器和交流接觸器等需設計強電控制箱。

(1)電氣控制系統設計的原則

首先機床改造后要滿足整班學生電氣裝調的要求,其次要根據機床各項控制目的和要求,制定電氣控制方案。設計方案要求簡單經濟,操作容易,使用維修方便,同時要選擇合適的電器元件。

(2)電氣控制系統設計的內容

系統設計內容一是選擇控制方式,包括電源、繼電器、主軸單元、輸入/輸出、伺服驅動電路圖,也包括確定電動機的類型、型號、容量、轉速;二是針對教學應用的特點,把教學中需要學生完成的電氣裝調內容單獨列出來,設計電氣原理圖,制作電氣安裝板,各項控制功能通過航空插頭傳輸到改造好的數控機床上來實現,電氣調試到滿足數控車床的各項控制功能至正常,這樣就可以在真實的數控機床上檢驗學生電氣裝調的成果。表一描述了各個插頭的線號和對應的導線連接功能。X1插頭用39號紅色導線和40號黃色導線連接機床工作燈,X2插頭連接機床冷卻泵,X3用插頭連接機床集中部件,X4插頭連接機床刀架部件,X5插頭連接機床PCU與NC信號,X6插頭連接數控車床X軸與Z軸超程限位,X7插頭對數控車床驅動器與變頻器信號進行傳輸。通過這樣信號傳輸就可以把機床的一些電氣控制功能單獨從電路控制中提取出來,單獨制作電氣安裝板,這樣改造好的一臺數控車床就可以配備多臺電氣控制板,平?？梢赃M行正常的數控加工任務,在教學中又可以讓學生在控制板上進行電氣裝調訓練,按完成先后在改造好的CK6132數控車床上進行機床電氣裝調訓練。

4.PLC程序設計與調試

采用SIEMENS 802D系統所使用PLC非常簡單、方便靈活。我們使用S7-200作為編程工具,參照系統自帶的工具盒(Tool box)中配備的“PLC802文件庫”,在應用過程中對其車床的編程實例作一些簡單的修改和擴展就可完成所需要的PLC程序。在子程序中,根據不同功能分別進行了定義,主要包括PLC-INI(系統初始化)、EMG-STOP(急停處理)、MCP-802D(傳送控制面板I/O狀態到接口)、AXES-CTL(各坐標軸控制)、LUBRICAT(定時、定量控制)、COOLING(冷卻控制)等。

四、改造后數控車床CK6132在教學中的應用

針對“教學做一體”教學模式實施中支持環境與系統薄弱的不足,研制的數控加工操作與電氣維修培訓一體機解決了機床電氣裝調實訓設備配套經費昂貴的瓶頸問題,僅需投入少量經費,就可利用現有舊機床改造獲得可供一個整班實施本課程的實訓的配套設備與環境。改造后的數控車床在滿足正常加工工作任務外,還可以進行下列實驗實訓的安排:(1)SINUMERIK 802D數控車床電氣裝調基本連接,(2)SINUMERIK 802D系統的基本數據設置;(3)SIMODRIVE 611U伺服驅動配置與優化;(4)SINUMERIK 802D數控系統的數據保護;(5)機床故障模擬與診斷等方面的內容。

五、結語

以上是對通用車床結合教學實際進行數控化改造的實例,機床的數控化改造可以提高高職院校中設備的利用率[4],更重要的是在數控化改造過程中可以根據教學內容安排需要合理進行設備的改造過程,提高教師的現場動手技能,也便于在今后教學活動中進行教學組織,而且機床改造完成后,圖紙(包括原理圖、配置圖、接線圖、梯形圖等)、資料(包括各類說明書)、軟件(調試軟件、通訊軟件)等資源也是今后教學的寶貴財富,有利于教師充實教學內容。

參考文獻:

[1]高杉,趙波.普通機床的數控改造策略,遼寧省交通高等?？茖W校學報,2009,(6):40-41.

[2]李南,張博等.西門子802D數控系統在DPS1800車床數控改造中的應用,機床與液壓,2009,(5):181-182.

[3]陳平信.西門子系統與數控機床改造,中國設備工程,2008,(12):12-16.

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關鍵詞:數控線切割;機床斷絲;電極絲;線切割加工

中圖分類號:TG481文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)07-0016-03

一、線切割加工的原理

線切割加工的基本原理是利用移動的細金屬導線作工具電極(電源的負極),對導電或半導電材料的工件(電源的正極)進行脈沖火花放電,放電通道的中心溫度瞬時可高于10000℃,使工件金屬熔化,甚至有少量汽化。高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分發生汽化,汽化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速熱膨脹,并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸拋出熔化和汽化的材料,實現對工件材料的電蝕切割加工。通常認為電極絲與工件之間的放電間隙δ電在0.01mm左右,若電脈沖的電壓高,則放電間隙會稍大一些。為保證電極絲不被燒斷,應向放電間隙注入大量工作液充分冷卻電極,同時電極絲以7～10m/s左右的速度做軸向運動,以避免放電總在電極絲的局部位置,高速運動的電極絲有利于不斷地往放電間隙中帶入新的工作液,同時也有利于把電蝕產物從間隙中帶出去,如圖1所示:

二、DK7725數控線切割機床斷絲問題和對策

DK7725數控線切割機床應用廣泛,具有高速走絲線切割機床的代表性。切割加工走絲速度快,且是單雙向往復運動,而斷絲是普遍存在的一個問題。對其割加工中的頻繁斷絲問題進行分析具有普遍意義。

(一)送絲機構引起的斷絲問題和對策

DK7725數控線切割機床的電極絲,被排列整齊地繞在由電動機驅動的儲絲筒上,電極絲經上支架由導向輪引導穿過工件,之后再經過導向輪及下支架返回儲絲筒。斷絲主要由送絲機構中的導輪、導電塊、檔絲塊等零部件的安裝不當或磨損以及電極絲的松緊不適所致,是斷絲的主要因素。

1.送絲機構部件結構與工作原理。

(1)絲架和導輪部件。絲架和導輪部件如圖2所示。上絲架3與立柱連接,下絲架6固定不動;上線架可以轉動立柱上方的手輪使其在200mm的范圍內自由調節,下絲架有兩個導輪,上、下絲架的兩個導輪為藍寶石導輪。導輪座用金屬材料制作,內裝精密型軸承,用于支撐導輪,在絲架上的兩個前導輪座裝配過程中,調整鉬絲在X向的垂直度。Y向垂直度的調整只需平移下絲架上的兩個前導輪座即可。鉬絲與工作臺面的調整是否合適,可采用鉬絲垂直度量具(測量杯)采用透光法檢查。

(2)走絲機構。走絲機構中,儲絲筒7由電動機2通過聯軸器4及絲筒軸8帶動以1400r/min的轉速正反向轉動,6為絲筒軸的左支承軸承,5為左軸承座。儲絲筒另一端通過兩對齒輪副34/102(齒輪13、14)、34/95(齒輪15,16)減速后帶動絲杠11轉動。儲絲筒、電機、齒輪都安裝在電機支架3、左軸承座5和右側支架上。支架及絲杠則安裝在上拖板12上,排絲調整螺母9裝在底座10上,上拖板在底座17上來回移動,1為V形導軌。螺母9內裝有消除間隙的副螺母及彈簧,齒輪及絲杠螺距的搭配為滾筒每旋轉一圈拖板移動0.275mm。所以,該儲絲筒適用于鉬絲直徑在Φ0.12～Φ0.25mm范圍內變化的情況,如圖3所示:

2.斷絲問題分析和對策。

(1)導輪、導電塊、檔絲塊等零部件安裝不正確,間隙不合適,轉動不靈活,導輪有較大的徑向跳動或軸向竄動,電極絲疊繞、夾絲或抖動,電極絲運動精度低,容易造成電極絲的斷絲。對策:1)要經常清洗有關的零部件,消除污垢;導輪、導電塊等零件磨損到一定程度時,要注意更換;2)使導輪和軸承保持良好的精度和運轉平穩性,減少絲抖、絲跳,使電極絲運動軌跡盡量保持一條線;3)操作者注意在往線架上安裝導輪時,旋緊絲圈防止導輪軸向竄動,頂緊螺釘防止導輪徑向跳動。

(2)電極絲的松緊不適極易引起斷絲。電極絲上絲、緊絲是線切割的一個重要環節,直接影響電極絲的張力。過松,電極絲張力過小,抖動過大,易斷絲,且影響工件質量和切割速度;過緊,電極絲張力過大,也容易斷絲。對策:電極絲的松緊要合適,當進行孔或端面加工時,在最初放電位置時,很容易斷絲,此時的張緊力可略小些,工作一段時間以后,再對電極絲的松緊進行調節,并使張緊力達到穩定狀態。

(3)導輪V形槽變寬。這會使電極絲在Y軸方向產生往復位移,表現在貯絲筒正反換向時出現不進給或跳進給的現象;導輪V形槽的底徑不圓。這是由于支撐導輪的軸承損壞,加工時鉬絲沒有進人導輪的V形槽或有污物將導輪卡死,鉬絲拉出深槽所致,當用手搖動貯絲筒時會發現電極絲在X軸方向前后移位。對策:檢查更換新導輪、新軸承。

(二)電極絲的因素

1.電極絲質量差。粗細不勻、強度差、打彎易折,過了有效期限。對策:應選購質量好的電極絲。

2.電極絲的直徑。電極絲的粗細是影響斷絲的一個重要原因,通常盡可能在滿足加工要求條件下,選擇較粗的電極絲。若電極絲直徑過小,則承受電流小,切縫也窄,不利于排屑和穩定加工,斷絲的可能性較大。另外,較粗的電極絲,可提高電極絲的張力,減少電極絲的抖動不易斷絲。對策:當電極絲使用損耗到一定程度時,要及時更換電極絲,以免電極絲太細而斷絲。

(三)工件的因素

1.硬質合金類材料。(1)硬質合金類材料,由于含高熔點的碳化鎢、碳化鈦成分,因此加工速度低,且易于產生表面微裂紋。對策:使用專用脈沖電源;(2)根據現使用設各選擇合理的電參數,例如選擇窄脈寬、大峰值電流,提高峰值電壓,使硬質合金大部分在汽化狀態下爆炸拋出、熔化而又冷凝成為白層的材料很少,做到有較高的加工速度而不會產生微裂紋,獲得較好的表面粗糙度。

2.鋁材。電火花線切割機床由于采用水基工作液或乳化工作液,所以在加工時放電間隙中產生的高溫氧化作用,使一部分工件材料的氧化物飛濺反粘到電極絲上,當切割鋼鐵、銅鈦等金屬時,由于這些金屬的氧化物均為導電物質,放電間隙狀態良好,而加工鋁及鋁合金材料時,鋁材的金屬氧化物是陶瓷性物質,導電性下降,出現工件切不動、斷絲、導電塊反而消耗快的問題。對策:采用電火花線切割機床切鋁裝置。

3.工件變形。因工件變形造成夾絲、短路,引起斷絲。對策:工件盡量使用熱處理淬透性好、變形小的合金鋼。毛坯件需要鍛造,避免夾層、含有雜質的工件。有夾層和夾碴或切割表面粗糙的工件,由于氧化殘存物不導電,凸凹不平,會導致斷絲、燒絲或使工件表面出現深痕,嚴重時造成工件報廢。在線切割加工前,應清除殘存物,用油石將工件表面銼平,并選擇適當的電參數,以免斷絲。

(四)參數的因素

1.選用電參數時,要兼顧加工速度、表面粗糙度及穩定性。一般參數強,加工速度快,但表面粗糙度大,也容易斷絲。對策:在選擇電參數時,必須綜合考慮加工件的工藝要求、加工精度、粗糙度的大小以及工件厚度等因素,以獲得較滿意的加工效果。

2.進給速度選擇不合理。變頻跟蹤調節不當也是造成斷絲的一個重要原因,過跟蹤時,短路電壓波形濃,工件蝕除速度低于進給速度,間隙接近于短路,造成斷絲和頻繁短路。欠跟蹤時,工件蝕除速度大于進給速度,間隙近于開路,造成電極絲抖動,也易造成斷絲和頻繁短路。對策:實際調整時可通過電流表指針的穩定性判斷,指針擺動越穩定越好。如果指針穩定情況不好,盡可能使指針往0位方向波動,選擇最佳跟蹤速度,調節合理的變頻進給速度。

(五)工作液的因素

電火花線切割加工中,工作液是脈沖放電的介質,對加工的影響很大。工作液一般要求有一定的絕緣性能、較好的洗滌性能、較好的冷卻性能和對環境無污染,對人體無危害。工作液臟污,時間用長后綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。對策:可這樣來衡量工作液是否變差:當加工電流為2A左右,其切割速度為40mm2/min左右,每天工作8小時,使用兩天后效果最好,繼續使用8～10天則易斷絲,須更換新的工作液。

(六)機械故障

X、Y坐標絲杠的磨損,儲絲筒絲杠的磨損及傳動齒輪的磨損,不但影響加工質量精度,也易造成斷絲和頻繁短路。對策:更換絲杠或傳動齒輪,維修好機械,保證機械正常運轉。

(七)操作使用的因素

電火花線切割加工中,為了高效地加工出符合要求的工件,對操作人員也有一定的要求。操作人員要正確地理解圖樣的各項技術要求。工作液要及時更換,保持一定的清潔度,保證上、下噴嘴不阻塞、流量合適。電極絲校準垂直,工件裝夾正確。合理選用脈沖電源參數,加工不穩定時要及時調整變頻進給速度等。切換功能鍵時,切勿在加工過程中進行,以免開關接觸不良造成短路或引起電極絲燒傷,以至斷絲。在切割完畢時,切除部位會在重力的作用下墜落,電極絲極易被夾斷,可采用磁鐵吸附、夾板夾持等方法及時固定,避免斷絲。

三、結語

本文是根據DK7725數控線切割機床工作實踐經驗和查閱了資料總結出來的,相信對改善電火花線切割加工工件表面質量和精度,提高加工效率有一定的借鑒作用。DK7725數控線切割機床切割加工中影響電極斷絲的因素很多,其中各因素的影響往往是相互依賴,相互制約的。以上就DK7725數控線切割機床切割加工中斷絲的一些現象作了分析和研究,并提出了相應的預防措施。對其他線切割加工機床的頻繁斷絲問題具有普遍意義。

參考文獻

[1]曹鳳國.電火花加工技術[M].北京:化學工業出版社,2005.

[2]范欽武.模具數控加工技術及應用(模具加工技術叢書)[M].北京:化學工業出版社,2005.

[3]劉晉春,趙家齊,趙萬生.特種加工[M].北京:機械工業出版社,2004.

[4]張建華.精密與特種加工技術[M].北京:機械工業出版社,2003.

[5]張遼遠.現代加工技術[M].北京:機械工業出版社,2002.

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關鍵字：直流穩壓；電源

本設計主要是利用了計數器和D/A轉換器相結合的方式，其原理框圖如下：

該電源包括可控計數模塊、數碼顯示模塊、數模轉換模塊、輸出電路模塊等部分組成，可通過按鍵對其輸出電壓值進一步控制（±0.1V），數碼管顯示電源的輸出電壓。

1.1控制電路的設計

控制電路是整個電路的核心部分，主要用來產生電壓控制碼。輸出電壓從 0～9.9V 以 0.1V 步進調節,至少需要 100 個狀態。電路采用兩片 74LS192 十進制計數器構成,若要實現三角波的輸出，還需 要用于記憶遞增或遞減的控制位。

出于電源安全供電要求，計數器不允許有從0V到9.9V的跳變和從9.9V到 0V 的跳變。因而設置了9.9V和0V的鎖定，即狀態9.9V只能進行減法計數，狀態 0V 只能進行加法計數，以確保安全。

用兩片 74LS192 構成2位十進制加法計數器，電路采用串行進位方式級聯。當個位計數器由9復位到 0 時，其發出一個負脈沖作十位計數器加計數的時鐘信號，使十位計數器加1計數。若將圖二的個位 74LS192 的 CPU 和 CPD 互換，則構成 2 位十進制減法計數器。

1.2數顯電路的設計

這里采用數碼顯示輸出電壓大小，用74LS47、74LS248 為段譯碼/驅動器。其中，74LS47可用來驅動共陽極的發光 二極管顯示器；而74LS248則用來驅動共陰極的發光二極管 顯示器。74LS47為集電極開路輸出，使用時要外接電阻；而74LS248 的內部有升壓電阻，可以直接與顯示器相連接。

由于電路采用了兩級 BCD 碼計數器，而且計數器輸出僅僅代表電壓值的代碼，而不代表具體電壓，因此不必考慮與D/A接口的問題。直接采用兩片74LS248 作為靜態顯示，小數點接電源而使其常亮。

1.3數模轉換電路和輸出電路的設計

數模轉換電路由轉換器 DAC0832 和運放 NE5534 構成,輸出調整管采用大功率達林頓管 TIP132，其額定電壓 為 100V，額定電流為 8A。低位 DAC 輸出模擬量經 9：1 的分流 器分流后與高位 DAC 輸出模擬量相加后送入運放，運放將其 轉換成與數字端輸入的數值成正比的模擬輸出電壓

2.1 數顯電路的仿真實現

如下圖所示，74LS47 是驅動共陽數碼管的譯碼驅動器， 用邏輯電平開關來代替 BCD 碼；調整開關 J1、J2、J3、J4 的狀 態，可以得到不同的 BCD 碼組合；運行仿真，“撥動開關”數碼 管的顯示結果會隨之變化，R1 在實際應用電路中是一個較 為有用的器件，如果沒有這只電阻，數碼管極易受損壞。在實 際電路中，采用 74LS248，分別改變各個開關的狀態，觀察顯 示值的變化并記錄。

2.2 輸出電路的仿真實現

輸出仿真電路由運放 NE5534 和調整管 Q1 構成，調整管 采用大功率達林頓管 2N6038，運放和調整管組成射極跟隨 器，如圖六所示，調整管的輸出電壓精確地與 D/A 轉換器輸 出電壓保持一致。用表對仿真電路進行分析，單擊“電壓檔”按鈕，測試電路的輸出電壓值，如下表所示。.

測量數據

本設計要求輸出電壓能在 0～9.9V 內以 0.1V 的步進 電壓連續可調。

根據實測數據可知，輸出電壓的仿真測定值和萬用表實 際測量值基本保持一致，相對誤差約為 1.73%。所測的 100 個電壓值中生成的變化曲線（如下圖所示）上可以看出，設定電壓變化時，其誤差也波動。

當精確度不夠時，運放部分可以采用精密電阻，反復調試以減小誤差。若需進一步提高輸出電壓，在不改變調節精度（即步進 值）的前提下，增加計數器的級聯數和相應 D/A 轉換器的個 數，擴大數顯指示范圍，配合選用高電壓輸出運放，即能滿足 所需要求。

實驗總結

本設計介紹的數字顯示直流穩壓電源，其有機地將數字電路技術和模擬電路技術結合起來，它主要由十進制計數器、LED顯示、DAC0832轉換芯片、運放等所組成，實現功能為通過按鍵使輸出電壓在0～9.9V 內以0.1V 可調。該電路具有精度高、操作方便、成本低、制作方便，性能可靠、實用性強等優點，適用于教學、科研等領域。

參考文獻：

[1]任德齊,陳松.電子設計自動化技術