Профессиональный контроллер для сварочного полуавтомата

Хочу представить вам свою новую разработку. Это контроллер профессионального назначения для полуавтомата, далее (ПА).

Данное устройство реализовано на микроконтроллере Atmega16, работает он на тактовой частоте 4 МГц от внешнего кварцевого резонатора.

Можно конечно затактировать и от встроенного генератора на 4 МГц, но данный способ имеет существенные недостатки:
1) "Уплывание" частоты при изменении температуры окружающей среды.
2) Возможный сбой программы при внешних помехах.
Второе случается крайне редко на практике. А при хорошем проектировании печатной платы, вовсе не случается.
Первый недостаток очень серьезный из-за того, что мы используем фазоимпульсный метод регулирования сварочного тока.
От "уплывания" тактовой частоты у нас будут уплывать установленные значения тока в ту или иную сторону.

Данное устройство имеет следующие возможности:
 1) Плавную регулировку тока с запоминанием значения
 2) Плавную регулировку скорости подачи проволоки с запоминанием значения
 3) Эконом режим. Режим экономии газа.
 4) Настройка режима работы пусковой кнопки на рукаве.
   а) нормальный режим работы.
   б) триггерный режим работы
   в) таймерный режим работы.
   г) импульсный режим работы.
В нормальном режиме, мы нажали кнопку - варим, отжали - не варим.
В триггерном режиме мы нажали и отжали кнопку - варим, повторно нажали и отжали - не варим
В таймерном режиме мы варим как и в обычном режиме, только режим сварки отключается автоматически хоть и нажата кнопка на рукаве по истечению времени. Для продолжения работы необходимо отжать кнопку и повторно нажать.
В импульсном режиме мы варим как бы рывками. В меню задается как пауза, так и импульс сварки, в довольно широких пределах.  Этот режим идеально подходит для работ, где необходима точечная сварка.
 5) Настройка минимального предела тока
 6) Настройка максимального предела тока
 7) Настройка минимального предела скорости проволоки
 8) Настройка максимального предела скорости проволоки
 9) Настройка предварительной подачи газа (ПРЕД)
 10) Настройка последующей подачи газа (ПОС)
 11) Настройка количества реле для грубого регулирования тока путем отводов первичной обмотки. Минимум 1шт. максимум 10шт. реле.
 12) Грубая регулировка тока переключением обмоток трансформатора с меню с запоминанием уровня тока.

В общем с возможностями разобрались. Теперь расскажу немного теории.

Принцип регулирования тока заключается в подаче управляющего импульса на тиристоры после перехода через ноль сетевого напряжения.

Чем выше установленная выходная мощность в меню, тем раньше будет подан импульс управления на тиристоры после перехода через ноль.

Стандартную схему диодно-тиристорного моста можно посмотреть в моей предыдущей статье
Принцип регулирования скорости подачи проволоки значительно проще, чем регулирование тока. Применен метод широтно-импульсной модуляции далее (ШИМ).

Навигация по меню и настройка
1)   Регулировка тока + регулировка проволоки
2)   Эко режим
3)   Режим переключения обмоток
4)   Настройка режима работы «живой кнопки»
5)   Настройка минимального значения тока
6)   Настройка максимального значения тока
7)   Настройка минимального значения подачи проволоки
8)   Настройка максимального значения подачи проволоки
9)   Настройка пред. газа
10)   Настройка пос. газа
11)   Настройка количества реле обмоток
12)   Настройка таймерного режима (установка времени работы при нажатой кнопке)
Одно значение = 75мс. То есть значение 10 = 750мс.
13)   Настройка импульсного режима работы
Значение 10d это у нас промежуток когда нет тока
Значение 10p это у нас промежуток когда есть ток
Настраивается парами кнопок +/- и + prov /- prov
Кнопкой MENU мы перемещаемся по меню
Кнопкой RETURN выходим в первое (главное) меню
Кнопками +/- и +prov/-prov мы устанавливаем значение.

Для того, чтобы заработало устройство его необходимо правильно собрать и прошить контроллер (МК).
Для прошивки МК нам понадобится программатор. Схемы программаторов можно посмотреть здесь.

Фьюзы при прошивке нужно выставить так: CKSEL 3..0 0b1111

К статье прилагаю файл [svarka4.rar] симуляции для протеус, несколько прошивок (одна с пониженной частотой ШИМ, вторая с повышенной частотой ШИМ).

Имеется коммерческая версия прошивки
1) изменен алгоритм меню.
2) улучшено быстродействие.
3) добавлена формула расчета скорости подачи проволоки от значения тока (отключаемая по желанию).
4) добавлено несколько режимов экономии газа.

Обновления 28.01.2014:
- новая версия прошивки V1.1;
- печатная плата в DIP Trace. Автор: Ожух Владимир из Мишевоград-Волынский, Украина. Плата протестирована им-же.

В новой версии прошивки исправлено:
- подача проволоки теперь работает на максимуме;
- вывод торможения имеет нормальную нагрузочную способность.

Внимание! Это free (бесплатная) версия. Не имеет ограничений! Отличается от 3.0 (Полной версии) - наличием формулы и доработанным и улучшенным меню.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Сварка
• Микроконтроллер
• AVR
• DipTrace
• Proteus