超音波焊机功率发生器单片机控制系统的研究

超音波焊机的功率元件经历了由电子管―晶闸管晶体管场效应管过程电子管体积大，功耗大；可关断晶闸管开关速度低且门极关断电流大，驱动功率大；双极晶体管需较大的驱动电流；功率场效应管导通阻抗大，而IGBT绝缘栅极双极晶体管具有双极晶体管和场效应管的优点，开关损耗小，耐压高，容量大，电流密度大，通态压降低，故成为功率设备的理想开关元件研究采用IGBT管作为功率元件，利用8098单片机生成SPWM开关信号以及实现频率自动跟踪1开关信号产生原理单片机实现SPWM序列有自然取样及规则取样两种方式。自然取样是用正弦波与三角波相交形成的交点确定SPWM序列的高低电平，该方法不足之处在于用简单的解析式描述脉宽的计算，不能实现微机对SPWM波形的实时控制。规则取样是用一个取样值确定脉宽h如所示。其中，t2=i（l+Msinkt），T为三角波的周期，即SPWM的开关周期，M为正弦波幅值与三角波幅值之比，k为正弦波频率单片机产生SPWM序列利用此算法，但在处理数据时，为减少切换时间，提高开关频率，可采用360的存表方案，将SPWM波形数据存于E PROM2764中，运算查表取数列脉宽控制Erfc可编1十数器及中断功s能实现，其原理如2系统的硬件电路所示图中基本中断时间为SPWM的开关周期，由定时器定时产生基本中断服务程序的功能是向定时器送入时间常数，启动定时器工作。中1Tr，H"！中断1中断2定时2定时1 SPW.；M序列控制方法断程序1功能是进行SPWM脉冲上升沿处理，并向定时器送入脉宽时间常数，再启动定时器工作，中断程序2功能是对脉冲下降沿进行处理通过中断程序1和中断程序2处理就完成一个脉冲的生成和控制，这种定时中断控制方式的特点是一个开关周期内需2次中断，而CPU响应及处理这些中断程序耗费了很多时间，因而限制了SPWM开关频率的提高利用8098单片机高速输出通道（HSO）生成并输出SPWM序列，原理如b所示HSO的特点是在最小的CPU时间开销情况下触发用户设定的事件，事件触发的时间及中断与否均由用户通过对HSO机构写入控制命令进行设定，而CPU对事件设定后，就不再参与HSO事件的操作，因而用HSO实时生成并输出SPWM序列很适合用HSO实时生成SPWM方法是在基本中断服务程序入口写入一条HSO命令，重新启动软件定时器工作，以便使CPU经T定时后再次进入该中断服务程序，然后按计算所得的脉宽时间t2，对HSO的输出通道分别写入2条命令，这样只需进行一次中断就可以输出SPWM序列，与a所示的2次中断相比能提高开关频率。

　　23频率自动跟踪功率变换器的4个功率元件为全桥电路，2对IGBT管Gi和G2G3开关为互补工作状态，通过HSO.O输出，经反相延时形成2路信号分别驱动Gi和G2G超声波塑料焊机正常工作的前提是对声学系统的频率自动跟踪，使发生器输入信号频率等于换能器机械谐振频率。研究设计的频率自动跟踪电路利用平衡电桥反馈原理提取流过换能器的电流信号，谐振频率和超声源频率一致时产生共振，将电流信号作为反馈信号，经整形、放大送入8098单片机，通过A/D转换器转换处理，搜索最佳工作频率，由HSO.0口输出工作频率，经反相、驱动触发IGBT管，使系统振荡频率向最优谐振状态逼近3系统软件设计及应用系统程序主要由主程序、SPWM序列生成程序及频率自动跟踪程序组成如所示，其主程序主要完成初始化、指针设置，置中断控制字，正弦表查表地址，频率自动跟踪中断程序入口。SP-WM序列生成程序主要完成正弦表查表、脉宽和计算及正弦表地址的更新频率自动跟踪程序主要完成启动A/D转换数字滤波及最佳频率搜索等。主程序框图下转第嗯页pAcademi为塑料超声波焊机实现塑料件与塑料件连接的实例当谐振动时，振动从塑料工件端传到另一端，引起塑料件接触面上的塑料质点振动，产生大量的摩擦热，在很短的时间内迅速升温达到塑料件的熔点，在压力作用下，上、下工件紧密接触而熔合，从而实现焊接7结束语冷轧扭钢筋混凝土受弯构件的破坏属延性破坏类型。

　　冷轧扭钢筋的性能指标，尤其是伸长率e1（fc 4.5%，抗拉强度设计值/y=360N/mm2，已能确保结构（构件）的安全可靠冷轧扭钢筋性能指标取值科学合理，其质量保证体系可靠，操作方便，产品质量稳定冷轧扭钢筋的基本性能仍需进一步优化，尤其是伸长率的提高115-97，冷轧扭钢筋混凝土构件技术规程|SI. 3|GB68-84，建筑结构设计统一标准|SI.（责任编辑张秋娟）（上接第815页）4结功率发生器利用8098单片机HSO.O口输出开关信号，能实现频率自动跟踪，且跟踪精度较高采用8098单片机控制系统，性能良好，运行可靠研制的超声波功率发生器能广泛应用于超声波塑料焊接设备中。

　　焊接可在1s时间内完成，焊件质量好，连接强度高，外形美观