一、 實驗目地：
測試高阻隔離取樣電路與擦弧電路能否正常使用，分析擦弧焊控制電路的控制原理是否成立。
二、 實驗儀器：
泰克(tds1002b)示波器一台、400a霍爾電流測試儀一台、萬用表一塊
三、 實驗內容：
1． 高阻隔離取樣電路與短路/焊接判別電路 (見圖1)：
通過高阻r1、r2隔離，從焊機輸出正負取弧壓，衰減100倍並濾除100k開關波型，送到u1a與外圍電路組成的十倍差分放大器的輸入端，u1a的(1)腳輸出1/10倍的電弧電壓(見圖2)。u1b與外圍電路組成了帶回差的電壓比較器，u1a的輸出電壓與u1b的基準電壓0.7v-0.
8比較，在u1b的(7)腳產生乙個在弧壓低於7v時為高電平、弧壓超過8v時為低電平的控制訊號(見圖3)。
圖1：高阻隔離取樣電路與短路/焊接判別電路：
圖2：焊機輸出弧壓分別為5v、20v、30v、空載時，u1a（1）腳的輸出波型：
圖3：短路/焊接判別電路的翻轉波型（ch1為u1a（1）腳電壓、ch2為u1b（1）腳電壓）：
2． 空載/焊接判斷電路與起弧瞬間大電流控制電路（見圖4）：
u2b與外圍電路組成了空載與焊接判斷電路，u2b的（6）腳為4v基準訊號，與（5）腳輸入的1/10倍的弧壓訊號進行比較，在（7）腳輸出了乙個弧壓低40v為低電平（判為焊接）、高於40v為高電平（判為空載）的訊號(見圖5)。
由於電流給定電壓加到了控制模組pk-02內的電流誤差放大器ca3140的反相輸入端，而ca3140的反相輸入端與輸出端有積分電容，在空載時，積分電容會有充電現象，所以在起弧瞬間焊機輸出電流會大於給定電流，在擦弧焊時，會產生粘鎢針的現象。解決問題的方法如下：焊機在空載時，u2b（7）腳輸出高電位，通過r13、r14分壓，使q1飽和導通，q1集電極通過d2拉低給定，就可以避免積分電容的充電現象。
在焊接時，u2b（7）腳輸出低電平，q1截止，對給定無影響。(見圖6)
圖4：空載/焊接判斷電路
圖5：空載/焊接判別電路的翻轉波型（ch1為u1a（1）腳電壓、ch2為u2b（7）腳電壓）
圖6：有起弧瞬間大電流控制電路與無起弧瞬間大電流控制電路的輸出電流波型
3． 短路12a控制電路（見圖7）：
當鎢針短路工件時，焊機輸出電壓低於7v，u1b（7）腳輸出高電平，通過d1、r18與r19分壓加到q2基極，q2飽和導通，q2集電極通過與r20、r21分壓，給q3基極加了乙個約0.2v的電壓，q3工作方式為共集電極放大電路，發射極對地阻抗很低；同時，d1的高電平加到了q4的基極，q4也是共集電極放大電路，q4發射極為高電位，通過r22、d5與q3發射極連線，從而在q3發射極產生了了乙個阻抗較小的固定電壓，此電壓送到了pk-02的6腳（高阻態電流給定訊號的輸入端），從而使焊機輸出電流受控於q3發射極電壓，為12a。當鎢針與工件分開時，焊機輸出電壓高於8v，u1b（7）腳輸出低電平，使q3、q4呈阻斷狀態，對電流給定無影響。
圖7：4． 防小電流短路導常丟波電路（見圖8）
焊機短路時如果電流過小（小於40a），就會產生丟波現象，如丟波正負不均，會造成逆變電路的耦合電容充電導致過流保護，不均勻丟波還會引起系統振盪。u3（4）腳接空載/焊接判斷電路的輸出端，當輸出短路時，控制訊號為高電平，u3開始振盪，（3）腳輸出頻率為11.4khz，占空比為80%的方波（見圖9），接到pk-02模組的反相放大管基極，使sg3525驅動脈衝處於間歇輸出狀態（見圖10）。
當輸出處於燃弧狀態，控制訊號為低電平，u3停振，（3）腳為低電平，對sg3525驅動脈衝無影響。
圖8：防小電流短路導常丟波電路
圖9：u3（3）腳停振與振盪波型
圖10：sg3525（9）腳波型：
5． 脈寬限制電路（見圖7）：
在sg3525被方波控制後，為了避免上次關斷與此次開通方向相同並且脈寬過寬導致主變飽和，用q2進行了脈寬的限制，當輸出短路時，q2基極的控制訊號為高電平，通過d3、d4拉低3525（9）腳，使輸出脈寬不能太大，從而避免因間歇振盪脈衝兩次的寬脈衝訊號加在逆變電路的同一橋臂，使變壓器同相充電而飽和。
6． 加間歇振盪器後的中點波型與電流波型：
改手焊160機器，去掉弧壓反饋的推力，去掉最窄脈寬限制，去掉固定推力，將機器最小短路電流調至5a。將控制電路裝入160機器，調節r20為100r時，輸出最小短路電流為12a。此時中點波形為均勻間歇輸出（見圖11）。
從電流波形可看也，本機電抗器能滿足加間歇振盪器後波動電流小於25%（見圖12）
圖11：接間歇振盪器的中點波形與不接間歇振盪的中點波形
圖12：接間歇振盪器時輸出短路電流12a波形與不接間歇振盪器時輸出短路12a波形
7． 實際焊接：
空載時，空載電壓為68v，用槍短路工件，短路電流為12a，提起槍時，電流低於60a時，起弧較難，，輸出電流60a以上時可比較順利起弧。
四、 實驗過程中遇到的問題與解決方案：
1． 高阻隔離取樣電路通過。
2． 檢測弧壓高於8v時翻轉的電路通過。
3． 弧壓低於8v時ne555(4)腳輸入高電平,使ne555（3）腳可正常輸出幅值10. 5v，頻率11.4khz，占空比80%的驅動波。
4． 弧壓低於8v時拉低給定的電路通過(q2、q3導通)。
5． 所有控制電路接入手焊160機器，去掉弧壓反饋的推力，去掉最窄脈寬限制，調整失調電位器，短路給定，輸出最小電流為26a，不能達到最小12a。
解決方法：短路失調電位器下端電阻，調節失調電位器，使輸出最小短路電流為12a。
6． 去掉ne555的驅動波，輸出最小短路電流為23a，表明機器沒有處在恆流狀態，不能恆定在12a。
解決方法：去掉固定給定電阻，去掉熱引弧，輸出短路電流為20a，增加死區，輸出短路電流為16a，接入ne555的驅動波，輸出最小短路電流為9a，不能恆流。檢測發現機器有固定推力，去掉固定推力後，機器不發波，加大給定，機器可以發波，表明失調調偏了，還原失調電位器下端短路了的電阻，調節失調電位器，使輸出最小短路電流為12a，接上ne555的驅動波，最小短路電流為11a，調節為12a。
五、 實驗結論：
此電路除錯成功，各項指標能符合設計要求。
實驗員：周其靈
審核：劉超魁
2008-01-26