多功能焊接电源如何选用电流传感器-韦克威-高精度传感器

     随着中国钢铁产量的持续增长，用高效气体保护焊代替手工焊已成为必然趋势。目前，世界上所有数字多功能焊接电源的主要代表是：TPR系列的弗洛尼乌斯，阿里斯托尔的kemmpi pro系列和亚里士多的ESAB系列。 Fronius TPS系列于1998年推出。主要控件是simenses c167 plus ad DSP。送丝机由西门子单片机控制。各种过程和外围设备，包括PWM波形，都以数字方式实现，而不是使用特殊的PWM IC，Fronius构成了具有丰富接口的局域网。主要缺点是调整送丝机上的参数很不方便，并且没有显示某些送丝机，并且面板设计没有充分考虑到焊接材料扩展的需求。

   Kemmpi Pro主要使用两个80C196KC分别控制送丝机和电源。该面板通过公用接地信号线与送丝机的控制板连接，因此调整方便，但不适合远程控制。由于其使用功能的进一步扩展，该界面不如Fronius丰富。目前，除由单片机控制的多功能数字焊接电源外，其他厂家尚未见报道。例如，在三峡压力管的焊接中，手工焊接用于环缝的搭接，而短路过渡的CO2焊接则用于纵缝的支撑。为了满足自动焊接的需要，脉冲焊被用于填充和覆盖。通常，需要各种不同类型的焊接电源来满足需求，并且投资非常大。

    如果使用多功能焊接电源，则一台设备可以完成所有功能。这样可以节省投资并提高工作效率。随着高性能嵌入式微处理器处理速度的提高，高频逆变焊接电源的实时控制成为可能。与传统的模拟控制相比，数字控制具有以下优点：

①可以在同一台机器上实现多个焊接过程； 

②参数一致性好，减少了可调电位器的数量，消除了运算放大器的温度漂移。对整个系统性能的影响，

③系统易于升级，例如增加了新的焊接材料和焊接工艺； 

④界面丰富，可以满足更多的应用场合。如果有机器人接口，则可以形成带有遥控端口的自动焊接系统，可以进行远程控制，方便工人操作。 

⑤可以在焊接电源中应用更复杂的控制算法，例如在均匀熔深和恒定电弧长度的应用中进行模糊控制，自适应控制，从而可以进一步提高电弧焊电源的加工性能。 

⑥焊接专家的数据库可以很容易地移植到数字控制平台上，并可以根据焊接专家的经验来调整焊接过程，从而简化了焊接机的操作，使未经专业培训的普通焊工也可以成为“焊接”人员。专家”。

数字焊接机对电流传感器的要求

本文讨论的数字多功能焊接电源平台着重于五个焊接工艺，即手工焊接，氩弧焊，CO2 MAG焊接，脉冲MIG焊接和双脉冲MIG焊接。前两个焊接过程是恒定电流，而CO2 MAG焊接是恒定电压，而脉冲焊接是准恒定电流。无论采用哪种焊接工艺，都需要准确检测焊接电流，检测精度应达到1A级。在TIG焊接中，由于触头电弧击打，电弧电流越小，越能防止钨电极燃烧。最佳冲击电流应小于5A。在CO2 MAG焊接中，为了准确判断电弧和短路过程，准确检测输出电流是控制系统稳定运行的关键因素。

在脉冲MIG焊接中，低电流焊接时，1.2mm碳钢线的基极电流仅为20a，对应于该电流的电压信号小于100mV。如果检测不准确，则无法控制热量输入，这可能导致熔合不完全或烧穿。在气体保护电弧焊中，不仅要求焊接电流的稳态精度，而且要求动态性能。在负载突变过程中，电流需要快速的跟踪能力，并且电流传感器的响应速度要求很高。

在全数字焊接电源中，给定为数字编码器而非电位器，传统的电位器给定只能是一个变换的趋势，而数字编码器直接给定了一个数字量，该数字量作为控制系统中的数字给定，虽然方便了使用者，但是对于传感器的线性度提出了更高的要求。同时随着嵌入式微处理器的处理速度的提高，为了降低功耗，必须降低供电电压，对于控制板的供电、A/D转换的精度提出了新的挑战。

比如TI的240x和28x系列都是3.3V供电，以一个400A的气保焊电源为例，考虑到其短路时或大电流引弧时电流峰值可以达到700A，如Fronius特殊铝焊四部的操作中，引弧电流达到了750A，如果认为750A对应数字转化的最大值，则10位AD转换器中，750A对应的数字量为1024，电流传感器输出的模拟电压为3.3V，则20A的输出对应的模拟电压为88mV，该信号很弱，所以对于电流传感器的信噪比也有很高的要求。

　　综上所述，在数字化的焊接电源中，电流传感器做为一个关键的测试设备主要要满足以下几个方面的要求：① 宽的输入电流范围；② 好的线性度；③ 快速的动态响应能力；④ 高的信噪比。

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