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淺析電火花電路實驗裝置及工作原理

發布者：cfwedm 發布時間：2010-11-03 23:44:18

淺析電火花電路實驗裝置及工作原理
本實驗目的是在線實時采集和檢測放電間隙狀態的情況。特別是檢測正�；鸹ǚ烹娕c穩定電弧的在線區別。數據采集后的處理完全由程序解決。該程序由 C 語言編寫，因此帶來了一個不容忽視的問題——存在較高的時間損耗。建議在以后的工作中采用硬件，如應用可編程邏輯門陣列器件 EPLD ATV2500 進行邏輯運算，并用匯編語言編寫程序，會大大加快軟件的處理速度，甚至采集到準確的各種放電間隙狀態延遲的時間。待整個過程包括放電間隙接口電路、狀態鑒別、計數及PC機接口技術成熟之后，考慮用集成電路板將它們綜合制成 EDM 智能控制卡，接在 PC 機 ISA 總線槽直接進行模數和數模轉換，為智能控制在 EDM 的應用提供硬件支持。
接口電路的工作原理

(1) 放電間隙檢測分壓接口電路

它將機床強電系統與數字系統分開。

(2) 狀態檢測電路

狀態檢測的依據是放電脈沖各種不同狀態分量電壓的特點。在接口電路完成后開始采集數據，包括脈沖電源輸向間隙的同步等寬觸發脈沖 Up2、接口電路處理后的放電間隙電壓 U0 (如圖5)。圖中電阻器 R1、R2、R3、R4 選用合適值可使光電耦合器 GD1、GD2 分別工作于截止與飽和兩種工作狀態。在分流器W1、W2、W3、W4 的作用下，光電耦合器 GD3、GD4 輸入、輸出關系在某一電壓范圍內具有線性放大特性。輸出結果為：① 反相電源脈沖的內部同步等寬觸發信號 a (用于作為矩形計時窗和外部中斷讀與清零的源脈沖)；② 當R1輸入為低電平，輸出高電平信號 b (短路信號)；③ 輸出正常火花放電的截止電壓或穩定電弧放電的飽和電壓信號 c;④ 高電平空載(開路)信號 d (這里需要一個參考電平 Uref2)。

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圖5 取樣、光電耦合和局部放大電路原理圖

于是根據a、b、c、d 端不同的高低電平，就獲得了具有明顯差別的不同放電狀態。我們只需要設置參考電平 Uref1、Uref2，通過比較器 comp1 和 comp2邏輯電路組合獲得各狀態分量：短路信號 E1、正常火花放電 E2、穩定電弧放電 E3、開路放電 E4 (原理見圖6)。

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圖6 狀態判別邏輯原理圖

(3) 高頻計數與 PC 機接口

事實上經過前面電路的處理，我們得到了電源脈沖內部同步觸發信號a，用這些信號作用于計數器，完成對E1、E2、E3、E4 分離計數�？紤]到微機控制系統運算與終端輸入輸出的時間損耗，把信號 a 進行二分頻和四分頻得到 a1、a2，a、a1、a2 三者相與得到矩形脈沖窗 E，E 再分別與 E1、E2、E3、E4 組合，得到計數器的計數選通信號 E1、E2、E3、E4 (即實驗時的取樣周期等于4個放電脈沖周期之和)。這一部分在實驗的初級階段由軟件實現。

本文提出將監控的輸入參量確定為穩定加工時單位脈沖出現的火花放電次數，需要進一步試驗以驗證其可行性。但它為電火花型腔加工的狀態檢測提出了一種新的嘗試。以上所述的實驗裝置是用來進行實時采集電火花加工過程中間隙電壓的數據，僅僅需要制作軟件便可進行實時數據處理和在線控制。而且本實驗引入 IPC 機作為 EDM 加工過程監測和控制的硬件平臺，不僅可方便地解決人機界面問題，對 CAD/CAM 軟件擇優直接用于數據系統，更重要的是就有可能在微機上模擬加工過程進行實時處理和控制。

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