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脉冲电镀电源控制系统开发

                                         脉冲电镀电源控制系统开发
                                                       张怀宇
                      (宜宾职业技术学院,四川宜宾644003)
    摘要:结合工艺实际,为实现参数宽幅调节及组合调节,设计出一款以单片机为控制核心的脉冲电镀电源。从硬件和软件两方面详细阐述了设计流程及系统构成,并对电源性能进行了测试。结果表明:电源输出较精确且无明显压降,输出波形规整,反映出运行状况稳定。
    关键词:脉冲电镀电源;控制系统;硬件;软件;单片机
    中图分类号:TM 91  文献标识码:A  文章编号:1000-4742(2014)05-0044-02
    0 前言
    电源在电镀过程中发挥着难以替代的作用,它用以提供电极反应所需的能量。依照输出类型,电镀电源可分为直流型和脉冲型两大类。其中脉冲电镀电源由于可明显增强阴极极化作用并减弱浓差极化程度,有利于改善镀层的形貌质量和物化性能,因而在电镀生产和电镀实验中获得普遍的应用[1-2]。然而在实际应用中,受脉冲频率不可调和脉宽调节区间偏窄等缺陷的影响,脉冲电镀电源并非均能物尽其用。对此,为使其尽可能满足应用要求,就必须加以改进。有关于此,已有部分文献报道[3-6]。
    本文根据电镀工艺特点并结合实际需要,经改进优化,研制出一款以单片机为控制核心且可实现参数宽幅调节及组合调节的脉冲电镀电源。
    1 设计方案
    脉冲电镀电源的工作原理可概括为:外部输入交流电依次经可控整流、电容滤波环节,转变为平滑直流电,再经全桥逆变转变成脉冲电流输出。其除了具备同其他款式电源相同的基本功能外,还应额外具备良好的兼容性和动态特性、较宽的参数调节范围、较高的效率,以及人性化的显示界面。图1为研制的脉冲电镀电源。对于其外观造型,不做过多介绍。本文主要从硬件系统和软件系统两方面详细阐述原理及构成。
               
    2 硬件设计
    硬件系统主要包含脉冲形成电路、检测反馈电路、信号放大电路和输入键盘等。脉冲形成电路中涉及微处理器、存储器、定时/计数器等器件。其中微处理器(由单片机充当)起到关键作用,它接收系统外部输入信号并进行处理,形成要求的脉冲信号后输出。为实现平稳脉冲输出并提高电源稳态和动态性能,就必须实施检测及实时反馈。在检测反馈电路中,信号采样由高灵敏度霍尔传感器实现,电路如图2所示。信号放大电路发挥双重作用:其一,放大脉冲形成电路输出的脉冲信号,使之满足实际应用要求;其二,显示系统工作状态及各状态量(如输出电流、输出电压等),同时进行实时调节。与前三者相比,输入键盘在硬件系统中的作用稍显逊色,但其同样不可或缺。借助输入键盘,可控制硬件系统的开启或关闭,并可实现输出参数的设置及调节。
                 
    3 软件设计
    作为脉冲电镀电源的核心部分,软件肩负着依托指令控制硬件系统的任务。图3为软件系统流程图。按顺序依次为初始状态、预置状态、运行状态和反馈保护状态。
                 
    (1)初始状态(即系统初始化)
    主要进行显示界面清空、寄存器清零和输出抑制等操作。
    (2)预置状态
    该状态下,可实现脉宽、频率和峰值电流等多个参数的设置及调节,并可实现新置信息的存储。
    (3)运行状态
    单片机在运行状态得以发挥作用,通过控制高低电平进而间接调整脉冲输出。
    (4)反馈保护状态
    采集到的关键工作状态参数,经比对若超出设定安全区间,系统即刻切换至保护状态,并随即退至前一状态,以适时保护电源。
    4 性能测试
    性能可靠且稳定、满足应用要求,是设计研制脉冲电镀电源的目标所在。对此,为考察研制电源的实际工作特性,借助万用表和示波器等设备进行测试。脉冲电镀电源输出波形,如图4所示。结果显示:输出电压较为精确,与设定值近似吻合。并且输出波形平稳,形状规整,波动幅度轻微。带载测试进一步证实:电源无明显压降,表明运行状况稳定。
             
参考文献:
[1]侯进.浅谈脉冲电镀电源[J].电镀与环保,2005,25(3):28-31.
[2]韩苗兴,何永夫.电镀用脉冲电源的应用推广[J].电镀与精饰,2002,24(3):27-29.
[3]尹电礼,葛长虹.对传统程序控制脉冲电镀电源的设计改进[J].电子工艺技术,2006,27(1):57-59.
[4]陈妍妍,王明彦,高忠波,等.多波形脉冲电镀电源控制系统的研究[J].电镀与环保,2004,24(3):30-32.
[5]芦涛,于晓东,许松江.电镀电源的单片机控制系统[J].哈尔滨理工大学学报,2001,6(3):62-64.
[6]梁观胜,王粤威,胡永乐.大功率电镀电源的研制[J].机电信息,2011(21):167-168.


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