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基于单片机的焊接温度测量仪的设计

导读: 焊接温度是关系到焊接质量的关键参数之一, 控制合适的焊接温度对保证焊接质量至关重要。焊接温度测量仪是利用凌阳单片机对红外线传感器采集的数据进行处理和控制,通过采用先进的红外测温技术。

  传统的焊接过程中,焊接温度的控制是凭操作者人工观察和人工调节高频电源输出功率或焊接速度实现的,如果输入的焊接热量不足,就会出现低温焊接,2个待焊边缘只能达到局部熔化,氧化物难以排出焊缝,产生质量缺陷。如果焊接输入热量过大,会使焊缝边缘出现过多的熔化金属,在压力正常的情况下,由于熔化区过宽,也很难将氧化物排出焊缝。因此,焊接质量受到诸多人为因素影响,其稳定性难以保证。非接触式红外测温仪为焊接在线温度监控提供了一种有效的技术手段。采用红外测温仪可以实现在线焊接温度测量,并且可以进一步构成焊接温度自动控制系统。

  1 红外测温原理

  红外测温是利用物体的热辐射特性与温度之间的关系来实现非接触测温的一种方法。任何物体受热后都将一部分热能转换为辐射能,理论和试验都证明辐射能量与温度成正比。

  红外测温仪内设光学装置,可以收集来自物体的辐射红外线能量,并把该能量聚焦在探测器上。辐射能量是以波动的方式传播的,并可以通过光电转换器件和其它相关的辅助电路、光路构成的传感器,将辐射能量转换为电信号,并被放大、显示出来。对于从室温到上千摄氏度这样的工业中常用的测温范围,辐射能量较高的光谱在近红外到红外波段范围内,所以称作红外测温。

  2 红外测温仪的硬件设计方案

  红外测温仪采用凌阳科技公司的SPCE061A单片机及LED键盘控制电路和红外测温传感器电路实现,系统结构框图如图1所示。

 

  该测温仪包括按键、音频输出和红外测温部分。

  其中,按键部分:按键开始测温,一直按下,听到声音表示测温完毕。音频输出部分:主要是将SPCE061A两路音频输出端通过LM386放大,经扬声器播放。

  红外测温部分:主要是通过SPCE061A I/O口的控制,将所测得的温度接收到单片机中,实现在线温度测量。然后,单片机经过处理控制输出,来调整焊接功率的输出。

  凌阳单片机SPCE061A作为该测温系统的控制中心,负责控制启动温度测量、接收测量数据、计算温度值,并根据取得的键值控制播放显示过程,同时通过音频输出通道播报温度值;红外测温传感器电路负责温度的测量、采集,并将采集数据通过数据端口传送到SPCE061A单片机;LED键盘控制电路中的键盘,控制温度显示和播放,数码管显示温度值。该系统的电路连接方式如图2所示。

 

  图2中,IOA0- IOA7控制数码管的段选,IOB0-IOB7控制数码管的位选,IOB8- IOB15实现1*8键盘,IOA13- IOA15控制红外测温传感器电路的启动、时钟及数据接收。LED键盘控制电路和红外测温传感器电路的VCC和GND均与SPCE061A共用。

  2.1 SPCE061A单片机

  SPCE061A是凌阳公司研发生产的性价比很高的一款16位单片机,它采用高性能的u‘nSP内核,具有丰富的硬件资源,并集成了ICE (在线仿真电路)接口,可以直接利用该接口对芯片进行下载、仿真、调试等操作。SPCE061A的特性参数见表1.

表1 SPCE061A的特性参数

 

 

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