一种电磁焊头控制系统、控制方法及装置与流程

1.本技术涉及电磁焊技术领域，尤其是一种电磁焊头控制系统、控制方法及装置备。


背景技术：

2.电磁焊头通过高频电磁感应加热融锡焊接的方式实现焊接功能，实现过程如下：逆变器输出的高频交流电经过至电磁焊头的谐振匹配单元，进入焊头型腔座内的电感线圈，电感线圈在高频交流电的作用下产生交变磁场，在电感线圈中内嵌有多个紧密排列的导磁体，交变的磁场在导磁体的四个角端部集中，起到磁场的聚集作用，使得焊头下型腔端部形成多个紧密排列的磁场集中点，交变的磁场在太阳能电池片引出线与汇流条又或汇流端子等光伏组件材料中产生大电流发热，因为高频交变电流的趋肤效应，材料表层的镀锡层加热融化，通过缓冲升降机构作用，产生材料之间的接触压力，当表层锡融化粘接，即可实现焊接功能。
3.基于上述电磁焊头的工作原理，为了改变焊接效率，通常需要对逆变器输出的高频交流电的电流大小以及频率进行调整，从而使得电磁焊头的焊接效率提高，但是现有技术中，通常技术人员使用万用表在电磁焊头的测试点上进行相关参数的测量工作，多次反复测量耗费较多的人工成本，人工测试容易引发电路短接从而烧损硬件甚至危及人员安全的风险，后期利用在测试点采集的测试数据对逆变器的频率等参数进行调整时，较多地依赖技术人员的工程经验。


技术实现要素：

4.为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于：提供一种电磁焊头控制系统、控制方法及装置。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供一种电磁焊头控制系统，应用于电磁焊头，包括：
6.逆变器模块，用于输出高频交流电为所述电磁焊头供电；
7.采集模块，所述采集模块包括频率采集单元，所述频率采集单元用于采集所述电磁焊头的工作频率；
8.控制模块，用于根据所述工作频率产生第一控制信号，所述第一控制信号包括控制频率的控制信号；
9.频率控制模块，用于根据所述第一控制信号产生第二控制信号，所述第二控制信号为pwm信号；
10.驱动模块，用于根据所述第二控制信号驱动所述逆变器模块；
11.所述采集模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述频率控制模块的输入端连接，所述频率控制模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述逆变模块的输入端连接，所述逆变模块的输出端与所述电磁焊头连接。
12.进一步，所述频率控制模块包括型号为mcp41010的数字电位器和型号为uc3875dw的相移谐振控制器。
13.进一步，所述采集模块还包括电流采集单元，所述电流采集单元用于采集所述电磁焊头的工作电流；
14.所述电流采集单元的输出端与所述控制模块的输入端连接。
15.进一步，所述采集模块还包括电压采集单元，所述电压采集单元用于采集所述逆变器模块的输入电压；
16.所述电压采集单元的输出端与所述控制模块的输入端连接。
17.进一步，所述电磁焊头控制系统还包括鉴相模块，所述鉴相模块用于微调所述第二控制信号；
18.所述鉴相模块的输入端与所述电流采单元块连接，所述鉴相模块的输入端还与所述相移谐振控制器的输出端连接，所述鉴相模块的输出端连接至所述相移谐振控制器的输入端。
19.进一步，所述电磁焊头控制系统还包括通信模块，所述通信模块用于所述控制模块与上位机进行通信；
20.所述通信模块的输入端与所述控制模块连接，所述通信模块的另一端用于连接至所述上位机。
21.进一步，所述逆变器模块为全桥逆变电路。
22.根据本技术实施例的第二方面，提供一种控制方法，应用于所述的一种电磁焊头控制系统，包括以下步骤：
23.采集所述电磁焊头的工作频率；
24.根据所述工作频率产生第一控制信号，所述第一控制信号包括控制频率的控制信号；
25.根据所述第一控制信号产生第二控制信号，所述第二控制信号为pwm信号；
26.根据所述第二控制信号驱动逆变器模块。
27.进一步，所述控制方法还包括以下步骤：
28.采集所述电磁焊头的工作电流；
29.根据所述工作电流与预设工作电流范围的关系，确定第一控制信号的输出情况。
30.根据本技术实施例的第三方面，提供一种装置，包括：
31.电磁焊头；
32.所述电磁焊头由上述的一种电磁焊头控制系统驱动。
33.本发明的有益效果是：本发明通过频率采集单元实时采集电磁焊头的工作频率，当控制模块判断出工作频率发生频点漂移时，可利用控制模块、频率控制模块以及驱动模块的配合使用，及时修正电磁焊头的工作频率，保证电磁焊头的焊接效率，具有自动化程度高的特点。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅
仅为了方便清晰表述本技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
35.图1是本技术实施例中的一种电磁焊头控制系统的模块框图；
36.图2是本技术实施例中的控制模块的电路原理图；
37.图3是本技术实施例中的频率控制模块的电路原理图；
38.图4是本技术实施例中的逆变器模块的电路原理图；
39.图5是本技术实施例中的驱动模块的电路原理图；
40.图6是本技术实施例中的鉴相模块的电路原理图；
41.图7是本技术实施例中的通信模块的电路原理图；
42.图8是本技术实施例中提供的一种控制方法步骤流程图。
具体实施方式
43.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
44.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
45.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
46.下面结合附图说明现阶段的一种电磁焊头控制系统所存在的不足，参照图1，本技术提供了一种电磁焊头控制系统，应用于电磁焊头，包括：
47.逆变器模块，用于输出高频交流电为电磁焊头供电；
48.采集模块，采集模块包括频率采集单元，频率采集单元用于采集电磁焊头的工作频率；
49.控制模块，用于根据工作频率产生第一控制信号，第一控制信号包括控制频率的控制信号；
50.频率控制模块，用于根据第一控制信号产生第二控制信号，第二控制信号为pwm信号；
51.驱动模块，用于根据第二控制信号驱动逆变器模块；
52.采集模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与频率控制模块的输入端连接，频率控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与逆变模块的输入端连接，逆变模块的输出端与电磁焊头连接。
53.具体地，采集模块主要用于采集电磁焊头的运行数据，在本实施例中，采集模块包括频率采集单元，利用频率采集单元采集电磁焊头的工作频率。在一个具体的实施例中，可采用mcu内置的频率计/脉冲计数器作为频率采集单元的一种实现方式。
54.控制模块具有控制和数据处理的功能，在一个具体的实施例中，参照图2，控制模块包括型号为hc32f005的单片机u15。控制模块根据频率采集单元获取的电磁焊头的工作频率，将该工作频率与预设频率做比较，当判断出电磁焊头的工作频率偏离预设频率，则控制模块产生第一控制信号，该第一控制信号包含频率控制的功能，频率控制模块根据控制模块输出的包含频率控制的第一控制信号，输出第二控制信号，第二控制信号为包括特定频率的pwm信号，驱动模块利用该pwm信号驱动逆变器模块，从而使得逆变器模块产生用于控制电磁焊头的高频交流电。
55.由上述内容可见，本技术通过实时采集电磁焊头的工作频率，当判断出工作频率发生频点漂移时，可以及时修正电磁焊头的工作频率，保证电磁焊头的焊接效率，相较于人工测试参数、调整参数而言，具有自动化程度高的特点。
56.进一步作为可选的实施方式，参见图3，频率控制模块包括型号为mcp41010的数字电位器u24和型号为uc3875dw的相移谐振控制器u6。
57.具体地，频率控制模块用于产生特定频率的pwm信号。在一个具体的实施例中，频率控制模块包括型号为mcp41010的数字电位器u24和型号为uc3875dw的相移谐振控制器u6。其中，型号为mcp41010的数字电位器u24，该数字电位器u24集成有一个10kω的电位器和一个8位的e2prom数据寄存器，因此，电位器的滑动端共有256个离散的调节节点，可通过相应指令往数据寄存器写8位字，从而改变滑刷的位置，使得该数字电位器u24输出不同的电阻值。
58.数字电位器u24输出的电阻值输出至相移谐振控制器u6的freqset引脚，电阻值的大小决定型号为uc3875dw的相移谐振控制器u6的输出频率，因此，可通过改变调节电阻的阻值大小来调整相移谐振控制器u6输出的pwm信号的频率。
59.在一个具体的实施例中，参照图4，逆变器模块为全桥逆变电路，包括四个场效应管，其中，第一场效应管q1和第四场效应管q4组成半桥电路，第二场效应管q2和第五场效应管q5组成半桥电路。与之对应地，参照图5，驱动模块可包括两个型号为ir2110的驱动器，一个ir2110的驱动器通过两组互补性的pwm信号来驱动一个半桥电路，因此，利用四组pwm信号驱动逆变器模块的四个功率开关管，实现将输入逆变器模块的直流电转换为高频交流电的目的。
60.进一步作为可选的实施方式，采集模块还包括电流采集单元，电流采集单元用于采集电磁焊头的工作电流；
61.电流采集单元的输出端与控制模块的输入端连接。
62.具体地，电流采集单元用于采集电磁焊头的工作电流，在一个具体的实施例中，可采用电流互感器作为电流采集单元的一种具体实现方式，从而实时获取电磁焊头的工作电流的大小的目的。
63.控制模块根据获取的电磁焊头的工作电流，判断该工作电流是否超出预设工作电流范围，若工作电流超出预设工作电流范围，则停止输出第一控制信号，否者，继续输出第一控制信号，使得逆变器模块继续为电磁焊头提供高频交流电，保证电磁焊头的工作电流
始终在限制的工作电流范围内。
64.进一步作为可选的实施方式，采集模块还包括电压采集单元，电压采集单元用于采集逆变器模块的输入电压；
65.电压采集单元的输出端与控制模块的输入端连接。
66.具体地，本技术还设置了电压采集单元，该电压采集单元用于采集输入逆变器模块的直流电压，在一个具体的实施例中，待采集电压经电阻分压后采用mcu内置的adc采集输入的直流电压。
67.进一步作为可选的实施方式，电磁焊头控制系统还包括鉴相模块，鉴相模块用于微调第二控制信号；
68.鉴相模块的输入端与电流采单元块连接，鉴相模块的输入端还与相移谐振控制器u6的输出端连接，鉴相模块的输出端连接至相移谐振控制器u6的输入端。
69.具体地，鉴相模块用于微调pwm信号的波形。具体地，参照图6，鉴相模块利用型号为74lvc1g86的逻辑芯片u9，将电磁焊头的工作电流的波形(电流采集单元获取工作电流)与相移谐振控制器u6输出的pwm信号的波形进行比较(相移谐振控制器u6总共输出四路pwm信号，可以将其中一路pwm信号输入至鉴相模块的输入端)，将该比较结果经过运算放大后，输出到相移谐振控制器u6，当比较结果为鉴相耦合时，则相移谐振控制器u6无须改变其输出的四路pwm信号的频率，当比较结果为鉴相脱耦时，则相移谐振控制器u6自适应地降低其输出的四路pwm信号的频率，通过鉴相模块微调频率控制模块输出的第二控制信号的频率，使得逆变器模块实现追频功能，保证电磁焊头处于最佳工作状态。
70.进一步作为可选的实施方式，电磁焊头控制系统还包括通信模块，通信模块用于控制模块与上位机进行通信；
71.通信模块的输入端与控制模块连接，通信模块的另一端用于连接至上位机。
72.具体地，本技术的电磁焊头控制系统还增设了通信模块，该通信模块实现控制模块与上位机的通信，其中，上位机可以是plc或计算机等，可以将采集模块采集到的电磁焊头的工作频率、工作电流以及输入逆变器模块的直流电压等数据传输至上位机，技术人员在上位机侧可以实时查看各项参数，并且，技术人员还可以在上位机侧将调整预设工作频率以及修改预设工作电流范围等。在一个具体的实施例中，参照图7，通信模块包括通信单元，该通信单元包括型号为sp485的通信芯片u18。另外，通信模块还包括隔离单元，该隔离单元包括两个型号为6n137的光耦合器和一个型号为tlp521的光耦合器，利用隔离单元将前后端的电路进行电气隔离，起到抑制交叉串扰的作用。当然，还可以通过包括但不限于以太网、蓝牙或者wifi通讯方式实现控制模块和上位机的通信，此处不对通信模块做过多的限制。
73.另一方面，参照图8，本发明还提供了一种控制方法，应用于上述的一种电磁焊头控制系统，包括以下步骤s1
‑
s3：
74.s1、采集电磁焊头的工作频率；
75.s2、根据工作频率产生第一控制信号，第一控制信号包括控制频率的控制信号；
76.s3、根据第一控制信号产生第二控制信号，第二控制信号为pwm信号；
77.s4、根据第二控制信号驱动逆变器模块。
78.具体地，本实施例提供了一种应用与上述系统实施例的控制方法，通过获取电磁
焊头的工作频率，以该工作频率为判断对象，当判断出该工作频率发生频率点漂移时，即产生包括频率控制的第一控制信号，利用第一控制信号控制频率控制模块对应产生具有特定频率的pwm型号，最终利用该pwm信号驱动逆变器模块，产生用于电磁焊头工作的高频交流电。
79.进一步作为可选的实施方式，该控制方法还包括以下步骤：
80.s5、采集电磁焊头的工作电流；
81.s6、根据工作电流与预设工作电流范围的关系，确定第一控制信号的输出情况。
82.具体地，采集电磁焊头的工作电流，当判断出工作电流超出预设工作电流范围后，则表明当前当前的工作电流较大，则停止输出第一控制信号，逆变器模块相应地也停止工作，当判断出工作电流在预设工作电流范围之内时，则继续输出第一控制信号，逆变器模块持续为电磁焊头提供高频交流电，保证电磁焊头持续平稳的工作状态。
83.最后，本技术实施例还提供了一种装置，包括：
84.电磁焊头；
85.电磁焊头由上述的一种电磁焊头控制系统驱动。
86.同样，上述的一种电磁焊头控制系统实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述的一种电磁焊头控制系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述的一种电磁焊头控制系统实施例所达到的有益效果也相同。
87.可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd
‑
rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
88.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。