G-400型等离子切割机主控板工作原理探讨

一公司六车间/仪控检修专业/G-400、G-800等离子切割机主板工作原理探讨一公司六车间/仪控检修专业第1页共5页G-400型等离子切割机主控板工作原理探讨一．主要元件简介（一）．电压比较器在G-400800和G200-D这两种型号的等离子切割机中，其主控板上采用有一个型号为LM324N的集成电路，LM324N原本为运算放大集成电路，但通过改变其外围元件的连接方式，可使其构成电压比较器。在LM324N内部封装有四个完全相同且各自独立的运算放大器，通常被称为四运放。在本系列等离子切割机的主控板上，LM324N被连接成三个独立的电压比较器，其中的另一个运放单元被闲置未用。LM324N内部结构示意图如下图1所示：图1．LM324N内部结构示意图每一个独立的电压比较器都有一个输出端和两个输入端，这两个输入端分别是同相输入端（“＋”端）和反相输入端（“－”端）。电压比较器是通过两个输入端对地电压的对比（比较），使其输出端电位发生改变（或叫输出状态发生翻转）的一种电路类型，属于数字电路技术的基础。电压比较器的两个输入端中的任意一个均可作为基准电压端或信号输入端，但要根据其在具体电路中的需要，才能确定将“－”端作为基准端还是将“＋”端作为基准端。一旦某一个输入端被确定为基准端后，另一个输入端就是信号输入端。一公司六车间/仪控检修专业/G-400、G-800等离子切割机主板工作原理探讨一公司六车间/仪控检修专业第2页共5页若以反相输入端（“－”端）作为基准电压端，则同相输入端（“＋”端）就是信号输入端。假设将“－”端基准电压通过微调电位器使其为2.0V，则基准电压就是2.0V，当同相输入端（“＋”端）的输入电压信号低于2.0V时，该比较器输出低电平；当同相输入端（“＋”端）的输入电压信号高于2.0V时，该比较器输出高电平。若以同相输入端（“＋”端）作为基准电压端，则反相输入端（“－”端）就是信号输入端。假设将“＋”端基准电压通过微调电位器使其仍为2.0V，则基准电压仍就是2.0V，当反相输入端（“－”端）的输入电压信号低于2.0V时，该比较器输出高电平；当反相输入端（“－”端）的输入电压信号高于2.0V时，该比较器输出低电平。也就是说：电压比较器的“＋”端电压高于“－”端电压时，电压比较器输出高电平；电压比较器的“＋”端电压低于“－”端电压时，电压比较器输出低电平；注意：这里提到的高电平和低电平，指的是某点对地电压。至于这个高电平的数值是多少，低电平的数值是多少，那就得看电压比较器在具体的电子电路中的直流电源电压是多少伏了。若电路中的直流电源电压是5V，那高电平就是5V，低电平就是0V；在WTF现场使用的两种型号的等离子切割机主控板上的直流电源电压是15V，则高电平就是15V，低电平就是0V。再注意：但由于电子元器件有内阻存在，其输出的高电平的值是略低于电源电压值的。比如：在数字电路中直流电源电压为5V时，其高电平的数值实测为4.7V左右为正常；在数字电路中直流电源电压为15V时，其高电平的数值实测为14.7V左右为正常。（一）．双向可控硅可控硅有单向可控硅和双向可控硅两大类型，单向可控硅主要用于整流和在直流回路中作电子开关用，双向可控硅被大量的用在交流回路中作电子开关用。这两大类型的可控硅在外形上是没有什么区别的，都有大功率、中功率、小功率系列的；从封装形式上，都有金属封装、塑封、平板式可控硅系列的；在WTF现场使用的两种型号的等离子切割机的主控板上，采用的可控硅类型属于中功率塑封双向可控硅。双向可控硅用在交流回路中作为电子开关使用，它有许多机械式开关无可比拟的优点，它的通断只需在控制极（G极）上加一较低的直流电压信号就可进行控制。双向可控硅的实物及其使用样板见下图2所示：一公司六车间/仪控检修专业/G-400、G-800等离子切割机主板工作原理探讨一公司六车间/仪控检修专业第3页共5页图2．双向可控硅的实物及其使用样板二．主控板工作原理的探讨（一）.松开焊把开关（切割机未操作时）的电路状态1．这时，切割机已送电，D1、D2悬空，BG1导通BG2截止，A1的“+”端为低电平，A1的14脚输出为低电平，BG4截止，VT1截止。2．D2悬空BG3导通其c极为低电平，此低电平同时加至A2的“+”端和A3的“-”端。这时，A2输出低电平，BG5截止，VT2截止；A3输出高电平，BG6导通，VT3导通。VT1截止时，切割、试气开关和电磁阀均不工作；VT2截止时，“高、低档”切换开关因回路不通操作无效；VT3截止时，引弧接触器线包回路断电。（二）.按下焊把按钮一公司六车间/仪控检修专业/G-400、G-800等离子切割机主板工作原理探讨一公司六车间/仪控检修专业第4页共5页注：这里探讨的内容，是以本人测绘的G-400、G-800等离子切割机主控板电路原理图及其元器件文字符号所展开的，见下图3所示：图3．G-400、G-800型等离子切割机主控板电路原理测绘图G-400、G-800型等离子切割机在按下焊把按钮时：1．D1、D2负端对地接通将BG1、BG3基极对地电位拉低导致BG1、BG3截止。2．BG1截止其“c”极电位升高使BG2导通，BG2导通其“e”极输出高电平加至A1的“+”端，A1的14脚输出高电平，BG4导通，VT1导通。VT1导通后，“切割、试气”开关可操作，电磁阀线包得电而动作。3．BG3截止其“c”极输出高电平，但此高电平形成的初期首先向C6充电，在C6充电的初期其端电压很低属低电平，这个低电平同时加至A2的“+”端和一公司六车间/仪控检修专业/G-400、G-800等离子切割机主板工作原理探讨一公司六车间/仪控检修专业第5页共5页A3的“-”端。这时，A2输出低电平，BG5截止，VT2截止；A3输出高电平，但BG6不导通，因此时BG5是截止的，故VT3截止。C6充电待大约1秒钟后才能相继上升到A2、A3各自对应的翻转电平。在设计和调试时，必须确保A2先翻转，A3的翻转滞后于A2。在C6充电的过程中，C6两端的电压逐渐上升，当上升至A2的翻转电平时，A2翻转其输出端“8”脚输出高电平，BG5导通其“e”极输出高电平加至VT2的“G”极使VT2导通，VT2导通后，“高、低档”切换回路的两个接触器才能分别工作。同时，BG5的导通，为下一步BG6的导通建立了一个必备的条件。当A2的状态翻转后，A3的状态还未翻转。这时，BG5已导通，BG6因A3的状态还未翻转其“-”此时仍为低电平，故A3的输出端“7”脚输出高电平，BG6导通。BG6导通使得VT3导通，VT3导通后引弧线圈开始工作，引弧开始。当C6充电其端电压上升至A3的翻转电平时，A3翻转后其输出端“7”脚输出低电平，BG6截止，VT3截止，引弧线圈断电而停止引弧。前面提到：‘在设计和调试时，必须确保A2先翻转，A3的翻转滞后于A2’。这只能通过反复微调主控板上的电位器W2和W3来达到目的。比如：将电压比较器A2的反相输入端（“-”端）的对地电位，通过微调W2使A2的9脚对地电压为1.7V；通过微调W3使A3的5脚对地电压为3.4V。当焊把按钮按下时，BG3截止其c极为高电平，但此高电平形成的初期首先要通过R6向C6充电。在向C6充电的过程中，C6两端电压是由0V～15V逐渐上升的。当C6端电压充到稍高于1.7V时，A2的输出状态由低电平变为高电平，而这时A3的状态还未翻转，从而可确保A2的状态翻转先于A3。当C6两端电压充到稍高于3.4V时，A3的输出状态由高电平翻转到低电平，BG6截止，VT3截止，引弧线圈断电停止引弧。据厂家提供的资料上介绍，每闭合一次割炬开关，引弧时间为0.5秒左右。三．测绘图与厂家图纸主要元件的对应表测绘图中的VT1厂家提供图纸中的SCR3测绘图中的VT2厂家提供图纸中的SCR1测绘图中的VT3厂家提供图纸中的SCR2