基于单片机和模糊控制的电熔焊机设计及应用的几点思考

摘 要：随着社会经济的不断进步和发展，我国的城市化进程也得到不断的加快，人们对社会生活中的供气供水问题也越来越关注和重视。目前，供气供水管道常常利用电熔焊机加热融化电热熔套，从而实现其管道网络系统的无缝连接。该文简单的分析和研究基于模糊控制技术和单片机技术进行设计和应用的电熔焊机的相关情况，以期更好的提高电熔焊机的应用发展前景。

关键词：单片机 模糊控制 电熔焊机 设计 应用

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0065-01

该文就基于单片机技术和模糊控制技术的电熔焊机的设计及应用情况进行简单的分析和探讨，从而更好的强化电熔焊机在焊接领域中的应用地位，促进和推动电熔焊机更好的发展。

1 电熔焊机的设计原理

基于单片机和模糊控制的电熔焊机其设计系统主要是由温度检测电路、继电器控制电路、单片机、独立式按键盘、LCD显示器、双向晶闸管、扫描器、键盘接收电路等设备部件构成的。它的工作原理主要是利用对系统加热来实现的。因此，在电熔焊机的整个系统设计中，温度控制是其中最为关键的核心环节。只有将温度控制设计的科学、恰当，才能在焊接操作过程中，运用温度检测电路对实际的施工场地温度情况进行科学、准确的检测，并利用聚乙烯管道接头上的条形码所示温度进行PID模糊运算，而后推算出合适的温度控制量，在经过进一步的系数修正后，确定最终的加热时间，从而将电熔焊机的温度调节到最为适宜的温度，进而有效提高焊接操作的质量和效率。在整个加热过程中，单片机进行加热时间和电压的自动调节，LED显示器进行加热时间的倒计时显示。当时间显示为0时，系统会自动进行断电操作，从而完成焊接任务。其电熔焊机的加热操作过程如图1所示。

2 电源控制设计

电熔焊机的工作过程是以电力为动力保障的，因此，其对电源的控制设计非常的重要。在单片机和模糊控制电熔焊机的电源设计中，其继电器和芯片的电源采用的是LM2576（单片降压型开关稳压器）。这种开关稳压器具有较强的电流输出驱动能力以及工作效率，从而能够更好的保障电熔焊机控制系统在运行过程中的可靠性和稳定性，进而确保了电熔焊机的正常、运行工作。

3 环境温度检测设计

单片机和模糊控制电熔焊机在运行时的温度设定同其所处的实际施工现场环境温度具有较高的关联性，通常情况下，电容焊机对施工环境的温度要求在-30～50 ℃之间。在单片机和模糊控制电熔焊机的温度检测设计中，采用了AD590型传感器作为外部环境温度的传感器。这是因为AD590型传感器属于一类半导体型的传感器，它同其他型号的热电阻和传感器比较，避免了线性化问题的出现，在设计和工作过程中，不需要进行微弱信号和电桥放大器的输入，也不需要实行冷端补偿操作，能够选择相应不同的工作电压，使得设定温度同输出电流之间形成完整的线性关系，从而有效缩小了测量的范围。AD590型传感器是一种低温传感器，它的操作过程是采用抗恒高阻流源形式实现输出，并在不影响电流输出的情况下降低传输线的电压，从而更好的实现远距离电压的传输。之后，利用转换器保持和采集输入的模拟信号，并将之转变成相应的数字信号，从而更加准确的测量外部环境的温度情况。

4 信息保持和显示设计

单片机和模糊控制电熔焊机在信息数据保存显示设计中，采用LCD显示器作为数据显示工作，不仅使操作人员能够直观、实时的获取系统温度及加热时间情况，还方便了操作人员对电熔焊机的使用操作。设计人员将电熔焊机的单片机同LCD显示器连接起来，并采用相应的计算机软件进行焊接数据编程，使其在LCD显示器上能够直观、清晰的显示出设置温度、当前温度、加热时间、系统菜单等相应信息，便于人员的随机观察和操作调整。同时，在机器操作面板上设置清晰的LED指示灯，使操作人员能够通过LED指示灯的亮灭或颜色及时的检查和判断电熔焊机系统的实际运行情况，从而使操作人员能够更好的进行焊接作业。此外，LCD显示系统还能够将焊接工作过程中的一些需要长久保存的数据进行完善、系统的保存（通常是存入相应的储存卡），以便于相关操作人员的查看和核对。

5 模糊控制设计

在单片机和模糊控制电熔焊机中，模糊控制技术能够有效的避免外部环境因素对系统计算的影响，并降低了对精确数学模型的依赖性。在系统工作过程中，模糊控制技术主要是通过模糊推理以及模糊化计算等操作将所输入的数字量利用输入的隶属函数变换成模糊数据变量，从而寻找出相对的隶属度。而模糊推理的运行则是根据相关的控制规则，在模糊概念的基础上实现相关的数据计算推理。这也是电熔焊机中模糊控制系统器的关键性核心内容。也就是说，电熔焊机中的模糊控制系统是通过变量中的相应关键词等模糊变量进行数字量的逻辑转换，从而实现同精确控制相同效果的模糊控制。在电熔焊机模糊控制系统的实际运行过程中，操作人员要依照实际焊接工作的具体要求调整相应的PID模糊参数，以便于得到更为满意的焊接成果。

6 结语

随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，电熔焊机在各行各业中的应用和推广也越来越广泛。因此，设计人员要不断加强基于单片机技术和模糊控制技术的电熔焊机的设计和应用，从而更好的推动和促进单片机和模糊控制电熔焊机在焊接领域中的应用和发展。

参考文献

[1] 杨晓玲，朱群雄.基于单片机和模糊控制的电熔焊机设计及应用[J].仪器仪表学报，2008（7）.

[2] 葛洪军，郑国华，李萍.基于单片机的木材干燥窑温度模糊控制器的设计方法[J].黑龙江工程学院学报，2013（3）.

[3] 陈星，甘方成.基于单片机模糊控制技术在恒压供水中的应用[J].科技广场，2009（10）.

[4] 张海燕.基于单片机和模糊控制的电熔焊机设计应用分析[J].电子制作，2013（7）.

[5] 陆彦超，隋修武，杜玉红，等.基于模糊控制的锂电池恒流放电系统[J].电子技术应用，2013（9）.