WE7307
數(shù)顯式單片縫焊機(jī)控制集成電路
使
用 說 明 書WE7307
是一種新型的、軟硬件相結(jié)合的縫焊機(jī)同步控制芯片。它采用的硬件裸片為美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC16C73A-04/SP微控制器。該芯片能完成程序設(shè)定、網(wǎng)壓檢測(cè)與補(bǔ)償、電磁閥及滾輪控制、焊接及滾輪行走方式選擇、晶閘管移相及工作狀態(tài)顯示等主要任務(wù)；與SAA1064、24LC01B等芯片配合使用，能實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的數(shù)字式調(diào)整、顯示及存儲(chǔ)。具有集成度高、功能齊全、使用方便、電路簡單、功耗低和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。并能根據(jù)用戶的需求對(duì)引腳的各項(xiàng)功能及參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。一、封裝形式和用途
WE7307
為28腳小型DIP封裝的單片集成電路。主要用于連續(xù)及斷續(xù)焊接、連續(xù)及斷續(xù)行走的縫焊同步控制。該芯片除了可以對(duì)加壓、焊接、行走、休止程序段的時(shí)間或周波數(shù)分別進(jìn)行調(diào)節(jié)外，還可對(duì)焊接電流的大小及焊接方式進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇。本芯片所支持的焊接電流模式為連續(xù)電流和斷續(xù)電流，滾輪行走模式為連續(xù)行走和斷續(xù)行走。腳踏開關(guān)的工作模式分別為多循環(huán)工作和單循環(huán)工作方式。焊接電流、焊接周期數(shù)和休止周期數(shù)的調(diào)節(jié)及顯示均采用數(shù)字式。二、引腳功能和使用方法
圖
1是WE7307的管腳排列圖。
下面按照引腳的編號(hào)順序，對(duì)各腳的功能及使用方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1
、 MCLR：復(fù)位端。當(dāng)該腳接低電平時(shí)芯片復(fù)位，平時(shí)接VDD。2
、 TSQU：預(yù)壓時(shí)間調(diào)整端。該時(shí)間是指當(dāng)腳踏開關(guān)閉合后、從滾輪對(duì)工件加壓到開始焊接的時(shí)間間隔。當(dāng)該端輸入電壓為0~5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的預(yù)壓時(shí)間為0.1~4秒。3
、 THLD：保持時(shí)間調(diào)整端。該時(shí)間是指當(dāng)腳踏開關(guān)斷開后、從停止焊接到滾輪離開工件的時(shí)間間隔。當(dāng)該端輸入電壓為0~5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的保持時(shí)間為0.1~4秒。4
、 NC： 空腳未用。5
、 FAI： 焊機(jī)功率因數(shù)調(diào)整端。該端輸入電平的高低，決定著芯片25腳輸出的移相脈沖的最大導(dǎo)通角。應(yīng)根據(jù)縫焊機(jī)功率因數(shù)的高低，適當(dāng)調(diào)整該端的輸入電平，以達(dá)到限制焊機(jī)最大導(dǎo)通角的目的。當(dāng)焊機(jī)的功率因數(shù)較高時(shí)，該端應(yīng)輸入較高的電平，否則應(yīng)較低。該端輸入電平的范圍為0~5伏。6
、 LED： LED數(shù)碼管亮度選擇端。當(dāng)該端輸入高電平VDD時(shí)，數(shù)碼管的亮度較高；當(dāng)輸入低電平VSS時(shí)亮度較低。7
、 UNET： 電網(wǎng)電壓檢測(cè)端。該端的功能是對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢測(cè)，以便對(duì)網(wǎng)壓進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)網(wǎng)壓為額定值時(shí)，該端的輸入電壓應(yīng)為4V。8
、 VSS： 電源負(fù)極，也就是接地端。9
、 OSC1： 石英晶體接入端。10
、OSC2： 石英晶體接入端。11
、SWMOD： 腳踏開關(guān)工作模式選擇端。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，腳踏開關(guān)閉合時(shí)焊機(jī)將按給定的參數(shù)循環(huán)地工作，直至腳踏開關(guān)斷開；當(dāng)該端置于低電平VSS時(shí)，腳踏開關(guān)閉合后焊機(jī)將只工作一個(gè)循環(huán)。12
、IINC： 焊接電流調(diào)整端（電流增加）。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，焊接電流的給定值將逐漸增加，其增加的相對(duì)值將通過數(shù)碼管顯示出來。平時(shí)該端應(yīng)置于低電平VSS。13
、IDEC： 焊接電流調(diào)整端（電流減�。�。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，焊接電流的給定值將逐漸減小。14
、SCL： 串行總線時(shí)鐘端。15
、SDA：串行總線數(shù)據(jù)端。WE7307通過串行總線與數(shù)字顯示芯片SAA1064、存儲(chǔ)器24LC01B相連。SCL和SDA分別為該總線的時(shí)鐘端和數(shù)據(jù)端。16
、TINC： 焊接/休止周波數(shù)調(diào)整端（周波數(shù)增加）。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，給定的焊接/休止周波數(shù)將逐漸增加。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示。17
、TDEC：焊接/休止周波數(shù)調(diào)整端（周波數(shù)減少）。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，給定的焊接/休止周波數(shù)將逐漸減少。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示
18
、KMOD：調(diào)整對(duì)象選擇輸入端。當(dāng)該端置于高電平VDD時(shí)，16腳（TINC端）、17腳（TDEC端）調(diào)整的是焊接周波數(shù)；當(dāng)置于低電平VSS時(shí)，調(diào)整的是休止周波數(shù)。所謂“休止”僅僅是指焊接電流為零，此時(shí)工件有可能仍在運(yùn)動(dòng)。19
、VSS： 電源負(fù)極，也就是接地端。與第8腳功能相同。20
、VDD： 電源正極，+5V。
21
、SYN： 同步信號(hào)輸入端。同步信號(hào)是由電源信號(hào)經(jīng)整流、鉗位及限幅后形成的幅值為+5V的梯形雙半波信號(hào)。同步信號(hào)的有效沿為下降沿。下降沿與后續(xù)的上升沿之間的間隔應(yīng)在0.8~1.2毫秒之間（圖2）。22
、FTSW：腳踏開關(guān)信號(hào)輸入端。當(dāng)縫焊機(jī)的腳踏開關(guān)閉合時(shí)，該端應(yīng)有+5V的信號(hào)輸入。23
、IMOD：焊接電流模式選擇端。當(dāng)該端輸入低電平VSS時(shí)，焊接電流是斷續(xù)變化的，焊接電流的通、斷時(shí)間由TINC、TDEC和KMOD給定。當(dāng)其輸入高電平VDD時(shí)，焊接電流是連續(xù)的。24
、MVAL：電磁閥控制信號(hào)輸出端。用來控制電磁閥或其他加壓機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。當(dāng)輸出高電平時(shí)，電磁閥上電，滾輪對(duì)工件加壓；當(dāng)輸出低電平時(shí)，電磁閥掉電，撤消對(duì)工件的壓力。25
、ECON：晶閘管觸發(fā)信號(hào)輸出端。該端輸出寬度為1.2ms的+5V脈沖，用以觸發(fā)縫焊機(jī)主回路的晶閘管，從而達(dá)到調(diào)節(jié)焊接電流的目的。輸出脈沖應(yīng)經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器與主電路隔離。26
、MOVCN：滾輪行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)端。當(dāng)該端輸出高電平時(shí)，使?jié)L輪電機(jī)上電，滾輪行走。否則滾輪停止運(yùn)行。27
、SWELD：焊接狀態(tài)指示端。當(dāng)有焊接電流輸出時(shí)，該端輸出高電平，否則為低電平。28
、MOVMD：滾輪行走模式選擇端。當(dāng)該端輸入高電平時(shí)，滾輪的行走模式將是連續(xù)式的，當(dāng)腳踏開關(guān)處于連續(xù)工作方式且腳踏開關(guān)閉和后，滾輪始終在做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，直至腳踏開關(guān)開啟。當(dāng)該端輸入低電平時(shí)，滾輪的行走模式將是斷續(xù)式的，即在腳踏開關(guān)閉合后，滾輪的行走與焊接電流的導(dǎo)通是交替進(jìn)行的，即滾輪行走時(shí)焊接停止，而滾輪停止時(shí)進(jìn)行焊接。三、技術(shù)性能
焊接周波數(shù)： 0~99 （0~1.98s）
外接晶振： 4MHz
封裝形式： 小型DIP封裝，28腳
顯示器件： SAA1064
配用存儲(chǔ)器： 24LC01B
四、應(yīng)用實(shí)例
WE7307的管腳排列如圖1所示，其引腳功能前面已經(jīng)作了詳細(xì)的介紹。下面對(duì)照應(yīng)用實(shí)例，對(duì)WE7307使用中應(yīng)注意的若干問題進(jìn)行分析和介紹。圖4是一應(yīng)用實(shí)例的電氣原理圖。
1、圖中W1、W2分別為預(yù)壓和保持時(shí)間調(diào)整電位器。當(dāng)滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)（即WE7307相應(yīng)輸入端的輸入電壓最高時(shí)）時(shí)間最長，約為4秒鐘；調(diào)至最下端時(shí)約為0.1秒。
2、圖中W3是功率因數(shù)調(diào)整電位器，其作用是限制導(dǎo)通角的調(diào)整范圍，使主電路中晶閘管的導(dǎo)通角不可過大，避免因主回路電感的作用而使得晶閘管半波導(dǎo)通的現(xiàn)象發(fā)生。在進(jìn)行電路調(diào)整時(shí)，應(yīng)先將W3的滑動(dòng)端置于最下端，焊接電流的給定值調(diào)至最大，然后將W3的滑動(dòng)端緩緩向上調(diào)整，將其調(diào)整到合適的位置。W3的滑動(dòng)端越向上移，F(xiàn)AI端的輸入電壓就越高，ECON端的輸出脈沖的控制角就越小，主電路晶閘管的導(dǎo)通角也就越大，其單向?qū)ú⒃斐奢^大直流分量的可能性也就越大。因此，W3的調(diào)整應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行。否則，有可能損壞晶閘管。調(diào)整好的W3應(yīng)封固。
W3的調(diào)整原則是：應(yīng)確保在電網(wǎng)電壓最低、功率因數(shù)最小而焊接電流最大時(shí)，焊接變壓器的原邊，即主晶閘管電路中不得出現(xiàn)明顯的直流分量。
3、圖中W4是電網(wǎng)電壓取樣電位器。電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓器T2降壓、整流橋B2整流和C7濾波后，通過W4取樣和光電耦合器GO 1的隔離，產(chǎn)生的網(wǎng)壓信號(hào)送至WE7307的UNET端。WE7307將網(wǎng)壓信號(hào)與基準(zhǔn)網(wǎng)壓進(jìn)行比較和運(yùn)算，進(jìn)而對(duì)ECON端輸出的移相脈沖進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康摹．?dāng)電網(wǎng)電壓為額定值時(shí)，應(yīng)調(diào)整W4使UNET端的電壓為4伏左右。
4、圖中LED1是發(fā)光二極管，為焊接階段的工作指示燈。
5、圖中S2和S3分別是焊接電流增、減按鈕。焊接電流的相對(duì)值由數(shù)碼管DIG1（十位）和DIG2（個(gè)位）顯示出來。這兩個(gè)數(shù)碼管顯示的范圍為0至99.5，共200檔。這里應(yīng)特別說明的是，小數(shù)位“.5
”是只用小數(shù)點(diǎn)表示的。6、圖中S4和S5是焊接/休止周波數(shù)增、減按鈕。周波數(shù)由數(shù)碼管DIG3（十位）和GIG4（個(gè)位）顯示出來。當(dāng)S6閉合時(shí)，調(diào)節(jié)及顯示的是焊接周波數(shù)，此時(shí)發(fā)光管LED2點(diǎn)亮；當(dāng)S6開啟時(shí)，調(diào)節(jié)及顯示的是休止周波數(shù)，此時(shí)發(fā)光管LED3點(diǎn)亮。
7、圖中S7是電流模式選擇開關(guān)。當(dāng)S7關(guān)斷時(shí)，焊接電流是斷續(xù)式的。也就是說，焊接電流是通斷交替變化的。主晶閘管導(dǎo)通時(shí)的電流值由S2、S3調(diào)節(jié)，導(dǎo)通周波數(shù)由S4和S5調(diào)節(jié)，此時(shí)S6閉合；主晶閘管關(guān)斷時(shí)的電流為零，關(guān)斷時(shí)間亦由S4和S5調(diào)節(jié)，但此時(shí)S6應(yīng)開啟。
當(dāng)S7閉合時(shí)，焊接電流將是連續(xù)的。
8、圖中S9是點(diǎn)焊機(jī)的腳踏開關(guān)。當(dāng)S9閉合時(shí)，光電耦合器GO 4將輸出一高電平至WE7307的FTSW端。
9、S1是腳踏開關(guān)工作模式選擇開關(guān)。當(dāng)S1閉合時(shí)，腳踏開關(guān)S9一旦閉合，焊機(jī)將按照給定的參數(shù)及焊接、滾輪行走模式連續(xù)工作下去，直至腳踏開關(guān)S9開啟。當(dāng)S1開啟時(shí)，腳踏開關(guān)S9閉合后，無論其是否開啟，焊機(jī)將只運(yùn)行一個(gè)工作循環(huán)。
10、WE7307的同步信號(hào)取自經(jīng)T2變壓、B2整流后的工頻雙半波信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)D3底部鉗位、R23和WY2限幅，再經(jīng)GO 5隔離后送至WE7307的同步信號(hào)輸入端SYN。該信號(hào)既作為ECON輸出脈沖的同步信號(hào)，又作為焊接周波數(shù)的計(jì)數(shù)脈沖。
圖2是 WE7307的SYN端輸入的同步信號(hào)波形。這是一個(gè)100HZ的梯形波（50HZ的雙半波），其有效沿為下降沿。為了提高芯片的抗干擾能力，可靠地區(qū)分同步信號(hào)和干擾信號(hào)，該芯片要求同步信號(hào)的下降沿與上升沿的間隔應(yīng)大于0.8毫秒。應(yīng)用實(shí)例中的二極管D3的作用就是使梯形波的底部適當(dāng)分開。調(diào)整電阻R22和R23即可改變兩個(gè)梯形波之間的間隔。但該間隔也不應(yīng)過大，過大會(huì)使得ECON端輸出的脈沖控制角變小。一般不應(yīng)大于1.2毫秒。
11、變壓器T1和T2可以合并為一個(gè)，但副邊應(yīng)為兩個(gè)獨(dú)立的繞組，且繞組間應(yīng)設(shè)置靜電隔離層，以抑制干擾信號(hào)。整流橋B1和B2的每個(gè)橋臂上，最好能各自并聯(lián)一個(gè)0.01μf的瓷片電容,以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。若不為數(shù)顯電路供電，變壓器的總?cè)萘?VA即可。但若同時(shí)為數(shù)顯電路供電，變壓器的總?cè)萘繎?yīng)為12VA。
12、圖中IC2是飛利浦公司的串行口專用LED顯示驅(qū)動(dòng)電路SAA1064。除了電源線及地線以外，它與WE7307之間只有SCL和SDA兩根線相連。建議用戶將其電源與WE7307分開，使用變壓器上單獨(dú)繞組、整流器和穩(wěn)壓器。
13、WE7307的所有輸入端均不得懸空。因此，所有與開關(guān)相連的輸入端均應(yīng)接10KΩ左右的下拉電阻。
14、圖中GO 1應(yīng)選擇線性較好的光電耦合器，例如4N25。GO 4和GO 5則應(yīng)選擇電流傳輸比較大的光電耦合器，例如TIL117。
15、WE7307的ECON端是移相脈沖輸出端。該脈沖將與SYN端輸入的同步信號(hào)同步，其移相角將受焊接電流的給定值和UNET端檢測(cè)的電網(wǎng)電壓值的控制。該脈沖用來觸發(fā)縫焊機(jī)主回路的雙向晶閘管或兩只反并聯(lián)的晶閘管，從而控制焊接電流的大小和通斷。該脈沖應(yīng)經(jīng)光電耦合器或脈沖變壓器隔離，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行功率放大。這部分電路用戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果采用光電耦合器 ，其輸出器件的耐壓應(yīng)符合要求。并采用相應(yīng)的保護(hù)措施和阻容吸收電路。為了簡化線路圖，圖中采用的是雙向晶閘管式光電耦合器。但我們建議用戶采用脈沖變壓器隔離。
16、WE7307的MVAL端是電磁閥控制信號(hào)輸出端。當(dāng)進(jìn)入加壓階段后，該端輸出高電平，以控制電磁閥對(duì)工件加壓。當(dāng)進(jìn)入停止階段后，該端輸出低電平，以控制電磁閥撤除對(duì)工件的壓力。該信號(hào)應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)隔離、放大后再去驅(qū)動(dòng)電磁閥。
17、WE7307的MOVCN端為焊機(jī)滾輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)端。當(dāng)該端輸出高電平信號(hào)時(shí)，該信號(hào)應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以拖動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)；反之滾輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。該信號(hào)也應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)隔離、放大后再去驅(qū)動(dòng)滾輪電機(jī)。
18、S8是滾輪行走模式選擇開關(guān)。當(dāng)S8閉合時(shí)，滾輪為連續(xù)行走，此時(shí)焊接電流可以是連續(xù)的（S7閉合），也可以是斷續(xù)的（S7斷開）。當(dāng)S8斷開時(shí)，滾輪的行走模式與電流模式的選擇有關(guān)：當(dāng)S7斷開時(shí)，焊接電流及滾輪的行走均為斷續(xù)式，且永遠(yuǎn)是在滾輪停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行焊接；當(dāng)S7閉合時(shí)，焊接電流及滾輪的行走均為連續(xù)式。
19、WE7307的OSC1和OSC2端應(yīng)接入4MHZ的石英晶體，在晶體兩端與地之間分別接入15至30pf的瓷片電容。
20、對(duì)于WE7307三個(gè)輸出量，即ECON端的移相脈沖、MVAL端的電磁閥控制信號(hào)和MOVCN端的滾輪電機(jī)控制信號(hào)，用戶可根據(jù)被控電路及晶閘管主電路的實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)處理。但不管采取什麼樣的措施，與被控電路之間進(jìn)行隔離都是絕對(duì)必要的。
21、圖中IC3是Microchip公司生產(chǎn)的串行接口存儲(chǔ)器24LC01B。與SAA1064一樣，除電源線和地線以外，它與WE7307之間只需SCL和SDA兩根線相連。該芯片用來存儲(chǔ)經(jīng)最后一次調(diào)整的焊接電流相對(duì)值、焊接周波數(shù)和休止周波數(shù)。這些數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不會(huì)丟失，開機(jī)時(shí)這些數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)調(diào)入WE7307。
22、圖3是當(dāng)S1閉合時(shí)WE7307的工作時(shí)序圖。
23、圖4中除與同步信號(hào)有關(guān)的元件參數(shù)需做部分調(diào)整以外，其他元件參數(shù)基本不需調(diào)整。但有下列幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：
產(chǎn)生同步信號(hào)的變壓器繞組，其輸出交流電壓有效值應(yīng)在7.5伏以上。其波形失真應(yīng)盡可能小。
WE7307的輸出信號(hào)最好經(jīng)放大后用脈沖變壓器隔離。
所有芯片的空腳，必須按圖4中接法連接，否則將無法正常工作。
IC1、IC2、IC3的SCL和SDA應(yīng)分別連接在一起，并通過上拉電阻R4和R11與VDD相連。
WE7307所用的4MHZ晶振質(zhì)量必須穩(wěn)定可靠。
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