WE7311
十程序段數(shù)顯式
單片點焊機控制集成電路
使
用 說 明 書WE7311
是一種新型的、軟硬件相結合的點焊機同步控制芯片。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定、網(wǎng)壓檢測與補償、電磁閥控制、晶閘管移相及工作狀態(tài)顯示等主要任務；與SAA1064、24LC01B等芯片配合使用，能實現(xiàn)焊接參數(shù)的數(shù)字式調整、顯示及存儲。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等特點。并能根據(jù)用戶的需求對引腳的各項功能及參數(shù)進行調整。一、封裝形式和用途
WE7311
為28腳小型DIP封裝的單片集成電路。該芯片除了可以對加壓、預熱、冷卻、焊接、帶電鍛壓、鍛壓、間歇、回火、保持、休止等十個程序段的時間或周波數(shù)分別進行調節(jié)外，還可對預熱、焊接、帶電鍛壓和回火電流的大小進行調節(jié)。各程序段的電流和周期數(shù)的調節(jié)及顯示均采用數(shù)字式。二、引腳功能和使用方法
圖
1是WE7311的管腳排列圖。下面按照引腳的編號順序，對各腳的功能及使用方法進行詳細介紹。
1
、 MCLR：復位端。當該腳接低電平時芯片復位，平時接VDD。2
、 Y0：工作狀態(tài)顯示輸出端。該端與X0、X1、X2、Y1、Y2、Y3端共同組成驅動發(fā)光二極管的矩陣電路，用以顯示芯片的工作狀態(tài)。3
、 Y1：工作狀態(tài)顯示輸出端。4
、 Y2：工作狀態(tài)顯示輸出端。5
、 FAI： 焊機功率因數(shù)調整端。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通角。應根據(jù)點焊機功率因數(shù)的高低，適當調整該端的輸入電平，以達到限制焊機最大導通角的目的。當焊機的功率因數(shù)較高時，該端應輸入較高的電平，否則應較低。該端輸入電平的范圍為0~5伏。6
、 Y4：工作狀態(tài)顯示輸出端。7
、 UNET： 電網(wǎng)電壓檢測端。該端的功能是對電網(wǎng)電壓進行檢測，以便對網(wǎng)壓進行補償。當網(wǎng)壓為額定值時，該端的輸入電壓應為4V。8
、 VSS： 電源負極，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
、SEL： 顯示選擇輸入端。該端每輸入一個高電平脈沖，顯示器顯示的參數(shù)將進行一次更新，更新為下一個程序段的焊接參數(shù)，以便于對其進行調整，同時輸出矩陣將驅動發(fā)光二極管顯示當前的調整狀態(tài)。該端平時應置于低電平。12
、IINC： 工作電流調整端（電流增加）。當該端置于高電平VDD時，工作電流的給定值將逐漸增加，其增加的相對值將通過數(shù)碼管顯示出來。平時該端應置于低電平VSS。13
、IDEC： 工作電流調整端（電流減�。�。當該端置于高電平VDD時，工作電流的給定值將逐漸減小。14
、SCL： 串行總線時鐘端。15
、SDA：串行總線數(shù)據(jù)端。WE7311通過串行總線與數(shù)字顯示芯片SAA1064、存儲器24LC01B相連。SCL和SDA分別為該總線的時鐘端和數(shù)據(jù)端。16
、TINC： 程序段周波數(shù)調整端（周波數(shù)增加）。當該端置于高電平VDD時，該程序段的周波數(shù)將逐漸增加。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示。17
、TDEC：程序段周波數(shù)調整端（周波數(shù)減少）。當該端置于高電平VDD時，該程序段的周波數(shù)將逐漸減少。其數(shù)值由數(shù)碼管顯示。18
、NC：空腳未用。19
、VSS： 電源負極，也就是接地端。與第8腳功能相同。20
、VDD： 電源正極，+5V。21
、SYN： 同步信號輸入端。同步信號是由電源信號經(jīng)整流、鉗位及限幅后形成的幅值為+5V的梯形雙半波信號。同步信號的有效沿為下降沿。下降沿與后續(xù)的上升沿之間的間隔應在0.8~1.2毫秒之間（圖2）。22
、FTSW：腳踏開關信號輸入端。當縫焊機的腳踏開關閉合時，該端應有+5V的信號輸入。23
、X0：工作狀態(tài)顯示輸出端。24
、MVAL1：加壓電磁閥控制信號輸出端。用來控制電磁閥或其他加壓機構的動作。當輸出高電平時，電磁閥上電，電極對工件加壓；當輸出低電平時，電磁閥掉電，撤消對工件的壓力。25
、ECON：晶閘管觸發(fā)信號輸出端。該端輸出寬度為1.2ms的+5V脈沖，用以觸發(fā)點焊機主回路的晶閘管，從而達到調節(jié)焊接電流的目的。輸出脈沖應經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器與主電路隔離。26
、MVAL2：增壓電磁閥控制信號輸出端。用來控制增壓電磁閥或其他加壓機構的動作。當輸出高電平時，增壓電磁閥上電，電極對工件增壓；當輸出低電平時，增壓電磁閥掉電，撤消對工件的增壓。從而在預熱、帶電鍛壓和鍛壓三個程序段形成預壓力和鍛壓力。27
、X1：工作狀態(tài)顯示輸出端。28
、X2：工作狀態(tài)顯示輸出端。三、技術性能
各程序段周波數(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
配用存儲器： 24LC01B
四、應用實例
WE7311的管腳排列如圖1所示，其引腳功能前面已經(jīng)作了詳細的介紹。下面對照應用實例，對WE7311使用中應注意的若干問題進行分析和介紹。圖4是一應用實例的電氣原理圖。
1、圖中LED1
~LED10是由發(fā)光二極管組成的程序段指示器。當對焊接參數(shù)進行調整時，該指示器指示的是當前進行調整的程序段。在焊接進行過程種，該指示器指示的是當前焊接過程所處的程序段。2、圖中W2是功率因數(shù)調整電位器，其作用是限制導通角的調整范圍，使主電路中晶閘管的導通角不可過大，避免因主回路電感的作用而使得晶閘管半波導通的現(xiàn)象發(fā)生。在進行電路調整時，應先將W2的滑動端置于最下端，焊接電流的給定值調至最大，然后將W2的滑動端緩緩向上調整，將其調整到合適的位置。W2的滑動端越向上移，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，主電路晶閘管的導通角也就越大，其單向導通并造成較大直流分量的可能性也就越大。因此，W2的調整應認真仔細地進行。否則，有可能損壞晶閘管。調整好的W2應封固。
W2的調整原則是：應確保在電網(wǎng)電壓最低、功率因數(shù)最小而焊接電流最大時，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W1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W1取樣和光電耦合器GO 1的隔離，產(chǎn)生的網(wǎng)壓信號送至WE7311的UNET端。WE7311將網(wǎng)壓信號與基準網(wǎng)壓進行比較和運算，進而對ECON端輸出的移相脈沖進行控制，從而達到對電網(wǎng)電壓的波動進行補償?shù)哪康�。當電網(wǎng)電壓為額定值時，應調整W1使UNET端的電壓為4伏左右。
4、圖中S1是程序段選擇按鈕。該按鈕每閉合一次，程序段指示燈都會指向下一個程序段，同時顯示器也會顯示下一個程序段的焊接參數(shù)。
5、圖中S2和S3分別是工作電流增、減按鈕。工作電流的相對值由數(shù)碼管DIG1（十位）和DIG2（個位）顯示出來。這兩個數(shù)碼管顯示的范圍為0至99.5，共200檔。這里應特別說明的是，小數(shù)位“.5
”是只用小數(shù)點表示的。6、圖中S4和S5是程序段周波數(shù)增、減按鈕。周波數(shù)由數(shù)碼管DIG3（十位）和DIG4（個位）顯示出來。
7、圖中S6是點焊機的腳踏開關。當S6閉合時，光電耦合器GO 4將輸出一高電平至WE7311的FTSW端。
8、WE7311的同步信號取自經(jīng)T2變壓、B2整流后的工頻雙半波信號。該信號經(jīng)D3底部鉗位、R23和WY2限幅，再經(jīng)GO
5隔離后送至WE7311的同步信號輸入端SYN。該信號既作為ECON輸出脈沖的同步信號，又作為焊接周波數(shù)的計數(shù)脈沖。
圖2是 WE7311的SYN端輸入的同步信號波形。這是一個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)分同步信號和干擾信號，該芯片要求同步信號的下降沿與上升沿的間隔應大于0.8毫秒。應用實例中的二極管D3的作用就是使梯形波的底部適當分開。調整電阻R22和R23即可改變兩個梯形波之間的間隔。但該間隔也不應過大，過大會使得ECON端輸出的脈沖控制角變小。一般不應大于1.2毫秒。
9、變壓器T1和T2可以合并為一個，但副邊應為兩個獨立的繞組，且繞組間應設置靜電隔離層，以抑制干擾信號。整流橋B1和B2的每個橋臂上，最好能各自并聯(lián)一個0.01μf的瓷片電容,以進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。若不為數(shù)顯電路供電，變壓器的總容量8VA即可。但若同時為數(shù)顯電路供電，變壓器的總容量應為12VA。
10、圖中IC2是飛利浦公司的串行口專用LED顯示驅動電路SAA1064。除了電源線及地線以外，它與WE7311之間只有SCL和SDA兩根線相連。建議用戶將其電源與WE7311分開，使用變壓器上單獨繞組、整流器和穩(wěn)壓器。
11、WE7311的所有輸入端均不得懸空。因此，所有與開關相連的輸入端均應接10KΩ左右的下拉電阻。
12、圖中GO 1應選擇線性較好的光電耦合器，例如4N25。GO 4和GO 5則應選擇電流傳輸比較大的光電耦合器，例如TIL117。
13、WE7311的ECON端是移相脈沖輸出端。該脈沖將與SYN端輸入的同步信號同步，其移相角將受焊接電流的給定值和UNET端檢測的電網(wǎng)電壓值的控制。該脈沖用來觸發(fā)點焊機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。該脈沖應經(jīng)光電耦合器或脈沖變壓器隔離，必要時還應進行功率放大。這部分電路用戶可根據(jù)自己的實際情況進行設計。如果采用光電耦合器 ，其輸出器件的耐壓應符合要求。并采用相應的保護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。
14、WE7311的MVAL1端是電磁閥控制信號輸出端。當進入加壓階段后，該端輸出高電平，以控制電磁閥對工件加壓。當進入停止階段后，該端輸出低電平，以控制電磁閥撤除對工件的壓力。該信號應經(jīng)過適當隔離、放大后再去驅動電磁閥。
15、WE7311的MVAL2端是增壓電磁閥控制信號輸出端。當進入預壓壓階段后，該端輸出高電平，以控制增壓電磁閥對工件施以預壓力，并于預熱結束后輸出低電平，撤消對工件的預壓力。當進入帶電鍛壓階段后，該端再次輸出高電平，以控制增壓電磁閥對工件施以鍛壓力，并于鍛壓結束后輸出低電平，撤消對工件的鍛壓力。與MVAL1端相配合，兩個電磁閥將對工件施以馬鞍型的壓力。該信號應經(jīng)過適當隔離、放大后再去驅動電磁閥。
16、WE7311的OSC1和OSC2端應接入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。
17、對于WE7311三個輸出量，即ECON端的移相脈沖和MVAL1、MVAL2端的電磁閥控制信號，用戶可根據(jù)被控電路及晶閘管主電路的實際情況進行技術處理。但不管采取什麼樣的措施，與被控電路之間進行隔離都是絕對必要的。
18、圖中IC3是Microchip公司生產(chǎn)的串行接口存儲器24LC01B。與SAA1064一樣，除電源線和地線以外，它與WE7311之間只需SCL和SDA兩根線相連。該芯片用來存儲經(jīng)最后一次調整的工作電流相對值和程序段周波數(shù)。這些數(shù)據(jù)在掉電時不會丟失，開機時這些數(shù)據(jù)會自動調入WE7311。
19、圖3是WE7311的工作時序圖。
20、圖4中除與同步信號有關的元件參數(shù)需做部分調整以外，其他元件參數(shù)基本不需調整。但有下列幾點注意事項：
產(chǎn)生同步信號的變壓器繞組，其輸出交流電壓有效值應在7.5伏以上。其波形失真應盡可能小。
WE7311的輸出信號最好經(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應分別連接在一起，并通過上拉電阻R4和R11與VDD相連。
WE7311所用的4MHZ晶振質量必須穩(wěn)定可靠。
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