基于光伏发电和单片机开发应用的智能直流电焊机系统的制作方法

1.本发明涉及生产制造控制系统，尤其涉及基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统。


背景技术：

2.随着新能源和智能化的发展，实际生产制造过程中对新能源的开发利用以及对焊机数据的采集分析和精准控制要求越来越高。现用的供电方式是由交流电网通过变压器降压到400v然后通过电焊机的整流、逆变的电气控制实现直流电流及电压的输出，并通过控制电抗器的电抗进行直流电流的调节，通过电阻的变化实现对电压的控制进而控制送丝电机的转速，并由人工实现转速和电流的配合。
3.而随着光伏发电、智能化数字化以及电子、电气的快速发展，给直流供电、动态数据的采样、智能分析、精准控制提供了广阔的市场需求，因此部分设备制造企业以多种方式涉入该领域产品的设计开发。并通过转速、温度、电流、电压等传感器进行数据采集并通过互联网传送到厂家管理平台进行数据分析，进而做到远程控制。
4.目前的现状是，太阳能发出直流电经过逆变
→
变电
→
输电
→
变电
→
整流的供电方式，不仅不能保证新能源的充分利用，而且传统的控制方式无法保证产品质量，不能进行数据采集，控制精度较低，实时性、准确性较差，因此急需改善。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提出基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机，其能够在设备生产过程中动态采集数据并利用计算机进行分析处理，提高了数据处理的实时性、准确性，提高了产品质量。
6.根据本发明的第一方面，提出了基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机，所述智能直流电焊机包括at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路、键盘及其相应的电子元器件及其电路、adc0832模数转换元器件及其电路、l298直流电动机驱动元器件及其电路、max487数据通讯元器件及其电路、lm016l显示元器件及其相关电路、74ls165并口扩展元器件及其相关电路、ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路、igbt模块及其相关电路；所述at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路通过相应电路和外部元器件相连接，采样到外部信号及数据，通过软件进行分析处理，实现相关信息的显示和对外部设备的控制；所述键盘及其相应的电子元器件及其电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心相连接，以接收外部输入信息并传送给at89c51数据收集处理控制中心；所述adc0832模数转换元器件及其电路通过相应的电路和外部元器件及at89c51数据收集处理控制中心连接，以接收外部模拟信号转换成数字信号传送给at89c51数据收集处理控制中心；
所述l298直流电动机驱动元器件及其电路通过相应的电路和直流电动机及at89c51数据收集处理控制中心相连接，以接收at89c51数据收集处理控制中心发出的信息和指令，对直流电动机的转速和运转方式进行控制；所述max487数据通讯元器件及其电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心远程远维平台相连接，以实现at89c51数据收集处理控制中心和远程运维平台之间互相通讯；所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心、lm016l显示屏及igbt驱动电路及元器件相连接，以at89c51数据收集处理控制中心的并行接口进行扩展实现控制过程的信息显示及igbt驱动信号的传送；所述ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路通过相应的电路和74ls165并口扩展元器件及igbt模块相连接，实现对焊接电流的控制；所述lm016l显示元器件及其相关电路通过相应的电路和74ls165并口扩展元器件相连接，实现对控制过程的信息显示；所述igbt模块及其相关电路通过相关电路通过相应的电路和ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件相连接，实现对焊接电流的控制。
7.在其中一个方面，所述at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路，所述键盘及其相应的电子元器件及其电路，所述adc0832模数转换元器件及其电路对接收的按键信息、数字信号及模拟信号通过keil c语言对单片机at89c51开发设计，实现对直流电动机和焊接电流的控制，并对控制信息显示和远程通讯。
8.在其中一个方面，所述键盘及其相应的电子元器件及其电路接收按键开关信号并传送给at89c51进行分析处理。
9.在其中一个方面，所述adc0832模数转换元器件及其电路接收外部模拟量进行模数转化，转化成数字信号传送给at89c51单片机进行数据分析处理。
10.在其中一个方面，所述l298直流电动机驱动元器件及其电路以接收at89c51单片机发出的数据和指令，对直流电动机的运行方式和转速实现精准控制。
11.在其中一个方面，所述max487数据通讯元器件及其电路以接收at89c51单片机的数据和信息并传送到远程智能控制平台分析处理，并接收平台的控制指令和数据。
12.在其中一个方面，所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路以对at89c51单片机并行接口进行扩展，接收来自at89c51单片机的信息和数据发送到lm016l显示屏输出显示，接收来自at89c51单片机的指令和脉冲通过ir2101芯片实现igbt模块的驱动及焊接电流的控制。
13.在其中一个方面，所述ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及相关电路通过74ls165芯片接收at89c51单片机的指令及脉冲，实现对igbt模块的控制，进而控制焊接电流。
14.在其中一个方面，所述lm016l显示元器件及其相关电路通过相应的电路以通过74ls165芯片接收at89c51单片机的数据和信息，并在lm016l显示屏上显示数据和信息。
15.在其中一个方面，所述igbt模块及其相关电路是以通过ir2101芯片及74ls165芯片接收89c51单片机的指令和脉冲，实现对焊接电流的控制。
16.本发明通过构建基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机，实
现太阳能电池发出的直流电进行产品的焊接加工功能，焊机的远程通讯和采样数据分析和智能控制功能，实现直流电动机的智能控制功能，实现设备生产过程动态数据分析处理平台功能，实现动态数据的显示功能，实现对焊接电流的智能控制，实现设备性能指标动态数据分析处理平台功能，能够在设备生产过程中动态采集数据并利用keil c语言进行数据的分析处理，提高了数据处理的实时性、准确性，提高了产品质量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明与现有技术中的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍，其中描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的应用配置系统原理图；图2为本发明的电气设计系统原理图。
具体实施方式
19.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。 以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
20.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本 发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述
”ꢀ
和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解， 本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
21.应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息， 类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
22.在本发明的一个实施例中，如附图1所示，提出了基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，所述系统包括太阳能电池发电和直流供电电网、直流电焊机、vc++工作服务平台和数据库。其中，所述直流电焊机与直流电网连接，以获得稳定的容量、电压、电流并根据电焊机的数据对电网进行控制；所述直流电焊机还与所述vc++工作服务平台连接，以向所述vc++工作服务平台发送所述工作数据，并接收来自所述vc++工作服务平台的所述控制数据；所述数据库与所述vc++工作服务平台连接，用于对所述工作数据进行存储、分析、处理和备份。
23.在本发明的一个实施例中，如附图2所示，提出了基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机，所述智能直流电焊机包括at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路、键盘及其相应的电子元器件及其电路、adc0832模数转换元器件及其电路、l298直流电动机驱动元器件及其电路、max487数据通讯元器件及其电路、lm016l显示元器件及其相关电路、74ls165并口扩展元器件及其相关电路、ir2101大功率igbt模块驱
动控制元器件及其相关电路、igbt模块及其相关电路。其中，所述键盘及其相应的电子元器件及其电路、adc0832模数转换元器件及其电路与at89c51单片机相连接，以获得键盘信息和模拟信号经转化后的数字信号，并通过keil c语言和at89c51单片机开发设计实现信息的显示通讯及设备的控制；所述l298直流电动机驱动元器件及其电路与at89c51单片机相连接，接收at89c51单片机的指令和信息实现对直流电动机运行方式和转速的控制；所述lm016l显示元器件及其相关电路和74ls165并口扩展元器件及其相关电路相连接并和aat89c51单片机相连，以接收at89c51单片机的数据和信息并显示输出；所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路、ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路相连接并和at89c51单片机相连接，对所述的igbt模块及其相关电路进行控制，所述max487数据通讯元器件及其电路和at89c51单片机相连接，接收并输出单片机控制信息给所述vc++工作服务平台，同时接收并输出所述vc++工作服务平台的所述控制数据给at89c51单片机。
24.所述adc0832模数转换元器件及其电路对采样的模拟信号转化成数字数据传输到所述的at89c51数据收集处理控制中心电子元器件，at89c51单片机将所述键盘及其相应的电子元器件及其相关电路信息和数据信息并调用所述max487数据通讯元器件及其电路调用vc++平台数据和指令通过keil c语言的开发设计，通过所述l298直流电动机驱动元器件及其电路对直流电动机控制，通过所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路和ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路对igbt模块控制，进而从电网得到稳定的焊接电流，通过所述lm016l显示元器件及其相关电路和74ls165并口扩展元器件及其相关电路实现动态数据的显示。
25.通过kiel c语言和mcs-51单片机开发一个完整的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机，实现了太阳能在焊接工艺中的应用，并可以实现对设备的实时智能控制，提高了数据处理的实时性、准确性，进而能够提高产品质量并大大降低了焊接成本。
26.在本发明的其中一个实施例中，所述数据库包括sql数据库、erp数据库和/或外部数据库。sql数据库采用sql server进行开发设计，具有较好的数据处理能力，erp数据库可以实现企业内部的业务处理，外部数据库可以实现与外部控制系统的联动，例如可以实现远程控制。
27.在本发明的其中一个实施例中，所述工作数据包括模拟量和按键信息，所述at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路进行存储和分析处理，并且向所述设备输出模拟量和开关量以控制所述设备。并发送数据进行动态显示和远程通讯。如附图2所示例举了lm016l电子屏和max487通讯芯片。
28.在本发明的其中一个实施例中，所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路和ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路对igbt模块控制和所述l298直流电动机驱动元器件及其电路对直流电动机控制，通过人工或自动数据库进行数据调用、分析、处理和更新。也就是说，所述at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路既可以实现人工数据处理，也可以实现自动数据处理，在设备实际工作中，有时需要技术人员手动输入数据对设备进行控制，vc++工作服务平台通过人工和自动数据处理功能，可以实现对设备的灵活控制，有利于处理一些设备的突发状况，例如故障，增强了控制的灵活性和准确性，提高了产品的质量。
29.在本发明的其中一个实施例中，所述采样控制终端和所述数据接收发送装置采用keil c语言和mcs-51系列单片机开发设计，所述vc++工作服务平台采用vc++语言开发设计。采用keil c语言开发单片机，以及采用vc++语言开发vc++工作服务平台，方便实用，可以节省资源并实现良好的控制功能。
30.在本发明的其中一个实施例中，所述max487数据通讯元器件及其电路与所述vc++工作服务平台之间采用scl总线数据传输。设备工作现场环境可能是极其复杂的，采用scl总线通讯的方式可以减少布线，避免了在布线上付出大量的精力，并且由于进行总线布线方式，提高了电子电路的抗干扰能力，保证了焊接设备的稳定运行。
31.在本发明的其中一个实施例中，所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路和ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路之间采用光耦进行连接。设备在实际工作过程中会产生很多干扰信号，这对于采样控制终端是不利的，可能会影响采样控制终端的数据采集效果，例如干扰信号串入ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件中影响数据采集和处理的准确性，并进一步地影响整个系统，因此，采用具有隔离功能的光耦连接设备和采样控制终端，可以将干扰信号排除，提高了数据采集的准确性，也提高了系统的安全性、可靠性，有利于提高产品质量。
32.以上是对本发明所提出的技术方案的详细说明。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
33.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，所述系统包括at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路、键盘及其相应的电子元器件及其相关电路、adc0832模数转换元器件及其相关电路、l298直流电动机驱动元器件及其相关电路、max487数据通讯元器件及其相关电路、lm016l显示元器件及其相关电路、74ls165并口扩展元器件及其相关电路、ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路、igbt模块及其相关电路；所述at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路通过相应电路和外部元器件相连接，采样到外部信号及数据，通过软件进行分析处理，实现相关信息的显示和对外部设备的控制；所述键盘及其相应的电子元器件及其相关电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心相连接，以接收外部输入信息并传送给at89c51数据收集处理控制中心；所述adc0832模数转换元器件及其相关电路通过相应的电路和外部元器件及at89c51数据收集处理控制中心连接，以接收外部模拟信号转换成数字信号传送给at89c51数据收集处理控制中心；所述l298直流电动机驱动元器件及其相关电路通过相应的电路和直流电动机及at89c51数据收集处理控制中心相连接，以接收at89c51数据收集处理控制中心发出的信息和指令，对直流电动机的转速和运转方式进行控制；所述max487数据通讯元器件及其相关电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心远程远维平台相连接，以实现at89c51数据收集处理控制中心和远程运维平台之间互相通讯；所述74ls165并口扩展元器件及其相关电路通过相应的电路和at89c51数据收集处理控制中心、lm016l显示屏及igbt驱动电路及元器件相连接，以at89c51数据收集处理控制中心的并行接口进行扩展实现控制过程的信息显示及igbt驱动信号的传送；所述ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路通过相应的电路和74ls165并口扩展元器件及igbt模块相连接，实现对焊接电流的控制；所述lm016l显示元器件及其相关电路通过相应的电路和74ls165并口扩展元器件相连接，实现对控制过程的信息显示；所述igbt模块及其相关电路通过相关电路通过相应的电路和ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件相连接，实现对焊接电流的控制。2.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于包括at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路、键盘及其相应的电子元器件及其电路、adc0832模数转换元器件及其电路、l298直流电动机驱动元器件及其电路、max487数据通讯元器件及其电路、lm016l显示元器件及其相关电路、74ls165并口扩展元器件及其相关电路、ir2101大功率igbt模块驱动控制元器件及其相关电路、igbt模块及其相关电路；根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，所述工作数据包括模拟量和开关量，所述模拟信号和数字信号通过keil c语言和mcs-51单片机开发设计进行存储和分析处理，并且向所述设备输出模拟量和开关量以控制所述设备。
3.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，所述数据接收发送装置对获自所述采样控制终端的工作数据进行分析处理。4.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，所述系统包括at89c51数据收集处理控制中心电子元器件及其相关电路对所述工作数据和所述控制数据进行分析管理，通过人工或自动数据库进行数据调用、分析、处理和更新。5.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，通过keil c语言和mcs-51单片机开发设计的时序信号控制igbt模块驱动。6.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统，其特征在于，所述max487数据通讯元器件及其相关电路与vc++开发应用平台通过scl总线实现数据传输。7.根据权利要求1所述的基于光伏发电和at89c51单片机开发应用的智能直流电焊机系统其特征在于，外部传输信号与所述设备之间采用光耦进行连接。

技术总结
本发明提出了基于光伏发电和单片机开发应用的智能直流电焊机系统，所述智能直流电焊机包括AT89C51数据收集处理控制、键盘、ADC0832模数转换、L298直流电动机驱动、MAX487数据通讯、LM016L显示、74LS165并口扩展、IR2101大功率IGBT驱动控制元器件及其相关电路；所述AT89C51数据收集处理控制元器件及其相关电路对键盘和ADC0832模数转换元器件及其相关电路接收的信息、数字信号及模拟信号通过KEIL C语言对单片机AT89C51开发设计，实现对直流电动机和焊接电流的控制，并对控制信息显示和远程通讯。本发明改变了太阳能发出直流电通过逆变


技术研发人员：周占军 薛岩 胡江涛 田栋 范浩敏 冯建武 贾婧 王杰
受保护的技术使用者：中煤张家口煤矿机械有限责任公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/21