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电火花放电间隙状态工作原理

实验装备

  (1)DK7180(HCD800ZK)大型精密数控电火花成形机,配MDVA-105K脉冲电源柜和MD-P5扩展柜;

  (2)PC-2000 系列 PC/386/486/586 专用 AD  PS-2117;

  (3)放电间隙检测分压接口电路;

  (4)放电间隙状态判别与逻辑电路;

  (5)计数及与 PC 机接口电路。

 接口电路的工作原理

  (1) 放电间隙检测分压接口电路

  它将机床强电系统与数字系统分开。

  (2) 状态检测电路

  状态检测的依据是放电脉冲各种不同状态分量电压的特点。在接口电路完成后开始采集数据,包括脉冲电源输向间隙的同步等宽触发脉冲 Up2、接口电路处理后的放电间隙电压 U0 (如图5)。图中电阻器 R1R2R3R4 选用合适值可使光电耦合器GD1GD2 分别工作于截止与饱和两种工作状态。在分流器W1W2W3W4 的作用下,光电耦合器 GD3GD4 输入、输出关系在某一电压范围内具有线性放大特性。输出结果为:①反相电源脉冲的内部同步等宽触发信号 a (用于作为矩形计时窗和外部中断读与清零的源脉冲); R1输入为低电平,输出高电平信号b (短路信号); 输出正常火花放电的截止电压或稳定电弧放电的饱和电压信号 c; 高电平空载(开路)信号 d (这里需要一个参考电平 Uref2) 

  于是根据abcd 端不同的高低电平,就获得了具有明显差别的不同放电状态。我们只需要设置参考电平Uref1Uref2,通过比较器 comp1  comp2逻辑电路组合获得各状态分量:短路信号 E1、正常火花放电 E2、稳定电弧放电E3、开路放电 E4  

  (3) 高频计数与 PC 机接口

  事实上经过前面电路的处理,我们得到了电源脉冲内部同步触发信号a,用这些信号作用于计数器,完成对E1E2E3E4分离计数。考虑到微机控制系统运算与终端输入输出的时间损耗,把信号 a 进行二分频和四分频得到 a1a2aa1a2 三者相与得到矩形脉冲窗 EE 再分别与 E1E2E3E4 组合,得到计数器的计数选通信号 E1E2E3E4 (即实验时的取样周期等于4个放电脉冲周期之和)。这一部分在实验的初级阶段由软件实现。

  本实验目的是在线实时采集和检测放电间隙状态的情况。特别是检测正常火花放电与稳定电弧的在线区别。数据采集后的处理完全由程序解决。该程序由 C 语言编写,因此带来了一个不容忽视的问题——存在较高的时间损耗。建议在以后的工作中采用硬件,如应用可编程逻辑门阵列器件 EPLD ATV2500 进行逻辑运算,并用汇编语言编写程序,会大大加快软件的处理速度,甚至采集到准确的各种放电间隙状态延迟的时间。待整个过程包括放电间隙接口电路、状态鉴别、计数及PC机接口技术成熟之后,考虑用集成电路板将它们综合制成 EDM 智能控制卡,接在 PC  ISA 总线槽直接进行模数和数模转换,为智能控制在 EDM 的应用提供硬件支持。

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