基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計及應用的幾點思考

徐世亮

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷進步和發(fā)展，我國的城市化進程也得到不斷的加快，人們對社會生活中的供氣供水問題也越來越關注和重視。目前，供氣供水管道常常利用電熔焊機加熱融化電熱熔套，從而實現(xiàn)其管道網(wǎng)絡系統(tǒng)的無縫連接。該文簡單的分析和研究基于模糊控制技術和單片機技術進行設計和應用的電熔焊機的相關情況，以期更好的提高電熔焊機的應用發(fā)展前景。

關鍵詞：單片機 模糊控制 電熔焊機 設計 應用

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0065-01

該文就基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計及應用情況進行簡單的分析和探討，從而更好的強化電熔焊機在焊接領域中的應用地位，促進和推動電熔焊機更好的發(fā)展。

1 電熔焊機的設計原理

基于單片機和模糊控制的電熔焊機其設計系統(tǒng)主要是由溫度檢測電路、繼電器控制電路、單片機、獨立式按鍵盤、LCD顯示器、雙向晶閘管、掃描器、鍵盤接收電路等設備部件構(gòu)成的。它的工作原理主要是利用對系統(tǒng)加熱來實現(xiàn)的。因此，在電熔焊機的整個系統(tǒng)設計中，溫度控制是其中最為關鍵的核心環(huán)節(jié)。只有將溫度控制設計的科學、恰當，才能在焊接操作過程中，運用溫度檢測電路對實際的施工場地溫度情況進行科學、準確的檢測，并利用聚乙烯管道接頭上的條形碼所示溫度進行PID模糊運算，而后推算出合適的溫度控制量，在經(jīng)過進一步的系數(shù)修正后，確定最終的加熱時間，從而將電熔焊機的溫度調(diào)節(jié)到最為適宜的溫度，進而有效提高焊接操作的質(zhì)量和效率。在整個加熱過程中，單片機進行加熱時間和電壓的自動調(diào)節(jié)，LED顯示器進行加熱時間的倒計時顯示。當時間顯示為0時，系統(tǒng)會自動進行斷電操作，從而完成焊接任務。其電熔焊機的加熱操作過程如圖1所示。

2 電源控制設計

電熔焊機的工作過程是以電力為動力保障的，因此，其對電源的控制設計非常的重要。在單片機和模糊控制電熔焊機的電源設計中，其繼電器和芯片的電源采用的是LM2576（單片降壓型開關穩(wěn)壓器）。這種開關穩(wěn)壓器具有較強的電流輸出驅(qū)動能力以及工作效率，從而能夠更好的保障電熔焊機控制系統(tǒng)在運行過程中的可靠性和穩(wěn)定性，進而確保了電熔焊機的正常、運行工作。

3 環(huán)境溫度檢測設計

單片機和模糊控制電熔焊機在運行時的溫度設定同其所處的實際施工現(xiàn)場環(huán)境溫度具有較高的關聯(lián)性，通常情況下，電容焊機對施工環(huán)境的溫度要求在-30～50 ℃之間。在單片機和模糊控制電熔焊機的溫度檢測設計中，采用了AD590型傳感器作為外部環(huán)境溫度的傳感器。這是因為AD590型傳感器屬于一類半導體型的傳感器，它同其他型號的熱電阻和傳感器比較，避免了線性化問題的出現(xiàn)，在設計和工作過程中，不需要進行微弱信號和電橋放大器的輸入，也不需要實行冷端補償操作，能夠選擇相應不同的工作電壓，使得設定溫度同輸出電流之間形成完整的線性關系，從而有效縮小了測量的范圍。AD590型傳感器是一種低溫傳感器，它的操作過程是采用抗恒高阻流源形式實現(xiàn)輸出，并在不影響電流輸出的情況下降低傳輸線的電壓，從而更好的實現(xiàn)遠距離電壓的傳輸。之后，利用轉(zhuǎn)換器保持和采集輸入的模擬信號，并將之轉(zhuǎn)變成相應的數(shù)字信號，從而更加準確的測量外部環(huán)境的溫度情況。

4 信息保持和顯示設計

單片機和模糊控制電熔焊機在信息數(shù)據(jù)保存顯示設計中，采用LCD顯示器作為數(shù)據(jù)顯示工作，不僅使操作人員能夠直觀、實時的獲取系統(tǒng)溫度及加熱時間情況，還方便了操作人員對電熔焊機的使用操作。設計人員將電熔焊機的單片機同LCD顯示器連接起來，并采用相應的計算機軟件進行焊接數(shù)據(jù)編程，使其在LCD顯示器上能夠直觀、清晰的顯示出設置溫度、當前溫度、加熱時間、系統(tǒng)菜單等相應信息，便于人員的隨機觀察和操作調(diào)整。同時，在機器操作面板上設置清晰的LED指示燈，使操作人員能夠通過LED指示燈的亮滅或顏色及時的檢查和判斷電熔焊機系統(tǒng)的實際運行情況，從而使操作人員能夠更好的進行焊接作業(yè)。此外，LCD顯示系統(tǒng)還能夠?qū)⒑附庸ぷ鬟^程中的一些需要長久保存的數(shù)據(jù)進行完善、系統(tǒng)的保存（通常是存入相應的儲存卡），以便于相關操作人員的查看和核對。

5 模糊控制設計

在單片機和模糊控制電熔焊機中，模糊控制技術能夠有效的避免外部環(huán)境因素對系統(tǒng)計算的影響，并降低了對精確數(shù)學模型的依賴性。在系統(tǒng)工作過程中，模糊控制技術主要是通過模糊推理以及模糊化計算等操作將所輸入的數(shù)字量利用輸入的隸屬函數(shù)變換成模糊數(shù)據(jù)變量，從而尋找出相對的隸屬度。而模糊推理的運行則是根據(jù)相關的控制規(guī)則，在模糊概念的基礎上實現(xiàn)相關的數(shù)據(jù)計算推理。這也是電熔焊機中模糊控制系統(tǒng)器的關鍵性核心內(nèi)容。也就是說，電熔焊機中的模糊控制系統(tǒng)是通過變量中的相應關鍵詞等模糊變量進行數(shù)字量的邏輯轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)同精確控制相同效果的模糊控制。在電熔焊機模糊控制系統(tǒng)的實際運行過程中，操作人員要依照實際焊接工作的具體要求調(diào)整相應的PID模糊參數(shù)，以便于得到更為滿意的焊接成果。

6 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，電熔焊機在各行各業(yè)中的應用和推廣也越來越廣泛。因此，設計人員要不斷加強基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計和應用，從而更好的推動和促進單片機和模糊控制電熔焊機在焊接領域中的應用和發(fā)展。

參考文獻

[1] 楊曉玲，朱群雄.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計及應用[J].儀器儀表學報，2008（7）.

[2] 葛洪軍，鄭國華，李萍.基于單片機的木材干燥窯溫度模糊控制器的設計方法[J].黑龍江工程學院學報，2013（3）.

[3] 陳星，甘方成.基于單片機模糊控制技術在恒壓供水中的應用[J].科技廣場，2009（10）.

[4] 張海燕.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計應用分析[J].電子制作，2013（7）.

[5] 陸彥超，隋修武，杜玉紅，等.基于模糊控制的鋰電池恒流放電系統(tǒng)[J].電子技術應用，2013（9）.endprint

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷進步和發(fā)展，我國的城市化進程也得到不斷的加快，人們對社會生活中的供氣供水問題也越來越關注和重視。目前，供氣供水管道常常利用電熔焊機加熱融化電熱熔套，從而實現(xiàn)其管道網(wǎng)絡系統(tǒng)的無縫連接。該文簡單的分析和研究基于模糊控制技術和單片機技術進行設計和應用的電熔焊機的相關情況，以期更好的提高電熔焊機的應用發(fā)展前景。

關鍵詞：單片機 模糊控制 電熔焊機 設計 應用

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0065-01

該文就基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計及應用情況進行簡單的分析和探討，從而更好的強化電熔焊機在焊接領域中的應用地位，促進和推動電熔焊機更好的發(fā)展。

1 電熔焊機的設計原理

基于單片機和模糊控制的電熔焊機其設計系統(tǒng)主要是由溫度檢測電路、繼電器控制電路、單片機、獨立式按鍵盤、LCD顯示器、雙向晶閘管、掃描器、鍵盤接收電路等設備部件構(gòu)成的。它的工作原理主要是利用對系統(tǒng)加熱來實現(xiàn)的。因此，在電熔焊機的整個系統(tǒng)設計中，溫度控制是其中最為關鍵的核心環(huán)節(jié)。只有將溫度控制設計的科學、恰當，才能在焊接操作過程中，運用溫度檢測電路對實際的施工場地溫度情況進行科學、準確的檢測，并利用聚乙烯管道接頭上的條形碼所示溫度進行PID模糊運算，而后推算出合適的溫度控制量，在經(jīng)過進一步的系數(shù)修正后，確定最終的加熱時間，從而將電熔焊機的溫度調(diào)節(jié)到最為適宜的溫度，進而有效提高焊接操作的質(zhì)量和效率。在整個加熱過程中，單片機進行加熱時間和電壓的自動調(diào)節(jié)，LED顯示器進行加熱時間的倒計時顯示。當時間顯示為0時，系統(tǒng)會自動進行斷電操作，從而完成焊接任務。其電熔焊機的加熱操作過程如圖1所示。

2 電源控制設計

電熔焊機的工作過程是以電力為動力保障的，因此，其對電源的控制設計非常的重要。在單片機和模糊控制電熔焊機的電源設計中，其繼電器和芯片的電源采用的是LM2576（單片降壓型開關穩(wěn)壓器）。這種開關穩(wěn)壓器具有較強的電流輸出驅(qū)動能力以及工作效率，從而能夠更好的保障電熔焊機控制系統(tǒng)在運行過程中的可靠性和穩(wěn)定性，進而確保了電熔焊機的正常、運行工作。

3 環(huán)境溫度檢測設計

單片機和模糊控制電熔焊機在運行時的溫度設定同其所處的實際施工現(xiàn)場環(huán)境溫度具有較高的關聯(lián)性，通常情況下，電容焊機對施工環(huán)境的溫度要求在-30～50 ℃之間。在單片機和模糊控制電熔焊機的溫度檢測設計中，采用了AD590型傳感器作為外部環(huán)境溫度的傳感器。這是因為AD590型傳感器屬于一類半導體型的傳感器，它同其他型號的熱電阻和傳感器比較，避免了線性化問題的出現(xiàn)，在設計和工作過程中，不需要進行微弱信號和電橋放大器的輸入，也不需要實行冷端補償操作，能夠選擇相應不同的工作電壓，使得設定溫度同輸出電流之間形成完整的線性關系，從而有效縮小了測量的范圍。AD590型傳感器是一種低溫傳感器，它的操作過程是采用抗恒高阻流源形式實現(xiàn)輸出，并在不影響電流輸出的情況下降低傳輸線的電壓，從而更好的實現(xiàn)遠距離電壓的傳輸。之后，利用轉(zhuǎn)換器保持和采集輸入的模擬信號，并將之轉(zhuǎn)變成相應的數(shù)字信號，從而更加準確的測量外部環(huán)境的溫度情況。

4 信息保持和顯示設計

單片機和模糊控制電熔焊機在信息數(shù)據(jù)保存顯示設計中，采用LCD顯示器作為數(shù)據(jù)顯示工作，不僅使操作人員能夠直觀、實時的獲取系統(tǒng)溫度及加熱時間情況，還方便了操作人員對電熔焊機的使用操作。設計人員將電熔焊機的單片機同LCD顯示器連接起來，并采用相應的計算機軟件進行焊接數(shù)據(jù)編程，使其在LCD顯示器上能夠直觀、清晰的顯示出設置溫度、當前溫度、加熱時間、系統(tǒng)菜單等相應信息，便于人員的隨機觀察和操作調(diào)整。同時，在機器操作面板上設置清晰的LED指示燈，使操作人員能夠通過LED指示燈的亮滅或顏色及時的檢查和判斷電熔焊機系統(tǒng)的實際運行情況，從而使操作人員能夠更好的進行焊接作業(yè)。此外，LCD顯示系統(tǒng)還能夠?qū)⒑附庸ぷ鬟^程中的一些需要長久保存的數(shù)據(jù)進行完善、系統(tǒng)的保存（通常是存入相應的儲存卡），以便于相關操作人員的查看和核對。

5 模糊控制設計

在單片機和模糊控制電熔焊機中，模糊控制技術能夠有效的避免外部環(huán)境因素對系統(tǒng)計算的影響，并降低了對精確數(shù)學模型的依賴性。在系統(tǒng)工作過程中，模糊控制技術主要是通過模糊推理以及模糊化計算等操作將所輸入的數(shù)字量利用輸入的隸屬函數(shù)變換成模糊數(shù)據(jù)變量，從而尋找出相對的隸屬度。而模糊推理的運行則是根據(jù)相關的控制規(guī)則，在模糊概念的基礎上實現(xiàn)相關的數(shù)據(jù)計算推理。這也是電熔焊機中模糊控制系統(tǒng)器的關鍵性核心內(nèi)容。也就是說，電熔焊機中的模糊控制系統(tǒng)是通過變量中的相應關鍵詞等模糊變量進行數(shù)字量的邏輯轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)同精確控制相同效果的模糊控制。在電熔焊機模糊控制系統(tǒng)的實際運行過程中，操作人員要依照實際焊接工作的具體要求調(diào)整相應的PID模糊參數(shù)，以便于得到更為滿意的焊接成果。

6 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，電熔焊機在各行各業(yè)中的應用和推廣也越來越廣泛。因此，設計人員要不斷加強基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計和應用，從而更好的推動和促進單片機和模糊控制電熔焊機在焊接領域中的應用和發(fā)展。

參考文獻

[1] 楊曉玲，朱群雄.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計及應用[J].儀器儀表學報，2008（7）.

[2] 葛洪軍，鄭國華，李萍.基于單片機的木材干燥窯溫度模糊控制器的設計方法[J].黑龍江工程學院學報，2013（3）.

[3] 陳星，甘方成.基于單片機模糊控制技術在恒壓供水中的應用[J].科技廣場，2009（10）.

[4] 張海燕.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計應用分析[J].電子制作，2013（7）.

[5] 陸彥超，隋修武，杜玉紅，等.基于模糊控制的鋰電池恒流放電系統(tǒng)[J].電子技術應用，2013（9）.endprint

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷進步和發(fā)展，我國的城市化進程也得到不斷的加快，人們對社會生活中的供氣供水問題也越來越關注和重視。目前，供氣供水管道常常利用電熔焊機加熱融化電熱熔套，從而實現(xiàn)其管道網(wǎng)絡系統(tǒng)的無縫連接。該文簡單的分析和研究基于模糊控制技術和單片機技術進行設計和應用的電熔焊機的相關情況，以期更好的提高電熔焊機的應用發(fā)展前景。

關鍵詞：單片機 模糊控制 電熔焊機 設計 應用

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0065-01

該文就基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計及應用情況進行簡單的分析和探討，從而更好的強化電熔焊機在焊接領域中的應用地位，促進和推動電熔焊機更好的發(fā)展。

1 電熔焊機的設計原理

基于單片機和模糊控制的電熔焊機其設計系統(tǒng)主要是由溫度檢測電路、繼電器控制電路、單片機、獨立式按鍵盤、LCD顯示器、雙向晶閘管、掃描器、鍵盤接收電路等設備部件構(gòu)成的。它的工作原理主要是利用對系統(tǒng)加熱來實現(xiàn)的。因此，在電熔焊機的整個系統(tǒng)設計中，溫度控制是其中最為關鍵的核心環(huán)節(jié)。只有將溫度控制設計的科學、恰當，才能在焊接操作過程中，運用溫度檢測電路對實際的施工場地溫度情況進行科學、準確的檢測，并利用聚乙烯管道接頭上的條形碼所示溫度進行PID模糊運算，而后推算出合適的溫度控制量，在經(jīng)過進一步的系數(shù)修正后，確定最終的加熱時間，從而將電熔焊機的溫度調(diào)節(jié)到最為適宜的溫度，進而有效提高焊接操作的質(zhì)量和效率。在整個加熱過程中，單片機進行加熱時間和電壓的自動調(diào)節(jié)，LED顯示器進行加熱時間的倒計時顯示。當時間顯示為0時，系統(tǒng)會自動進行斷電操作，從而完成焊接任務。其電熔焊機的加熱操作過程如圖1所示。

2 電源控制設計

電熔焊機的工作過程是以電力為動力保障的，因此，其對電源的控制設計非常的重要。在單片機和模糊控制電熔焊機的電源設計中，其繼電器和芯片的電源采用的是LM2576（單片降壓型開關穩(wěn)壓器）。這種開關穩(wěn)壓器具有較強的電流輸出驅(qū)動能力以及工作效率，從而能夠更好的保障電熔焊機控制系統(tǒng)在運行過程中的可靠性和穩(wěn)定性，進而確保了電熔焊機的正常、運行工作。

3 環(huán)境溫度檢測設計

單片機和模糊控制電熔焊機在運行時的溫度設定同其所處的實際施工現(xiàn)場環(huán)境溫度具有較高的關聯(lián)性，通常情況下，電容焊機對施工環(huán)境的溫度要求在-30～50 ℃之間。在單片機和模糊控制電熔焊機的溫度檢測設計中，采用了AD590型傳感器作為外部環(huán)境溫度的傳感器。這是因為AD590型傳感器屬于一類半導體型的傳感器，它同其他型號的熱電阻和傳感器比較，避免了線性化問題的出現(xiàn)，在設計和工作過程中，不需要進行微弱信號和電橋放大器的輸入，也不需要實行冷端補償操作，能夠選擇相應不同的工作電壓，使得設定溫度同輸出電流之間形成完整的線性關系，從而有效縮小了測量的范圍。AD590型傳感器是一種低溫傳感器，它的操作過程是采用抗恒高阻流源形式實現(xiàn)輸出，并在不影響電流輸出的情況下降低傳輸線的電壓，從而更好的實現(xiàn)遠距離電壓的傳輸。之后，利用轉(zhuǎn)換器保持和采集輸入的模擬信號，并將之轉(zhuǎn)變成相應的數(shù)字信號，從而更加準確的測量外部環(huán)境的溫度情況。

4 信息保持和顯示設計

單片機和模糊控制電熔焊機在信息數(shù)據(jù)保存顯示設計中，采用LCD顯示器作為數(shù)據(jù)顯示工作，不僅使操作人員能夠直觀、實時的獲取系統(tǒng)溫度及加熱時間情況，還方便了操作人員對電熔焊機的使用操作。設計人員將電熔焊機的單片機同LCD顯示器連接起來，并采用相應的計算機軟件進行焊接數(shù)據(jù)編程，使其在LCD顯示器上能夠直觀、清晰的顯示出設置溫度、當前溫度、加熱時間、系統(tǒng)菜單等相應信息，便于人員的隨機觀察和操作調(diào)整。同時，在機器操作面板上設置清晰的LED指示燈，使操作人員能夠通過LED指示燈的亮滅或顏色及時的檢查和判斷電熔焊機系統(tǒng)的實際運行情況，從而使操作人員能夠更好的進行焊接作業(yè)。此外，LCD顯示系統(tǒng)還能夠?qū)⒑附庸ぷ鬟^程中的一些需要長久保存的數(shù)據(jù)進行完善、系統(tǒng)的保存（通常是存入相應的儲存卡），以便于相關操作人員的查看和核對。

5 模糊控制設計

在單片機和模糊控制電熔焊機中，模糊控制技術能夠有效的避免外部環(huán)境因素對系統(tǒng)計算的影響，并降低了對精確數(shù)學模型的依賴性。在系統(tǒng)工作過程中，模糊控制技術主要是通過模糊推理以及模糊化計算等操作將所輸入的數(shù)字量利用輸入的隸屬函數(shù)變換成模糊數(shù)據(jù)變量，從而尋找出相對的隸屬度。而模糊推理的運行則是根據(jù)相關的控制規(guī)則，在模糊概念的基礎上實現(xiàn)相關的數(shù)據(jù)計算推理。這也是電熔焊機中模糊控制系統(tǒng)器的關鍵性核心內(nèi)容。也就是說，電熔焊機中的模糊控制系統(tǒng)是通過變量中的相應關鍵詞等模糊變量進行數(shù)字量的邏輯轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)同精確控制相同效果的模糊控制。在電熔焊機模糊控制系統(tǒng)的實際運行過程中，操作人員要依照實際焊接工作的具體要求調(diào)整相應的PID模糊參數(shù)，以便于得到更為滿意的焊接成果。

6 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，電熔焊機在各行各業(yè)中的應用和推廣也越來越廣泛。因此，設計人員要不斷加強基于單片機技術和模糊控制技術的電熔焊機的設計和應用，從而更好的推動和促進單片機和模糊控制電熔焊機在焊接領域中的應用和發(fā)展。

參考文獻

[1] 楊曉玲，朱群雄.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計及應用[J].儀器儀表學報，2008（7）.

[2] 葛洪軍，鄭國華，李萍.基于單片機的木材干燥窯溫度模糊控制器的設計方法[J].黑龍江工程學院學報，2013（3）.

[3] 陳星，甘方成.基于單片機模糊控制技術在恒壓供水中的應用[J].科技廣場，2009（10）.

[4] 張海燕.基于單片機和模糊控制的電熔焊機設計應用分析[J].電子制作，2013（7）.

[5] 陸彥超，隋修武，杜玉紅，等.基于模糊控制的鋰電池恒流放電系統(tǒng)[J].電子技術應用，2013（9）.endprint