Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik WIG Schweißgerät Pulsprogramme erstellen


von Tocotronix S. (tocotronix)


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Hallo,
ich bau mir gerade ein WIG Schweißinverter.

Ich habe ein paar Fragen zu Schweißmodis.

Einmal möchte ich mir konstanten Strom anbieten.

Also ein current mode PWM (TL494 SG3525, UC3844 etc.) mit 50 kHz in 
Vollbrücken-Schaltung.

Hier nutzte ich ein current sensor der dann das ganze schweißen regelt.


Nun möchte ich auch folgende Programme:

Gepulst
und gepulst mit Frequenz
Und Wechselstrom

Unter gepulst versteh ich (als  Beispiel: 10 Hz Frequenz,  Verhältnis 
kein Strom zu Schweißstrom 1:1 ), das alle 50ms ein Schweißstrom und 
alle 50ms nichts fließt.
Die 50ms sollen dann wieder in 50kHz zerhackt werden.

Gepulst mit frequenz:
unter gepulst mit Frequenz versteh ich (als  Beispiel: 10 Hz Frequenz, 
Verhältnis Basis-Strom zu Schweißstrom 1:1 ), das alle 50ms ein 
Schweißstrom und alle 50ms ein Basisstrom fließt.
Die 50ms sollen dann jeweils wieder in 50kHz zerhackt.

aber wie realisiere ich das? Hab mit LTSPICE und einem NE555 (der sollte 
das Verhältnis A:B und Zyklus vorgeben) und zwei SG3525 gespielt, die 
jeweils an den Shutdowns einmal normal und einmal invertiert angesteuert 
werden.

Dann soll daraus ein Signal werden, was dann auf die Vollbrücke geht.

Umschalten wollte ich mit Relais.. Hat jemand eine Idee wie ich das 
hinkriege?


Meine Vorstellung hab ich mal angehängt. Wie kann ich das lösen?
Programm A) ist soweit klar. Da werd ich mich wahrscheinlich auf TL494 
entscheiden. Oder keine Ahnung.

B) und C) ist mir soweit noch nicht ganz klar. Aber eigentlich nicht das 
Problem oder?



Als Trafos werde ich 3 ETD59 nehmen. Ein hab ich schon. Eventuell nehm 
ich auch 3 Ablenkspulenkörper von alten CRT. Haben eine große 
Oberfläche. Werd dann laut Berechnung 20 Umdrehung Primär mit 7,5mm² 
Kupfer und 4 Paralellwindungen nehmen. Und sekundär 4 Windungen mit 10 
Parallel. Aufgrund der Erwärmung und der fallenden Induktivität nehm ich 
drei damit mir nicht die Mosfets kaputt gehen.

Endstufe hab ich auch schon. Es sind 20 BUZ211 (5 Parallel weil hoher 
Rsdon) wassergekühlt.

von V. D. (vd314)


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> Also ein current mode

soweit meine bescheidenen Kenntnisse sagen: "current mode" heißt nicht, 
dass der Ausgangsstrom geregelt wird. Dir reicht hier ein ganz normaler 
"voltage mode" Regler, wobei er den Strom regelt.


>
> Nun möchte ich auch folgende Programme:
>
> Gepulst
> und gepulst mit Frequenz
> Und Wechselstrom
>
> Unter gepulst versteh ich (als  Beispiel: 10 Hz Frequenz,  Verhältnis
> kein Strom zu Schweißstrom 1:1 ), das alle 50ms ein Schweißstrom und
> alle 50ms nichts fließt.
> Die 50ms sollen dann wieder in 50kHz zerhackt werden.

Das mit den Pausen wird schwierig, wenn der Strom wirklich auf 0 
absinken soll. Die Nadel kühlt aus und Lichtbogen zündet nicht wieder 
beim nächsten Puls. Großes Problem vor allem bei kleinen Strömen.


>
> Gepulst mit frequenz:
> unter gepulst mit Frequenz versteh ich (als  Beispiel: 10 Hz Frequenz,
> Verhältnis Basis-Strom zu Schweißstrom 1:1 ), das alle 50ms ein
> Schweißstrom und alle 50ms ein Basisstrom fließt.

Ja, so wird das in der Regel auch gemacht. Sofern ich dich hier richtig 
verstanden habe.

> aber wie realisiere ich das? Hab mit LTSPICE und einem NE555 (der sollte
> das Verhältnis A:B und Zyklus vorgeben) und zwei SG3525 gespielt, die
> jeweils an den Shutdowns einmal normal und einmal invertiert angesteuert
> werden.
>
> Dann soll daraus ein Signal werden, was dann auf die Vollbrücke geht.
>

Nimm einen SG3525, der regelt dir den Strom auf den gewünschten 
Sollwert. Beim Pulsen könntest du den Sollwert "pulsen" und der Regler 
macht den Rest. Das könnte man mit einem NE555 machen, der dem Sg3525 
sagt was gerade Sache ist (Pulsstrom, Ruhestrom, Pause etc.).



> Umschalten wollte ich mit Relais.. Hat jemand eine Idee wie ich das
> hinkriege?

nicht wirklich nötig für die ganzen Modi. Nur für Wechselstrom sinnvoll, 
für besseren Wirkungsgrad.


>
> Meine Vorstellung hab ich mal angehängt. Wie kann ich das lösen?
> Programm A) ist soweit klar. Da werd ich mich wahrscheinlich auf TL494
> entscheiden. Oder keine Ahnung.

Der SG3525 ist wohl etwas besser.


> Endstufe hab ich auch schon. Es sind 20 BUZ211 (5 Parallel weil hoher
> Rsdon) wassergekühlt.

Ich würde ordentlich derating einrechnen, oder gleich auf IGBTs 
umsteigen.


Anbei ist ein Blockschaltbild (unten) vom prinzipiellem Aufbau eines 
Inverter-Schweißgerätes. Bei AC-WIG Geräten folgt noch eine H-Brücke, 
die aus dem Gleichstrom den gewünschten Wechselstrom erzeugt. Denkbar 
wäre auch ein aktiver Gleichrichter, der diese Funktion mit übernimmt.

von Tocotronix S. (tocotronix)


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"Nimm einen SG3525, der regelt dir den Strom auf den gewünschten
Sollwert. Beim Pulsen könntest du den Sollwert "pulsen" und der Regler
macht den Rest. Das könnte man mit einem NE555 machen, der dem Sg3525
sagt was gerade Sache ist (Pulsstrom, Ruhestrom, Pause etc.)."

Sollwertpulsen?

Also ich versteh das immer so:

Ich hab einen Currentsensor (Bild 1). Angenommen ist fließen 100A. Ich 
hab einen Widerstand von 0.5 Ohm dazwischen. Gewickelt ist es auf 1:100.

Also fallen am Currentsensor 0,5 V ab.

Mit einem Stromteiler wird das dann alles verglichen und es wird dann 
sozusagen geregelt und der strom gehalten?

Meinst du, ich Pulse eine gewisse spannung dagegen? kann es mir nicht 
vorstellen.

Könntest du mir das vll Anhand eines schaltbildes zeigen?

von Sönke P. (snke_p)


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Kann Dir nicht viel beisteuern, ausser einem Link, über den ich mal 
gestolpert bin:
http://www3.telus.net/public/a5a26316/TIG_Welder.html

Ist ein Eigenbau mit Schaltplänen, vielleicht bringt Dich das ja weiter 
bei Deinem tollen Projekt.

von Thomas (kosmos)


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Es geht darum zwischen den Pulsen einen geringere Strom zu übertragen 
damit das Schmelzbad nicht zu sehr erstarrt wenn man mit Impulsen im 
Sekundenbereich arbeitet. Wodurch man sich nicht hetzen muss und 
sauberer Schweißen kann. Mann möchte z.B. einen Dauerstrom von 25A und 
Impulse mit 75A.

Ich würde 2 Werte unabhängig von einander erzeugen z.B. mittels Latch 
und DAC und dann mit dem gewünschten Tastverhältniss und Freuquenz hin 
und her schalten.

Interessant vielleicht pimpe ich auch mal mein China AC/DC WIG 
Schweißgerät.

von Tocotronix S. (tocotronix)


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Danke füt den Link.
Nach meiner monatelangen recherche kenne ich diesen auch.
Soweit ich das hier gecheckt habe, wird der Schweißstrom in den IR2110 
HS and LS Driver mit SD kontrolliert? Ist natürlich auch eine variante.

Zb hatte ich überlegt den L6205 (DMOS Dual full bridge driver) zu 
nehmen.

Zu AC generierung:

Mir ist glaub einleuchtend das ich nicht den Ausgang des Trafos (AC) 
nehmen sollte. Es würden ja AC mit 50 bis 100 kHz erzeugen was denke ich 
ziemlich laut ist.

Also nach der Gleichrichtung hätte ich mir vorgestellt einen zweiten 
Wechselrichter, der aber Sinus bzw. Rechteck mit Sinusform herausgibt im 
400 Hz Bereich.

Welche Schaltelemente lassen sich mit 200 A ansteuern ohne das bei einen 
Sinus zuviel Verlustwärme entsteht?

Zum Schweißstromverlauf gibt es laut Beschreibung eines Gerätes.

a) WIG mit Schweißstrom
b) WIG mit Pulsstrom (0.1 bis 5 sec)
c) WIG mit Frequenz-Pulsstrom (5 bis 250 Hz)


Wenn die OpAmp werden doch mittels Poti auch nur mit einer Spannung 
versorgt. Also wäre es da nicht möglich mittels Diode und eines PWM 
Reglers eine zweite Spannung drauf zugeben? Damit das Potential und der 
Vergleich singt.?

Wie könnte ich denn das Pulsen?

das mit DAC und Latch ist mir leider kein Begriff. Hab auch schon 
gegoogled, aber leider nix gefunden. Ausser eines DAC0808, was ich aber 
nicht recht verstehe...

viele Dank erstmal

VG

von Thomas (kosmos)


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Tocotronix SH schrieb:
> Welche Schaltelemente lassen sich mit 200 A ansteuern ohne das bei einen
> Sinus zuviel Verlustwärme entsteht?

Man kann den Sinus digital nachbilden in dem man die Pulsweite 
vergrößert und wieder verkleinert dann brauchen die Transistoren das 
nicht linear verheizen.

Ein Latch ist ein Bauteil dem du z.B. einmalig einen 8bit Wert übergibt 
und er es dauerhaft weitergibt so hast du danach die 8 Pins deines 
Controllers wieder  für andere Aufgaben zur Verfügung. Ein DAC spuckt 
dann diese digitalem Daten als Spannungswert aus. Du könntest also 2 
Spannungen unabhängig von einander ausgeben um deinen Stromregler zu 
beeinflussen. Müsstest dann nur noch zw. beiden Spannungen hin und 
herschalten. Eine andere Möglichkeit wären digitale Widerstände um deine 
Stromregelung zu beeinflussen.

von Tocotronix S. (tocotronix)


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Okay mit AC klingt gut.. ein aus rechtecken aufgebautes 
diskontinuirliches sinus....

Okay, na ich kenn diese bauteile leider (noch) nicht. wollte es einfach 
halten, aber klingt erstmal ansprechend. hast du du einen 
schaltungsvorschlag?

wie ist diese idee:
Normal ist das Poti  als Spannungsteiler geschaltet, Abgriff am 
Schleifer.

An den schließe ich ein weiteres Poti an, wieder Spannungsteiler. Die 
Steuerspannung wird dann am Schleifer des zweiten Potis abgegriffen. 
jetzt denk ich mir das so:
Der Fußpunkt des zweiten Potis wird nur bei Bedarf nach Masse geschaltet 
mit einem Relais, Transistor oder geht das auch mit einem ne555, der 
abund zunach masse schachelt?. Mit dem Poti wird dann der deutlich 
niedrigere Schweißstrom eingestellt. Hat der Fußpunkt keinen Kontakt zur 
Masse, ist das zweite Poti kein Spannungsteiler mehr, am Schleifer steht 
die selbe Spannung wie am Schleifer des ersten Potis. Geht sowas 
überhaupt von der Strombelastung der ICs?

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