脈沖電鍍電源控制系統開發

張懷宇

（宜賓職業技術學院，四川 宜賓644003）

0 前言

電源在電鍍過程中發揮著難以替代的作用，它用以提供電極反應所需的能量。依照輸出類型，電鍍電源可分為直流型和脈沖型兩大類。其中脈沖電鍍電源由于可明顯增強陰極極化作用并減弱濃差極化程度，有利于改善鍍層的形貌質量和物化性能，因而在電鍍生產和電鍍實驗中獲得普遍的應用［1-2］。然而在實際應用中，受脈沖頻率不可調和脈寬調節區間偏窄等缺陷的影響，脈沖電鍍電源并非均能物盡其用。對此，為使其盡可能滿足應用要求，就必須加以改進。有關于此，已有部分文獻報道［3-6］。

本文根據電鍍工藝特點并結合實際需要，經改進優化，研制出一款以單片機為控制核心且可實現參數寬幅調節及組合調節的脈沖電鍍電源。

1 設計方案

脈沖電鍍電源的工作原理可概括為：外部輸入交流電依次經可控整流、電容濾波環節，轉變為平滑直流電，再經全橋逆變轉變成脈沖電流輸出。其除了具備同其他款式電源相同的基本功能外，還應額外具備良好的兼容性和動態特性、較寬的參數調節范圍、較高的效率，以及人性化的顯示界面。圖1為研制的脈沖電鍍電源。對于其外觀造型，不做過多介紹。本文主要從硬件系統和軟件系統兩方面詳細闡述原理及構成。

圖1 研制的脈沖電鍍電源

2 硬件設計

硬件系統主要包含脈沖形成電路、檢測反饋電路、信號放大電路和輸入鍵盤等。脈沖形成電路中涉及微處理器、存儲器、定時／計數器等器件。其中微處理器（由單片機充當）起到關鍵作用，它接收系統外部輸入信號并進行處理，形成要求的脈沖信號后輸出。為實現平穩脈沖輸出并提高電源穩態和動態性能，就必須實施檢測及實時反饋。在檢測反饋電路中，信號采樣由高靈敏度霍爾傳感器實現，電路如圖2所示。信號放大電路發揮雙重作用：其一，放大脈沖形成電路輸出的脈沖信號，使之滿足實際應用要求；其二，顯示系統工作狀態及各狀態量（如輸出電流、輸出電壓等），同時進行實時調節。與前三者相比，輸入鍵盤在硬件系統中的作用稍顯遜色，但其同樣不可或缺。借助輸入鍵盤，可控制硬件系統的開啟或關閉，并可實現輸出參數的設置及調節。

圖2 檢測反饋電路

3 軟件設計

作為脈沖電鍍電源的核心部分，軟件肩負著依托指令控制硬件系統的任務。圖3為軟件系統流程圖。按順序依次為初始狀態、預置狀態、運行狀態和反饋保護狀態。

圖3 脈沖電鍍電源軟件系統流程圖

（1）初始狀態（即系統初始化）

主要進行顯示界面清空、寄存器清零和輸出抑制等操作。

（2）預置狀態

該狀態下，可實現脈寬、頻率和峰值電流等多個參數的設置及調節，并可實現新置信息的存儲。

（3）運行狀態

單片機在運行狀態得以發揮作用，通過控制高低電平進而間接調整脈沖輸出。

（4）反饋保護狀態

采集到的關鍵工作狀態參數，經比對若超出設定安全區間，系統即刻切換至保護狀態，并隨即退至前一狀態，以適時保護電源。

4 性能測試

性能可靠且穩定、滿足應用要求，是設計研制脈沖電鍍電源的目標所在。對此，為考察研制電源的實際工作特性，借助萬用表和示波器等設備進行測試。脈沖電鍍電源輸出波形，如圖4所示。結果顯示：輸出電壓較為精確，與設定值近似吻合。并且輸出波形平穩，形狀規整，波動幅度輕微。帶載測試進一步證實：電源無明顯壓降，表明運行狀況穩定。

圖4 脈沖電鍍電源輸出波形

［1］侯進.淺談脈沖電鍍電源［J］.電鍍與環保，2005，25（3）：28-31.

［2］韓苗興，何永夫.電鍍用脈沖電源的應用推廣［J］.電鍍與精飾，2002，24（3）：27-29.

［3］尹電禮，葛長虹.對傳統程序控制脈沖電鍍電源的設計改進［J］.電子工藝技術，2006，27（1）：57-59.

［4］陳妍妍，王明彥，高忠波，等.多波形脈沖電鍍電源控制系統的研究［J］.電鍍與環保，2004，24（3）：30-32.

［5］蘆濤，于曉東，許松江.電鍍電源的單片機控制系統［J］.哈爾濱理工大學學報，2001，6（3）：62-64.

［6］梁觀勝，王粵威，胡永樂.大功率電鍍電源的研制［J］.機電信息，2011（21）：167-168.