欢迎试用一款氩弧焊改冷焊控制板

刘佑红

氩弧焊改冷焊控制板

        之前应一位朋友之邀做了一些氩弧焊机增加冷焊功能的控制板，用于普通氩弧焊机增加自控点焊和连续点焊功能，来模仿冷焊，经他使用基本达到预期控制，但那时是用模拟电路制作的，电路较为复杂，调整起来也不直观精准。现试做了5块单片机的控制板，使用时调整更为方便直观，现供给爱好者试用，感兴趣的与我联系，收材料费10元，每人限一块，可淘宝（店铺名就是我的名字）。有好的建议或者经验可留言讨论。注意不提供本板的程序资料。

            

    一、氩弧焊模拟冷焊原理

    冷焊一般是瞬间的电弧放电烧蚀焊材，发热不明显，焊材变形不明显，而氩弧焊是连续电弧烧蚀焊材，起热明显，焊材易变形。但控制普通氩弧焊机间断的短时间焊接，即呈点焊状态，再加上金属材质导热好、散热快，可以有效降低焊点处温度，效果接近于冷焊机，所以有一些人就改造氩弧焊机增加点焊功能来达到冷焊效果。另外在焊接较薄的材料时，手动点焊控制时间较难，很易焊穿，特别是新手更易焊穿，所以普通氩弧焊机增加自控点焊也能提升焊机性能。

       二、控制板功能

       控制板有三种功能模式：手动、点焊、连续点焊。

    手动模式，就是保持原来的功能，按下焊把开关开始焊接，松开则不焊接。

    点焊功能模式，按下焊把开关焊接设定时间后停止，即使焊把不松开也不再焊接，松开后再按下则再焊一次。

    连续点焊模式，按下焊把开关就点焊一次，然后间隔一段时间再点焊，周而复始，松开焊把开关则停止焊接。

    上述功能中，焊接时间菜单为P-H,间隔时间菜单为P-L,两者的调整范围为0.01-9.99秒，此范围可以满足常用的焊接时长要求。

        三、控制板电路特点

       控制板采用STC8H单片机，该单片机价格低、性能高，很适合DIY爱好者使用。其实制作类似的控制板不难，无论是模拟的、数字的还是单片机的，但关键是在使用时的防干扰，在我的实际测试及一些论坛上也可以看出，单独测试控制板性能往往都达标，但安装在氩弧焊机上使用时控制板却常常失控，单点焊时还好些，在连续点焊时会异常，有的连续点焊变成了持续点焊，有的不再连续，各种异常，主要是的氩弧焊机引弧高压干扰造成的。为降低、消除高压干扰，我之前的模拟电路控制板采用了独立电源供电和进出引线加入共模电感滤波等措施，这次采用的是独立小9V变压器供电和输入输出光耦隔离方式，隔离见下图。

    四、改装要点

        本控制板尺寸为3.3x5CM,控制板安装在焊机面板上，调整按键稍露出面板为宜。

打开机壳将焊把手按开关线从焊机主板上拔出，插接到控制板开关输入端。控制板开关输出线插接到焊机主控板原开关控制端口，需要注意的是该线分正负极性，在改接前需用万用表测量一下焊机主控板接线端口的极性，极性错误的话会出现焊接不受控的现象。改接示意图如下。
      

    需说明的是，加装的控制板需独立供电，可采用小9V变压器供电，或者9-12V直流开关的电源，但不能使用原焊机主板上的电源，否则干扰难以消除。

    五、参数设置、调整

    前面已说过，控制板有三种功能模式，分别是：手动、点焊、连续点焊。开机时数码管初始显示内容取决于所处的功能模式，在手动模式下开机显示“OFF”,在其他模式下开机显示X.XX数值，该数值为点焊时间长短，单位为秒，注意此时的小数点一直亮，不闪烁。

开机后短按菜单键K1进入模式调整界面，按加键K2或者减键K3可调整模式，其中P-1为手动模式，P-2为点焊模式，P-3为连续点焊模式。模式后再短按菜单键K1进入下一调整界面，如果是P-1手动模式则直接回到开机初始界面，数码管显示“OFF”；如果是P-2点焊模式，则进入调整点焊时间菜单界面，显示P-H,此时再短按一下菜单键K1就进入调整点焊时间长短界面，数码管显示“X.XX”，短按加减键调整，此时小数点是闪烁的，调整好后再短按一下菜单键K1就会回到开机初始界面，此时小数点不再闪烁；如果是P-3连续点焊模式，在调整点焊时间后再短按菜单键K1则进入P-L界面，提示将进入调整点焊间隔时间，再短按菜单键K1显示“X.XX”，短按加减按键进行调整，此时小数点也闪烁，调整好后再短按一下菜单键K1就会回到开机初始界面，此时小数点不再闪烁。

    在调整过程中，长按菜单键K1两秒以上，则储存当前参数（模式、点焊时间及点焊间隔时间），储存完后返回初始界面。参数储存后下次开机将进入储存的模式，并调入储存的点焊时间参数。在调整时间参数时，长按加、减按键则持续加减。

在做该PCB样板时，同时做了几片输出是小直流继电器的样板，因为有人认为有继电器吸合声比较直观、隔离防干扰效果好，但我并不推荐使用机械继电器作为输出控制开关，毕竟机械继电器长时间在连续点焊模式下使用寿命有限。

    以下附件本贴PDF格式的电子文档。

补充内容 (2023-12-29 18:11):
提示：5片样板已被5名朋友订下，相应程序也已完成升级，样板测试符合编写预期。近日即发出。

刘佑红

刘佑红 发表于 2023-12-29 11:14
对氩弧焊改仿冷焊，我没有实际测试过，虽然有人发给我一台旧的氩弧焊机，但我没有氩气，没有实际测 ...

刘佑红

         前几天我把别人送我的一台旧氩弧焊机打扫一下卫生后弄进家里来，分别测试了继电器输出的方式（单独小9V变压器供电）和光耦817输出方式（采用外置24V小DC降压板和板载B0505S-1WR3隔离电源模块方式机内取电供电）的氩弧焊机脉冲控制板（有人也称仿冷焊控制板），主要测试抗干扰性能。

    经实际测试，两种控制板均正常工作，在手工模式、单点模式及连续点焊接模式下，均不受引弧高压的干扰，对光耦输出的，改用隔离后级是双向开关TLP240A光耦测试，控制焊机也正常。测试TLP240A（也称光耦固态继电器，外观和PC817一样）的目的，是为方便接线，因为PC817后级3、4脚是三极管的E、C极，分正负极性，在实际接线时需辨别原控制线的正负极性，稍感不便，使用TLP240A之类的双向开关的，控制板输出的两根线接焊机控制线时就不必再分辨极性了，增加些成本但更方便改装。

    焊接时，从机内引弧板放电间隙的放电，及焊针与地线间的放电看，高压引弧均正常，手工焊接及时间较长的点焊可以顺利起弧焊接。因无氩气，焊针距地线较远及短时间点焊有时不能顺利起弧，这应该是无氩气的原因。因无氩气保护，起弧后的焊点周围明显发黑，没有氩气保护焊不锈钢的焊点那么好看。

  对于短时仿冷焊焊接效果，则明显没有网上氩弧焊改冷焊的效果好，表现为熔池不深、焊点周围发黑，没有氩气是一个原因，但另一个则应该瞬间放电电流不足，从网友实际改装经验及网上帖子介绍，需在焊机输出端并上一个几十微法的大电流电容效果才好。于是又从某宝上买只50微法的焊机高频滤波电容（CBB）,看个头应该是低内阻大电流的，待收到后并上试试仿冷焊效果。

    总结：控制板抗干扰及控制方式已达到设计预期，功能与黄鱼上热卖的几十元到百元的外置式控制板是相同的，最大的区别则是显示方式与价格。

    因板子尺寸不大（现在是3.3x5cm），做成内置单节锂电池供电的小盒子装的外置式也不难，板子耗电最大的是数码管，约30mA,但可以设置无动作关闭显示或者单片机休眠以节省电能。但我认为还是安装在焊机面板上一劳永逸，也没有考虑采用液晶屏，液晶屏虽然显示内容多、直观，但没有数码管的皮实，从焊机外壳的碰撞程度就可以判断采用液晶屏的后果。

    在做第一版PCB时，做了5片光耦输出的和5片继电器输出的PCB,5块光耦817输出的控制板已送完。继电器输出控制板还剩余4块，继续10元送出（含后级继电器，需9V小变压器单独供电），但边远的就免了，因为边远的快递费太高。继电器输出的就是控制板再去推动个继电器小板，将来更换继电器时可以将继电器板单独取出更换。

win2003sp2

直接用555触发器才两三元包邮一个加个普通的继电器就可以了可以用5V 的方便供电啊  买哪个接买个pwm发生器带屏的，直接驱动中间继电器 ,当年我用555驱动光偶干扰太大了后改继电器好点,我也发贴了

343961733

刘佑红 发表于 2024-1-4 10:44
请使用这个板子的朋友及时反馈情况，包括干扰情况、焊接效果、存在什么问题及还需要有哪些改进的地方，以利 ...

使用锂电池供电就不会干扰。输出使用光耦隔离就行了

343961733

氩弧焊改装冷焊机效果并不好？四五年前我就实验过。使用脉冲触发器控制氩弧焊开关通断时间，使用锂电池供电解决干扰问题。业余diy可以玩玩。这东西可以焊接锂电池镍片。对于专业的焊接用处不大

liang1981

谢谢楼主提供，暂时不需要，留给有需要的人

刘佑红

请使用这个板子的朋友及时反馈情况，包括干扰情况、焊接效果、存在什么问题及还需要有哪些改进的地方，以利于大家共同进步。

azhen

支持技术大佬，留给需要的人

icespirit

刘佑红 发表于 2023-12-29 11:14
对氩弧焊改仿冷焊，我没有实际测试过，虽然有人发给我一台旧的氩弧焊机，但我没有氩气，没有实际测 ...

对，按照他的想法确实继电器式的控制开关效果会更好，因为频率不能快，换句话说就是机械的接通或关闭，频率很低的状态或许可以找到一个平衡点，但是这很“艰难”使用。
一般直流氩弧焊机使用的都是公版原理图，各个厂家按照功率，基本都是公版驱动，我觉得只有在控制板上改才能真正实现脉冲控制，其它的这些"土方法"真正使用后并不好用。
改的冷焊机基本都是大电流状态，间歇性的焊接

烟来如此

要一块，怎么联系老板

刘佑红

icespirit 发表于 2023-12-29 07:49
实际我测试过你这种电路，简单地说就是将人工控制端加上，定时开关电路，实际效果非常不好用，因为一般直 ...

    对氩弧焊改仿冷焊，我没有实际测试过，虽然有人发给我一台旧的氩弧焊机，但我没有氩气，没有实际测试过效果，我仅仅用它测试对加装板子的干扰情况。
    我之所以这次又试着做了几块控制板，是来源于我学习单片机的动力，也就是说我试着编写了这种程序，在打样板时就顺便做了几块PCB来测试单片机运行情况。我之所以会想到去写这样的程序，源于2018年前后江苏连云港的朋友（铁毛机电？）看到我做点焊机控制板后，与我联系提出制作氩弧焊改仿冷焊的控制板，当时他提出的要求就是模仿手柄开关控制电路，来实现单点焊和连续点焊功能，经几次返工修改，最终给他做成了用运放电路的控制板，由两个带开关的电位器调整，采用模拟电路远比单片机的复杂，但当时我不会单片机，只能采用模拟电路。在连续点焊工作中，氩气和引弧应该是始终工作的，高压干扰确实是个大问题，刚开始板子在连续点焊开始后就会失控，后经多次反复实验，进线采用共模电感，出线采用机械继电器才予以解决，所以在改制仿冷焊时，解决干扰确实是个大问题，也是必须要解决的问题。
   至于改制后的效果，网上褒贬不一，DIY嘛，采用不同质量、不同性能的焊机，改制方法也不一，出现不同的效果是正常的。因为我没有实际测试过焊点质量，没法发表意见。我找到之前要我控制板的那个人，翻了翻他的微信，在他微信朋友圈内找到了一些他曾发给我的点焊小视频，看视频我认为效果不错，客观地选出了一部分，放给大家看一下，来评价一下效果。小视频中有焊铝板的，也有焊不锈钢的。前两个小视频中焊机面板上新增带有白底刻度盘的（方形的），那就是改装时新增的两个电位器。他约买了我一二百块控制板，但近期没有买。
  怎样在帖子中发布小视频，请知道的朋友指点一下，或者发给你代为我发一下。

图图123

我买有氩弧焊机，想改冷焊功能，有现成的电路板试用更好，要一块

wonderfullife68

非常有格局的老板

icespirit

刘佑红 发表于 2023-12-28 22:42
从控制板上改装为脉冲焊的话，需要去分析电路板控制功能的接入点，改装起来是比较麻烦的，一般的爱好者难 ...

实际我测试过你这种电路，简单地说就是将人工控制端加上，定时开关电路，实际效果非常不好用，因为一般直流氩弧焊机，存在延时通氩气电路和引弧、起弧电路，就算延时通氩气电路可以人工调节，那么这个起弧电路该如何处理，往往用了你这种电路以后会出现一直是起弧电路在工作，并且干扰非常大。
你若设置间隔时间长，那么焊点就穿了，你若设置时间短，焊接电流大，确实可以有点效果，但是焊盘熔池一致性非常差
综上所诉唯有改控制部分电路才是王道，那些想着简单可行的办法，实际并没有卵用

lee1875

真想搞一个来玩玩，但是现在实在没时间玩....

刘佑红

    根据10楼的经验，现在已加上再连续点焊时第一个脉冲为长脉冲功能，脉冲时间为0.1-9.9秒可调，调整菜单显示为Fx.x。又增加了首个脉冲间隔时间L，调整菜单显示为Lx.x，时间为0.1-9.9秒可调，当首个长脉冲产生后，需超过一定间隔时间按下开关才会有下一个长脉冲。调整界面相应有了增加。

刘佑红

icespirit 发表于 2023-12-28 18:22
你这种改装并不是真正意义上的脉冲氩弧焊，而是使用单片机或者模拟手柄控制部分，将手柄原来人为控制端变 ...

从控制板上改装为脉冲焊的话，需要去分析电路板控制功能的接入点，改装起来是比较麻烦的，一般的爱好者难于改装成功，这种方法简单易行，改装后主要用于方便点焊薄板，不是真正意义上的冷焊机。

icespirit

刘佑红 发表于 2023-12-28 18:08
谢谢10楼参与讨论，本贴的目的就是吸引大家参与讨论以利于改进。
  大部分氩弧焊机对触发点焊时间有最 ...

你这种改装并不是真正意义上的脉冲氩弧焊，而是使用单片机或者模拟手柄控制部分，将手柄原来人为控制端变成单片机或者模拟间歇性通断，实际使用并没有什么用途，真正的脉冲应该是从控制板处改装的

刘佑红

    谢谢10楼参与讨论，本贴的目的就是吸引大家参与讨论以利于改进。
  大部分氩弧焊机对触发点焊时间有最低要求，以消除手柄手按开关的抖动，在手动模式和点动模式下应该没有必要增加首个长脉冲功能，请大家讨论一下在连续点焊时是否有必要增加首个长脉冲功能，及脉冲时长一般应该是多少。我认为有增加的必要。
   我目前设想在连续点焊模式下，设置首个长脉冲功能，首个脉冲时长范围0.1-9.9秒可设定（不知道最合适的范围，所以范围就宽些），并且连续点焊触发后，要超过一定时间（范围也是0.1-9.9秒可设定）再触发才首个长脉冲功能，不超过这个间隔时间的话没有首个长脉冲，这样在手工操作连续点焊时，先不对准焊材点按一下开关触发首个长脉冲开启引弧高压及氩气，然后再正式连续点焊，这样后面的连续点焊就不会有长脉冲影响焊点质量了，如果每次都有长脉冲功能，那么首个长脉冲及焊接过程中停顿后再开启的首个长脉冲会明显影响焊接质量。我的这个设想是否可行、有用，请朋友发表意见，我先去设法修改程序看能否增加设想的功能。
   另外已经确定了要控制板的3位朋友，所要的板子就暂缓发出，等增加了我上述设想的功能后再发。