一种线切割间隙电压隔离检测电路的制作方法

1.本技术涉及线切割技术领域，尤其涉及一种线切割间隙电压隔离检测电路。


背景技术：

2.线切割具有高精度、高清洁度、切割速度快等特点，常用于各类磨具、精密零部件、电极等各种导电体的复杂型腔和曲面形体的加工。图1所示为现有技术中的一种线切割电路，其中，工作台和工件均导电，工件、工作台、电阻r、电源dc、mos管、导电块以及电极丝构成了放电回路，在加工过程中，工件与电极丝不接触，二者之间具有一定的间隙，工件放置在工作台上，工作台是可以移动的，其可以带动工件靠近电极丝，也可以带动工件远离电极丝，当mos管导通时，在工件与电极丝之间会形成电压，即间隙电压，当工件与电极丝之间的距离较近时，二者之间的间隙介质(如水、乳化液等)就会被击从而形成电流通道，工件被通道中的热能腐蚀，从而实现切割。
3.当工件离电极丝越近，间隙电压就会越低，但太低的间隙电压相当于短路的情况，间隙中虽然会流过电流但不会产生腐蚀作用；反之，当工件离电极丝越远，间隙中的介质就不能被高压击穿形成放电通道，太高的间隙电压相当于开路的情况，只能维持一个极高电压；所以，工件与电极丝之间应保持合适的间隙，即间隙电压要合适，才能利于稳定、高效地进行切割；为确保能稳定的对工件进行切割，可以通过对间隙电压进行检测，根据检测的结果来调整工作台的位置，即调整工件与电极丝之间的距离。
4.传统的间隙电压的检测方法通常为峰值电压检测法，间隙电压经稳压管消波后经光耦隔离转换后，做v/f变换成与间隙电压成线性关系的频率信号；传统的检测方法由于采用稳压管，稳压管的阀值固定，不宜调节，光耦输入输出在小信号时存在线性度严重失真，在加工不同厚度不同材料的零件时，存在较大误差，无法真实反馈当前的间隙电压情况。为此，本技术提出一种线切割间隙电压隔离检测电路。


技术实现要素：

5.本技术的目的是针对以上问题，提供一种线切割间隙电压隔离检测电路。
6.本技术提供一种线切割间隙电压隔离检测电路，用于检测工件与电极丝之间的间隙电压，所述检测电路包括阻容滤波网络、降压网络、双路模拟开关、a/d转换器以及控制器；
7.所述阻容滤波网络用于滤出所述间隙电压中的高频信号，以得到平滑的电压信号；所述阻容滤波网络具有两个测试端和一个输出端；所述阻容滤波网络的两个测试端分别与所述工件和所述电极丝电连接；
8.所述降压网络用于获取与所述间隙电压呈线性比例的较低的电压信号；所述降压网络具有两个测试端和一个输出端；所述降压网络的两个测试端分别分别与所述工件和所述电极丝电连接；
9.所述双路模拟开关具有两个输入端、一个输出端以及一个控制端；所述双路模拟
开关的两个输入端分别与所述阻容滤波网络的输出端和所述降压网络的输出端电连接；所述双路模拟开关的输出端与所述a/d转换器的输入端相连；
10.所述控制器具有输出端和输入端；所述控制器的输入端与所述a/d转换器的输出端相连，输出端与所述双路模拟开关的控制端相连。
11.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述阻容滤波网络包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电容c1和电容c2；
12.所述电阻r1和所述电阻r2串联在所述工件与所述电极丝之间；
13.所述电容c1与所述电阻r2并联；
14.所述电阻r3和所述电容c2串联后与所述电容c1并联；
15.所述电阻r4和所述电阻r7串联后与所述电容c2并联；
16.所述电阻r6的一端连接在所述电阻r4和所述电阻r7之间的线路上，另一端连接至所述双路模拟开关的其中一个输入端；
17.所述电阻r7远离所述电阻r4的一端接地。
18.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述降压网络包括电阻r13、电阻r14、电阻r15和二极管d1；
19.所述电阻r13和所述电阻r15串联在所述工件和所述双路模拟开关的另一个输入端之间；
20.所述电阻r14的一端连接在所述电阻r13和所述电阻r15之间的线路上，另一端与所述电极丝电连接；所述电阻r14远离所述电阻r13的一端还接地；
21.所述二极管d1的正极端连接至所述电阻r13和所述电阻r15之间的线路上，负极端与电源相连。
22.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述双路模拟开关的输出端与所述a/d转换器的输入端之间串联有隔离放大器ic1。
23.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述隔离放大器ic1的输出端与所述a/d转换器的输入端之间串联有第一运算放大单元；所述第一运算放大单元用于去除所述隔离放大器ic1本身产生的高频载波信号。
24.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述第一运算放大单元包括第一运算放大器ic2a；所述第一运算放大器ic2a的正向输入端依次连接有串联的电阻r9和电阻r8；所述第一运算放大器ic2a的负向输入端连接有电容c3；所述电容c3远离所述第一运算放大器ic2a负向输入端的一端连接至所述电阻r9和所述电阻r8之间的线路上；所述第一运算放大器ic2a的正向输入端还连接有接地电容c4。
25.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述第一运算放大单元的输出端与所述a/d转换器的输入端之间串联有第二运算放大单元；所述第二运算放大单元用于提高所述检测电路的带负载能力。
26.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述第二运算放大单元包括第二运算放大器ic2b；所述第二运算放大器ic2b的正向输入端与所述第一运算放大器ic2a的输出端之间连接有电阻r10；所述第二运算放大器ic2b的负向输入端与输出端之间连接有电阻r11；所述第二运算放大器ic2b的负向输入端还连接有接地电阻r12。
27.与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术提供的线切割间隙电压隔离检测电
路，通过设置并联的阻容滤波网络和降压网络，两种网络分别可以对间隙电压进行不同的处理，可以真实反馈放电回路在不同加工状况下的间隙单元情况，与传统的检测电路相比，对间隙电压的检测误差较小，较能够真实反馈当前的间隙电压情况，有利于为调整工作台的位置提供准确依据，从而有利于使工件与电极丝之间的间隙电压维持在需要的合适水平上，确保稳定、高效地切割。
28.根据本技术的某些实施例，通过设置隔离放大器和两个运算放大单元，一方面可以将放电回路与检测回路进行隔离避免干扰，另一方面可以去除隔离放大器本身产生的高频载波信号、以及提高检测电路的带负载能力，使得控制器所或得的电压数字信号与间隙之间具有很好的线性关系，确保了检测的准确性。
附图说明
29.图1为现有技术中线切割电路的电路原理图；
30.图2为本技术实施例提供的线切割间隙电压隔离检测电路的结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.请参考图2，本实施例提供一种线切割间隙电压隔离检测电路，用于检测图1中的工件与电极丝之间的间隙电压，所述检测电路包括阻容滤波网络、降压网络、双路模拟开关、隔离放大器ic1、第一运算放大单元、第二运算放大单元、a/d转换器以及控制器。
34.所述阻容滤波网络用于滤出所述间隙电压中的高频信号，以得到平滑的电压信号；所述阻容滤波网络具有两个测试端和一个输出端；所述阻容滤波网络的两个测试端分别与所述工件和所述电极丝电连接；所述阻容滤波网络的输出端连接至所述双路模拟开关的其中一个输入端c1。
35.具体地，所述阻容滤波网络包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电容c1和电容c2；所述电阻r1和所述电阻r2串联在所述工件与所述电极丝之间；所述电容c1与所述电阻r2并联；所述电阻r3和所述电容c2串联后与所述电容c1并联；所述电阻r4和所述电阻r7串联后与所述电容c2并联；所述电阻r6的一端连接在所述电阻r4和所述电阻r7之间的线路上，另一端连接至所述双路模拟开关的其中一个输入端；所述电阻r7远离所述电阻r4的一端接地。
36.所述降压网络用于获取与所述间隙电压呈线性比例的较低的电压信号；所述降压网络具有两个测试端和一个输出端；所述降压网络的两个测试端分别分别与所述工件和所述电极丝电连接；所述降压网络的输出端连接至所述双路模拟开关的另外一个输入端c2。
37.具体地，所述降压网络包括电阻r13、电阻r14、电阻r15和二极管d1；所述电阻r13和所述电阻r15串联在所述工件和所述双路模拟开关的另一个输入端c2之间；所述电阻r14的一端连接在所述电阻r13和所述电阻r15之间的线路上，另一端与所述电极丝电连接；所
述电阻r14远离所述电阻r13的一端还接地；所述二极管d1的正极端连接至所述电阻r13和所述电阻r15之间的线路上，负极端与电源vcc1相连。
38.所述双路模拟开关用于选择性地输出经滤波的平滑间隙信号或者线性变化信号；所述双路模拟开关具有两个输入端、一个输出端以及一个控制端；所述双路模拟开关的两个输入端分别与所述阻容滤波网络的输出端和所述降压网络的输出端电连接；所述双路模拟开关的输出端连接至所述隔离放大器ic1的输入端。
39.所述隔离放大器ic1将放电回路与检测回路进行隔离，其输出与输入呈线性关系；所述隔离放大器ic1的输出端连接有所述第一运算放大单元；所述第一运算放大单元用于去除所述隔离放大器ic1本身产生的高频载波信号。
40.所述第一运算放大单元包括第一运算放大器ic2a；所述第一运算放大器ic2a的正向输入端依次连接有串联的电阻r9和电阻r8；所述电阻r8远离所述电阻r9的一端与所述隔离放大器ic1的输出端相连；所述第一运算放大器ic2a的负向输入端连接有电容c3；所述电容c3远离所述第一运算放大器ic2a负向输入端的一端连接至所述电阻r9和所述电阻r8之间的线路上；所述第一运算放大器ic2a的负向输入端还与所述第一运算放大器ic2a的输出端相连；所述第一运算放大器ic2a的正向输入端还连接有接地电容c4。
41.第一运算放大单元的输出端与所述a/d转换器的输入端之间串联有第二运算放大单元；所述第二运算放大单元用于提高所述检测电路的带负载能力。
42.具体地，所述第二运算放大单元包括第二运算放大器ic2b；所述第二运算放大器ic2b的正向输入端与所述第一运算放大器ic2a的输出端之间连接有电阻r10；所述第二运算放大器ic2b的负向输入端与输出端之间连接有电阻r11；所述第二运算放大器ic2b的负向输入端还连接有接地电阻r12；所述第二运算放大器ic2b的输出端与所述a/d转换器的输入端相连。
43.所述a/d转换器用于将所述第二运算放大器ic2b输出的模拟信号转换为数字信号。
44.所述控制器具有输出端和输入端；所述控制器的输入端与所述a/d转换器的输出端相连，输出端与所述双路模拟开关的控制端相连；所述双路模拟开关的输出选择由所述控制器根据加工状况选择；具体地，控制器根据放电回路中mos管的导通关断频率的大小，来选择阻容滤波网络或者降压网络来检测间隙电压，当mos管的导通关断频率较高时，选择采用阻容滤波网络，当mos管的导通关断频率较低时，选择采用降压网络，其中，mos管的导通关断频率是频率可变的脉冲信号，范围从1khz-1mhz，mos管的导通关断频率的临界设定值可以为100khz。
45.本技术实施例提供的线切割间隙电压隔离检测电路，工件与电极丝之间产生的间隙电压经阻容滤波网络或者降压网络分压后，分别接到双路模拟开关的输入端，双路模拟开关的输出端接到隔离放大器，隔离放大器的输出信号经两级运算放大器后接a/d转换器，a/d转换器输出为一字节数字量，供计算机(控制器)判别工件与电极丝之间的间隙状态，其中，间隙状态是指工件与电极丝之间的间隙大小，即二者之间的距离远近状态；具体地，控制器根据所接收到的电压数字信号来判断当前的间歇电压是过大还是过小，当过大时，可控制工作台带动工件向靠近电极丝的方向移动，以减小间隙，从而降低间隙电压，当过小时，可控制工作台带动工件向远离电极丝的方向移动，以增大间隙，从而升高间隙电压，检
测的目的在于，通过检测间隙电压，控制工作台前进或后退，使工件与电极丝之间的间隙电压维持在需要的合适水平上，确保稳定、高效地切割。
46.本技术提供的线切割间隙电压隔离检测电路，不仅将功率回路与控制回路进行了电气隔离，同时输出的数字信号与间隙有很好的线性关系，特别是在弱放电加工条件下，也能有很好的线性关系，由此，伺服控制准确灵敏，加工不同厚度的工件时，有很好的跟随效果。
47.本技术采用平滑间隙电压与线性电压两种方式，用线性度极佳的隔离运算放大器进行隔离和放大，克服了传统检测方式存在的缺点，同时，提供两种间隙检测方式，极大方便加工需要。
48.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。