【正文】 ? 差值比較初值和反饋值比 啟動(dòng)IGBT 觸發(fā)電路 采集溫度信號(hào)開始A/D轉(zhuǎn)換 增加頻率Y 減小頻率N 顯示 開始 主程序框圖 溫度控制流程圖 初始化設(shè)定對(duì)棧指針清標(biāo)志和暫存單清顯示緩沖區(qū)設(shè)定參數(shù)初值T0初始化CPU開中斷掃描鍵盤溫度顯示 溫度設(shè)計(jì)框圖 A/D轉(zhuǎn)換器程序流程圖開始采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換讀取結(jié)束轉(zhuǎn)換是 否完成？NY A/D轉(zhuǎn)換器程序流程圖現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)T0中斷恢復(fù)初值T0定時(shí)α延時(shí)到否現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)返 回NoYes 顯示設(shè)計(jì)框圖程序清單見附錄結(jié) 論中頻淬火可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度,淬火的溫度和升溫速度及溫度的穩(wěn)定性將直接影響零件殘余內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)度、硬度和韌性配合的性能,因此淬火的溫度穩(wěn)定控制質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)零件的質(zhì)量。這種空氣冷卻器已經(jīng)成功地應(yīng)用于高頻淬火感應(yīng)加熱設(shè)備的冷卻工藝。5)運(yùn)行安全 空氣冷卻器與感應(yīng)加熱設(shè)備分開布置，不影響感應(yīng)加熱設(shè)備的正常工作，在突然停電停水時(shí)空氣冷卻器靠位差繼續(xù)供水對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻。溫度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，達(dá)到設(shè)定值后，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停轉(zhuǎn)。輔助措施：在環(huán)境溫度較高和要求冷卻水溫度降得較低時(shí)，在風(fēng)機(jī)和傳熱管束之間增設(shè)噴淋裝置，可使傳熱管表面溫度降至濕球溫度，增大溫差傳熱效果。同時(shí)降低風(fēng)機(jī)功率，電耗隨之減少，達(dá)到了節(jié)能效果。每次開機(jī)前應(yīng)該查看水流、水壓情況，若發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)排除。感應(yīng)加熱設(shè)備的出水應(yīng)該能直接觀察到，為防塵可采用透明有機(jī)玻璃防護(hù)罩。分水器的進(jìn)出口均需加裝閥門、壓力表等。1)對(duì)冷卻水系統(tǒng)的要求感應(yīng)加熱設(shè)備中的電子管、線圈、晶閘管、功率器件、感應(yīng)器等元器件均需冷卻水冷卻。純凈水冷卻系統(tǒng)，往往配備板式換熱器、二次循環(huán)水泵、水池、冷卻塔等部件來(lái)冷卻一次純凈水。 水冷卻器換熱原理目前使用感應(yīng)加熱設(shè)備的用戶因自身?xiàng)l件各不相同，對(duì)于冷卻水系統(tǒng)重視不夠，未按規(guī)定使用純凈水而使用井水或自來(lái)水，造成冷卻部位結(jié)垢，局部溫度升高嚴(yán)重影響電器元件的可靠性和使用壽命。這么大的測(cè)量誤差會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。熱偶保護(hù)管一旦破損，偶絲馬上就被燒斷。通常把光電效應(yīng)分為3 類:1)在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管等；2)在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻、光敏晶體管等；3)在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，如光電池等。 光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件3 部分組成。光敏二極管是最常見的光傳感器。溫度的檢測(cè)也是一個(gè)溫度數(shù)據(jù)采集的過(guò)程，數(shù)據(jù)采集是由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換器及微型計(jì)算機(jī)等4個(gè)主要部分組成，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確決定溫度的穩(wěn)定控制。另外動(dòng)態(tài)顯示所用的I/O口較少?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。按鍵抖動(dòng)可用軟件和硬件兩種方法去除[20]。因而，在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)。這種控制方式提高了單片機(jī)的工作效率。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用的最多的是非編碼鍵盤，本系統(tǒng)采用的也是非編碼鍵盤。 鍵盤鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備，操作人員可以通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通訊。對(duì)鍵盤/顯示器接口的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足兩個(gè)要求：1）功能技術(shù)要求；2）可靠性高。2)增加UGE, IGBT 的通態(tài)壓降和開關(guān)損耗降低,但對(duì)負(fù)載短路的保護(hù)和安全不利, 實(shí)際選取UGE=15V3)關(guān)斷時(shí), 應(yīng)使柵極電容迅速放電, 給UGE 加一負(fù)偏壓, 使UGE= 5 V。這是流過(guò)晶體管T的電流會(huì)很大。當(dāng)其為高電平時(shí)晶閘管T截至，觸發(fā)脈沖結(jié)束[12]。脈沖變壓器在結(jié)構(gòu)上與普通變壓器相似，但其工作情況卻有很大的區(qū)別，普通變壓器初級(jí)加的是正弦電壓，而脈沖變壓器初級(jí)加的是周期脈沖電壓，他們的電磁過(guò)程各有特點(diǎn)。這對(duì)安全操作特別有利。驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)即觸發(fā)電路設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了晶閘管觸發(fā)電路和IGBT觸發(fā)電路。一般用光隔離或磁隔離。另外，對(duì)電力電子器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往就近設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或者通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)更為重要。它由單片機(jī)的I/O口控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，對(duì)單片機(jī)復(fù)位以后可使其停止蜂鳴[15]。4) 獨(dú)立的看門狗電路（）。在設(shè)計(jì)中其7腳接單片機(jī)的9腳，6腳接單片機(jī)的15腳，2腳和3腳分別接電源和地。 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 看門狗電路設(shè)計(jì)看門狗電路主要是對(duì)主單片機(jī)AT89C51的保護(hù)，它能使CPU從死循環(huán)和彈飛狀態(tài)中進(jìn)入正常的程序流程。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入/輸出(I/O)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H, SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí)RAM的內(nèi)容是不定的[20]。MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡(jiǎn)單，所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式，(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。本設(shè)計(jì)主要是將負(fù)載的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)，以達(dá)到對(duì)淬火加熱溫度的控制。3)轉(zhuǎn)換精度反映一個(gè)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上與理想A/D轉(zhuǎn)換器的差值。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度較高、速度快，大約在幾微妙到幾百微妙之間，但抗干擾能力相對(duì)弱。A/D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心電路。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。3) 芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。1) 數(shù)據(jù)地址口功能介紹由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。溫度檢測(cè)時(shí)通過(guò)以下過(guò)程來(lái)完成的；從被加熱工件輻射出來(lái)的光，經(jīng)過(guò)WDL2型光電溫度計(jì)進(jìn)行光電耦合，產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)；再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器至CPU進(jìn)行數(shù)字處理、標(biāo)度變換，最后輸出并顯示溫度[11，15]。顯示屏由四片LED段顯示器和三個(gè)LED燈組成。本設(shè)計(jì)中采用Intel（美國(guó)因特爾）公司的MCS51系列的AT89C51單片機(jī)。目前世界上有很多單片機(jī)制造公司，如美國(guó)的INTEL. ATMEL, MOTOROLA和ZILOG公司。單片機(jī)具有集成度高，功能強(qiáng)，可靠性高，體積小，功耗低，使用方便，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展?！?。取，代入（）得(V) （）（3）電流計(jì)算輸入逆變器的直流電流為=== (A) （）整流器交流側(cè)輸入的交流電流有效值為=== (A) （） 元件的選取(1) 整流變壓器TR變壓器的副側(cè)計(jì)算參數(shù)：V， = A考慮電壓波動(dòng)，實(shí)選參數(shù)：V =430 A所以，變壓器的容量為 S=3=3180430= (KVA) （）此時(shí)，變壓器副側(cè)線電壓有效值為 ==180= (V) （）實(shí)選整流變壓器TR： S=300 KVA，接線。整流濾 波 器逆 變 器負(fù) 載 交直交變頻主電路框圖電路中的整流器采用三相橋式全控整流電路，逆變器采用單向橋式逆變電路，負(fù)載為并聯(lián)諧振形式，直流濾波環(huán)節(jié)為大電感濾波，以滿足并聯(lián)逆變器的輸入要求。 快速熔斷器 水冷系統(tǒng) 實(shí)際的系統(tǒng)中冷卻裝置必不可少，中頻感應(yīng)爐一般采用水冷。在中頻熔煉爐使用中,晶閘管裝置出現(xiàn)的誤導(dǎo)通或擊穿,或逆變失敗,會(huì)導(dǎo)致流過(guò)整流元件的電流大大超過(guò)其正常工作電流,即產(chǎn)生所謂過(guò)電流。過(guò)壓的保護(hù)電路多種多樣，目前比較常用的作法是在晶閘管兩側(cè)并接過(guò)電壓阻容電路,利用電容兩端電壓瞬時(shí)不能突變的特征, 吸收過(guò)電壓, 而電阻的作用一是阻尼LC 電路振蕩, 二是限制晶閘管開通損耗和電流上升率。 過(guò)壓保護(hù)在裝置中可能發(fā)生的過(guò)電壓有兩種情況：外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，故本設(shè)計(jì)選用此芯片。為了方便用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)妮敵龉β剩I盤顯示電路也是必不可少的部分。因此，單片機(jī)必須確定出交流電壓的零點(diǎn)，以此找到=0176。在嵌入式系統(tǒng)中，它是應(yīng)用最多的核心器件。綜合比較串、并聯(lián)諧振逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定采用電流型并聯(lián)諧振逆變器。并聯(lián)諧振逆變器的感應(yīng)線圈和補(bǔ)償電容器上的電壓，都等于逆變器的輸出電壓，而流過(guò)它們的電流，則都是逆變器輸出電流的Q倍。并聯(lián)諧振逆變器串接大電抗器，但在逆變失敗時(shí)，由于電流受大電抗限制，沖擊不大，較易保護(hù)。串聯(lián)諧振逆變器晶閘管暫時(shí)丟失脈沖，會(huì)使振蕩停止，但不會(huì)造成逆變顛覆。并聯(lián)諧振逆變器在換流時(shí)，晶閘管是在全電流運(yùn)行中被強(qiáng)迫關(guān)斷的，電流被迫降至零以后還需加一段反壓時(shí)間，因而關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)。－φ角。由于電容值較大，可以近似認(rèn)為逆變器輸入端電壓固定不變。由于電感值較大，可以近似認(rèn)為逆變器輸入端電流固定不變。因課題要求交流輸出直接接負(fù)載，所以這里是無(wú)源逆變。由于濾波電感很大，在任何控制角下晶閘管的導(dǎo)通角都是120176。 三相橋式整流電路在正常工作時(shí)，控制電路按給定的控制角，依次按照T1T2T3T4T5T6的順序分別向六個(gè)晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖，脈沖的相位依次相差60度。它們的技術(shù)性能要比三相橋式的好，但它們用的晶閘管數(shù)量多，投資也多，經(jīng)濟(jì)性差。整流變壓器二次電流中不含有直流分量，利用率高。但該整流電路變壓器二次電流中含有直流分量，且每相只有1/3周期導(dǎo)電，利用率低。當(dāng)整流負(fù)載容量較大或要求直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源供電。其利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷梢园逊较蚝痛笮〗蛔兊碾娏髯儞Q為直流電。確定整體方案。逆變電路輸出的中頻電流的頻率受觸發(fā)脈沖的控制。：三 相全 控整 流濾波電 路單相逆 變負(fù)載AT89C51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電 路LED顯示傳感器A/D鍵 盤 中頻淬火設(shè)計(jì)框圖。這種變頻電路的優(yōu)點(diǎn)是效率較高，但電路復(fù)雜，目前應(yīng)用極少。上述列舉的一些新產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)應(yīng)奮起直追，開發(fā)出高水平的產(chǎn)品。(2)美國(guó)應(yīng)達(dá)公司近年推出固定加熱曲軸頸淬火機(jī)床。單機(jī)容量功率一般在１MW到10 MW。市場(chǎng)上稱這種電源為DX中頻電源，俗稱“一拖二”中頻電源。其中電爐所、海意公司、機(jī)電所、動(dòng)化公司等有多臺(tái)感應(yīng)爐出口第三世界國(guó)家?！氨迸伞笔且晕靼步淮蟆⑽靼搽姞t研究所、西安重型電爐廠（現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠）所在地西安為中心，衍生出西安，洛陽(yáng)，山東，河北，山西等地的電爐公司。他們的產(chǎn)品技術(shù)含量高，電源功率大，品牌全，爐子噸位大，生產(chǎn)線規(guī)模大，占據(jù)了國(guó)內(nèi)的很大一部分市場(chǎng)。感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。20世紀(jì)60年代，由于和蘇聯(lián)的關(guān)系破裂，我國(guó)走上了感應(yīng)加熱技術(shù)獨(dú)立發(fā)展的道路。我國(guó)汽車工業(yè)的感應(yīng)熱處理已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在汽車制造中有200多種，近50%重量的零件采用感應(yīng)加熱淬火，例如曲軸、半軸、凸輪軸、剎車凸輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、變速導(dǎo)塊槽口、氣門調(diào)整螺栓，進(jìn)排氣閥端頭等。當(dāng)然這一實(shí)際需求，也大大促進(jìn)國(guó)產(chǎn)感應(yīng)熱處理設(shè)備的發(fā)展和技術(shù)提升。感應(yīng)加熱是伴隨著汽車工業(yè)和拖拉機(jī)工業(yè)的誕生而起步的。感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的方法使被加熱的材料（即工件）的內(nèi)部產(chǎn)生電流，依靠這些渦流的能量達(dá)到加熱目的。感應(yīng)加熱技術(shù)在汽車、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。線圈和電源相連，電源為線圈提供交變電流，流過(guò)線圈的交變電流產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)工件的交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)使工件產(chǎn)生渦流來(lái)加熱。感應(yīng)熱處理具有加熱速度快、節(jié)約能量、不氧化脫碳、不污染環(huán)境以及生產(chǎn)效率高等多方面優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)越性為熱處理工作者廣泛認(rèn)同，因此近十幾年來(lái)發(fā)展很快。淬火工藝主要在汽車、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。具有故障報(bào)警、診斷功能、由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的半軸感應(yīng)淬火自動(dòng)生產(chǎn)線已多年穩(wěn)定投入生產(chǎn)。感應(yīng)加熱集中在工件表面淬火方面，熔煉和透熱方面用的較少。電子管式超音頻電源也研制成功，填補(bǔ)了我國(guó)8～200 kHz之間的頻率缺口。20世紀(jì)90年代，國(guó)外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國(guó)來(lái)辦廠，如美國(guó)的英達(dá)感應(yīng)加熱公司，彼樂公司等，和國(guó)內(nèi)的同行業(yè)廠家同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)?！澳吓伞币哉憬?