張懷宇

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓644003）

0 前言

電源在電鍍過程中發(fā)揮著難以替代的作用，它用以提供電極反應(yīng)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(zhì)量和物化性能，因而在電鍍生產(chǎn)和電鍍實驗中獲得普遍的應(yīng)用［1-2］。然而在實際應(yīng)用中，受脈沖頻率不可調(diào)和脈寬調(diào)節(jié)區(qū)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(yīng)用要求，就必須加以改進。有關(guān)于此，已有部分文獻報道［3-6］。

本文根據(jù)電鍍工藝特點并結(jié)合實際需要，經(jīng)改進優(yōu)化，研制出一款以單片機為控制核心且可實現(xiàn)參數(shù)寬幅調(diào)節(jié)及組合調(diào)節(jié)的脈沖電鍍電源。

1 設(shè)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(jīng)可控整流、電容濾波環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)變?yōu)槠交绷麟?，再?jīng)全橋逆變轉(zhuǎn)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(yīng)額外具備良好的兼容性和動態(tài)特性、較寬的參數(shù)調(diào)節(jié)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(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩方面詳細闡述原理及構(gòu)成。

圖1 研制的脈沖電鍍電源

2 硬件設(shè)計

硬件系統(tǒng)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(shù)器等器件。其中微處理器（由單片機充當(dāng)）起到關(guān)鍵作用，它接收系統(tǒng)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(xiàn)平穩(wěn)脈沖輸出并提高電源穩(wěn)態(tài)和動態(tài)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(xiàn)，電路如圖2所示。信號放大電路發(fā)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(yīng)用要求；其二，顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)及各狀態(tài)量（如輸出電流、輸出電壓等），同時進行實時調(diào)節(jié)。與前三者相比，輸入鍵盤在硬件系統(tǒng)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(tǒng)的開啟或關(guān)閉，并可實現(xiàn)輸出參數(shù)的設(shè)置及調(diào)節(jié)。

圖2 檢測反饋電路

3 軟件設(shè)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(tǒng)的任務(wù)。圖3為軟件系統(tǒng)流程圖。按順序依次為初始狀態(tài)、預(yù)置狀態(tài)、運行狀態(tài)和反饋保護狀態(tài)。

圖3 脈沖電鍍電源軟件系統(tǒng)流程圖

（1）初始狀態(tài)（即系統(tǒng)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(yù)置狀態(tài)

該狀態(tài)下，可實現(xiàn)脈寬、頻率和峰值電流等多個參數(shù)的設(shè)置及調(diào)節(jié)，并可實現(xiàn)新置信息的存儲。

（3）運行狀態(tài)

單片機在運行狀態(tài)得以發(fā)揮作用，通過控制高低電平進而間接調(diào)整脈沖輸出。

（4）反饋保護狀態(tài)

采集到的關(guān)鍵工作狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)比對若超出設(shè)定安全區(qū)間，系統(tǒng)即刻切換至保護狀態(tài)，并隨即退至前一狀態(tài)，以適時保護電源。

4 性能測試

性能可靠且穩(wěn)定、滿足應(yīng)用要求，是設(shè)計研制脈沖電鍍電源的目標(biāo)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(shè)備進行測試。脈沖電鍍電源輸出波形，如圖4所示。結(jié)果顯示：輸出電壓較為精確，與設(shè)定值近似吻合。并且輸出波形平穩(wěn)，形狀規(guī)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(wěn)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(huán)保，2005，25（3）：28-31.

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

［3］尹電禮，葛長虹.對傳統(tǒng)程序控制脈沖電鍍電源的設(shè)計改進［J］.電子工藝技術(shù)，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(tǒng)的研究［J］.電鍍與環(huán)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(tǒng)［J］.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)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.