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《吉林大学》 2004年
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多功能微弧氧化电源的设计

冯欣荣  
【摘要】:微弧氧化是一种直接在阀金属及其合金表面原位生长陶瓷层的新技术,它通过阀金属(Al,Ti,Mg,Hf等)在电解液中进行等离子体放电,产生复杂的电化学、热化学、等离子体化学反应,在阀金属及合金的表面形成一层坚硬、致密的氧化陶瓷膜。这种氧化膜具有显微硬度高,耐磨性好,与基体的结合力强,耐腐蚀等优点,因而在机械、汽车、国防、电子、航空航天和建筑民用等工业领域具有重要的潜在应用价值。 微弧氧化装置包括专用高压电源、氧化槽、冷却系统和搅拌系统。本文介绍了多功能微弧氧化专用高压电源的研制。 微弧氧化一般在恒流或恒压方式下去研究阀金属表面所生成的氧化陶瓷膜性能。目前,从事微弧氧化研究的工作者所采用的电源,虽然也能在恒流或者恒压下工作,但是这些电源所能提供的工作电流或者电压的频率为工频,波形和脉宽不可选择,这就大大限制了所制备的氧化陶瓷膜的性能。本文介绍的微弧氧化电源能对工作电压或电流的频率和脉宽在较大范围内进行连续调节,工作电压或电流的脉宽和频率等多种电参量可实时数字显示,同时,该电源可通过串行口与上位机相连,以便实时记录多种电参数在工作过程中随时间的变化规律,为探索制备具有优良特性的微弧氧化陶瓷膜的工艺条件提供有力的工具。 论文主要从硬件结构和软件结构两方面介绍这种多功能微弧氧化电源。电源硬件结构主要包括主回路和控制电路两部分。主回路主要由IGBT、电压调节电路、滤波整流电路、IGBT的吸收电路和驱动电路组成,其中电压调节电路使阴、阳极电压值在0~±1000V范围内单独、连续可调,IGBT的吸收电路是用来控制IGBT关断和续流二极管恢复时产生的尖峰电压,以防止IGBT的损坏,IGBT的驱动电路用来控制IGBT的关断或导通。 控制电路部分以单片机为核心,其外围电路包括数据采集电路, WP=76 脉宽调制电路,波形选择电路,电机控制电路,键盘、指示灯和显示接口电路及串行通讯接口电路。电源选用ATMEL公司生产的AT89C52作为微处理器;数据采集电路完成对阴、阳极电压值,阴、阳极电流值等四路数据的采集及进行模/数转换;脉宽调制电路为IGBT提供驱动信号,这个驱动信号同时提供给单片机计数器T1,以获得脉冲宽度和频率值,适当选择电路中电位器的值就可实现脉冲频率在20Hz~10KHz范围内连续可调、脉冲宽度的占空比为10%~90%;波形选择电路通过程序控制实现交流、脉冲、正向直流及反向直流等电压波形的选择;电机控制电路控制主回路中三相调压器的正反转和停止启动;键盘、指示灯和显示接口电路选用了8155和8279,8155主要完成对按键和指示灯的控制,8279主要完成对阴、阳极电压值,阴、阳极电流值,脉冲宽度和频率的显示控制;串行通信接口电路选用的是低功耗的MAX232,完成TTL-RS232电平的转换,实现电源与上位机的通信。 系统软件包括计算机控制程序和电源监控程序两部分。计算机控制程序采用VB语言编写而成,电源监控程序部分采用汇编语言编写而成。第三章主要介绍了计算机监控程序和电源监控程序中主程序和子程序的流程图。 这台多功能微弧氧化电源完成了预期的设计要求,将为进行微弧氧化研究的工作者提供有力的工具。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG174

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