CN118732737A - 一种焊台温度智能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊台温度控制技术领域，具体为一种焊台温度智能控制系统及方法，包括设定模块、感知模块、分析模块、调节模块和故障维护模块；本发明优化了焊台温度调节的控制算法，综合考虑了温度偏差、累计温度偏差和温度偏差变化率，从实时温度、累计温度变化和温度变化率三个方面分析温度调节效果，满足了精确温度控制的需求；通过在调节模块中设置控制信号和信号输出判断机制综合分析温度偏差、累计温度偏差和温度偏差变化率数据，实现了温度精准控制操作的高效执行；通过故障维护模块分析焊台电路中的谐波电流，感知电流波形畸变、防止设备过热甚至损坏，确保电力系统的稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及焊台温度控制技术领域，具体为一种焊台温度智能控制系统及方法。
背景技术
焊台温度控制技术是电子焊接工艺中的关键部分，它直接关系到焊接质量和生产效率。焊台温度控制技术广泛应用于电子家电维修、电子集成电路和芯片制造、电子工厂PCB电路板锡焊等领域。在工业生产中，焊台温度控制技术对于提高焊接质量和生产效率具有重要作用。现代焊台温度控制技术通常具有高精度，能够确保焊接过程中的温度稳定。
然而，现有的焊台温度控制技术在多个方面展现出显著的不足与限制。首先，目前大多数焊台采用PID控制算法进行温度控制，该算法虽然简单有效，但在面对复杂多变的焊接环境时，可能无法完全满足精确控制的需求；
此外，焊台在使用过程中需要定期进行维护保养，如清洁灰尘、更换磨损部件等。如果维护保养不当，可能导致焊台性能下降，影响温度控制效果。
因此，有必要提出一种焊台温度智能控制系统及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中存在的问题，而提出一种焊台温度智能控制系统及方法；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一方面，本发明提供一种焊台温度智能控制系统，包括设定模块、感知模块、分析模块、调节模块和故障维护模块；
设定模块每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间。
作为本发明的一种优选方式，感知模块每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间。通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）。
进一步的，针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点，确保图像呈现出动态延伸的趋势，确保所述图像直观反映所述烙铁头的实时温度偏差随时间的变化趋势。
作为本发明的一种优选方式，通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）。
进一步的，感知模块基于焊台电路进行故障数据感知，通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图。通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图。在所述电流谱图中，提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。
作为本发明的一种优选方式，分析模块预设一组控制信号，具体为：五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，分别为；
升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；
降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；
维持控制信号H为H=00000。
需要说明的是，在所述的控制信号中，调节符号“+”、“－”与“0”各自精准地映射了一种特定的控制操作。其中，“+”符号代表接通用于升温元件的晶闸管，以执行升温操作；“－”符号则指示接通用于降温元件的晶闸管，实现降温控制；而“0”符号则意味着同时切断与升温及降温元件相连的晶闸管，保持当前温度状态，即维持操作。此外，每一个控制信号均编码了五个调节符号，这些符号共同定义了在单一调节周期△t内，连续且有序地执行的五次独立调节动作。这五次调节动作的时间分配是均等的，即每次操作的执行时间严格控制在△t/5。同时，五个调节符号的排列顺序决定了这些调节动作的执行先后顺序，从而实现了对温度变化的精细管理与控制。
作为本发明的一种优选方式，升温控制信号P1到P5通过在单个调节时间内设置不同的升温元器件的晶闸管导通次数，实现了从低至高逐级递增的升温功率输出；相应地，降温控制信号M1到M5通过在单个调节时间内设置不同的降温元器件的晶闸管导通次数，实现了从低至高逐级递增的降温功率输出；维持控制信号H通过单个调节时间内设置控制升温元器件和控制降温元器件的晶闸管的连续断开，旨在最小化焊台对烙铁头温度的非必要干预，从而维持一个相对稳定的温度状态。
作为本发明的一种优选方式，建立信号输出判断机制，具体为：获取实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）。
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5。
其中δ和λ是预设的判断参数。
分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号。
调节模块获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作。
作为本发明的一种优选方式，故障维护模块获取感知模块提取到的3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7。当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警。其中R为预设的故障判断参数。
另一方面，本发明提供一种焊台温度智能控制方法，具体包括以下步骤：
步骤一、设定温度期望值；
每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间。
步骤二、温度数据感知；
每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间。通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）。
针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点，确保图像呈现出动态延伸的趋势，确保所述图像直观反映所述烙铁头的实时温度偏差随时间的变化趋势。
通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）。
步骤三、温度数据分析；
预设一组控制信号，具体为：五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，分别为；
升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；
降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；
维持控制信号H为H=00000。
建立信号输出判断机制，具体为：获取实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）。
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5。
其中δ和λ是预设的判断参数。
分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号。
步骤四、信号响应；
获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作。
步骤五、故障感知和维护；
通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图。通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图。在所述电流谱图中提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。
通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7。当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警。其中R为预设的故障判断参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过感知模块和分析模块优化了焊台温度调节的控制算法，综合考虑了温度偏差、累计温度偏差和温度偏差变化率，从实时温度、累计温度变化和温度变化率三个方面分析温度调节效果，满足了精确温度控制的需求；
（2）本发明通过在调节模块中设置控制信号和信号输出判断机制综合分析温度偏差、累计温度偏差和温度偏差变化率数据，实现了温度精准控制操作的高效执行，同时通过五个调节符号的排列顺序决定了这些调节动作的执行先后顺序，从而实现了对温度变化的精细管理与控制；
（3）本发明通过故障维护模块分析焊台电路中的谐波电流，谐波电流可能引发电力系统中的谐振现象，导致电压波形畸变、设备过热甚至损坏；谐波电流分析有助于预防这些问题，确保电力系统的稳定运行。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的信号输出判断机制示意图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种焊台温度智能控制系统，包括设定模块、感知模块、分析模块、调节模块和故障维护模块；
设定模块每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间。
感知模块每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间。通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）。
进一步的，针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点，确保图像呈现出动态延伸的趋势，确保所述图像直观反映所述烙铁头的实时温度偏差随时间的变化趋势。
通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）。
进一步的，感知模块基于焊台电路进行故障数据感知，通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图。通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图。在所述电流谱图中，提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。
分析模块预设一组控制信号，具体为：五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，分别为；
升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；
降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；
维持控制信号H为H=00000。
需要说明的是，在所述的控制信号中，调节符号“+”、“－”与“0”各自精准地映射了一种特定的控制操作。其中，“+”符号代表接通用于升温元件的晶闸管，以执行升温操作；“－”符号则指示接通用于降温元件的晶闸管，实现降温控制；而“0”符号则意味着同时切断与升温及降温元件相连的晶闸管，保持当前温度状态，即维持操作。此外，每一个控制信号均编码了五个调节符号，这些符号共同定义了在单一调节周期△t内，连续且有序地执行的五次独立调节动作。这五次调节动作的时间分配是均等的，即每次操作的执行时间严格控制在△t/5。同时，五个调节符号的排列顺序决定了这些调节动作的执行先后顺序，从而实现了对温度变化的精细管理与控制。
需要进一步说明的是，升温控制信号P1到P5通过在单个调节时间内设置不同的升温元器件的晶闸管导通次数，实现了从低至高逐级递增的升温功率输出；相应地，降温控制信号M1到M5通过在单个调节时间内设置不同的降温元器件的晶闸管导通次数，实现了从低至高逐级递增的降温功率输出；维持控制信号H通过单个调节时间内设置控制升温元器件和控制降温元器件的晶闸管的连续断开，旨在最小化焊台对烙铁头温度的非必要干预，从而维持一个相对稳定的温度状态。
例如，预设调节时间△t=5秒，则升温控制信号P1=+0000对应的调节操作具体为：在第一秒执行操作：导通控制升温元器件的晶闸管；在第二、三、四、五秒执行操作：同时断开控制升温元器件和控制降温元器件的晶闸管。
请参阅图2所示，建立信号输出判断机制，具体为：获取实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）。
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5。
其中δ和λ是预设的判断参数。
分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号。
调节模块获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作。
故障维护模块获取感知模块提取到的3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7。当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警。其中R为预设的故障判断参数。
需要说明的是，所述的控制信号历史记录特指分析模块的控制信号输出数据记录，包含了所有被输出的控制信号的类型和产生时间。
请参阅图3所示，一种焊台温度智能控制方法，具体包括以下步骤：
步骤一、设定温度期望值；
每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间。
步骤二、温度数据感知；
每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间。通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）。
针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点，确保图像呈现出动态延伸的趋势，确保所述图像直观反映所述烙铁头的实时温度偏差随时间的变化趋势。
通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）。
步骤三、温度数据分析；
预设一组控制信号，具体为：五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，分别为；
升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；
降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；
维持控制信号H为H=00000。
建立信号输出判断机制，具体为：获取实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）。
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5。
其中δ和λ是预设的判断参数。
分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号。
步骤四、信号响应；
获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作。
步骤五、故障感知和维护；
通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图。通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图。在所述电流谱图中提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。
通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7。当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警。其中R为预设的故障判断参数。
应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其他情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合；
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种焊台温度智能控制系统，包括分析模块、调节模块和故障维护模块，其特征在于：
分析模块预设一组控制信号，包括五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；维持控制信号H为H=00000；其中调节符号“+”、“－”与“0”各自精准地映射了一种特定的控制操作；
综合分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号；
调节模块获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作；
故障维护模块获取感知模块提取到的3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）；通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7；当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警；其中R为预设的故障判断参数。
2.根据权利要求1所述的一种焊台温度智能控制系统，其特征在于，还包括设定模块和感知模块；
设定模块每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间；
感知模块每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间；通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）；
针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点；通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）；基于焊台电路进行故障数据感知，通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图；通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图；在所述电流谱图中，提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）。
3.根据权利要求1所述的一种焊台温度智能控制系统，其特征在于，调节符号各自精准地映射的特定的控制操作具体为：
“+”符号代表接通用于升温元件的晶闸管，执行升温操作；“－”符号则指示接通用于降温元件的晶闸管，执行降温控制；而“0”符号则表示同时切断与升温及降温元件相连的晶闸管，保持当前温度状态，即维持操作；此外，每一个控制信号均编码了五个调节符号，共同定义了在单一调节周期△t内，连续且有序地执行的五次独立调节动作；这五次独立调节动作的时间分配是均等的，即每次操作的执行时间严格控制在△t/5；
升温控制信号P1到P5通过在单个调节时间内设置不同的升温元器件的晶闸管导通次数；相应地，降温控制信号M1到M5通过在单个调节时间内设置不同的降温元器件的晶闸管导通次数；维持控制信号H通过单个调节时间内设置控制升温元器件和控制降温元器件的晶闸管的连续断开。
4.根据权利要求1所述的一种焊台温度智能控制系统，其特征在于，信号输出判断机制具体为：
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5；
其中δ和λ是预设的判断参数。
5.一种焊台温度智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设定温度期望值；
每隔预设时间△t通过显示屏和旋钮获取温度设定值T（t），即用户在某时刻t设置的烙铁头温度期望值，其中t为时间；
步骤二、温度数据感知；
每隔预设时间△t基于热电偶的热电效应产生的电动势变化感知烙铁头的实时温度r（t），其中t为时间；通过公式e1（t）=T（t）-r（t）计算实时温度偏差e1（t）；
针对所述的实时温度偏差e1（t）进行可视化和函数拟合处理，以时间为横轴，以实时温度偏差e1（t）为纵轴，动态生成实时温度偏差－时间变化图，通过不断将新计算的时间及实时温度偏差数据点（t，e1（t））添加到所述图像中并使用一条平滑曲线连接所有数据点；
通过公式计算累计温度偏差e2（t），通过公式计算温度偏差变化率e3（t）；
步骤三、温度数据分析；
预设一组控制信号，具体为：五个升温控制信号P1-P5、五个降温控制信号M1-M5和一个维持控制信号H，分别为；
升温控制信号P1-P5分别为=P1=+0000；P2=++000；P3=+++00；P4=++++0；P5=+++++；
降温控制信号M1-M5分别为=M1:-0000；M2=--000；M3=---00；M4=----0；M5=-----；
维持控制信号H为H=00000；
建立信号输出判断机制，具体为：获取实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P5；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P4；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生升温控制信号P3；
当实时温度偏差e1（t）＜0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生升温控制信号P2；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＞0时，产生升温控制信号P1；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）=0时，产生维持控制信号H；
当实时温度偏差e1（t）=0且温度偏差变化率e3（t）＜0时，产生降温控制信号M1；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M2；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）≤δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M3；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）≤λ时，产生降温控制信号M4；
当实时温度偏差e1（t）＞0且累计温度偏差e2（t）＞δ且温度偏差变化率e3（t）＞λ时，产生降温控制信号M5；
其中δ和λ是预设的判断参数；
分析实时温度偏差e1（t）、累计温度偏差e2（t）和温度偏差变化率e3（t）的值，严格按照建立信号输出判断机制产生并输出对应的控制信号；
步骤四、信号响应；
获取分析模块产生控制信号并严格执行其指向的调节操作；
步骤五、故障感知和维护；
通过示波器在焊台电路中获取电流I（t）并以时间为横轴，以电流为纵轴绘制电流－时间变化图；通过快速傅里叶变换将电流－时间变化图从时域转化到频域，得到电流谱图；在所述电流谱图中提取3次谐波电流有效值I（n=3）、5次谐波电流有效值I（n=5）和7次谐波电流有效值I（n=7），获取3次谐波电流对应的频率n（5）、5次谐波电流对应的频率n（3）和7次谐波电流对应的频率n（7）；
通过公式计算故障特征指数M，其中k为谐波电流次数，k=3，5，7；其中γk为一组预设的影响因子，γk=γ3，γ5，γ7；其中μk为一组预设的偏置因子，μk=μ3，μ5，μ7；当故障特征指数M时，获取分析模块的控制信号历史记录，若其中包含连续R个升温控制信号P5或连续R个降温控制信号M5时，通过显示屏进行故障报警；其中R为预设的故障判断参数。
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| CN102193568A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-09-21 | 杨凯 | 一种应用于无铅焊接的温度控制方法 |
| RU2016124578A (ru) * | 2016-06-20 | 2017-12-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ регулирования максимальной ширины сварочной ванны при автоматической сварке |
| CN116638166A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-25 | 苏州松德激光科技有限公司 | 一种用于高精度焊接加工的温度智能控制方法及系统 |
| CN117742412A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-22 | 诚联恺达科技有限公司 | 一种真空回流焊炉温度调控系统 |
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- 2024-09-02 CN CN202411219331.4A patent/CN118732737B/zh active Active
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