浅析电火花电路实验装置及工作原理
本实验目的是在线实时采集和检测放电间隙状态的情况。特别是检测正常火花放电与稳定电弧的在线区别。数据采集后的处理完全由程序解决。该程序由 C 语言编写，因此带来了一个不容忽视的问题——存在较高的时间损耗。建议在以后的工作中采用硬件，如应用可编程逻辑门阵列器件 EPLD ATV2500 进行逻辑运算，并用汇编语言编写程序，会大大加快软件的处理速度，甚至采集到准确的各种放电间隙状态延迟的时间。待整个过程包括放电间隙接口电路、状态鉴别、计数及PC机接口技术成熟之后，考虑用集成电路板将它们综合制成 EDM 智能控制卡，接在 PC 机 ISA 总线槽直接进行模数和数模转换，为智能控制在 EDM 的应用提供硬件支持。 
接口电路的工作原理

(1) 放电间隙检测分压接口电路

它将机床强电系统与数字系统分开。

(2) 状态检测电路

状态检测的依据是放电脉冲各种不同状态分量电压的特点。在接口电路完成后开始采集数据，包括脉冲电源输向间隙的同步等宽触发脉冲 Up2、接口电路处理后的放电间隙电压 U0 (如图5)。图中电阻器 R1、R2、R3、R4 选用合适值可使光电耦合器 GD1、GD2 分别工作于截止与饱和两种工作状态。在分流器W1、W2、W3、W4 的作用下，光电耦合器 GD3、GD4 输入、输出关系在某一电压范围内具有线性放大特性。输出结果为：① 反相电源脉冲的内部同步等宽触发信号 a (用于作为矩形计时窗和外部中断读与清零的源脉冲)；② 当R1输入为低电平，输出高电平信号 b (短路信号)；③ 输出正常火花放电的截止电压或稳定电弧放电的饱和电压信号 c;④ 高电平空载(开路)信号 d (这里需要一个参考电平 Uref2)。

图5 取样、光电耦合和局部放大电路原理图

于是根据a、b、c、d 端不同的高低电平，就获得了具有明显差别的不同放电状态。我们只需要设置参考电平 Uref1、Uref2，通过比较器 comp1 和 comp2逻辑电路组合获得各状态分量：短路信号 E1、正常火花放电 E2、稳定电弧放电 E3、开路放电 E4 (原理见图6)。

图6 状态判别逻辑原理图

(3) 高频计数与 PC 机接口

事实上经过前面电路的处理，我们得到了电源脉冲内部同步触发信号a，用这些信号作用于计数器，完成对E1、E2、E3、E4 分离计数。考虑到微机控制系统运算与终端输入输出的时间损耗，把信号 a 进行二分频和四分频得到 a1、a2，a、a1、a2 三者相与得到矩形脉冲窗 E，E 再分别与 E1、E2、E3、E4 组合，得到计数器的计数选通信号 E1、E2、E3、E4 (即实验时的取样周期等于4个放电脉冲周期之和)。这一部分在实验的初级阶段由软件实现。
 
本文提出将监控的输入参量确定为稳定加工时单位脉冲出现的火花放电次数，需要进一步试验以验证其可行性。但它为电火花型腔加工的状态检测提出了一种新的尝试。 以上所述的实验装置是用来进行实时采集电火花加工过程中间隙电压的数据，仅仅需要制作软件便可进行实时数据处理和在线控制。而且本实验引入 IPC 机作为 EDM 加工过程监测和控制的硬件平台，不仅可方便地解决人机界面问题，对 CAD/CAM 软件择优直接用于数据系统，更重要的是就有可能在微机上模拟加工过程进行实时处理和控制。

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