專利名稱：一種單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種由單片機系統(tǒng)控制的液晶焊接護目鏡。尤其涉及一種在-10'C到+60 'C的寬廣溫度范圍內(nèi)，能隨著焊接過程中產(chǎn)生的光強的變化，按照事先設(shè)定的遮光號改變暗 態(tài)程度的液晶護目鏡。
背景技術(shù)：
目前， 一般使用的焊接護目鏡只是用深色的塑料或者玻璃，或者用濾光片來遮擋焊接時 的弧光。當焊接起弧時，在強烈的電弧光的照射下，焊工可以看清工件，焊鉗以及工作環(huán)境 等，但在焊接起弧前后，在自然光照射下，焊工的視野則被深色的護目鏡鏡片阻隔，眼前往 往漆黑一團，只能摸索操作，或者拿下護目鏡操作，既不方便也不安全。即使是在焊接的過 程中，弧光光強大小不同，使用者所處的工作環(huán)境溫度不同，使用者也只能在變化的環(huán)境中 使用暗態(tài)程度單一的焊接護目鏡，這樣就大大降低了焊接的質(zhì)量、效率，對使用者眼睛的也 沒有做到充分的保護。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的焊接護目鏡不能隨環(huán)境溫度和光強的大小等外界環(huán)境因素的改變來調(diào) 節(jié)、穩(wěn)定護目鏡鏡片明暗態(tài)程度的不足，本實用新型提供一種由單片機系統(tǒng)控制的液晶焊接 護目鏡。本實用新型的技術(shù)方案概述如下一種單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，包括外殼，電源接口，光敏管，觸發(fā) 電路，單片機，信號輸出電路，液晶鏡片組；其中單片機電連接電源接口，觸發(fā)電路和信號 輸出電路；光敏管電連接觸發(fā)電路；液晶鏡片組電連接信號輸出電路。上述液晶鏡片組由無色玻璃、兩片(或者一片)液晶片和濾光片組成。無色玻璃和濾光 片起到保護液晶片的作用，同時濾光片還起到截止紫外和紅外光線的作用。液晶片又稱為液 晶光閥，當給其加壓時，液晶片內(nèi)部的液晶分子開始扭曲旋轉(zhuǎn)，使液晶片從外觀上看，由亮 變暗，即在護目鏡的遮光號由亮態(tài)變成暗態(tài)。進一步，所述單片機上電連接了熱敏電阻，用以探測外界環(huán)境溫度的變化，使鏡片組可以在一10'C到+60'C的寬溫度范圍內(nèi)，根據(jù)操作環(huán)境溫度的不同調(diào)整液晶鏡片受到的電壓來 穩(wěn)定鏡片組的暗態(tài)程度，實現(xiàn)對使用者眼睛的良好保護。所述單片機上還電連接了一系列使用者可設(shè)定的調(diào)節(jié)開關(guān)，包括靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，遮光 號調(diào)節(jié)旋鈕和延時開關(guān)。靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕用來線性調(diào)節(jié)光敏管對外部觸發(fā)光源強弱的敏感性，增加靈敏度會使得 一個較弱的光信號得以觸發(fā)系統(tǒng)。此旋鈕為線性調(diào)節(jié)，可以在半周內(nèi)按實際情況任意旋轉(zhuǎn)。遮光號調(diào)節(jié)旋鈕用來選擇相應的遮光號以得到不同暗態(tài)程度的使用效果。此旋鈕可設(shè)置 9、 10、 11、 12、 13五檔，使用者可以在參照《焊接護目鏡和面罩GB 3609.1-83》中表3手 工電弧焊濾光片的使用選擇來手動選擇相應的遮光號以得到不同暗S^程度的使用效果。延時開關(guān)用來設(shè)定液晶鏡片組在觸發(fā)信號消失后由暗態(tài)變?yōu)榱翍B(tài)的時間的長短，此旋鈕 可設(shè)置快(fast)和慢(slow)兩個選擇。所述單片機上還電連接了升壓電路，可對液品鏡片組施加一個24V的髙電平電壓，使該 護目鏡能在起焊瞬間根據(jù)光強由弱到強的變化，自動，迅速地由亮態(tài)變?yōu)榘祽B(tài)，其轉(zhuǎn)變時間 僅為0. 3~0. 5毫秒。升壓電路由二極管6倍壓整流電路組成，由分壓電阻和M0S管電路構(gòu)成 的控制部分可以通過控制單片機輸出的高電平充電脈沖把5V的系統(tǒng)電壓調(diào)整到需要的24V的 髙電平電壓。所述單片機上還電連接了溫度補償電路，向液晶鏡片組輸出溫度補償電壓。單片機根據(jù) 熱敏電阻探測到的環(huán)境溫度，按照事先被輸入的溫度補償表程序中該溫度所對應的補償電壓， 控制溫度補償電路對脈沖輸出電壓做出相應的調(diào)整。所述單片機上還設(shè)置了預留端口，為二次開發(fā)提供可能。目前開發(fā)的功能包括數(shù)碼顯 示遮光號、電量告知、電源沒電提醒等。更進一步，本實用新型通過鋰電池供電，同時設(shè)置了硅光電池以延長鋰電池的使用壽命。 所述電源接口電連接電源穩(wěn)壓芯片，電源穩(wěn)壓芯片電連接鋰電池，鋰電池電連接硅光電池。 電源穩(wěn)壓芯片由鋰電池直接供電。在環(huán)境光足夠強時OIO勒克斯)，硅光電池輸出電流給鋰 電池充電，其充電電流由光強大小決定。當環(huán)境光不足時(〈10勒克斯)，硅光電池輸出電流 較小。此時電源穩(wěn)壓芯片處于關(guān)閉狀態(tài)，使之不輸出電源，整個系統(tǒng)進入不工作狀態(tài)。再進一步，本實用新型所述的光敏管優(yōu)選為紅外光敏管。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于-采用了單片機應用程序來控制整個電路，可以使長時間觸發(fā)的電路也能維持在一個穩(wěn)定值。本使用新型可以在一10'C到+60'C的寬廣溫度范圍內(nèi)，更快地使液晶鏡片組由亮態(tài)變?yōu)?暗態(tài)，可以更實用地、穩(wěn)定地、精確地、有效地保護好焊接工人的眼睛，避免受到有害光輻 射的損害。并且由于使用單片機為電路控制系統(tǒng)的核心，單片機內(nèi)的充足空間可以為附加在 鏡片組或者使用該鏡片組的焊接護目鏡上的其它功能預留出一定的程序空間和外部接口，極 大地增強了本實用新型的可擴展性。


圖l.本實用新型實施例的單片機各端口部分電連接電路圖。 圖2.本實用新型實施例的供電電源電路原理圖。 圖3.本實用新型實施例的觸發(fā)電路原理圖。 圖4.本實用新型實施例的升壓電路原理圖。圖5.本實用新型實施例的靈敏度調(diào)節(jié)、遮光號調(diào)節(jié)、延遲時間轉(zhuǎn)換的電路原理圖。圖6.本實用新型實施例的液晶鏡片組接收電壓的電路原理圖。圖7.本實用新型的電路原理方框圖。圖8.本實用新型的液晶鏡片組示意圖。圖9.本實用新型實施例的IE面示意圖。圖IO.本實用新型實施例的反面示意圖。圖1-IO中l(wèi).溫度讀取電壓元件；2.遮光號電壓加速充電元件；3.髙電平有效元件；4.遮光號電壓PWM充電元件；5.髙電平PWM充電元件；6.外部觸發(fā)元件；7.復位元件；8.單片機電源接地元件；9.遮光號設(shè)置元件；IO.遮光號電壓檢測元件；ll.LCD脈沖輸出B端口； 12.LCD脈沖輸出A 端口； 13.單片機電源；14.0SC1; 15.0SC0; 16.預留端口； 17.光敏管觸發(fā)元件；18.髙電平 截止元件；19.延時選擇元件；20.遮光號電壓元件；21.單片機；22.靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕；23.遮光號調(diào)節(jié)旋鈕；24.延時開關(guān)25.光敏管；26.觸發(fā)電路；27.熱敏電阻；28.溫度補償電壓； 29.脈沖輸出電壓；30.升壓電路；ail.液晶鏡片組32.硅光電池；33.鋰電池；34.電源穩(wěn)壓 芯片；35.無色玻璃；36.液晶片；37.濾光片；38.液晶電極39.外殼。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一歩詳細描述單片機21與靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕22,遮光號調(diào)節(jié)旋鈕23，延時開關(guān)24,觸發(fā)電路26，熱敏 電阻27,信號輸出電路29，溫度補償電路28,升壓電路30和電源穩(wěn)壓芯片34電連接；光 敏管25和觸發(fā)電路26電連接；液晶鏡片組31同時和信號輸出電路29，溫度補償電路28和 升壓電路30電連接；鋰電池33和電源穩(wěn)壓芯片34電連接，硅光電池32和鋰電池33電連接。液晶鏡片組31包括無色玻璃35、液晶片36、濾光片37;上述部件均設(shè)置于外殼39內(nèi)。電路在接收到由硅光電池32探測到的光強信號(一般大于10勒克斯)后被觸發(fā)啟動， 單片機系統(tǒng)處于待機狀態(tài)。未使用時，將靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕22設(shè)置于負號位置，表示靈敏度為零；遮光號旋鈕23處 于9號位置，表示了液晶鏡片組變暗的程度。隨著遮光號數(shù)值的增大，液晶鏡片組變暗的程 度也隨之增加，即遮光號數(shù)值越大，液晶鏡片組變暗的程度越大。延時開關(guān)24選在fast(快) 的位置上，表示當外界觸發(fā)信號消失時，液晶鏡片組由暗態(tài)變?yōu)榱翍B(tài)所用時間的更短。本實 用新型延時時間的快和慢相差僅為0. 2毫秒。使用時，先將靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕22順時針旋轉(zhuǎn)， 一般旋轉(zhuǎn)90度即可。當紅外光敏管25探 測到外界有強光時，將信號傳輸?shù)接|發(fā)電路26上，觸發(fā)電路給單片機21—個觸發(fā)信號，單 片機21開始工作。單片機21根據(jù)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕22、遮光號調(diào)節(jié)旋鈕23和延遲開關(guān)24設(shè) 定的相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和運行。單片機21向外輸出三個控制信號第一個是對信號輸出電路29的驅(qū)動，由單片機控制信號輸出電路29來調(diào)整向液晶鏡片 組施加脈沖輸出電壓的電壓值，使其達到和遮光號調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定的遮光號相對應的電壓值， 這個電壓值是使液晶鏡片組變暗的基礎(chǔ)電壓值。第二個是對溫度補償電路28的驅(qū)動，由單片機控制溫度補償電路向液晶鏡片組輸出溫度 補償電壓。由熱敏電阻27探測到溫度并將數(shù)據(jù)傳送給單片機21,單片機21根據(jù)事先被輸入 的溫度補償表程序中該溫度所對應的補償電壓，控制溫度補償電路對脈沖輸出電壓做出相應 的調(diào)整。第三個是對升壓電路30的驅(qū)動，由單片機控制升壓電路向液晶鏡片組輸出24V的高電平 電壓，用以把系統(tǒng)電壓(5Y)加到一個相當高的電平(24V),來加快液晶鏡片組的轉(zhuǎn)變速度。 升壓電路由二極管6倍壓整流電路組成。由分壓電阻和MOS管電路構(gòu)成的控制部分通過控制單片機輸出的高電平充電脈沖把5V系統(tǒng)電壓調(diào)整到需要的髙電平(24V)。液晶鏡片組31接收到由單片機21所驅(qū)動的根據(jù)溫度調(diào)整后的脈沖輸出電壓和升壓電路30的高電平電壓后，液晶光閥進行翻轉(zhuǎn)，液品鏡片組按照不同遮光號的值，參考公式N(Ev)=2. 93+2. 251og(Ev/lx) 其中Ev表示光強，單位勒克斯；N(Ev)表示該光強下對應的遮光號(選自歐標BS EN379:2003)來決定變暗的程度，開始發(fā)揮保護眼睛的作用。整個變暗過程的時間為0.3毫秒左右。整個電路的電源由鋰電池33提供，硅光電池32可以有效地延長鋰電池33的使用壽命。 在焊接護目鏡工作的過程中，當外界環(huán)境光的光強大時，硅光電池通過吸收外界光強成為重 要的供電源，為鋰電池充電，延長了鋰電池的使用時間。當外界環(huán)境光的光強小于10勒克斯 時，系統(tǒng)電源自動關(guān)閉，減少了鋰電池的電量損耗。
權(quán)利要求1.一種單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，包括外殼、電源接口、光敏管、觸發(fā)電路、單片機、信號輸出電路、液晶鏡片組；其中單片機電連接電源接口、觸發(fā)電路和信號輸出電路；光敏管電連接觸發(fā)電路；液晶鏡片組電連接信號輸出電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述單 片機電連接熱敏電阻。
3. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述單 片機電連接使用者可設(shè)定的調(diào)節(jié)開關(guān)，包括靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，遮光號調(diào)節(jié)旋鈕，延時開 關(guān)；所述的靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕線性調(diào)節(jié)光敏管對外部觸發(fā)光源強弱的敏感性所述的遮光號調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)液晶鏡片組不同暗態(tài)程度的使用效果；所述的延時開關(guān)設(shè)定液晶鏡片組在觸發(fā)信號消失后由暗態(tài)變?yōu)榱翍B(tài)的時間長短。
4. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述單 片機電連接升壓電路，升fiL電路電連接液晶鏡片組。
5. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述單 片機電連接溫度補償電路，溫度補償電路電連接液晶鏡片組。
6. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述單 片機還設(shè)臂了預留端口。
7. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述電 源接口電連接電源穩(wěn)壓芯片，電源穩(wěn)壓芯片電連接鋰電池，鋰電池電連接硅光電池。
8. 如權(quán)利要求1所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述光 敏管為紅外光敏管。
9. 如權(quán)利要求4所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，其特征在于，所述升 壓電路輸出的高電平電壓為24V。
10. 如權(quán)利要求7所述的單片機系統(tǒng)控制的自動變光液品焊接護目鏡，其特征在于，所述 電源穩(wěn)壓芯片在外界環(huán)境光強小于10勒克斯時處于關(guān)閉狀態(tài)。
專利摘要本實用新型公開了一種由單片機系統(tǒng)控制的自動變光液晶焊接護目鏡，屬于焊接器材領(lǐng)域。它包括外殼，單片機，及與之電連接的電源接口，觸發(fā)電路，信號輸出電路；與觸發(fā)電路電連接的光敏管以及與信號輸出電路電連接的液晶鏡片組。單片機上還設(shè)置了熱敏電阻，靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕，遮光號調(diào)節(jié)旋鈕，延時開關(guān)，溫度補償電路，升壓電路和預留端口。本實用新型能在-10℃到+60℃的寬廣溫度范圍內(nèi)，隨焊接過程中產(chǎn)生的光強的變化，按照事先設(shè)定的遮光號改變暗態(tài)程度。由于采用了單片機應用程序來控制整個電路，可以使長時間觸發(fā)的電路也能維持在一個穩(wěn)定值。同時單片機上的預留端口極大地增強了本實用新型的可擴展性。
文檔編號A61F9/02GK201119949SQ20072017396
公開日2008年9月24日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者孫曉滌, 強 富, 郭當波 申請人:北京極光安防護科技有限公司