專利名稱：一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的電流信號調(diào)理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的電流信號調(diào)理電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及工業(yè)生產(chǎn)工況檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測 裝置的電流信號調(diào)理電路。
背景技術(shù)：
[0002]焊接電流是重要的點焊參數(shù)，調(diào)節(jié)焊接電流對接頭性能有著顯著的影響焊接電 流過小，使熱源強度不足而不能形成熔核或熔核尺寸過小，焊點拉剪載荷較低且很不穩(wěn)定； 焊接電流過大，使加熱過于強烈，引起金屬過熱、噴濺、焊點表面壓痕過深等缺陷，也使接頭 性能下降。在實際生產(chǎn)中，由于電壓網(wǎng)的波動、多臺焊機相互干擾，均會導致焊接電流的變 化，從而影響點焊質(zhì)量。[0003]隨著對電阻點焊質(zhì)量要求的不斷提高，現(xiàn)有的檢驗方法已經(jīng)不能滿足低成本、高 效率的現(xiàn)代化生產(chǎn)，因此，建立基于過程參數(shù)的電阻點焊質(zhì)量評定系統(tǒng)非常必要。焊點質(zhì)量 與各參數(shù)在點焊過程中發(fā)生的變化密切相關(guān)。隨著現(xiàn)代信號分析和信息處理技術(shù)的迅速發(fā) 展，基于焊接過程動態(tài)信號特征分析進行焊接質(zhì)量監(jiān)測受到廣泛關(guān)注。但建立質(zhì)量評價系 統(tǒng)的首要任務(wù)就是用適當傳感器將點焊工藝參數(shù)的物理信號轉(zhuǎn)換為一定范圍內(nèi)的小電壓 信號，經(jīng)過調(diào)理電路輸入到計算機內(nèi)。在電阻點焊眾多工藝參數(shù)里，電流是反應(yīng)點焊質(zhì)量最 重要的參數(shù)之一。電阻點焊二次電流變化范圍大，通常為非正弦波形并伴隨畸變，傳感器選 擇受焊機結(jié)構(gòu)的限制，因此，數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)的重點是解決電流信號的傳感問題。但是點焊 電流的信息采集存在一定難度。一方面點焊電流很大，可達幾萬安培乃至幾十萬安培，難以 直接測量；另一方面，電流變化快，變化周期不到ls，而且短時間的波動就能造成嚴重的后 果O發(fā)明內(nèi)容[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供一種能將取自電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置電 流傳感器二次回路獲取的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合A/D轉(zhuǎn)換的0-1. 25V的電壓信號的電流信號 調(diào)理電路。[0005]為解決上述技術(shù)問題本實用新型的技術(shù)方案為一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 的電流信號調(diào)理電路，其特征在于所述電流調(diào)理電路由接口電路、濾波電路和電源組成。[0006]所述接口電路由差動積分電路、反向放大電路、線性半波整流電路和保護電路組 成。[0007]所述差動積分電路包括ICL7650型集成運算放大器，運算放大器13腳連接濾波電 路C14，反向輸出端腳4反并聯(lián)IN4007 二極管D9和DlO ;同相輸出端5腳接地，運放I腳和 2腳分別連接記憶電容C4和C5，電容Cl和C2并聯(lián)后與Rl串聯(lián)連接到運算放大器腳11， C6和C7并聯(lián)后與R2串聯(lián)連接到運算放大器腳7。[0008]所述反向放大電路包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源， 11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，U3C中9腳為反相輸入端，10腳為同相輸入端，與小電阻連接后接地，8腳接輸出端。所述線性半波整流電路包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，第一級U3D反相輸入端接TL084運放的13腳，同相輸入端接12腳，串聯(lián)小電阻RlO并接地，輸出端接14腳；第二級U3A反相輸入端接TL084運放的2腳，同相輸入端接3腳，串聯(lián)小電阻R15并接地，輸出端接I腳；所述保護電路包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，運放U3B反相輸入端接TL084運放的6腳，同相輸入端接5腳，5腳VCC接+5V電源，輸出端接7腳。所述濾波電路設(shè)置電解電容C15、C17和C18來濾除高頻信號，設(shè)置電容C14、C16和C19來濾除低頻信號，濾波電路C18與電源T5的-12V端連接，C17與電源T5的+12V端連接，C15電解電容與電源T5的+5V端連接，運算放大器ICL7650的13腳連接濾波電路C14，運算放大器TL084的11腳連接濾波電路的電容C19，4腳連接濾波電路的電容C16。所述電源連接濾波電路并向運算放大器供電，濾波電路C18與電源T5的-12V端連接，C17與電源T5的+12V端連接，C15電解電容與電源T5的+5V端連接。通過實施本實用新型可以取得以下有益技術(shù)效果在電阻點焊操作中，安裝在電阻點焊設(shè)備上的電壓傳感器和電流傳感器對電阻點焊過程的電壓、電流信號參數(shù)變化進行采集，通過電流信號調(diào)理電路精密測量二次回路的電流信號，與電壓信號進行融合后繪制出U-1曲線，然后可根據(jù)質(zhì)量判定準則判定點焊是否合格，并發(fā)出警報，因此該電路大幅提高電阻點焊設(shè)備的焊接精度。

圖1是本實用新型電流信號調(diào)理電路接口電路原理圖；圖2是本實用新型電流/[目號調(diào)理電路電源不意圖；圖3是本實用新型電流信號調(diào)理電路濾波電路原理圖；圖中1、差動積分電路，2、反向放大電路，3、線性半波整流電路，4、保護電路。
具體實施例
以下結(jié)合附圖1、2、3和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明一種電阻點焊質(zhì)量監(jiān)測裝置的電流信號調(diào)理電路，包括電流信號接口電路濾波電路和電源，電流信號由電流傳感器由二次回路獲取。其中，一種電阻點焊工藝參數(shù)實時在線計算機監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)定接受信號范圍為0-1. 25V，因此，電流信號接口電路包括積分電路1、反向放大電路2、線性半波整流電路3、保護電路組成4。參見附圖1，由于點焊電流較大，且為非正弦信號，不能直接檢測其有效值，需要電流傳感器進行變換。電流傳感器的線圈輸出的電壓信號是電焊電流信號的微分，因此將輸出的電壓信號經(jīng)過積分、放大可以得到正比于點焊電流信號的電壓信號，由于電阻點焊工藝參數(shù)實時在線計算機監(jiān)測系統(tǒng)采用逐點積分法，在正半波采集，負半波進行數(shù)據(jù)處理，因此積分放大后的信號經(jīng)過半波整流電路，可獲得電流信號的正半波，再進入工控機A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端進行采集和轉(zhuǎn)換運算，運算結(jié)果處理可直接在液晶顯示平顯示。[0021]附圖1中I為差動積分電路，電流傳感器的輸出電動勢正比于被測電流的變化率，電流傳感器上產(chǎn)生的電壓是焊接電流微分的結(jié)果。對交流信號的長時間積分，不能周期性地將輸出端復位為0，因此采用集成運算放大器ICL7650。運算放大器對信號具有抑制的性能，但這個性能是在規(guī)定的共模電壓信號和電壓范圍內(nèi)才具備，超出此范圍，運算放大器的共模抑制性能大為下降，甚至器件損壞，為保護運算放大器，有必要把反向輸入端腳電壓限位。反并聯(lián)的IN4007 二極管D9和DlO組成限幅電路，將運放腳4的輸入電壓限位于±0. 7V,同相輸出端5腳接地，保持O電位。R4、R33限流作用，Wl使運算放大器的正相輸入端電阻可調(diào)。為防止運放的失調(diào)，在積分電容C3上并聯(lián)電位器W2避免運放的輸出飽和；運放I腳和2腳分別連接記憶電容C4和C5，取C4=C5=0. 1PF，起到自動穩(wěn)零的作用。差動積分電路I用±5伏供電，電路負端接入，因此正端接地，腳11和腳7連接的電容Cl和C2、C6和C7組成RC濾波，穩(wěn)定供電電壓和過濾電壓的雜波，電解電容具有一定感性，故并聯(lián)電阻Rl和R2使高頻無法通過，且交流接地使得電源嚴格限制為直流，防止交流電網(wǎng)對運放造成影響。附圖1中2為反向放大電路，電路采用TL084型四運算放大器，反向放大電路U3C中9腳為反相輸入端，10腳為同相輸入端，接小電阻接地防止短路，8腳接輸出端，放大比例根據(jù)R8和R6的比值進行調(diào)節(jié)。附圖1中3為線性半波整流電路，包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，第一級U3D反相輸入端接TL084運放的13腳，同相輸入端接12腳，同時串聯(lián)小電阻RlO并接地防止短路，輸出端接14腳；第二級U3A反相輸入端接TL084運放的2腳，同相輸入端接3腳，同時串聯(lián)小電阻R15并接地防止短路，輸出端接I腳，運放TL084的4腳和11腳分別接正負12伏電源。電位器W3用于調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)。通過電流傳感器輸出的信號經(jīng)過差動積分和線性半波整流電路后，電流輸入電路的最終輸出為單片機可接受的單極性、0-1. 25V的信號。附圖1中4為保護電路，目的為保護PCL1800高速采集卡，并將采集卡的輸入電壓箝位在5V以下，保護電路4的運放U3B反相輸入端接TL084運放的6腳，同相輸入端接5腳，5腳VCC接+5V電源，輸出端接7腳。當6腳信號大于5伏時，D3導通，則信號送往5腳與R17接地，以此保證信號不超過5V。附圖2為電源示意圖，電源為郎特寧Q-120B四路輸出開關(guān)電源，電源連接濾波電路并向運算放大器供電，電路向運算放大器ICL7650提供±5V電源，向運算放大器TL084提供±12V電源。附圖3為濾波電路示意圖，由于采集的焊接電流屬于交流陡變信號，且為微分信號，對此在信號進入采集前需要對采集信號進行濾波和抗干擾處理，設(shè)置電解電容C15、C17和C18來濾除高頻信號，設(shè)置電容C14、C16和C19來濾除低頻信號，濾波電路C18與電源T5的-12V端連接，C17與電源T5的+12V端連接，C15電解電容與電源T5的+5V端連接，運算放大器ICL7650的13腳連接濾波電路C14，運算放大器TL084的11腳連接濾波電路的電容C19，4腳連接濾波電路的電容C16。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型保護范圍并不局限于此，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的電流信號調(diào)理電路，其特征在于所述電流調(diào)理電路由接口電路、濾波電路和電源組成； 所述接口電路由差動積分電路(I)、反向放大電路(2)、線性半波整流電路(3)和保護電路(4)組成； 所述差動積分電路(I)包括ICL7650型集成運算放大器，運算放大器13腳連接濾波電路C14，反向輸出端腳4反并聯(lián)IN4007 二極管D9和DlO ;同相輸出端5腳接地，運放I腳和2腳分別連接記憶電容C4和C5，電容Cl和C2并聯(lián)后與Rl串聯(lián)連接到運算放大器腳11，C6和C7并聯(lián)后與R2串聯(lián)連接到運算放大器腳7 ； 所述反向放大電路(2)包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，U3C中9腳為反相輸入端，10腳為同相輸入端，與小電阻連接后接地，8腳接輸出端； 所述線性半波整流電路(3)包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，第一級U3D反相輸入端接TL084運放的13腳，同相輸入端接12腳，串聯(lián)小電阻RlO并接地，輸出端接14腳；第二級U3A反相輸入端接TL084運放的2腳，同相輸入端接3腳，串聯(lián)小電阻R15并接地，輸出端接I腳； 所述保護電路(4)包括TL084型四運算放大器，運放TL084的4腳接+12V電源，11腳接-12伏電源，11腳連接濾波電路的電容C19，4腳與連接濾波電路的電容C16，運放U3B反相輸入端接TL084運放的6腳，同相輸入端接5腳，5腳VCC接+5V電源，輸出端接7腳；所述濾波電路設(shè)置電解電容Cl5、Cl7和C18來濾除高頻信號，設(shè)置電容C14、C16和C19來濾除低頻信號，濾波電路C18與電源T5的-12V端連接，C17與電源T5的+12V端連接，C15電解電容與電源T5的+5V端連接，運算放大器ICL7650的13腳連接濾波電路C14，運算放大器TL084的11腳連接濾波電路的電容C19，4腳連接濾波電路的電容C16 ； 所述電源連接濾波電路并向運算放大器供電，濾波電路C18與電源T5的-12V端連接，C17與電源T5的+12V端連接，C15電解電容與電源T5的+5V端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的電流信號調(diào)理電路，包括電極間電壓接口電路、濾波電路和電源，所述接口電路由差動積分電路(1)、反向放大電路(2)、線性半波整流電路(3)和保護電路(4)組成，該電流信號由電流傳感器二次回路獲取，電流傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過積分、放大得到正比于點焊電流信號的電壓信號，電壓信號經(jīng)過半波精密整流電路，該信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)卡設(shè)定接受的0-1.25V的交流電壓信號，并進入工控機對信號進行處理。該電路測量精度、實際操作方便，因此具有廣闊的市場前景。
文檔編號B23K11/25GK202824976SQ201220338440
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者江濱, 李如雄, 歐陽羽林 申請人:江西昌興航空裝備有限公司