電焊機防觸電保護裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電焊機防觸電保護裝置。包括單片機控制裝置、時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管控制單元、漏電保護控制單元、故障復位控制單元、觸電檢測控制單元。所述時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管控制單元、漏電保護控制單元、故障復位控制單元、觸電檢測控制單元均與所述單片機控制裝置相連接；所述觸電檢測控制單元包括一次電源及控制回路和二次側回路。它結構簡單、成本低廉、制造容易和操作安全可靠。能夠可靠實時的檢測焊接作業(yè)人員，與電焊機二次回路間的電阻值、流過人體的電流值或對人體的安全電壓等；達到跳閘條件時，能夠迅速可靠的切斷電焊機電源，從而保證焊接作業(yè)人員在觸電時，能夠迅速脫離危險，保障人身生命安全的目的。
【專利說明】電焊機防觸電保護裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電焊機電源技術，尤其涉及一種用于直流或交流電焊機防觸電保 護裝置。

【背景技術】
[0002] 目前，電焊機是現(xiàn)代工業(yè)生產中應用最為廣泛的施工設備之一，電焊機是將電能 轉換為熱能的焊接電源設備，它利用輸出端兩電極在瞬間短路或放電時產生的高溫電弧來 熔化電焊條上的焊料和被焊材料，以實現(xiàn)使它們結合的目的。電焊機被廣泛應用于建筑、造 船、設備制造等各大行業(yè)，由于電焊機空載電壓較高60?90V遠超36V的安全電壓，焊接作 業(yè)時，維持電弧所需的工作電壓在16?35V左右，超過金屬容器內或潮濕環(huán)境下的12V安 全電壓，存在較大觸電事故隱患，特別是在不良的焊接環(huán)境下如在金屬結構上、金屬容器、 管道內或水下，潮濕地點進行焊接，若焊工身體狀況較差，人體電阻很低，很容易造成觸電 事故。據(jù)不完全統(tǒng)計資料顯示每年全國由電焊機引起造成人員傷害，觸電事故高達600多 起。尤其是在夏天，工人們在高溫、潮濕、悶熱的船艙（工地）焊接作業(yè)，出汗量大，嚴重威 脅著焊工們的生命安全。目前，電焊機僅有節(jié)電保護裝置，當檢測空載狀態(tài)時，延時降低二 次電壓到15?20V，仍然高于國家規(guī)定的金屬容器內或潮濕環(huán)境下的12V安全電壓，因此， 現(xiàn)有的節(jié)電保護裝置的保護功能非常有限，不能有效避免人員觸電事故的發(fā)生。


【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種電焊機防觸電保護裝 置。它結構簡單、成本低廉、制造容易和操作安全可靠。能夠可靠實時的檢測焊接作業(yè)人 員，與電焊機二次回路間的電阻值、流過人體的電流值或對人體的安全電壓等；達到跳閘條 件時，能夠迅速可靠的切斷電焊機電源，從而保證焊接作業(yè)人員在觸電時，能夠迅速脫離危 險，保障人身生命安全的目的。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種電焊機防觸電保護裝置，包括單片機控 制裝置、時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管控制單元、漏電保護控制單元、故障復位控制單元、 觸電檢測控制單元。所述單片機控制裝置中的兩個引腳為電源輸入端，兩個引腳接地；所 述時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管控制單元、漏電保護控制單元、故障復位控制單元、觸電 檢測控制單元均與所述單片機控制裝置相連接；所述時鐘脈沖控制單元包括晶振和電容， 所述單片機控制裝置兩引腳外接所述晶振及兩個所述電容并聯(lián)電路連接；所述發(fā)光二極管 控制單元包括兩個電阻、兩個發(fā)光二極管及電源，所述兩個電阻分別與各自發(fā)光二極管及 電源電路連接；所述漏電保護控制單元包括中間繼電器、光電耦合器、電阻、電源和漏電保 護輸出繼電器，所述中間繼電器、光電耦合器、電阻、電源和漏電保護輸出繼電器電路連接； 所述故障復位控制單元包括電阻、按鈕開關與電源，所述電阻、按鈕開關與電源和地電路連 接；所述觸電檢測控制單元包括一次電源及控制回路和二次側回路，用于實時檢測絕緣電 阻，低于預先設定標準值時，立即切斷電焊機電源，來保證保護人身安全。
[0005] 作為本發(fā)明的一種改進，所述二次測回路包括附加直流電源、整流二極管、限流電 阻、采樣電阻和焊鉗；所述二次檢測回路由附加直流電源，通過整流二極管分別與各自限流 電阻電路連接，再分別與焊把線和接地線電路連接，另一端通過采樣電阻接到焊鉗的金屬 片上。
[0006] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述一次電源及控制回路包括電源、空氣開關、合閘控 制回路及接觸器，所述電源通過帶漏電、過流及短路保護的空氣開關后到合閘控制回路及 接觸器，再通過接觸器后到達直流或交流電焊機的一次側回路。所述合閘控制回路包括熔 斷器、保護繼電器輸出節(jié)點、合閘按鈕、分閘按鈕、接觸器線圈。所述合閘控制回路經由熔斷 器，保護繼電器輸出節(jié)點、合閘按鈕、分閘按鈕到達接觸器線圈，其中合閘按鈕上并聯(lián)有接 觸器的自保節(jié)點。
[0007] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明取得的有益效果是：在電焊機二次側的兩個輸出端（焊 接地線、焊把線）和把手（作業(yè)人員直接接觸部位）間增加一個觸電檢測控制單元，該觸電 檢測控制單元能在焊接或空載過程中實時檢測電焊機二次側與操作人員間的電阻值，當電 阻值低于某預先設定標準值時，極短時間內切斷電焊機一次側電源（時間可設定），使觸電 人員迅速脫離危險，只有在人工復位，且檢測接地電阻符合規(guī)定時，才能再次開啟電焊機。 該電焊機防觸電保護裝置結構簡單、成本低廉、制造容易和操作安全可靠，能夠靈敏、準確 的檢測出焊接人員與電焊機二次側回路間的電阻值、流過人體的電流值、給人體造成的安 全電壓等，達到跳閘條件時，能夠迅速、可靠切斷電焊機電源，確保觸電人員安全的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的觸電檢測控制圖；
[0009] 圖2為本發(fā)明的單片機控制裝置控制系統(tǒng)圖。

【具體實施方式】
[0010] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0011] 圖1與圖2示出了本發(fā)明一種電焊機防觸電保護裝置，該裝置包括單片機控制裝 置9、時鐘脈沖控制單元13、發(fā)光二極管控制單元10、11、漏電保護控制單元14、故障復位控 制單元12、觸電檢測控制單元4、7。所述單片機控制裝置9可以為ATmegal6型單片機（引 腳數(shù)量優(yōu)選為40)，還可以為其他型號單片機、PLC可編程控制器或其他控制裝置。其中， 所述單片機控制裝置9中的10 #、30#引腳為電源輸入端，所述電源電壓均優(yōu)選為5V 引腳接地；所述時鐘脈沖控制單元13、發(fā)光二極管控制單元10、11、漏電保護控制單元14、 故障復位控制單元12、觸電檢測控制單元4、7均與所述單片機控制裝置9電路連接。所述 時鐘脈沖控制單元13包括晶振Y1和電容C2、C3,所述單片機控制裝置9中12 #、13#引腳外 接晶振Y1及兩個電容C2、C3并聯(lián)如圖2所示電路連接，用于給單片機控制裝置9提供時鐘 脈沖，確保單片機控制裝置9能夠正常運行。所述發(fā)光二極管控制單元10、11包括電阻、發(fā) 光二極管及電源，所述單片機控制裝置9中27 #、28#管腳分別通過電阻R3、R4與各自發(fā)光二 極管D3、D4及優(yōu)選5V電源如圖2所示電路連接，實現(xiàn)對發(fā)光二極管D3、D4的控制，用來指 示工作狀態(tài)（工作時閃爍）和動作指示（漏電跳閘時被點亮）。所述漏電保護控制單元14 包括中間繼電器J、光電耦合器U2、電阻R2、優(yōu)選5V電源和漏電保護輸出繼電器，所述中間 繼電器J、光電耦合器U2、電阻R2與電源如圖2所示電路連接，所述單片機控制裝置9中4# 引腳通過光電耦合器U2、電阻R2、中間繼電器J線圈與電源如圖2所示電路連接，實現(xiàn)對漏 電保護輸出繼電器的控制。所述故障復位控制單元12包括電阻R5、按鈕開關K1與優(yōu)選5V 電源，所述單片機控制裝置9中22#引腳通過R5、按鈕K1與電源和地如圖2所示電路連接， 實現(xiàn)故障復位輸入功能。所述觸電檢測控制單元4、7為40 #引腳用于檢測采樣電阻上的電 壓，并有相應程序負責進行模數(shù)轉換、對比、分析、判斷等功能，從而實現(xiàn)人體電阻的實時檢 測。所述觸電檢測控制單元4、7包括一次電源及控制回路7和二次側回路4,用于實時檢測 絕緣電阻，低于預先設定標準值時，所述絕緣電阻預先設定標準值為1-3千歐，優(yōu)選為2千 歐，立即切斷電焊機5電源，來保證保護人身安全。
[0012] 如圖1所示，所述一次電源及控制回路包括電源、空氣開關DL、合閘控制回路及接 觸器M。所述一次電源及控制回路中電源最好采用220V或380V等電壓供電，通過帶漏電、 過流及短路保護的空氣開關DL后到合閘控制回路及接觸器M，再通過接觸器Μ后到達直流 或交流電焊機的一次側6回路。其中，所述合閘控制回路包括熔斷器FU、保護繼電器輸出節(jié) 點J(常開）、合閘按鈕Η(常開）、分閘按鈕F(常閉）、接觸器線圈Μ。所述合閘控制回路經 由熔斷器FU，保護繼電器輸出節(jié)點J(常開）、合閘按鈕Η(常開）、分閘按鈕F(常閉）到達 接觸器線圈Μ，其中合閘按鈕Η上并聯(lián)有接觸器Μ自保節(jié)點（常開）。
[0013] 當單片機控制裝置9組成的控制核心檢測到具備合閘條件后，將閉合保護節(jié)點J， 在此情況下按下合閘按鈕Η后，接觸器Μ將帶電吸合，接觸器Μ自保節(jié)點閉合，確保松開合 閘按鈕Η后仍然能夠維持接觸器Μ的吸合，電焊機5帶電工作；當檢測到觸電故障或達到跳 閘條件后，控制器將斷開保護節(jié)點J，接觸器Μ失電節(jié)點斷開，分斷了電焊機5的電源，從而 實現(xiàn)保護跳閘功能；當按下分閘按鈕F后，接觸器Μ失電節(jié)點斷開，分斷了電焊機5的電源， 從而實現(xiàn)分閘功能。
[0014] 如圖1所示，所述二次測8回路包括附加直流電源Ε1、整流二極管D5、D6、限流電 阻R6、R7、采樣電阻R8和焊鉗2,其由附加直流電源Ε1，通過整流二極管D5、D6分別與各自 限流電阻R6、R7如圖1所示電路連接，再分別與焊把線和接地線電路連接，另外一端通過采 樣電阻R8連接到焊鉗2的金屬片上實現(xiàn)與人體的相連。
[0015] 當焊接作業(yè)人員人體與焊鉗線、回流接地線間電阻變化時，采樣電阻R8上檢測的 ADR電壓將隨之變化，送到控制器進行模數(shù)轉換并進行對比等處理，達到某預先設定標準值 時，將控制保護繼電器J動作跳閘，從而實現(xiàn)漏電保護功能。
[0016] 該電焊機防觸電保護裝置工作原理為：
[0017] 焊接人員通過焊條1給被焊件3焊接前，檢查具備工作條件后，合上空氣開關DL， 單片機控制系統(tǒng)得電后開始工作，附加直流電源E1得電并經過兩個二極管D5、D6和限流電 阻R6、R7及采樣電阻R8,將直流電壓附加到焊接人員和焊鉗2(焊把線）或被焊工件3上 (接地回流線），檢測人體與被焊件3或焊鉗2間電阻值（運行期間實時監(jiān)測該值）符合規(guī) 定后，將閉合中間繼電器J，具備了合閘條件，這是焊接人員按下合閘按鈕Η后，接觸器Μ將 帶電吸合，接觸器的輔助節(jié)點Μ隨之閉合自保了合閘按鈕Η，這時焊接人員焊工松開合閘按 鈕Η后便可開始進行焊接作業(yè)。焊接過程中由于溫度高或操作不規(guī)范等原因人員觸及焊鉗 2、被焊3件或電阻較低到安全值以下時，保護器將迅速斷開中間繼電器J時，接觸器Μ失電 跳閘，從而斷開電焊機的電源，確保人身安全。當焊接人員想繼續(xù)焊接時，需按下故障復位 按鈕ΚΙ (或分斷DL空氣開關再重新送電），該電焊機防觸電保護裝置將重復上述過程進行 絕緣電阻檢測，具備條件后將閉合中間繼電器J，這時焊接人員再次按下合閘按鈕Η后將可 繼續(xù)焊接工作。
[0018] 上面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施 方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以對其作出種種變化。
【權利要求】
1. 一種電焊機防觸電保護裝置，包括單片機控制裝置、時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管 控制單元、漏電保護控制單元、故障復位控制單元；所述單片機控制裝置中的兩個引腳為電 源輸入端，兩個引腳接地；所述時鐘脈沖控制單元、發(fā)光二極管控制單元、漏電保護控制單 元、故障復位控制單元均與所述單片機控制裝置相連接；所述時鐘脈沖控制單元包括晶振 和電容，所述單片機控制裝置兩引腳外接所述晶振及兩個電容并聯(lián)電路連接；所述發(fā)光二 極管控制單元包括兩個電阻、兩個發(fā)光二極管及電源，所述兩個電阻分別與各自發(fā)光二極 管和電源電路連接；所述漏電保護控制單元包括光電耦合器、電阻、電源和漏電保護輸出繼 電器，所述光電耦合器、電阻、電源和漏電保護輸出繼電器電路連接；所述故障復位控制單 元包括電阻、按鈕開關與電源，所述電阻、按鈕開關與電源和地電路連接，其特征在于：還包 括觸電檢測控制單元，所述觸電檢測控制單元包括一次電源及控制回路和二次側回路，且 與所述單片機控制裝置相連接，用于實時檢測絕緣電阻，低于絕緣電阻預先設定標準值時， 立即切斷電焊機電源，來保證保護人身安全。
2. 如權利要求1所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述二次測回路包括附 加直流電源、整流二極管、限流電阻、采樣電阻和焊鉗，所述二次檢測回路由附加直流電源， 通過整流二極管分別與各自限流電阻電路連接，再分別與焊把線和接地線連接，另一端通 過采樣電阻接到焊鉗的金屬片上。
3. 如權利要求1或2所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述一次電源及控 制回路包括電源、空氣開關、合閘控制回路及接觸器，所述電源通過空氣開關到合閘控制回 路及接觸器，再通過接觸器到達直流或交流電焊機的一次側回路。
4. 如權利要求3所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述合閘控制回路包括 熔斷器、保護繼電器輸出節(jié)點、合閘按鈕、分閘按鈕、接觸器線圈，所述合閘控制回路經由熔 斷器，保護繼電器輸出節(jié)點、合閘按鈕、分閘按鈕到達接觸器線圈，其中合閘按鈕上并聯(lián)有 接觸器的自保節(jié)點。
5. 如權利要求1或2所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述絕緣電阻預先 設定標準值為2千歐。
6. 如權利要求3所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述絕緣電阻預先設定 標準值為2千歐。
7. 如權利要求1或2所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述單片機控制裝 置為單片機、PLC可編程控制器或控制裝置。
8. 如權利要求7所述的電焊機防觸電保護裝置，其特征在于：所述單片機為ATmegal6 型單片機。
【文檔編號】B23K9/10GK104096949SQ201410376621
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】丁少華 申請人:丁少華