專利名稱：自動(dòng)電焊防護(hù)面罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電焊技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種自動(dòng)電焊防護(hù)面罩。
目前國、內(nèi)外文獻(xiàn)，如中國專利99243802.0、00242100.3等文獻(xiàn)公布的電焊防護(hù)面罩多為光控防護(hù)面罩，這類防護(hù)面罩是在焊接起弧后，由強(qiáng)烈的弧光觸發(fā)光傳感器，通過傳感器的電信號來控制防護(hù)眼鏡的閉合或加電壓給液晶光閥，使液晶鏡片由透明變?yōu)樯钌?。然而，這種光控防護(hù)面罩在強(qiáng)烈的弧光觸發(fā)光傳感器的同時(shí)也到達(dá)了人眼，致使人眼在防護(hù)眼鏡閉合或變色之前已接受到弧光，而不可避免地受到了一定程度的傷害。另外，當(dāng)工作區(qū)有多個(gè)焊接作業(yè)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，其中之一焊接時(shí)產(chǎn)生的弧光將照射很大空間，使其它本不應(yīng)動(dòng)作的光感應(yīng)式防護(hù)面罩也同時(shí)動(dòng)作，即所謂相互干擾，從而導(dǎo)致功能失效。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的本發(fā)明提供的是一種超高頻電磁波傳感式自動(dòng)電焊防護(hù)方法，包括發(fā)射和接收步驟a.發(fā)射步驟利用焊接電流作為源信號，采用焊接電流檢測器檢測焊接電流，通過超高頻發(fā)射電路將電流檢測器輸出的電流變換為電壓信號，并隨之將電信號轉(zhuǎn)換為超高頻電磁波信號。
b.接收步驟超高頻無線接收電路接收由超高頻發(fā)射電路發(fā)射的超高頻電磁波信號，并將此信號轉(zhuǎn)換為控制焊接面罩上的液晶光閥導(dǎo)通的電信號。
利用上述方法，本發(fā)明提供了自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，包括焊接面罩、液晶光閥和控制液晶光閥導(dǎo)通的無線遙控電路，該無線遙控電路包括發(fā)射和接收部分，即發(fā)射部分設(shè)有焊接電流檢測器、超高頻發(fā)射電路，置于焊機(jī)接地導(dǎo)線旁邊；其中，超高頻發(fā)射電路包括I/V變換電路和發(fā)射模塊，接收部分設(shè)有液晶光閥、超高頻無線接收電路，置于焊接面罩內(nèi)；其中，超高頻無線接收電路包括接收模塊、集成穩(wěn)壓器、多諧振蕩器和控制電路。
本發(fā)明具有成本低、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，傳感距離遠(yuǎn)、響應(yīng)時(shí)間快、有利于提高焊接工作的效率、質(zhì)量和安全性等優(yōu)點(diǎn)。
圖2是本發(fā)明的發(fā)射電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的接收電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一.自動(dòng)電焊防護(hù)方法如

圖1所示它是一種超高頻電磁波傳感式自動(dòng)電焊防護(hù)方法，包括發(fā)射和接收步驟。
a.發(fā)射步驟利用焊接電流作為源信號，采用焊接電流檢測器1檢測焊接電流，通過超高頻發(fā)射電路2將電流檢測器1輸出的電流變換為電壓信號，并隨之將電信號轉(zhuǎn)換為超高頻電磁波信號。
b.接收步驟超高頻無線接收電路3接收由超高頻發(fā)射電路2發(fā)射的超高頻電磁波信號，并將此信號轉(zhuǎn)換為控制焊接面罩5上的液晶光閥4導(dǎo)通的電信號。
上述超高頻發(fā)射電路2和超高頻無線接收電路3，可采用多腳成對編、譯碼集成電路，控制若干個(gè)電焊機(jī)在同一場地處于獨(dú)立工作狀態(tài)。
二.自動(dòng)電焊防護(hù)面罩如圖1、圖2、圖3所示其結(jié)構(gòu)包括液晶光閥4、焊接面罩5和控制液晶光閥導(dǎo)通的無線遙控電路。
無線遙控電路包括發(fā)射和接收部分，即發(fā)射部分設(shè)有焊接電流檢測器1、超高頻發(fā)射電路2，置于焊機(jī)接地導(dǎo)線旁邊。其中，電流檢測器用于檢測電焊機(jī)的輸出電流(20A～80A)。超高頻發(fā)射電路包括I/V變換電路和發(fā)射模塊。
接收部分設(shè)有超高頻無線接收電路3、液晶光閥4，置于焊接面罩5內(nèi)。超高頻無線接收電路包括接收模塊、集成穩(wěn)壓器、多諧振蕩器和控制電路。集成穩(wěn)壓器的輸入是電池電壓，為接收模塊提供能源，接收模塊在沒有接收到超高頻電磁波信號時(shí)，其輸出為0V，在接收到超高頻電磁波信號時(shí)，輸出為5V?？刂齐娐纷饔檬强刂贫嘀C振蕩器的工作狀態(tài)。
發(fā)射部分的具體電路如圖2所示I/V變換電路中，設(shè)有整流濾波、I/U變換電路、集成穩(wěn)壓器和響應(yīng)電路，其電路連接關(guān)系是二極管D1～D4構(gòu)成橋式整流器，它把50Hz的交流信號變位直流信號；它的兩端并聯(lián)有電容C0，它的正端接公共端。I/U變換電路由電阻R1構(gòu)成，把電流信號變換為電壓信號。集成穩(wěn)壓器，其腳1接二極管D1負(fù)極且經(jīng)電阻R1接公共端，其腳2、3分別經(jīng)二極管D5、電容C1負(fù)極接公共端。響應(yīng)電路是為了提高電路的響應(yīng)速度而設(shè)置的，它從R1兩端建立電壓信號開始工作(發(fā)射模塊開始發(fā)射信號)到集成穩(wěn)壓器建立穩(wěn)定的電壓信號僅有幾毫秒，集成穩(wěn)壓器輸出電壓穩(wěn)定后，由集成穩(wěn)壓器向發(fā)射模塊提供電源；響應(yīng)電路包括三極管T1、電池E1和電阻R2，其電路連接關(guān)系是三極管T1，其發(fā)射極接集成穩(wěn)壓器腳3及發(fā)射模塊腳1，其基極經(jīng)電阻R2接集成穩(wěn)壓器腳1，其集電極經(jīng)電池E1負(fù)極接公共端。C0和C1為濾波電容，平滑直流信號。集成穩(wěn)壓器為發(fā)射模塊提供穩(wěn)定的直流電源，其中公共端串接的二極管D5用于抬高集成穩(wěn)壓器的輸出電壓，使電路正常工作時(shí)高于電池電壓，迫使電池不輸出能量，以延長電池的使用壽命。
焊接電流檢測器是穿心式電流互感器，其線圈兩端分別接二極管D1負(fù)極、D4正極，其內(nèi)空穿過焊槍電纜。
接收部分的具體電路如圖2所示多諧振蕩器，由定時(shí)器及外圍電路(電阻R5、R6、Rw和電容C2)組成，通過R6和C2參數(shù)的調(diào)整可以改變其輸出信號的頻率?？刂齐娐钒ㄈ龢O管T2和電阻R3、R4，接收模塊沒有接收到信號時(shí)，T2集電極為DC12V，定時(shí)器腳1“懸浮”；當(dāng)接收模塊接收到信號時(shí)，輸出電壓為高電平，T2飽和導(dǎo)通。
多諧振蕩器和控制電路，它們的連接關(guān)系是定時(shí)器中，其腳1是公共端，其腳2、6接電阻R6一端，其腳3接電阻R6另一端，其腳4、8接電池E2正極，其腳5經(jīng)電容C3接地，其腳7是內(nèi)部晶體管的集電極，它經(jīng)電阻RW、R5接電池E2正極，并經(jīng)電容C4、電阻R7接地，電容C4、電阻R7的串接點(diǎn)與液晶光閥腳1連接；三極管T2，其集電極接定時(shí)器腳1，其基極經(jīng)電阻R3接RF接收模塊腳2，其發(fā)射極經(jīng)電容C2接定時(shí)器腳2，還經(jīng)電阻R4接電池E2正極；集成穩(wěn)壓器，其腳1接電池E2正極，其腳2接地，其腳3與接收模塊腳3相接，并經(jīng)電容C5負(fù)極接地。電池E2負(fù)極接地。
上述C3為高頻濾波電容，以保持定時(shí)器內(nèi)部基準(zhǔn)電路的電壓穩(wěn)定。電阻R5和Rw用于調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值，進(jìn)而達(dá)到靈活調(diào)節(jié)光閥的透光度。定時(shí)器的7腳在多諧振蕩器被“懸浮”時(shí)處于高電平狀態(tài)。因?yàn)楸痉桨覆捎昧似鸶糁弊饔玫碾娙軨4，這樣就不會(huì)有直流電壓信號施加于液晶光閥的輸入端，從而有效地減緩了液晶光閥的老化，提高了液晶光閥的使用壽命。由于液晶光閥是一個(gè)容性器件，當(dāng)信號停止時(shí)，尚有殘余電荷，R7的作用就是釋放這部分電荷，以加快液晶光閥由暗到亮。
上述發(fā)射、接收模塊，可采用RF或NT-R02A或nRF401等型號模塊。為了降低超高頻無線接收模塊中電池的耗能，超高頻無線接收模塊的信號產(chǎn)生電路采取懸浮的辦法焊機(jī)不工作(無信號)時(shí)，信號產(chǎn)生電路不耗電。焊機(jī)工作時(shí)，RF發(fā)射模塊和RF接收模塊中采用大規(guī)模集成電路PT2263和PT2272；這一對編、譯碼有12個(gè)腳，可部分或全部用于三態(tài)(“1”、“0”和“懸空”)地址編譯碼，若全部用于三態(tài)地址編譯碼，可產(chǎn)生312個(gè)不同電路，即理論上可實(shí)現(xiàn)53多萬臺(tái)電焊機(jī)在同一場地工作而互不干擾。
上述定時(shí)器，可采用μA555或LM555或UA555型號產(chǎn)品。集成穩(wěn)壓器，可采用7812或7815等型號穩(wěn)壓器。
本發(fā)明通過控制液晶光閥4的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電焊防護(hù)面罩的防護(hù)鏡片變色的無線遙控過程。液晶光閥導(dǎo)通時(shí)，液晶光閥即防護(hù)鏡片變色；反之，液晶光閥回到亮態(tài)。為了提高液晶光閥的響應(yīng)速度，從兩方面采取了技術(shù)措施一是在發(fā)射模塊中增加了三極管T1和電池E1，使焊機(jī)輸出回路中只要有電流就可發(fā)射信號，液晶光閥立即開始工作；二是液晶光閥在停止信號輸入時(shí)，即可通過R7釋放殘余電荷，加快了液晶光閥的透光速度。
上述液晶光閥4的變色過程如下當(dāng)焊條未接觸焊件時(shí)，圖2中的電流檢測器中無電流信號，超高頻發(fā)射電路中的晶體管T1截止，穩(wěn)壓器輸出電壓為0V，RF發(fā)射模塊不工作。由于沒有信號輸入，圖3中的超高頻無線接收電路中的RF接收模塊輸出電壓為0V，T2截止，μA555的1腳懸浮，7腳為高電位(+12V)。由于電容的隔直作用，液晶光閥的輸入被隔斷，液晶光閥處于亮態(tài)。
當(dāng)焊條與焊件接觸的一瞬間，焊機(jī)的輸出電路立即產(chǎn)生很大的焊接電流，但尚未起弧。被電流檢測器檢測到的焊接電流信號在R1產(chǎn)生壓降，首先使T1導(dǎo)通，+12V的電池被接入到RF發(fā)射模塊的電源端，RF發(fā)射模塊開始發(fā)射超高頻電磁波信號，經(jīng)過幾毫秒的延遲時(shí)間，穩(wěn)壓器的輸出端建立了穩(wěn)定的直流電壓(+12V)，開始為RF發(fā)射模塊供電。RF接收模塊接收到超高頻電磁波信號后，輸出+5V的直流電壓信號，T2飽和導(dǎo)通，μA555的1腳接地，7腳輸出一個(gè)150Hz的方波信號，通過耦合電容使液晶光閥變暗，液晶光閥的透光度可通過7腳與電源之間的電位器靈活地調(diào)節(jié)。
當(dāng)焊機(jī)停焊時(shí)，焊機(jī)的輸出回路中電流為0A，RF發(fā)射模塊停止發(fā)射信號(晶體管T1截止)，RF接收模塊的輸出電壓變?yōu)?V，T2又回到截止?fàn)顟B(tài)。殘余電荷通過R7釋放，液晶光閥鏡片又迅速回到亮態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)電焊防護(hù)方法，其特征是一種超高頻電磁波傳感式自動(dòng)電焊防護(hù)方法，包括發(fā)射和接收步驟a.發(fā)射步驟利用焊接電流作為源信號，采用焊接電流檢測器(1)檢測焊接電流，通過超高頻發(fā)射電路(2)將焊接電流檢測器(1)輸出的電流變換為電壓信號，并隨之將電信號轉(zhuǎn)換為超高頻電磁波信號，b.接收步驟超高頻無線接收電路(3)接收由超高頻發(fā)射電路(2)發(fā)射的超高頻電磁波信號，并將此信號轉(zhuǎn)換為控制焊接面罩(5)上的液晶光閥(4)導(dǎo)通的電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)電焊防護(hù)方法，其特征是超高頻發(fā)射電路(2)和超高頻無線接收電路(3)中，采用多腳成對編、譯碼集成電路，控制若干個(gè)電焊機(jī)在同一場地處于獨(dú)立工作狀態(tài)。
3.一種使用權(quán)利要求1或2所述方法的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，包括焊接面罩(5)和液晶光閥(4)，其特征是設(shè)有控制液晶光閥(4)導(dǎo)通的無線遙控電路，該無線遙控電路包括發(fā)射和接收部分，即發(fā)射部分設(shè)有焊接電流檢測器(1)、超高頻發(fā)射電路(2)，置于焊機(jī)接地導(dǎo)線旁邊；其中，超高頻發(fā)射電路包括I/V變換電路和發(fā)射模塊，接收部分設(shè)有超高頻無線接收電路(3)、液晶光閥(4)，置于焊接面罩(5)內(nèi)；其中，超高頻無線接收電路包括接收模塊、集成穩(wěn)壓器、多諧振蕩器和控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是所述的I/V變換電路，設(shè)有整流濾波、I/U變換電路、集成穩(wěn)壓器和響應(yīng)電路，其電路連接關(guān)系是二極管D1～D4構(gòu)成橋式整流器，它的兩端并聯(lián)有濾波電容C0，它的正端接公共端；I/U變換電路，由電阻R1構(gòu)成；集成穩(wěn)壓器，其腳1接二極管D1負(fù)極且經(jīng)電阻R1接公共端，其腳2、3分別經(jīng)二極管D5、濾波電容C1負(fù)極接公共端；響應(yīng)電路中，三極管T1，其發(fā)射極接集成穩(wěn)壓器腳3及發(fā)射模塊腳1，其基極經(jīng)電阻R2接集成穩(wěn)壓器腳1，其集電極經(jīng)電池E1負(fù)極接公共端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是所述的焊接電流檢測器(1)是穿心式電流互感器，其線圈兩端分別接二極管D1負(fù)極、D4正極，其內(nèi)空穿過焊槍電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是所述的多諧振蕩器和控制電路，多諧振蕩器由定時(shí)器及外圍電路組成，控制電路包括三極管T2和電阻R3、R4，它們的連接關(guān)系是定時(shí)器中，其腳1是公共端，其腳2、6接電阻R6一端，其腳3接電阻R6另一端，其腳4、8接電池E2正極，其腳5經(jīng)電容C3接地，其腳7是內(nèi)部晶體管的集電極，它經(jīng)電阻RW、R5接電池E2正極，并經(jīng)電容C4、電阻R7接地，電容C4、電阻R7的串接點(diǎn)與液晶光閥腳1連接；三極管T2，其集電極接定時(shí)器腳1，其基極經(jīng)電阻R3接RF接收模塊腳2，其發(fā)射極經(jīng)電容C2接定時(shí)器腳2，還經(jīng)電阻R4接電池E2正極；集成穩(wěn)壓器，其腳1接電池E2正極，其腳2接地，其腳3與接收模塊腳3相接，并經(jīng)電容C5負(fù)極接地；電池E2負(fù)極接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是定時(shí)器采用μA555或LM555或UA555型號產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是所述的發(fā)射、接收模塊，采用RF或NT-R02A或nRF401型號模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，其特征是所述的集成穩(wěn)壓器，采用7812或7815型號穩(wěn)壓器。
全文摘要
本發(fā)明是一種自動(dòng)電焊防護(hù)面罩，包括焊接面罩(5)、液晶光閥(4)和控制液晶光閥(4)導(dǎo)通的無線遙控電路，無線遙控電路由焊接電流檢測(1)和超高頻電磁波信號的發(fā)射電路(2)、接收電路(3)組成。本發(fā)明通過檢測初始焊接電流、將電信號轉(zhuǎn)化為高頻電磁波，采用高頻電磁波傳感方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電焊防護(hù)面罩的液晶光閥鏡片在弧光出現(xiàn)前自動(dòng)變光的無線遙控；采用編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)焊接操作而無相互干擾。本發(fā)明具有成本低、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，傳感距離遠(yuǎn)、響應(yīng)時(shí)間快，有利于提高焊接工作的效率、質(zhì)量和安全性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F16P1/06GK1395912SQ0213880
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者向曉東, 郝國法, 姜繁智 申請人:武漢科技大學(xué)