CN101502923A - 电焊机载波遥控装置 - Google Patents

Abstract

一种抗干扰及抗衰落性能优秀的电焊机载波遥控装置，包括电焊机的主控制板和电焊机的焊接电缆，特点是设有电焊机载波遥控器，该遥控器由显示单元、按键单元、载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元连接构成，用于设定、收发和显示焊接参数，该遥控器的载波收发驱动单元的两个输出连接线与电焊机焊接电缆的焊钳和地线夹相连接；设有置于电焊机内部的载波接收器，该接收器由载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元、D/A模拟信号输出单元连接构成，用于接收遥控器发来的设定焊接参数，且反馈当前焊接参数，该接收器通过通讯接口或者D/A模拟信号接口与电焊机的主控制板相连接。

Description

电焊机载波遥控装置

技术领域

本发明涉及一种电焊机的焊接远程控制装置，更具体的说是利用电焊机的焊接电缆传输载波信号实现电焊机远程传输数据或信息的遥控装置。

背景技术

目前，公知的电焊机遥控器分为无线遥控器和有线遥控器，无线遥控器因其需要内置电池而实用性较差，且无线信号在工业环境中受干扰较大；有线遥控器分为数字传输信号的遥控器和模拟传输信号的遥控器，这类遥控器与电焊机之间必须连接一条多芯遥控线缆，对远距离焊接施工，存在成本高、使用及维护都不方便等问题。电力线载波技术在很多行业领域都得到很好的应用，它是以电力线为载体传输信号，不需要专门架设线路，具有成本低，通讯距离远，载波装置无需单独考虑电源等特点；但是在负载重，干扰大的焊接电缆线上进行载波信号的传输，目前在电焊机领域仍属空白。中国专利94248830X公开了一种《电焊机遥控装置》，所述装置包括遥控器、接收器、电焊机主控板，其特征在于：接收器装在电焊机内，把线(5)的一端与电焊机主控板、接收器连接，把线(5)的另一端与焊把(3)连接，焊把(3)可以接触遥控器(4)上的调节电极(2)，遥控器(4)接有一个可与工件(8)接触的接地磁极(7)，遥控器(4)上设有一个功能开关(1)，所述装置还设一个地线(6)；内部不需接电源的遥控器上的两个调节电极为增/开电极和减/关电极，遥控器(4)内包括：D7—D10整流电路，C8滤波电容，由Q1、R9、C9\、DW1、C16组成的串联稳压电路，变换成稳定的8伏直流电压的由C17、LM7808、C18、C19组成的电路，由C15、R7、G1组成的多谐振荡器，C14、R6、G3组成的多谐振荡器，由Q2、T1、C3、R3组成的选频放大电路，由G4、G5、R11、C20组成的抗干扰电路，MC145026集成线路以及NE567集成线路；所述遥控装置的接收器包括鉴频译码电路、电源控制电路、时钟电路、计数和电压的合成电路、控制电压的跟随电路、近控和遥控转换电路、150KHZ发送器电路以及电源部分的电路。从通讯技术角度看该专利也属于载波通讯技术，该通讯技术属于频移键控(FSK)，它是载波频率随数字信号而变化的一种调制方式。利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。除具有两个符号的二进制频移键控之外，尚有代表多个符号的多进制频移键控，简称多频调制，一种用多个载波频率承载数字信息的调制类型。最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统，该专利使用的就是双频FSK系统，也就是用两个不同的频率值来代表数字0和1。但是，由于该专利采用简单的模块电路，其调试复杂，故障率高，特别是抗干扰性能比较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种方便实用的电焊机载波遥控装置，它既解决了有线遥控器需要专用遥控线缆的问题，又克服了无线遥控器需要内置电池、环境干扰大的问题，且该电焊机载波遥控装置可对电焊机的各种参数进行远程控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电焊机载波遥控装置，包括电焊机的主控制板和电焊机的焊接电缆，其特征在于，

1)设有电焊机载波遥控器，该遥控器由显示单元、按键单元、载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元连接构成，用于设定、收发和显示焊接参数，该遥控器的载波收发驱动单元的两个输出连接线与电焊机焊接电缆的焊钳和地线夹相连接，

2)设有置于电焊机内部的载波接收器，该接收器由载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元、D/A模拟信号输出单元连接构成，用于接收遥控器发来的设定焊接参数，且反馈当前焊接参数，该接收器通过通讯接口或者D/A模拟信号接口与电焊机的主控制板相连接。

作为优选，所述遥控器和接收器的CPU单元是由内含调制解调的微处理器PL3105C构成，该微处理器采用了直序扩频、DPSK调制/解调、半双工通信方式，其载频为120KHz、带宽为15KHz、传输速率为500bps、接受灵敏度为100uVrms，具有15位伪码长度，可编程的同步捕获门限。

作为优选，所述遥控器和接收器的载波收发驱动单元是CPU单元输出调制的扩频载波信号通过电容C9、C10送到由三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成的复合放大电路中进行幅值放大，经过放大的载波信号再通过电容C1、电感L1整形加载到磁环变压器T1的初级绕组上，在磁环变压器T1次级上感应的载波信号通过电容C2、C3把载波信号耦合到焊接电缆上，完成载波的发送功能；焊接电缆上的载波信号通过电容C2、C3加载到磁环变压器T1的次级绕组，在初级绕组上感应的载波信号，首先经过瞬态电压抑制管Z3限幅，并通过电容C4、电感L2组成并联谐振电路，对120KHZ的载波信号进行选频滤波，二极管、D3、D4对选频过的载波信号再次进行限幅并送入CPU单元进行解调处理，完成载波的接收功能。

作为优选，所述接收器的D/A模拟信号输出单元是CPU单元接收到的载波控制信号，通过串行接口送到D/A模拟信号输出单元中的TLC5615中，TLC5615经过D/A转换由0UT脚输出模拟信号，且通过LM358组成的跟随器输出到焊机控制板的模拟遥控信号输入端。

作为优选，所述遥控器的稳压单元是由UC3844为核心的开关电源组成，分别为CPU单元提供稳定的+5V电源，和载波收发驱动单元提供+20V的工作电源。

本发明的有益效果是，由于遥控器和接收器的CPU单元是由内含调制解调的微处理器PL3105C构成，该微处理器采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，且采用大规模数字/模拟混合0.35um COMS工艺制作，所以在抗干扰及抗衰落性能等方面有着出众的表现，同其它相关载波芯片相比功耗更小，性能更高。本发明直接利用电焊机的焊接电缆传输载波信号，且在进行参数设定时载波遥控器才与焊接电缆相连接，参数设定成功后遥控器可以脱离焊接电缆。本发明可以远距离遥控焊机参数，既不需要专用多芯遥控电缆，也不需要内置电池。安装与使用都很方便。本装置已经做成样品，经过实际测试，焊接电缆长度小于100米时，通讯成功率达到了100％。本发明采用的通讯技术是相移键控(PSK)，它是载波相位随数字信号而变化的一种调制方式，利用载波相位的不同来表示信号中二进制1和0。PSK相移键控调制技术在数据传输中，尤其是在中速和中高速的数据传输中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性，在有衰落的信道中也能获得很好的效果。本发明主要使用的是二相调相，在实际应用中还有四相、八相及十六相调相。同时采用了15位的伪码的直序扩频技术。扩频技术能减少通讯中误码，更进一步提高了数据的抗干扰特性。本发明采用带扩频的PSK，其优势是抗干扰性好，误码率低，抗衰落。体现为通讯距离长，通讯速率高。本发明采用集成度高的专业载波芯片PL3105C，干扰小，调试简单。同时该芯片内部集成了8位微处理器，使载波装置更智能化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的遥控器部分的电路框图。

图1中，1是CPU单元，2是载波收发驱动单元，3是稳压电源单元，4是按键单元，5是显示单元。

图2是本发明的接收器部分的电路框图。

图2中，6是CPU单元，7是载波收发驱动单元，8是电焊机控制板的接口单元，9是D/A模拟信号输出单元。

具体实施方式

本发明是一种电焊机载波遥控装置，包括电焊机的主控制板和电焊机的焊接电缆，其特征在于，

1)设有电焊机载波遥控器(以下简称遥控器)，该遥控器由显示单元、按键单元、载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元连接构成，用于设定、收发和显示焊接参数，该遥控器的载波收发驱动单元的两个输出连接线与电焊机焊接电缆的焊钳和地线夹相连接，

2)设有置于电焊机内部的载波接收器(以下简称接收器)，该接收器由载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元、D/A模拟信号输出单元连接构成，用于接收遥控器发来的设定焊接参数，且反馈当前焊接参数，该接收器通过通讯接口或者D/A模拟信号接口与电焊机的主控制板相连接。

如图1、图2所示，所述遥控器和接收器的CPU单元1、6是由内含调制解调的微处理器PL3105C构成，该微处理器采用了直序扩频、DPSK调制/解调、半双工通信方式，其载频为120KHz、带宽为15KHz、传输速率为500bps、接受灵敏度为100uVrms，具有15位伪码长度和可编程的同步捕获门限。

如图1、图2所示，所述遥控器和接收器的载波收发驱动单元2、7的结构是，CPU单元输出调制的扩频载波信号，通过该载波收发驱动单元2、7的电容C9、C10送到由三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成的复合放大电路中进行幅值放大，经过放大的载波信号再通过电容C1、电感L1整形加载到磁环变压器T1的初级绕组上，在磁环变压器T1次级上感应的载波信号通过电容C2、C3把载波信号耦合到焊接电缆上，完成载波的发送功能；焊接电缆上的载波信号，通过该载波收发驱动单元2、7的电容C2、C3加载到磁环变压器T1的次级绕组，在初级绕组上感应的载波信号，首先经过瞬态电压抑制管Z3限幅，并通过电容C4、电感L2组成并联谐振电路，对120KHZ的载波信号进行选频滤波，二极管、D3、D4对选频过的载波信号再次进行限幅并送入CPU单元进行解调处理，完成载波的接收功能。

如图2所示，所述接收器的D/A模拟信号输出单元9的结构是，CPU单元接收到的载波控制信号，通过串行接口送到D/A模拟信号输出单元9中的TLC5615中，TLC5615经过D/A转换由0UT脚输出模拟信号，且通过LM358组成的跟随器输出到焊机控制板的模拟遥控信号输入端。接收器与电焊机的主控制板通过通讯接口或者D/A模拟信号接口连接，无论采用哪种接口，只要启动遥控，焊接参数均由遥控器来设定。

在图1中，所述遥控器的稳压单元3，是由UC3844为核心的开关电源组成，分别向CPU单元1提供稳定的+5V电源，向载波收发驱动单元2提供+20V的工作电源。

在图1中，稳压电源单元3直接与焊接电缆连接，从焊接电缆上提供的电源取出能量，向CPU单元1与载波收发驱动单元2提供稳定的工作电源。通过按键单元4输入需要设置的焊接参数，由CPU单元1中固化的控制程序对该参数进行编码处理，经过CPU单元1的扩频调制，再经过电容C9、C10进入载波收发驱动单元2，由该单元2的三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成的复合放大电路进行幅值放大，经过放大的载波信号再通过电容C1、电感L1整形加载到磁环变压器T1的初级绕组上，在磁环变压器T1次级上感应的载波信号通过电容C2、C3把载波信号耦合到焊接电缆上，完成载波信号的发送。

在图2中，接口单元8与电焊机的主控制板连接，接口单元8从电焊机的主控制板上引入接收器各个单元需要的工作电源，载波收发驱动单元7中的电容C2、C3在焊机内部与焊接电缆的快速插座相连接，焊接电缆上的载波信号通过电容C2、C3加载到磁环变压器T1的次级绕组，在初级绕组上感应的载波信号，首先经过瞬态电压抑制管Z3限幅，并通过电容C4、电感L2组成并联谐振电路，对120KHZ的载波信号进行选频滤波。二极管D3、D4对选频过的载波信号再次进行限幅并送入CPU单元6进行解调处理，完成载波的接收功能。CPU单元6中内置的程序对接收到的载波信号进行分析整理，再通过接口单元8中的串口或者D/A模拟信号输出单元9输出需要设置的参数或者模拟量。所述接收器的接口单元，接收器上所需电源以及与电焊机控制板的通讯端口的连接均通过接口单元来实现。

整机工作方式是：首先电焊机载波遥控器的两个输出连接线与电焊机的焊接电缆的焊钳和地线夹相连接，打开电焊机的电源，遥控器得电且向焊接电缆上发送握手信号，电焊机内置的接收器从焊接电缆上得到握手信号后，将电焊机的当前参数传输给遥控器，握手通讯成功。握手通讯成功后，通过按键输入设定的参数，按下发送按键，遥控器把设定的参数通过载波通讯传送给接收器，接收器进行信号转换，且通过串行通讯接口或者D/A模拟信号输出单元把设定的参数输送到电焊机控制板，达到对电焊机的实际控制。如果接收器收到的参数数据正确，将给遥控器反馈一个设定的参数值，收到的参数值在遥控器的显示单元5的数码管上显示。如果设定的参数数据不正确，接收器将反馈一个错误信息，收到的错误信息在遥控器的显示单元5的数码管上显示，此时需要重新进行参数设定，反复操作，直至设定的参数正确为止。

电焊机载波遥控装置是由载波遥控器和置于电焊机内部的载波接收器两个部分构成。它们利用电焊机的焊接电缆传输载波信号。载波遥控器在进行参数设定时才与焊接电缆相连接，参数设定成功后即可取下。而置于电焊机内部的载波接收器与电焊机内部的焊接电缆接口始终相连接。

本装置已经做成样品，经过实际测试，焊接电缆长度小于100米时，通讯成功达到了100％。

Claims (5)

1.一种电焊机载波遥控装置，包括电焊机的主控制板和电焊机的焊接电缆，其特征在于，

1)设有电焊机载波遥控器，该遥控器由显示单元、按键单元、载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元连接构成，用于设定、收发和显示焊接参数，该遥控器的载波收发驱动单元的两个输出连接线与电焊机焊接电缆的焊钳和地线夹相连接，

2)设有置于电焊机内部的载波接收器，该接收器由载波收发驱动单元、稳压电源单元、带调制解调的CPU单元、D/A模拟信号输出单元连接构成，用于接收遥控器发来的设定焊接参数，且反馈当前焊接参数，该接收器通过通讯接口或者D/A模拟信号接口与电焊机的主控制板相连接。

2.如权利要求1所述的电焊机载波遥控装置，其特征在于，所述遥控器和接收器的CPU单元是由内含调制解调的微处理器PL3105C构成，该微处理器采用了直序扩频、DPSK调制/解调、半双工通信方式，其载频为120KHz、带宽为15KHz、传输速率为500bps、接受灵敏度为100uVrms，具有15位伪码长度和可编程的同步捕获门限。

3.如权利要求1所述的电焊机载波遥控装置，其特征在于，所述遥控器和接收器的载波收发驱动单元是CPU单元输出调制的扩频载波信号通过电容C9、C10送到由三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成的复合放大电路中进行幅值放大，经过放大的载波信号再通过电容C1、电感L1整形加载到磁环变压器T1的初级绕组上，在磁环变压器T1次级上感应的载波信号通过电容C2、C3把载波信号耦合到焊接电缆上，完成载波的发送功能；焊接电缆上的载波信号通过电容C2、C3加载到磁环变压器T1的次级绕组，在初级绕组上感应的载波信号，首先经过瞬态电压抑制管Z3限幅，并通过电容C4、电感L2组成并联谐振电路，对120KHZ的载波信号进行选频滤波，二极管D3、D4对选频过的载波信号再次进行限幅并送入CPU单元进行解调处理，完成载波的接收功能。

4.如权利要求1所述的电焊机载波遥控装置，其特征在于，所述接收器的D/A模拟信号输出单元是CPU单元接收到的载波控制信号，通过串行接口送到D/A模拟信号输出单元中的TLC5615中，TLC5615经过D/A转换由OUT脚输出模拟信号，且通过LM358组成的跟随器输出到焊机控制板的模拟遥控信号输入端。

5.如权利要求1所述的电焊机载波遥控装置，其特征在于，所述遥控器的稳压单元是由UC3844为核心的开关电源组成，分别为CPU单元提供稳定的+5V电源，和载波收发驱动单元提供+20V的工作电源。

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