CN102009249B

CN102009249B - 数字式焊机节电装置

Info

Publication number: CN102009249B
Application number: CN2010105525510A
Authority: CN
Inventors: 龚磊; 秦建伟; 管亚东
Original assignee: Chengxi Shipyard Co Ltd
Current assignee: Chengxi Shipyard Co Ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: CN102009249A

Abstract

本发明涉及一种数字式焊机节电装置，所述装置包含有焊机（2）、接触器、变压器（T1）、互感器检测输入线圈（L1-1）、互感器检测输出线圈（L1-2）和主控电路（1），所述接触器的主触头（KM1）接入与焊机（2）电源输入端相连的电源线上，所述互感器检测输出线圈（L1-2）套装在接触器的主触头（KM1）与焊机（2）电源输入端之间的电源线上；所述主控电路（1）包含有比较模块、单片机和控制模块，所述比较模块包含有比较器（U2）和光耦一（U3），所述控制模块包含有光耦二（U4）、三极管（Q1）和继电器（CJ5），所述继电器（CJ5）的触点与接触器的线圈（KM）串联后接至电源线上。本发明数字式焊机节电装置，具有判断精确、节能省电且可根据实际情况调节断电延时时间的特点。

Description

数字式焊机节电装置

技术领域

本发明涉及一种数字式焊机节电装置。

背景技术

焊机在使用过程中，有相当一部分时间处于空载状态，特别是在造船、钢结构等行业，交直流焊机普遍用在工件装配上，基本上实施点焊，焊机空载率在百分之八十左右。由于一般焊机输出电压在80伏左右，焊机没有施焊时焊钳上一直有80伏电压，这样焊机空载时既不安全，焊机变压器又消耗了大量电能。因而焊机节电装置得到了广泛的应用，如中国专利CN97126122.9公布了一种“电焊机节电电路”，能够在焊机空载时，自动切断电源，起到节能的作用。然而，其采用比较器和NE555触发器做为控制电路，利用电容C10起到延时断电作用的方式，在实际使用时，NE555触发器容易因线路上的电流扰动而产生误判，造成异常断电或开启；同时，利于断电延时时间无法精确控制，并且一旦电路制造安装完成，无法更换电容C10，因而无法再对时间进行调节，当该断电延时时间过短时，在焊接实施点焊的过程中，两次短暂的点焊间隔也会造成电路误判断电，容易造成焊机频繁的断电和重启，影响其使用寿命；若断电延时时间过长，又会使焊机在空载时因延时过长而浪费大量电能。并且，在工作和待机检测时，检测回路通过电容始终挂接在主回路上，浪费了大量电能，不利于节能环保；况且，基准电压在稳压器稳压后接入运放，因此，节电电路在工作时，当遇到较大的电压波动，采样电压的波动较大，有可能超过阈值电压，从而使得产生误判。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种判断精确、节能省电且可根据实际情况调节断电延时时间的数字式焊机节电装置。

本发明的目的是这样实现的：一种数字式焊机节电装置，所述装置包含有焊机、接触器、变压器一、互感器检测输入线圈、互感器检测输出线圈和主控电路，所述接触器的主触头接入与焊机电源输入端相连的电源线上，所述互感器检测输入线圈、接触器的常闭辅助触头和变压器一的次级绕组串联后接入接触器的主触头与焊机电源输入端之间的电源线上，所述变压器一的初级绕组接入电源线输入端，所述互感器检测输出线圈套至于接触器的主触头与焊机电源输入端之间的电源线上；

所述主控电路包含有比较模块、单片机和控制模块，所述单片机型号为STC12C2052，所述比较模块包含有比较器、光耦一、分压电路一和分压电路二，所述光耦一U3的型号为PC817，所述分压电路一由电阻R7和电位器一串联构成，所述电阻R7一端接高电平，另一端与比较器的反相输入端相连，所述电位器一一端接地，另一端与比较器的反相输入端相连；所述分压电路二由电阻R8和电位器二串联构成，所述分压电路二两端并联接有二极管D2和电容C5，所述分压电路二的电位器二一端接地，另一端与比较器的正相输入端相连，所述分压电路二的电阻R8一端与比较器的正相输入端相连，另一端与二极管D1的负极相连，所述二极管D2的正极与上述互感器检测输出线圈的一端相连，所述互感器检测输出线圈的另一端与分压电路二的电位器二接地端相连；所述比较器的输出端接入光耦一的1脚，所述光耦一的2脚和3脚接地，所述光耦一的4脚接入单片机12脚；

所述控制模块包含有光耦二、三极管和继电器，所述光耦二的型号为PC817，所述单片机的14脚接入光耦二的2脚，所述光耦二的1脚经电阻R4接入高电平，所述光耦二的4脚接入高电平，所述光耦二的3脚经电阻R5接入三极管的基极，所述三极管的集电极接入高电平，所述三极管的发射极经继电器的线圈后接地，所述继电器的触点与接触器的线圈串联后接至电源线上。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有按钮，所述按钮与继电器的触点相并联。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有温控开关和轴流风机，所述温控开关和轴流风机串联后接入电源线输入端。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有变压器二，所述主控电路还包含有电源模块，电源线输入端经变压器二接入主控电路的电源模块，所述电源模块包含有桥式整流电路、稳压器一和稳压器二，所述电阻R7一端所接高电平端为桥式整流电路的输出端,所述桥式整流电路的输入端与变压器二相连，所述桥式整流电路的输出端与稳压器一相连，所述稳压器一与稳压器二相连，所述稳压器一的型号为LM7812CT，所述稳压器二的型号为LM7805CT。

本发明的工作原理为：

空载时：接触器的线圈KM处于失电状态，此时接触器的主触头KM1处于打开状态，接触器的常闭辅助触头KM2处于闭合状态，电流经变压器T2后由电源模块整流滤波后通过稳压器提供稳定的高电平，再由电阻R7与电位器RP1从改高电压处取电分压，作为基准参考电压输入比较器U2的反相输入端；电源通过电源线输入端经变压器T1和互感器检测输入线圈L1-1将检测小电流输入，此时互感器检测输出线圈L1-2上感应电压较小，此时，调节电位器RP1,使得输入比较器U2反相输入端的电压为2.0V的基准电压，然后调节电位器RP2，使得输入比较器U2正相输入端的电压为1.5V的取样电压；此时比较器U2的输出端输出低电平，此时光耦一U3处于关闭状态，单片机U1由12脚输入高电平，单片机U1内部通过程序控制14脚输出高电平，此时光耦二U4同样无法打开，处于关闭状态，因此三极管Q1的基础为低电平，三极管Q1同样处于关闭状态，继电器CJ5的线圈处于失电状态，从而使得接触器的线圈KM保持失电状态；

焊接时：当焊机的电焊条接触工件时，使得电源线之间瞬间短路，此时经过互感器检测输入线圈L1-1的电流变大，互感器检测输出线圈L1-2感应电压升高，此时输入比较器U2正相端的取样电压大于参考电压：比较器U2的输出端输出高电平，此时光耦一U3处于导通状态，单片机U1的12脚输入一个低电平指令，即时单片机输出端14 脚输出低电平，该低电平驱动光耦二 U4，此三极管Q1的基极上为高电平，三极管Q1处于导通状态，继电器CJ5的线圈处于得电状态，从而使得接触器的线圈KM得电，此时接触器的主触头KM1闭合焊机电路导通，同时，接触器的常闭辅助触头KM2打开切断L1-1检测回路电源；此时由于正常工作，由焊接电流维持互感器检测输出线圈L1-2的感应电压，持续工作；

当焊接结束，焊接电流急剧下降，互感器检测输出线圈L1-2感应电压下降，此时取样电压低于参考电压，比较器U2的输出端再次转为低电平，光耦一U3关闭，单片机U1的12脚输入高电平，此时单片机U1转入程序计时状态，延时10秒（可根据实际需求进行设定），如果延时中单片机U1的12脚有低电平信号输入，计时程序将会被复位，同时单片机U1的14脚输出低电平，此时又进入正常工作状态；如果延时经过10秒，则单片机U1的14脚输出高电平，光耦二U4失去控制，三极管Q1的基极失去驱动电流，继电器CJ5的触点释放，接触器的线圈KM失电，接触器的主触头KM1释放，从而将焊接回路断开，焊机失电停止工作；同时接触器的常闭辅助触头KM2闭合接入检测电源，转入空载待机状态。

当需要连续使用焊机时，按下按钮KT，将继电器CJ5的触点短接，此时接触器的线圈KM始终处于得电状态，接触器的主触头KM1闭合使得主回路始终处于得电状态，接触器的常闭辅助触头KM2处于断开状态，将检测回路断电。

当温度过高，超过温度开关T的预设值时，温度开关T闭合，使得轴流风机FAN打开对电路进行风冷降温处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、判断精确：在电压波动大的时候目前市场类似产品工作点就会变动，节能装置就不能正常使用，本发明中电源电压变化时，取样电压的接入点位于稳压器前，从而当电源电压波动时，使得取样电压和比较电压同步变化，防止电源电压变化时，由于取样电压升高而误动作，在电源电压波动在15%时本装置能正常工作；

2、抗干扰能力强：本发明由于在单片机的输入脚前端和输出脚后端均设置了光耦进行隔离，保证了判断的准确性，不会因电流的异常扰动而发生误判；同时，使用单片机控制，只有检测正常触发信号单片机才会立即产生指令，减少误触发，工作结束时单片机采用时序控制，越过焊机变压器断电时的浪涌电压，可靠断电，抗干扰能力强。这是由于单片机发出断电指令后，输入检测会进入一个0.4s 的死区时间，让浪涌电压时间内不工作，时间很短，丝毫不影响正常工作。而在普通的模拟控制电路中实现这样一个功能会很繁琐，如加入这样电路功能后电路也会变得复杂，不可靠。所以市面上基本不会这样做，只是让检测输入电容加大使的上升沿时间变长来越过这个浪涌，断电时电容上还是有剩余电压，不能很好的吸收浪涌电压，这样既不能彻底解决误触发，还会引起触发速度变慢。

3、节电效果好：同时，由于使用了单片机，通过程序的设置，可根据实际使用情况方便的对延迟关闭时间进行设定，相比于利用电容充放电形式对延时时间进行调节，本发明利用单片机设置时间，使得延时时间较为精确；并且在焊机正常工作时，能够及时将检测输入回路断开，避免了电能的浪费，更具节能效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明主控电路的电路图。

图中：

主控电路1；

焊机2；

变压器一T1、变压器二T2；

稳压器一TM1、稳压器二TM2；

电位器一RP1、电位器二RP2；

保险丝一FU1、保险丝二FU2；

互感器检测输入线圈L1-1、互感器检测输出线圈L1-2；

接触器的线圈KM、接触器的主触头KM1、接触器的常闭辅助触头KM2；

单片机U1(STC12C2502)、比较器U2(LM358)、光耦一U3（PC817）、光耦二U4(PC817)；

指示灯XD；

三极管Q1(C9013)；

继电器CJ5；

按钮KT；

温控开关T；

轴流风机FAN。

具体实施方式

参见图1，本发明涉及一种数字式焊机节电装置，所述装置包含有焊机2、接触器、变压器一T1、互感器检测输入线圈L1-1、互感器检测输出线圈L1-2和主控电路1，所述接触器的主触头KM1接入与焊机2电源输入端相连的电源线上，所述互感器检测输入线圈L1-1、接触器的常闭辅助触头KM2和变压器一T1的次级绕组串联后接入接触器的主触头KM1与焊机2电源输入端之间的电源线上，所述变压器一T1的初级绕组接入电源线输入端，所述互感器检测输出线圈L1-2套至于接触器的主触头KM1与焊机2电源输入端之间的电源线上；

所述主控电路1包含有比较模块、单片机U1和控制模块，所述单片机U1型号为STC12C2052，所述比较模块包含有比较器U2、光耦一U3、分压电路一和分压电路二，所述光耦一U3的型号为PC817，所述分压电路一由电阻R7和电位器一RP1串联构成，所述电阻R7一端接高电平，另一端与比较器U2的反相输入端相连，所述电位器一RP1一端接地，另一端与比较器U2的反相输入端相连；所述分压电路二由电阻R8和电位器二RP2串联构成，所述分压电路二两端并联接有二极管D2和电容C5，所述分压电路二的电位器二RP2一端接地，另一端与比较器U2的正相输入端相连，所述分压电路二的电阻R8一端与比较器U2的正相输入端相连，另一端与二极管D1的负极相连，所述二极管D2的正极与上述互感器检测输出线圈L1-2的一端相连，所述互感器检测输出线圈L1-2的另一端与分压电路二的电位器二RP2接地端相连；所述比较器U2的输出端接入光耦一U3的1脚，所述光耦一U3的2脚和3脚接地，所述光耦一U3的4脚接入单片机U1的12脚；

所述控制模块包含有光耦二U4、三极管Q1和继电器CJ5，所述光耦二U4的型号为PC817，所述单片机U1的14脚接入光耦二U4的2脚，所述光耦二U4的1脚经电阻R4接入高电平，所述光耦二U4的4脚接入高电平，所述光耦二U4的3脚经电阻R5接入三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极接入高电平，所述三极管Q1的发射极经继电器CJ5的线圈后接地，所述继电器CJ5的触点与接触器的线圈KM串联后接至电源线上。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有按钮KT，所述按钮KT与继电器CJ5的触点相并联。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有温控开关T、轴流风机FAN和指示灯XD，所述温控开关T和轴流风机FAN串联后接入电源线输入端,所述指示灯XD与温控开关T和轴流风机FAN的串联回路相并联。

本发明一种数字式焊机节电装置，所述装置还包含有变压器二T2，所述主控电路1还包含有电源模块，电源线输入端经变压器二T2接入主控电路1的电源模块，所述电源模块包含有桥式整流电路、稳压器一TM1和稳压器二TM2，所述电阻R7一端所接高电平端为桥式整流电路的输出端,所述桥式整流电路的输入端与变压器二T2相连，所述桥式整流电路的输出端与稳压器一TM1的输入脚相连，所述稳压器一TM1的输出脚输出12V高电平，所述稳压器一TM1的输出脚与稳压器二TM2的输入脚相连，所述稳压器二TM2的输出脚输出5V高电平，所述稳压器一TM1的型号为LM7812CT，所述稳压器二TM2的型号为LM7805CT。

Claims

1.一种数字式焊机节电装置，其特征在于：所述装置包含有焊机（2）、接触器、变压器一（T1）、互感器检测输入线圈（L1-1）、互感器检测输出线圈（L1-2）和主控电路（1），所述接触器的主触头（KM1）接入与焊机（2）电源输入端相连的电源线上，所述互感器检测输入线圈（L1-1）、接触器的常闭辅助触头（KM2）和变压器一（T1）的次级绕组串联后接入接触器的主触头（KM1）与焊机（2）电源输入端之间的电源线上，所述变压器一（T1）的初级绕组接入电源线输入端，所述互感器检测输出线圈（L1-2）套至于接触器的主触头（KM1）与焊机（2）电源输入端之间的电源线上；

所述主控电路（1）包含有比较模块、单片机（U1）和控制模块，所述单片机（U1）型号为STC12C2052，所述比较模块包含有比较器（U2）、光耦一（U3）、分压电路一和分压电路二,所述光耦一（U3）的型号为PC817，所述分压电路一由电阻R7和电位器一（RP1）串联构成，所述电阻R7一端接高电平，另一端与比较器（U2）的反相输入端相连，所述电位器一（RP1）一端接地，另一端与比较器（U2）的反相输入端相连；所述分压电路二由电阻R8和电位器二（RP2）串联构成，所述分压电路二两端并联接有二极管D2和电容C5，所述分压电路二的电位器二（RP2）一端接地，另一端与比较器（U2）的正相输入端相连，所述分压电路二的电阻R8一端与比较器（U2）的正相输入端相连，另一端与二极管D1的负极相连，所述二极管D2的正极与上述互感器检测输出线圈（L1-2）的一端相连，所述互感器检测输出线圈（L1-2）的另一端与分压电路二的电位器二（RP2）接地端相连；所述比较器（U2）的输出端接入光耦一（U3）的1脚，所述光耦一（U3）的2脚和3脚接地，所述光耦一（U3）的4脚接入单片机（U1）12脚；

所述控制模块包含有光耦二（U4）、三极管（Q1）和继电器（CJ5），所述光耦二（U4）的型号为PC817，所述单片机（U1）的14脚接入光耦二（U4）的2脚，所述光耦二（U4）的1脚经电阻R4接入高电平，所述光耦二（U4）的4脚接入高电平，所述光耦二（U4）的3脚经电阻R5接入三极管（Q1）的基极，所述三极管（Q1）的集电极接入高电平，所述三极管（Q1）的发射极经继电器（CJ5）的线圈后接地，所述继电器（CJ5）的触点与接触器的线圈（KM）串联后接至电源线上。

2.如权利要求1所述一种数字式焊机节电装置，其特征在于：所述装置还包含有按钮（KT），所述按钮（KT）与继电器（CJ5）的触点相并联。

3.如权利要求1或2所述一种数字式焊机节电装置，其特征在于：所述装置还包含有温控开关（T）和轴流风机（FAN），所述温控开关（T）和轴流风机（FAN）串联后接入电源线输入端。

4.如权利要求1或2所述一种数字式焊机节电装置，其特征在于：所述装置还包含有变压器二（T2），所述主控电路（1）还包含有电源模块，电源线输入端经变压器二（T2）接入主控电路（1）的电源模块，所述电源模块包含有桥式整流电路、稳压器一（TM1）和稳压器二（TM2），所述电阻R7一端所接高电平端为桥式整流电路的输出端,所述桥式整流电路的输入端与变压器二（T2）相连，所述桥式整流电路的输出端与稳压器一（TM1）相连，所述稳压器一（TM1）与稳压器二（TM2）相连，所述稳压器一（TM1）的型号为LM7812CT，所述稳压器二（TM2）的型号为LM7805CT。

5.如权利要求3所述一种数字式焊机节电装置，其特征在于：所述装置还包含有变压器二（T2），所述主控电路（1）还包含有电源模块，电源线输入端经变压器二（T2）接入主控电路（1）的电源模块，所述电源模块包含有桥式整流电路、稳压器一（TM1）和稳压器二（TM2），所述电阻R7一端所接高电平端为桥式整流电路的输出端,所述桥式整流电路的输入端与变压器二（T2）相连，所述桥式整流电路的输出端与稳压器一（TM1）相连，所述稳压器一（TM1）与稳压器二（TM2）相连，所述稳压器一（TM1）的型号为LM7812CT，所述稳压器二（TM2）的型号为LM7805CT。