CN103006376B

CN103006376B - 一种自动变光防护面罩装置及其使用方法

Info

Publication number: CN103006376B
Application number: CN201210534061.7A
Authority: CN
Inventors: 刘嘉; 闫波涛; 白立来; 陈雨; 修立彪; 段志刚
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN103006376A

Abstract

一种自动变光防护面罩装置及其使用方法属于焊接方法设备及自动化领域。与之前自动变光焊接防护面罩不同的地方就是本发明增加了引弧保护开关，引弧保护电子控制线路模块。使用时电焊工先按一下引弧保护开关，引弧保护电路就会调节到强暗度状态进行引弧保护，此暗度也可通过暗度调节旋钮进行无级调节，随后引弧之后遮光器件暗度随弧光变化自动调节。遮光器件正常状态呈现透明状，点亮以后呈现暗度状态。本发明解决了老式自动变光防护面罩由于系统延时不能解决的引弧保护的问题，实现了对电焊工眼睛的完美保护。

Description

一种自动变光防护面罩装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种自动变光防护面罩装置及其使用方法，属于焊接方法设备及自动化领域。

背景技术

航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展，极大地推动了焊接技术的发展，而焊接操作时弧光对电焊工的眼睛会有很大的伤害，因而提高保护焊工眼睛的方法成为实际生产的迫切要求。老式的防护面罩采用的是有色玻璃作为遮光元件，这种元件透光率低，无光时看不见焊接物体，电焊工就必须用眼睛观看在引弧后再用防护面罩来遮光，这样就会对电焊工造成职业性疾病，从而影响焊接质量。随着科学技术的发展，国内外出现了各种各样的电子自动调光防护面罩，它们的原理都是光信号经光电转换器件转换成电信号，再把电信号经过放大、整形通过多路选择器件选择不同的电压加到遮光器件上实现自动变光，解决了上述的问题，但是又出现了很多问题，即：外界光达到一定的强度时就将其遮光器件打开、有光时不是立即就把遮光器件开关打开，由于焊接时引弧的时间是非常短的（微秒数量级），而上述自动调光焊帽系统延时的问题，还是会有一部分弧光进入电焊工的眼睛中，这样还是会对电焊工的眼睛造成职业性疾病，从而影响焊接质量。

发明内容

本发明就是在解决提出上述问题的基础上提出来的，本发明提供一种在焊帽上面装有引弧保护开关、光电传感器、一块电子线路板、光电电池组。遮光器件正常状态是透明的，点亮之后暗度加深。电焊工可以在进行焊接操作之前做完焊接准备之后按一下引弧保护开关点亮遮光器件对电焊工的眼睛进行引弧保护，等电弧起来之后根据弧光强弱来自动调节遮光器件的暗度，这样就对电焊工的眼睛起到全面的保护。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种自动变光防护面罩装置，自动变光防护面罩装置是包括帽体、光电电池组、光电传感器、引弧保护开关、暗度调节旋钮与一块电子线路板所组成；其特征在于光电传感器、太阳能电池板锂电池组和小电子线路板置于线路盒内，并安装在帽体的中部；电子线路的模块有：光电转换电路、控制电路模块、四通道选择器、遮光器件；

其特征在于控制电路模块，它所实现的功能是：无弧光状态下按一下引弧保护开关S1，就将控制电路输出的A、B电平值组合置为与有弧光状态下的A、B电平值组合一样，这样就将四通道选择器的强电压通道上的电压加到遮光器件上点亮遮光器件，从而实现了对电焊工眼睛的引弧保护；连接如下：首先说明以下提及与非门有两个输入端和一个输出端，电阻器和电容器均有两个端，引弧保护开关S1为非自锁的开关；电阻器R10的一端连接在电源VCC1的正极，电阻器R10的另一端连接在与非门U4A的一个输入端上；引弧保护开关S1的一端也连接在电阻R10与与非门U4A相连接的那个输入端上，引弧保护开关S1的另一端接地；电容器C5并联在引弧保护开关S1的两端；与非门U4A的另一个输入端连接在与非门U4B的输出端上，与非门U4A的输出端连接在与非门U4B的一个输入端上；与非门U4B的另一个输入端连接在光电转换电路的输出信号端上，同时也连接在与非门U4C的一个输入端上，与非门U4B的输出端连接在与非门U4C的另一个输入端上；与非门U4C的输出端连接在与非门U4D的一个输入端上，同时也连接在四通道选择器的B电平信号输入端上；电容器C6的一端接地，另一端连接在与非门U4D的另一个输入端上；电阻器R11的一端也连接在电容器C6与与非门U4D相连接的那个输入端上，电阻器R11的另一端连接在与非门U4D的输出端上；非门U4D的输出端连接在四通道选择器的A电平信号输入端上。

其使用方法就是在引弧之前通过无弧光状态先按一下引弧保护开关S1，通过电子线路中第二模块控制电路中的引弧保护电路作用到第三模块四通道选择器上，四通道选择器将强电压通道电压加到第四模块遮光器件上，遮光器件由于被加上了强电压而被点亮，此时暗度最暗从而对电焊工眼睛进行引弧保护；引弧之后再由第一模块光电转换电路将弧光信号转换为电信号，该电信号作用到第二模块控制电路时有两个方面的作用，一方面将引弧保护开关信号屏蔽掉，另一方面通过控制电路作用到第三模块四通道选择器上，四通道选择器根据电信号自动切换四通道电源加到第四模块遮光器件上，遮光器件根据所加电压的不同而呈现出不同的暗度，弧光结束后再切换到零电压通道即第三模块中四通道选择器的第一通道电压加到遮光器件上使遮光器件处于正常状态即全透明状态。通过本发明达到了对电焊工眼睛进行引弧时保护和焊接时保护完美结合的效果。

本发明对比已有技术具有以下创新点：

1、与以前的电子自动变光面罩相比，本发明增加了引弧保护开关、引弧保护电路，这样焊工可以通过引弧保护开关点亮遮光玻璃，这样就在引弧时也对眼睛起到了完全保护的目的。

附图说明

图1 自动变光防护面罩结构图

图2 自动变光防护面罩功能实现流程图

图3 自动变光防护面罩电子线路原理图

具体实施方式

图1中（1）----光电电池组；（2）----遮光器件；（3）----暗度调节旋钮；（4）----引弧保护开关。

图2中（1）----光电转换电路将弧光转化为电信号，它具有强抗干扰性的优点，只在弧光下工作；（2）----控制电路将转换过来的电信号先整形然后再在转换为逻辑电平信号A和B；（3）----四通道选择器通过逻辑信号A、B的电平值组合进行0~3等四个通道电源的选择，把电源加到遮光器件上进行暗度调节；（4）----太阳能电池板锂电池组通过斩波器件提供多路电源。

图3中（1）----方框5中电路为光电转换电路，此电路已经是很成熟的电路，这里不再赘述。（2）----方框6中电路是控制电路，是本的主要创新点，它所实现的功能是：无弧光状态下按一下引弧保护开关S1，就将控制电路输出的A、B电平值组合置为与有弧光状态下的A、B电平值组合一样，这样就将四通道选择器的强电压通道上的电压加到遮光器件上点亮遮光器件，从而实现了对电焊工眼睛的引弧保护。本电路连接如下：首先说明一下这里我们使用的与非门有两个输入端和一个输出端，电阻器和电容器均有两个端，引弧保护开关S1为非自锁的开关；电阻器R10的一端连接在电源VCC1的正极，电阻器R10的另一端连接在与非门U4A的一个输入端上；引弧保护开关S1的一端也连接在电阻R10与与非门U4A相连接的那个输入端上，引弧保护开关S1的另一端接地；电容器C5并联在引弧保护开关S1的两端；与非门U4A的另一个输入端连接在与非门U4B的输出端上，与非门U4A的输出端连接在与非门U4B的一个输入端上；与非门U4B的另一个输入端连接在光电转换电路的输出信号端上，同时也连接在与非门U4C的一个输入端上，与非门U4B的输出端连接在与非门U4C的另一个输入端上；与非门U4C的输出端连接在与非门U4D的一个输入端上，同时也连接在四通道选择器的B电平信号输入端上；电容器C6的一端接地，另一端连接在与非门U4D的另一个输入端上；电阻器R11的一端也连接在电容器C6与与非门U4D相连接的那个输入端上，电阻器R11的另一端连接在与非门U4D的输出端上；非门U4D的输出端连接在四通道选择器的A电平信号输入端上。（3）方框7----IC2是四通道选择器件，它可以输入逻辑信号A、B电平值的不同组合进行四通道自由切换，通过输出端X、Y输出（X1，Y1）、（X2，Y2）、（X3，Y3）和（X4，Y4）通道上面的电压值到遮光器件上面，也有专门的芯片可以买到，比如：HEF4093；（4）方框8----IC3是遮光器件，本发明采用的遮光器件是遮光玻璃，它是根据引脚电压的不同实现暗度的不同的器件，其正常状态下为全透明的，点亮以后就会变暗。（5）----系统电源模块，光电电池组经过MD7130、S8521和TP7660等芯片产生四路电源VCC1、VCC2、VCC3和VCC4等，所采用的电路也是很成熟的电路，很多地方都在用，这里也不再赘述。

Claims

1.一种自动变光防护面罩装置，自动变光防护面罩装置是包括帽体、光电电池组、遮光器件、光电传感器、引弧保护开关、暗度调节旋钮与一块电子线路板所组成；其特征在于光电传感器、太阳能电池板锂电池组和电子线路板置于线路盒内，并安装在帽体的中部；电子线路的电路模块有：光电转换电路、控制电路模块、四通道选择器、遮光器件；

其特征在于控制电路模块连接如下：首先说明以下提及与非门有两个输入端和一个输出端，电阻器和电容器均有两个端，引弧保护开关S1为非自锁的开关；电阻器R10的一端连接在电源VCC1的正极，电阻器R10的另一端连接在与非门U4A的一个输入端上；引弧保护开关S1的一端也连接在电阻R10与与非门U4A相连接的那个输入端上，引弧保护开关S1的另一端接地；电容器C5并联在引弧保护开关S1的两端；与非门U4A的另一个输入端连接在与非门U4B的输出端上，与非门U4A的输出端连接在与非门U4B的一个输入端上；与非门U4B的另一个输入端连接在光电转换电路的输出信号端上，同时也连接在与非门U4C的一个输入端上，与非门U4B的输出端连接在与非门U4C的另一个输入端上；与非门U4C的输出端连接在与非门U4D的一个输入端上，同时也连接在四通道选择器的B电平信号输入端上；电容器C6的一端接地，另一端连接在与非门U4D的另一个输入端上；电阻器R11的一端也连接在电容器C6与与非门U4D相连接的那个输入端上，电阻器R11的另一端连接在与非门U4D的输出端上；非门U4D的输出端连接在四通道选择器的A电平信号输入端上。

2.如权利要求1所述的一种自动变光防护面罩装置的使用方法，其特征在于在引弧之前通过无弧光状态先按一下引弧保护开关S1，通过电子线路中第二模块控制电路中的引弧保护电路作用到第三模块四通道选择器上，四通道选择器将强电压通道电压加到第四模块遮光器件上，遮光器件由于被加上了强电压而被点亮，此时暗度最暗从而对电焊工眼睛进行引弧保护；引弧之后再由第一模块光电转换电路将弧光信号转换为电信号，该电信号作用到第二模块控制电路时有两个方面的作用，一方面将引弧保护开关信号屏蔽掉，另一方面通过控制电路作用到第三模块四通道选择器上，四通道选择器根据电信号自动切换四通道电源加到第四模块遮光器件上，遮光器件根据所加电压的不同而呈现出不同的暗度，弧光结束后再切换到零电压通道即第三模块中四通道选择器的第一通道电压加到遮光器件上使遮光器件处于正常状态即全透明状态。