CN104816082A - 一种可控硅导通角及触发角提取电路 - Google Patents

一种可控硅导通角及触发角提取电路 Download PDF

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Abstract

一种可控硅导通角及触发角提取电路，涉及电子电路技术领域。解决了现有交流电阻焊机和闪光焊焊机的可控硅导通角与触发角测量困难问题。电网电压滤波相位补偿电路用于接收电网电压滤波前和滤波后的信号，并对接收的信号进行相位比较处理以获得触发角修正值，原边电压信号预处理电路的原边电压信号输出端与原边电压窗口比较电路的原边电压信号输入端连接，原边电压窗口比较电路的原边电压信号输出端与原边电压导通角测量及触发信号提取电路的原边电压信号输入端连接，原边电压导通角测量及触发信号提取电路的触发信号输出端与触发角信号提取电路的第二触发信号输入端连接。它主要应用在工业焊机上。

Description

一种可控硅导通角及触发角提取电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域。
背景技术
现有技术存在的问题：
对于工业现场使用的交流闪光焊机和电阻点焊焊机，其触发角和导通角表征着设备的工作状态是否与其阻抗性质匹配的关系，如果设备长期工作在阻抗性质不匹配的工作状态，会使得焊机性能下降，甚至导致变压器偏磁。因此，监测触发角和导通角对设备的维护和焊接质量的保证有重要的意义。
传统的交流电阻焊机和闪光焊机一般不含导通角、触发角检测的功能。现有的导通角触发角测量的专利由于大多是利用焊接电流信号提取，且无其它相位补偿措施等因素，精度存在很大的限制。精度不高的原因是经比较器处理后实际测量值会偏小。
发明内容
本发明是为了解决现有交流电阻焊机和闪光焊焊机的可控硅导通角与触发角测量困难问题，本发明提供了一种可控硅导通角及触发角提取电路。
一种可控硅导通角及触发角提取电路，它包括电网电压信号预处理电路、网压过零脉冲信号提取电路、焊接电流信号预处理电路、焊接电流窗口比较电路、焊接电流导通角测量及触发信号提取电路和触发角信号提取电路，
它还包括电网电压滤波相位补偿电路、原边电压信号预处理电路、原边电压窗口比较电路和原边电压导通角测量及触发信号提取电路；
所述的电网电压信号预处理电路的电压信号输入端用于接收电网电压信号，电网电压信号预处理电路的预处理后电压信号输出端同时连接网压过零脉冲信号提取电路的预处理后电压信号输入端和电网电压滤波相位补偿电路的预处理后电压信号输入端，网压过零脉冲信号提取电路的网压过零脉冲信号输出端与触发角信号提取电路的网压过零脉冲信号输入端连接；
电网电压滤波相位补偿电路的电网电压信号输入端用于接收电网电压信号，
电网电压滤波相位补偿电路用于接收电网电压滤波前和滤波后的信号，并对接收的信号进行相位比较处理以获得触发角修正值，焊接电流信号预处理电路的焊接电压信号输入端用于接收焊接电压信号，焊接电流信号预处理电路的电压信号输出端与焊接电流窗口比较电路的电压信号输入端连接，焊接电流窗口比较电路的电压信号输出端与焊接电流导通角测量及触发信号提取电路的电压信号输入端连接，焊接电流导通角测量及触发信号提取电路的触发信号输出端与触发角信号提取电路的第一触发信号输入端连接；原边电压信号预处理电路的原边电压信号输入端用于接收电网电压经晶闸管后，在变压器原边产生的电压信号，原边电压信号预处理电路的原边电压信号输出端与原边电压窗口比较电路的原边电压信号输入端连接，原边电压窗口比较电路的原边电压信号输出端与原边电压导通角测量及触发信号提取电路的原边电压信号输入端连接，原边电压导通角测量及触发信号提取电路的触发信号输出端与触发角信号提取电路的第二触发信号输入端连接，
原边电压导通角测量及触发信号提取电路的导通角信号输出端用于输出原边电压导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路用于对接收的电压信号进行反向，获得焊接电流导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路还用于对接收的电压信号进行下降沿检测，获得触发角，
触发角信号提取电路用于对接收的触发信号进行耦合，获得触发角。
所述的电网电压滤波相位补偿电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5、电容C6、二号运算放大器和三号运算放大器，
二号运算放大器和三号运算放大器均采用LM339型运算放大器实现，
电阻R12的一端作为电网电压滤波相位补偿电路的电网电压信号输入端，
电阻R12的另一端与二号运算放大器的5号管脚连接，二号运算放大器的3号管脚同时连接电源VCC和电容C5的一端，电容C5的另一端接数字地DGND，二号运算放大器的12号管脚接电源地，二号运算放大器的2号管脚与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接3.3V电源，
二号运算放大器的4号管脚用于接收参考电压，
三号运算放大器的6号管脚用于接收参考电压，
二号运算放大器的2号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路的一个输出端，
电阻R14的一端作为电网电压滤波相位补偿电路的预处理后电压信号输入端，
电阻R14的另一端与三号运算放大器的7号管脚连接，三号运算放大器的3号管脚同时与电源VCC和电容C6的一端连接，电容C6的另一端接数字地DGND，三号运算放大器的12号管脚接电源地，三号运算放大器的1号管脚接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接3.3V电源，
三号运算放大器的1号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路的另一个输出端。
所述原边电压窗口比较电路包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容C13、电容C14、电容C15、五号运算放大器和六号运算放大器；
五号运算放大器和六号运算放大器采用LM339型运算放大器实现，
电阻R27的一端、电阻R28的一端和电阻R29的一端同时作为原边电压窗口比较电路的原边电压信号输入端，
电阻R27的另一端与五号运算放大器的9号管脚连接，五号运算放大器的3号管脚同时连接电源VCC和电容C13的一端，电容C13的另一端接数字地DGND，
五号运算放大器的14号管脚与电阻R31的一端、电阻R32的一端和六号运算放大器的13号管脚同时连接，
五号运算放大器的12号管脚接电源地；
电阻R31的另一端接3.3V电源，电阻R32的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端接数字地DGND，
电阻R32的另一端作为原边电压窗口比较电路的原边电压信号输出端，
电阻R28的另一端同时与五号运算放大器的8号管脚和六号运算放大器的11号管脚连接，
六号运算放大器的3号管脚同时与电源VCC和电容C14的一端连接，电容C14的另一端接数字地DGND，
六号运算放大器的12号管脚接数字地DGND，
电阻R29的另一端同时与电阻R30的一端和六号运算放大器的10号管脚连接，电阻R30的另一端接数字地DGND。
所述的原边电压导通角测量及触发信号提取电路包括电阻R33、电阻R34、四号二极管、五号二极管、电容C16、电容C17、六号与非门、七号与非门、一号D触发器、二号D触发器和一号RS触发器；
六号与非门的两个输入端连接后作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路的原边电压信号输入端，
六号与非门的输出端同时连接七号与非门的两个输入端和一号D触发器的时钟端，
一号D触发器的D端连接其端，一号D触发器的SET端接数字地DGND，一号D触发器的Q端连接电容C16的一端，电容C16的另一端同时与四号二极管的阴极、电阻R33的一端和一号RS触发器的S端连接，四号二极管的阳极和电阻R33的另一端同时接数字地DGND，
一号D触发器的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
七号与非门的输出端与二号D触发器的时钟端连接，二号D触发器的D端同时连接二号D触发器的端和电容C17的一端，
二号D触发器的SET端接数字地DGND，二号D触发器的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
电容C17的另一端同时与电阻R34的一端、五号二极管的阴极和一号RS触发器的R端连接，
电阻R34的另一端和五号二极管的阳极同时连接数字地DGND，
一号RS触发器的Q端作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路的触发信号输出端，一号RS触发器的Q端与触发角信号提取电路的第二触发信号输出端连接，
一号RS触发器的端用于输出原边电压导通角。
所述触发角信号提取电路包括电容C18、电阻R35、六号二极管和八号与非门和二号RS触发器，
八号与非门的一个输入端作为触发角信号提取电路的第一触发信号输入端，
电容C18的一端作为触发角信号提取电路的第二触发信号输入端，
二号RS触发器的R端作为触发角信号提取电路的网压过零脉冲信号输入端，
电容C18的另一端同时与电阻R35的一端、六号二极管的阳极和八号与非门的另一个输入端连接，电阻R35的另一端和六号二极管的阴极同时接3.3V电源，
八号与非门的输出端与二号RS触发器的S端连接，
二号RS触发器的端作为触发角信号提取电路的触发角信号输出端。
所述的网压过零脉冲信号提取电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、一号二极管、二号二极管、一号运算放大器、一号与非门、二号与非门和三号与非门；
一号运算放大器采用LM339型运算放大器实现，
电阻R7的一端作为网压过零脉冲信号提取电路的预处理后电压信号输入端，
电阻R7的另一端与一号运算放大器的5号管脚连接，一号运算放大器的3号管脚同时与电源VCC和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接数字地DGND，一号运算放大器的2号管脚同时与电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，
一号运算放大器的12号管脚接数字地DGND，
一号运算放大器的4号管脚用于接收参考电压，
电阻R8的另一端接3.3V电源，电阻R9的另一端与电容C2的一端和一号与非门的两个输入端同时连接，电容C2的另一端接数字地DGND，
一号与非门的输出端与电容C3的一端和二号与非门的两个输入端同时连接，
电容C3的另一端同时与一号二极管的阳极、电阻R10的一端和三号与非门的一个输入端连接，一号二极管的阴极和电阻R10的另一端同时接3.3V电源，
二号与非门的输出端接电容C4的一端，
电容C4的另一端同时接二号二极管的阳极、电阻R11的一端和三号与非门的另一个输入端，二号二极管的阴极和电阻R11的另一端同时接3.3V电源，
三号与非门的输出端作为网压过零脉冲信号提取电路的网压过零脉冲信号输出端。
所述的焊接电流信号预处理电路包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和四号运算放大器；
所述的四号运算放大器采用LM2904型运算放大器实现，
电阻R16的一端作为焊接电流信号预处理电路的焊接电流信号输入端，
电阻R16的另一端同时与电容C7的一端和电阻R17的一端连接，
电阻R17的另一端同时与电容C8的一端和四号运算放大器的3号管脚连接，电容C8的另一端接模拟地AGND，
电容C7的另一端同时与四号运算放大器的2号管脚、1号管脚及电阻R18的一端连接，
四号运算放大器的8号管脚同时与电源VCC和电容C9的一端连接，电容C9的另一端接数字地DGND，
四号运算放大器的4号管脚接电源地，
电阻R18的另一端同时与电阻R19的一端和电容C10的一端连接，电容C10的另一端接数字地DGND，
电阻R19的另一端作为焊接电流信号预处理电路的电压信号输出端。
所述的焊接电流导通角测量及触发信号提取电路包括电阻R25、电阻R26、电容C11、电容C12、三号二极管、四号与非门和五号与非门；
电阻R25的一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路的电压信号输入端，
电阻R25的另一端同时与电容C11的一端和四号与非门的两个输入端连接，电容C11的另一端接数字地DGND，
四号与非门的输出端与五号与非门的两个输入端连接，
四号与非门的输出端用于输出焊接电流导通角，
五号与非门的输出端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端同时与三号二极管的阳极和电阻R26的一端连接，
三号二极管的阴极和电阻R26的另一端同时接3.3V电源，
电容C12的另一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路的触发信号输出端。
本发明的有益结果和特点如下：
1.能够精确地提取焊接过程的导通角和触发角信号。
2.兼容了焊接电流和原边电压两种方式提取焊接导通角和触发角。由于两种方式都需要经过窗口比较器提取窗口值，对于焊接电流波形是缓升的，由于存在一定的窗口值，实际经过比较器处理后得到的导通角测量值会偏小。而原边电压波形是陡升的，经过窗口比较器不会有由于处在窗口内造成的误差，因此通过原边电压提取导通角和触发角的精度更高；但由于原边电压传感器在设备安装并不普遍，因此兼容了两种方式，提高系统的精度和适用性，系统的精度提高了30％以上。
3.设计了电网电压经过滤波后的相位修正电路，提高了触发角的测量精度，触发角的测量精度提高了50％以上。
4.结合单片机的各种功能：①利用I/O口控制电路初始条件；②利用单片机的虚拟放大器功能，节约了PCB空间，简化硬件电路设计；③利用单片机强大的定时器功能，对导通角和触发角进行了精确的测量。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的原理示意图；Vg_in+为电网电压未经预处理信号正端，Vg_in-为电网电压未经预处理信号负端，Vg为电网电压经预处理后信号，Vi_in+为焊接电流未经信号处理正端，Vi_in为焊接电流未经信号处理负端，Vi为焊接电流经信号预处理信号，Vp_in+为原边电压未经预处理信号正端，Vp_in为原边电压未经预处理信号负端，Vp原边电压经过预处理后信号，Vp_in为原边电压信号经过原边窗口比较电路的信号；
图2为具体实施方式二所述的电网电压滤波相位补偿电路的电路连接示意图；
图3为具体实施方式三所述的原边电压窗口比较电路的电路连接示意图；
图4为具体实施方式四所述的原边电压导通角测量及触发信号提取电路的电路连接示意图；
图5为具体实施方式五所述的触发角信号提取电路的电路连接示意图；
图6为具体实施方式六所述的网压过零脉冲信号提取电路的电路连接示意图；
图7为具体实施方式七所述的焊接电流信号预处理电路的电路连接示意图；
图8为具体实施方式八所述的焊接电流导通角测量及触发信号提取电路的电路连接示意图；
图9为焊接电流窗口比较电路的一种电路连接示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，它包括电网电压信号预处理电路1、网压过零脉冲信号提取电路2、焊接电流信号预处理电路4、焊接电流窗口比较电路5、焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6和触发角信号提取电路10，
它还包括电网电压滤波相位补偿电路3、原边电压信号预处理电路7、原边电压窗口比较电路8和原边电压导通角测量及触发信号提取电路9；
所述的电网电压信号预处理电路1的电压信号输入端用于接收电网电压信号，电网电压信号预处理电路1的预处理后电压信号输出端同时连接网压过零脉冲信号提取电路2的预处理后电压信号输入端和电网电压滤波相位补偿电路3的预处理后电压信号输入端，网压过零脉冲信号提取电路2的网压过零脉冲信号输出端与触发角信号提取电路10的网压过零脉冲信号输入端连接；
电网电压滤波相位补偿电路3的电网电压信号输入端用于接收电网电压信号，
电网电压滤波相位补偿电路3用于接收电网电压滤波前和滤波后的信号，并对接收的信号进行相位比较处理以获得触发角修正值，焊接电流信号预处理电路4的焊接电压信号输入端用于接收焊接电压信号，焊接电流信号预处理电路4的电压信号输出端与焊接电流窗口比较电路5的电压信号输入端连接，焊接电流窗口比较电路5的电压信号输出端与焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6的电压信号输入端连接，焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6的触发信号输出端与触发角信号提取电路10的第一触发信号输入端连接；原边电压信号预处理电路7的原边电压信号输入端用于接收电网电压经晶闸管后，在变压器原边产生的电压信号，原边电压信号预处理电路7的原边电压信号输出端与原边电压窗口比较电路8的原边电压信号输入端连接，原边电压窗口比较电路8的原边电压信号输出端与原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的原边电压信号输入端连接，原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的触发信号输出端与触发角信号提取电路10的第二触发信号输入端连接，
原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的导通角信号输出端用于输出原边电压导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6用于对接收的电压信号进行反向，获得焊接电流导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6还用于对接收的电压信号进行下降沿检测，获得触发角，
触发角信号提取电路10用于对接收的触发信号进行耦合，获得触发角。
本实施方式中，电网电压信号预处理电路1作用是将原始电网电压信号(单侧峰值最大达到32V，0V为基准)的正弦波转化为0-3V的正弦波信号。电网电压信号预处理电路1包括前级大电容滤波、给定分压比分压、50Hz带通滤波、电位整体提升1.5V、电压跟随器输出。
电位提升电路可以采用数字电位器MCP4641，配合一定的基准电压和分压电阻进行精确调节。
焊接电流窗口比较电路5采用图9实现，
焊接电流窗口比较电路5包括电阻R20，电阻R21、电阻R22，二十三号可调电位器R23，二十四号可调电位器R24；
电阻R20的一端连接3V电源，电阻R20另一端同时连接电阻R21的一端和二十三号可调电位器R23的一个固定端，
电阻R22一端连接电阻R21的另一端以及二十三号可调电位器R23的另一固定端和二十四号可调电位器R24的一个固定端，
二十四号可调电位器R24的另一端和电阻R22另一端同时连接电源地，
二十三号可调电位器R23及二十四号可调电位器R24的可调端分别接单片机具备模拟比较器功能的I/O口，
焊接电流输入信号分别接两个单片机具备模拟比较器功能的I/O口；
焊接电流窗口比较器电路5的制作：二十三号可调电位器R23的可调端接第一个虚拟比较器的同向端COMP1INP，二十四号可调电位器R24的可调端接第二个虚拟比较器的反相端COMP2INM，焊接电流信号同时接第一个虚拟比较器的反向端COMP1IMP及第二个虚拟比较器的同向端COMP2INP。
能够利用单片机的模拟比较器的功能，对焊接电流的窗口值进行提取，可以节约PCB空间，简化硬件设计。
原边电压信号预处理电路7作用是将变压器原边电压信号的转化为0-3V的信号。原边电压信号预处理电路7包括前级大电容滤波、给定分压比分压、RC滤波、电位整体提升1.5V、电压跟随器输出。其中电位提升电路可以采用数字电位器MCP4641，配合一定的基准电压和分压电阻进行精确调节。
综上，本发明可通过对经过预处理后的电网电压、变压器原边电压以及焊接电流信号进行处理，精确可靠地提取晶闸管导通角与触发角信号，通过对其在线监测，实现对设备工作状态的监测和对焊接过程的控制。
具体实施方式二：参见图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述的电网电压滤波相位补偿电路3包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5、电容C6、二号运算放大器OP2和三号运算放大器OP3，
二号运算放大器OP2和三号运算放大器OP3均采用LM339型运算放大器实现，
电阻R12的一端作为电网电压滤波相位补偿电路3的电网电压信号输入端，
电阻R12的另一端与二号运算放大器OP2的5号管脚连接，二号运算放大器OP2的3号管脚同时连接电源VCC和电容C5的一端，电容C5的另一端接数字地DGND，二号运算放大器OP2的12号管脚接电源地，二号运算放大器OP2的2号管脚与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接3.3V电源，
二号运算放大器OP2的4号管脚用于接收参考电压，
三号运算放大器OP3的6号管脚用于接收参考电压，
二号运算放大器OP2的2号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路3的一个输出端，
电阻R14的一端作为电网电压滤波相位补偿电路3的预处理后电压信号输入端，
电阻R14的另一端与三号运算放大器OP3的7号管脚连接，三号运算放大器OP3的3号管脚同时与电源VCC和电容C6的一端连接，电容C6的另一端接数字地DGND，三号运算放大器OP3的12号管脚接电源地，三号运算放大器OP3的1号管脚接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接3.3V电源，
三号运算放大器OP3的1号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路3的另一个输出端。
其中参考压Vref产生可以采用数字电位器MCP4641，配合一定的基准电压和分压电阻进行制作。
本实施方式，通过电网电压滤波相位补偿电路3获得触发角修正值，能够分别将经过滤波和未经过滤波的电网电压的正弦波信号转化为方波信号，并通过单片机的定时器捕获功能来计算电网电压经过滤波后的相位差，在之后的触发角角计算中进行补偿，可以提高触发角的测量精度。
具体实施方式三：参见图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述原边电压窗口比较电路8包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容C13、电容C14、电容C15、五号运算放大器OP5和六号运算放大器OP6；
五号运算放大器OP5和六号运算放大器OP6采用LM339型运算放大器实现，
电阻R27的一端、电阻R28的一端和电阻R29的一端同时作为原边电压窗口比较电路8的原边电压信号输入端，
电阻R27的另一端与五号运算放大器OP5的9号管脚连接，五号运算放大器OP5的3号管脚同时连接电源VCC和电容C13的一端，电容C13的另一端接数字地DGND，
五号运算放大器OP5的14号管脚与电阻R31的一端、电阻R32的一端和六号运算放大器OP6的13号管脚同时连接，
五号运算放大器OP5的12号管脚接电源地；
电阻R31的另一端接3.3V电源，电阻R32的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端接数字地DGND，
电阻R32的另一端作为原边电压窗口比较电路8的原边电压信号输出端，
电阻R28的另一端同时与五号运算放大器OP5的8号管脚和六号运算放大器OP6的11号管脚连接，
六号运算放大器OP6的3号管脚同时与电源VCC和电容C14的一端连接，电容C14的另一端接数字地DGND，
六号运算放大器OP6的12号管脚接数字地DGND，
电阻R29的另一端同时与电阻R30的一端和六号运算放大器OP6的10号管脚连接，电阻R30的另一端接数字地DGND。
本实施方式，能够将原边电压在窗口内的范围输出高电平，在窗口外的范围输出低电平。
具体实施方式四：参见图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述的原边电压导通角测量及触发信号提取电路9包括电阻R33、电阻R34、四号二极管D4、五号二极管D5、电容C16、电容C17、六号与非门NAND6、七号与非门NAND7、一号D触发器U1、二号D触发器U2和一号RS触发器U3；
六号与非门NAND6的两个输入端连接后作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的原边电压信号输入端，
六号与非门NAND6的输出端同时连接七号与非门NAND7的两个输入端和一号D触发器U1的时钟端，
一号D触发器U1的D端连接其端，一号D触发器U1的SET端接数字地DGND，一号D触发器U1的Q端连接电容C16的一端，电容C16的另一端同时与四号二极管D4的阴极、电阻R33的一端和一号RS触发器U3的S端连接，四号二极管D4的阳极和电阻R33的另一端同时接数字地DGND，
一号D触发器U1的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
七号与非门NAND7的输出端与二号D触发器U2的时钟端连接，二号D触发器U2的D端同时连接二号D触发器U2的端和电容C17的一端，
二号D触发器U2的SET端接数字地DGND，二号D触发器U2的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
电容C17的另一端同时与电阻R34的一端、五号二极管D5的阴极和一号RS触发器U3的R端连接，
电阻R34的另一端和五号二极管D5的阳极同时连接数字地DGND，
一号RS触发器U3的Q端作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的触发信号输出端，一号RS触发器U3的Q端与触发角信号提取电路10的第二触发信号输出端连接，
一号RS触发器U3的端用于输出原边电压导通角。
本实施方式，通过初始条件的控制和电路逻辑的配合，能够精确地提取原边电压的导通角信号及触发信号。
原边电压导通角测量及触发信号提取电路9的制作：
实施方案1：在信号未到达之前，为了保证有正确的初始条件，需要通过将与一号D触发器U1和二号D触发器U2的清零端相连的I/O口置位一段时间再复位。
实施方案2：D触发器及RS触发器的选型可采用同时具备两者功能的CD4013。
具体实施方式五：参见图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述触发角信号提取电路10包括电容C18、电阻R35、六号二极管D6和八号与非门NAND8和二号RS触发器U4，
八号与非门NAND8的一个输入端作为触发角信号提取电路10的第一触发信号输入端，
电容C18的一端作为触发角信号提取电路10的第二触发信号输入端，
二号RS触发器U4的R端作为触发角信号提取电路10的网压过零脉冲信号输入端，
电容C18的另一端同时与电阻R35的一端、六号二极管D6的阳极和八号与非门NAND8的另一个输入端连接，电阻R35的另一端和六号二极管D6的阴极同时接3.3V电源，
八号与非门NAND8的输出端与二号RS触发器U4的S端连接，
二号RS触发器U4的端作为触发角信号提取电路10的触发角信号输出端。
本实施方式，当焊接电流触发信号或原边电压触发信号两个存在一个即可工作，提高了发明的适用性，能精确地提取触发角信号。
具体实施方式六：参见图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述的网压过零脉冲信号提取电路2包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、一号二极管D1、二号二极管D2、一号运算放大器OP1、一号与非门NAND1、二号与非门NAND2和三号与非门NAND3；
一号运算放大器OP1采用LM339型运算放大器实现，
电阻R7的一端作为网压过零脉冲信号提取电路2的预处理后电压信号输入端，
电阻R7的另一端与一号运算放大器OP1的5号管脚连接，一号运算放大器OP1的3号管脚同时与电源VCC和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接数字地DGND，一号运算放大器OP1的2号管脚同时与电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，
一号运算放大器OP1的12号管脚接数字地DGND，
一号运算放大器OP1的4号管脚用于接收参考电压，
电阻R8的另一端接3.3V电源，电阻R9的另一端与电容C2的一端和一号与非门NAND1的两个输入端同时连接，电容C2的另一端接数字地DGND，
一号与非门NAND1的输出端与电容C3的一端和二号与非门NAND2的两个输入端同时连接，
电容C3的另一端同时与一号二极管D1的阳极、电阻R10的一端和三号与非门NAND3的一个输入端连接，一号二极管D1的阴极和电阻R10的另一端同时接3.3V电源，
二号与非门NAND2的输出端接电容C4的一端，
电容C4的另一端同时接二号二极管D2的阳极、电阻R11的一端和三号与非门NAND3的另一个输入端，二号二极管D2的阴极和电阻R11的另一端同时接3.3V电源，
三号与非门NAND3的输出端作为网压过零脉冲信号提取电路2的网压过零脉冲信号输出端。
本实施方式，能够通过一号运算放大器OP1将电网电压波形转化为正负半波对称的方波信号，再通过由电容C3、一号二极管D1、电阻R10，和由电容C4、二号二极管D2以及十一号电阻R11分别组成的下降沿检测电路分别精确检测出网压正半波过零信号和负半波过零信号，并在相应时刻生成脉冲。
网压过零脉冲信号提取电路2的制作，运算放大器的选型可采用LM339，与非门的选型可采用CD4093。
具体实施方式七：参见图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述的焊接电流信号预处理电路4包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和四号运算放大器OP4；
所述的四号运算放大器OP4采用LM2904型运算放大器实现，
电阻R16的一端作为焊接电流信号预处理电路4的焊接电流信号输入端，
电阻R16的另一端同时与电容C7的一端和电阻R17的一端连接，
电阻R17的另一端同时与电容C8的一端和四号运算放大器OP4的3号管脚连接，电容C8的另一端接模拟地AGND，
电容C7的另一端同时与四号运算放大器OP4的2号管脚、1号管脚及电阻R18的一端连接，
四号运算放大器OP4的8号管脚同时与电源VCC和电容C9的一端连接，电容C9的另一端接数字地DGND，
四号运算放大器OP4的4号管脚接电源地，
电阻R18的另一端同时与电阻R19的一端和电容C10的一端连接，电容C10的另一端接数字地DGND，
电阻R19的另一端作为焊接电流信号预处理电路4的电压信号输出端。
本实施方式中，对焊接电流经分压的电压进行一阶压控滤波输出，保证了信号的平稳性和光滑性。其中分压电路可以采用数字电位器MCP4641，配合一定的输入信号和一定的分压电阻进行制作。
具体实施方式八：参见图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路的区别在于，所述的焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6包括电阻R25、电阻R26、电容C11、电容C12、三号二极管D3、四号与非门NAND4和五号与非门NAND5；
电阻R25的一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6的电压信号输入端，
电阻R25的另一端同时与电容C11的一端和四号与非门NAND4的两个输入端连接，电容C11的另一端接数字地DGND，
四号与非门NAND4的输出端与五号与非门NAND5的两个输入端连接，
四号与非门NAND4的输出端用于输出焊接电流导通角，
五号与非门NAND5的输出端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端同时与三号二极管D3的阳极和电阻R26的一端连接，
三号二极管D3的阴极和电阻R26的另一端同时接3.3V电源，
电容C12的另一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路6的触发信号输出端。
本实施方式中，能够提取焊接电流信号的导通角方波信号，以及提取焊接电流的触发信号。

Claims (8)

1.一种可控硅导通角及触发角提取电路，它包括电网电压信号预处理电路(1)、网压过零脉冲信号提取电路(2)、焊接电流信号预处理电路(4)、焊接电流窗口比较电路(5)、焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)和触发角信号提取电路(10)，
其特征在于，它还包括电网电压滤波相位补偿电路(3)、原边电压信号预处理电路(7)、原边电压窗口比较电路(8)和原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)；
所述的电网电压信号预处理电路(1)的电压信号输入端用于接收电网电压信号，电网电压信号预处理电路(1)的预处理后电压信号输出端同时连接网压过零脉冲信号提取电路(2)的预处理后电压信号输入端和电网电压滤波相位补偿电路(3)的预处理后电压信号输入端，网压过零脉冲信号提取电路(2)的网压过零脉冲信号输出端与触发角信号提取电路(10)的网压过零脉冲信号输入端连接；
电网电压滤波相位补偿电路(3)的电网电压信号输入端用于接收电网电压信号，
电网电压滤波相位补偿电路(3)用于接收电网电压滤波前和滤波后的信号，并对接收的信号进行相位比较处理以获得触发角修正值，
焊接电流信号预处理电路(4)的焊接电压信号输入端用于接收焊接电压信号，焊接电流信号预处理电路(4)的电压信号输出端与焊接电流窗口比较电路(5)的电压信号输入端连接，焊接电流窗口比较电路(5)的电压信号输出端与焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)的电压信号输入端连接，焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)的触发信号输出端与触发角信号提取电路(10)的第一触发信号输入端连接；
原边电压信号预处理电路(7)的原边电压信号输入端用于接收电网电压经晶闸管后，在变压器原边产生的电压信号，原边电压信号预处理电路(7)的原边电压信号输出端与原边电压窗口比较电路(8)的原边电压信号输入端连接，原边电压窗口比较电路(8)的原边电压信号输出端与原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)的原边电压信号输入端连接，原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)的触发信号输出端与触发角信号提取电路(10)的第二触发信号输入端连接，
原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)的导通角信号输出端用于输出原边电压导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)用于对接收的电压信号进行反向，获得焊接电流导通角，
焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)还用于对接收的电压信号进行下降沿检测，获得触发角，
触发角信号提取电路(10)用于对接收的触发信号进行耦合，获得触发角。
2.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述的电网电压滤波相位补偿电路(3)包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5、电容C6、二号运算放大器(OP2)和三号运算放大器(OP3)，
二号运算放大器(OP2)和三号运算放大器(OP3)均采用LM339型运算放大器实现，
电阻R12的一端作为电网电压滤波相位补偿电路(3)的电网电压信号输入端，
电阻R12的另一端与二号运算放大器(OP2)的5号管脚连接，二号运算放大器(OP2)的3号管脚同时连接电源VCC和电容C5的一端，电容C5的另一端接数字地DGND，二号运算放大器(OP2)的12号管脚接电源地，二号运算放大器(OP2)的2号管脚与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接3.3V电源，
二号运算放大器(OP2)的4号管脚用于接收参考电压，
三号运算放大器(OP3)的6号管脚用于接收参考电压，
二号运算放大器(OP2)的2号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路(3)的一个输出端，
电阻R14的一端作为电网电压滤波相位补偿电路(3)的预处理后电压信号输入端，
电阻R14的另一端与三号运算放大器(OP3)的7号管脚连接，三号运算放大器(OP3)的3号管脚同时与电源VCC和电容C6的一端连接，电容C6的另一端接数字地DGND，三号运算放大器(OP3)的12号管脚接电源地，三号运算放大器(OP3)的1号管脚接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接3.3V电源，
三号运算放大器(OP3)的1号管脚作为电网电压滤波相位补偿电路(3)的另一个输出端。
3.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述原边电压窗口比较电路(8)包括电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容C13、电容C14、电容C15、五号运算放大器(OP5)和六号运算放大器(OP6)；
五号运算放大器(OP5)和六号运算放大器(OP6)采用LM339型运算放大器实现，
电阻R27的一端、电阻R28的一端和电阻R29的一端同时作为原边电压窗口比较电路(8)的原边电压信号输入端，
电阻R27的另一端与五号运算放大器(OP5)的9号管脚连接，五号运算放大器(OP5)的3号管脚同时连接电源VCC和电容C13的一端，电容C13的另一端接数字地DGND，
五号运算放大器(OP5)的14号管脚与电阻R31的一端、电阻R32的一端和六号运算放大器(OP6)的13号管脚同时连接，
五号运算放大器(OP5)的12号管脚接电源地；
电阻R31的另一端接3.3V电源，电阻R32的另一端与电容C15的一端连接，电容C15的另一端接数字地DGND，
电阻R32的另一端作为原边电压窗口比较电路(8)的原边电压信号输出端，
电阻R28的另一端同时与五号运算放大器(OP5)的8号管脚和六号运算放大器(OP6)的11号管脚连接，
六号运算放大器(OP6)的3号管脚同时与电源VCC和电容C14的一端连接，电容C14的另一端接数字地DGND，
六号运算放大器(OP6)的12号管脚接数字地DGND，
电阻R29的另一端同时与电阻R30的一端和六号运算放大器(OP6)的10号管脚连接，电阻R30的另一端接数字地DGND。
4.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述的原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)包括电阻R33、电阻R34、四号二极管(D4)、五号二极管(D5)、电容C16、电容C17、六号与非门(NAND6)、七号与非门(NAND7)、一号D触发器(U1)、二号D触发器(U2)和一号RS触发器(U3)；
六号与非门(NAND6)的两个输入端连接后作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)的原边电压信号输入端，
六号与非门(NAND6)的输出端同时连接七号与非门(NAND7)的两个输入端和一号D触发器(U1)的时钟端，
一号D触发器(U1)的D端连接其端，一号D触发器(U1)的SET端接数字地DGND，一号D触发器(U1)的Q端连接电容C16的一端，电容C16的另一端同时与四号二极管(D4)的阴极、电阻R33的一端和一号RS触发器(U3)的S端连接，四号二极管(D4)的阳极和电阻R33的另一端同时接数字地DGND，
一号D触发器(U1)的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
七号与非门(NAND7)的输出端与二号D触发器(U2)的时钟端连接，二号D触发器(U2)的D端同时连接二号D触发器(U2)的端和电容C17的一端，
二号D触发器(U2)的SET端接数字地DGND，二号D触发器(U2)的CLR端用于接收单片机I/O口输出的控制信号，
电容C17的另一端同时与电阻R34的一端、五号二极管(D5)的阴极和一号RS触发器(U3)的R端连接，
电阻R34的另一端和五号二极管(D5)的阳极同时连接数字地DGND，
一号RS触发器(U3)的Q端作为原边电压导通角测量及触发信号提取电路(9)的触发信号输出端，一号RS触发器(U3)的Q端与触发角信号提取电路(10)的第二触发信号输出端连接，
一号RS触发器(U3)的端用于输出原边电压导通角。
5.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述触发角信号提取电路(10)包括电容C18、电阻R35、六号二极管(D6)和八号与非门(NAND8)和二号RS触发器(U4)，
八号与非门(NAND8)的一个输入端作为触发角信号提取电路(10)的第一触发信号输入端，
电容C18的一端作为触发角信号提取电路(10)的第二触发信号输入端，
二号RS触发器(U4)的R端作为触发角信号提取电路(10)的网压过零脉冲信号输入端，
电容C18的另一端同时与电阻R35的一端、六号二极管(D6)的阳极和八号与非门(NAND8)的另一个输入端连接，电阻R35的另一端和六号二极管(D6)的阴极同时接3.3V电源，
八号与非门(NAND8)的输出端与二号RS触发器(U4)的S端连接，
二号RS触发器(U4)的端作为触发角信号提取电路(10)的触发角信号输出端。
6.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述的网压过零脉冲信号提取电路(2)包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、一号二极管(D1)、二号二极管(D2)、一号运算放大器(OP1)、一号与非门(NAND1)、二号与非门(NAND2)和三号与非门(NAND3)；
一号运算放大器(OP1)采用LM339型运算放大器实现，
电阻R7的一端作为网压过零脉冲信号提取电路(2)的预处理后电压信号输入端，
电阻R7的另一端与一号运算放大器(OP1)的5号管脚连接，一号运算放大器(OP1)的3号管脚同时与电源VCC和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接数字地DGND，一号运算放大器(OP1)的2号管脚同时与电阻R8的一端和电阻R9的一端连接，
一号运算放大器(OP1)的12号管脚接数字地DGND，
一号运算放大器(OP1)的4号管脚用于接收参考电压，
电阻R8的另一端接3.3V电源，电阻R9的另一端与电容C2的一端和一号与非门(NAND1)的两个输入端同时连接，电容C2的另一端接数字地DGND，
一号与非门(NAND1)的输出端与电容C3的一端和二号与非门(NAND2)的两个输入端同时连接，
电容C3的另一端同时与一号二极管(D1)的阳极、电阻R10的一端和三号与非门(NAND3)的一个输入端连接，一号二极管(D1)的阴极和电阻R10的另一端同时接3.3V电源，
二号与非门(NAND2)的输出端接电容C4的一端，
电容C4的另一端同时接二号二极管(D2)的阳极、电阻R11的一端和三号与非门(NAND3)的另一个输入端，二号二极管(D2)的阴极和电阻R11的另一端同时接3.3V电源，
三号与非门(NAND3)的输出端作为网压过零脉冲信号提取电路(2)的网压过零脉冲信号输出端。
7.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述的焊接电流信号预处理电路(4)包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和四号运算放大器(OP4)；
所述的四号运算放大器(OP4)采用LM2904型运算放大器实现，
电阻R16的一端作为焊接电流信号预处理电路(4)的焊接电流信号输入端，
电阻R16的另一端同时与电容C7的一端和电阻R17的一端连接，
电阻R17的另一端同时与电容C8的一端和四号运算放大器(OP4)的3号管脚连接，电容C8的另一端接模拟地AGND，
电容C7的另一端同时与四号运算放大器(OP4)的2号管脚、1号管脚及电阻R18的一端连接，
四号运算放大器(OP4)的8号管脚同时与电源VCC和电容C9的一端连接，电容C9的另一端接数字地DGND，
四号运算放大器(OP4)的4号管脚接电源地，
电阻R18的另一端同时与电阻R19的一端和电容C10的一端连接，电容C10的另一端接数字地DGND，
电阻R19的另一端作为焊接电流信号预处理电路(4)的电压信号输出端。
8.根据权利要求1所述的一种可控硅导通角及触发角提取电路，其特征在于，所述的焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)包括电阻R25、电阻R26、电容C11、电容C12、三号二极管(D3)、四号与非门(NAND4)和五号与非门(NAND5)；
电阻R25的一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)的电压信号输入端，
电阻R25的另一端同时与电容C11的一端和四号与非门(NAND4)的两个输入端连接，电容C11的另一端接数字地DGND，
四号与非门(NAND4)的输出端与五号与非门(NAND5)的两个输入端连接，
四号与非门(NAND4)的输出端用于输出焊接电流导通角，
五号与非门(NAND5)的输出端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端同时与三号二极管(D3)的阳极和电阻R26的一端连接，
三号二极管(D3)的阴极和电阻R26的另一端同时接3.3V电源，
电容C12的另一端作为焊接电流导通角测量及触发信号提取电路(6)的触发信号输出端。
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