CN108746970A - 用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，包括罗氏线圈、积分放大电路、处理单元、显示单元、存储单元读写电路、存储单元、通讯单元；罗氏线圈套接在焊机上，以一第一设定时间周期感应焊机上的焊接电流的变化，生成一与焊机电流相对应的感应电压，继而生成一探测电流信号并传输至积分电路的输出端，并实时发送至处理单元；处理单元计算相邻的焊接起始时间和焊接结束时间之间的时长，以及根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性。本发明拆装便利；具有报警功能；能够检测三段焊接电流，并显示焊接电流的波形，能够将每次焊接的数据和焊接时间保存到U盘中，并通过以太网发送到目标IP地址。
Description
技术领域
本发明涉及中频逆变电阻焊系统领域，属于一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置。
背景技术
现有的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置具有以下三个缺点：
第一，需要接焊接控制器的电磁阀输出用作启动信号，在使用时需要将控制器箱体打开，再接线，比较麻烦。
第二，显示的内容十分有限，只能检测一段电流大小，没有设置参数并比较判断的功能，若连续几个点出现问题，不能随时做出措施。
第三，每次的监测数据是被覆盖的，不能为现场管理服务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，使用时只需将罗氏线圈套在焊机上，拆装便利；检测的结果可与事先设置好的值进行比较，超限比例也可设置，若差的值的比例超过了超限比例，则会报警，若连续出现三个不合格的电流值，则会触发焊接控制器的急停开关，使整个焊机停止工作以便检查原因；能够检测三段焊接电流，并显示焊接电流的波形，设有实时时钟，可将每次焊接的数据和焊接时间保存到存储单元中，并通过以太网发送到目标IP地址。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，该中频逆变电阻焊系统具有一焊机，所述电流检测装置包括罗氏线圈、积分放大电路、处理单元、显示单元、存储单元读写电路、存储单元、通讯单元；
所述积分放大电路包括相互电连接的信号放大电路和积分电路，信号放大电路的输出端电连接积分电路的输入端；
所述罗氏线圈套接在焊机上，与信号放大电路的输入端电连接，罗氏线圈以一第一设定时间周期感应焊机上的焊接电流的变化，生成一与焊机电流相对应的感应电压，该感应电压经积分放大电路放大后再积分还原成一探测电流信号并传输至积分电路的输出端；
所述积分电路的输出端与处理单元电连接，将还原生成的探测电流信号实时发送至处理单元；
所述处理单元响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号由0变为一正数，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到一第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接起始时间；
所述处理单元响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号呈降低趋势，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到所述第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接结束时间；
所述处理单元计算相邻的焊接起始时间和焊接结束时间之间的时长，判断该时长是否大于第一设定时间阈值，以及
根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性；
所述显示单元与处理单元电连接，用以实时显示所述探测电流信号的波形图；
所述存储单元读写电路电连接处理单元和存储单元；
所述电流检测装置具有一通讯单元，通讯单元与处理单元电连接，用以将处理单元接入网络。
本发明的有益效果在于：
1)使用时只需将罗氏线圈套在焊机上，拆装便利。
2)检测的结果可与事先设置好的值进行比较，超限比例也可设置，若差的值的比例超过了超限比例，则会报警，若连续出现三个不合格的电流值，则会触发焊接控制器的急停开关，使整个焊机停止工作以便检查原因。
3)能够检测三段焊接电流，并显示焊接电流的波形，设有实时时钟，可将每次焊接的数据和焊接时间保存到存储单元中，并通过以太网发送到目标IP地址。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置的结构图。
图2为本发明的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置的工作方法流程图。
图3为本发明的通讯单元的电路图。
图4为本发明的存储单元读写电路的电路图。
图5为本发明的处理单元的电路图。
图6为本发明的警报单元的电路图。
图7为本发明的存储单元的电路图。
图8为本发明的积分放大电路的电路图。
图9为本发明的第二光耦继电器的连接方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的附图3至附图9中，除了下文特别注明的元器件之外的元器件的参数和型号选择，并不影响本发明的技术方案说明，附图所提供的电路仅为其中一种作为参考的实施例。
结合图1、图2，本发明提供一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，该中频逆变电阻焊系统具有一焊机，所述电流检测装置包括罗氏线圈10、积分放大电路20、处理单元30、显示单元40、存储单元读写电路50、存储单元60、通讯单元70。
所述积分放大电路20包括相互电连接的信号放大电路和积分电路，信号放大电路的输出端电连接积分电路的输入端。
所述罗氏线圈10套接在焊机上，与信号放大电路的输入端电连接，罗氏线圈10以一第一设定时间周期感应焊机上的焊接电流的变化，生成一与焊机电流相对应的感应电压，该感应电压经积分放大电路20放大后再积分还原成一探测电流信号并传输至积分电路的输出端。
第一设定时间周期越短，采样频率越高，采样精度也越高，但相对的，功耗和运算量也越大，优选的，所述第一设定时间周期为20微秒。
结合图8，优选的，所述积分电路包括ICL7650S芯片，所述信号放大电路包括LM238芯片，以实现前述功能。
所述积分电路的输出端与处理单元30电连接，将还原生成的探测电流信号实时发送至处理单元30。
电流通过罗氏线圈10，罗氏线圈10产生的微分信号通过积分电路还原信号，处理单元30通过数模转换口对信号进行采样，以一个采样到的较小值作为某一段电流的起始信号，同样一个较小值作为某一段电流的结束信号，再根据这一段电流的时间长短判断该段焊接过程属于一焊接段还是一整个焊接过程。
具体的，所述处理单元30响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号由0变为一正数，2)接收到的探测电流信号小于设定电流阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接起始时间。
所述处理单元30响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号呈降低趋势，2)接收到的探测电流信号小于设定电流阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接结束时间。
在实际应用中，信号有可能抖动造成测量误差，考虑到这一情况，本发明设置了一第一设定次数阈值，只有在连续几次采样到的探测电流信号均小于设定电流阈值时，才会判定当前时间点为一焊接时间节点。
具体如下：所述处理单元30响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号由0变为一正数，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到一第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接起始时间。
所述处理单元30响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号呈降低趋势，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到所述第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接结束时间。
例如，将所述第一设定次数阈值设置为3次。
所述处理单元30计算相邻的焊接起始时间和焊接结束时间之间的时长，判断该时长是否大于第一设定时间阈值，以及根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性。
所述根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性是指：
1)所述处理单元30响应于所述时长小于第一设定时间阈值，判断该时长对应的焊接阶段为一次完整焊接过程的其中一个阶段。
2)所述处理单元30响应于所述时长大于等于第一设定时间阈值，判断该时长对应的焊接阶段为一次完整焊接过程。
结合图5，优选的，所述处理单元30包括STM32F103C8T6芯片。
在以信号时长作为判断标准时，程序中开启了两个定时器，一个定时器用作采样时钟，另一个定时器则用来计算焊接时间，以判断段电流结束标志。
所述显示单元40与处理单元30电连接，用以实时显示所述探测电流信号的波形图，或者处理单元30内置一程序内部算法，用以将检测到的电压值与焊接电流值比例转换，将结果显示在显示单元40上。
显示单元40可以采用串口屏，考虑到使用体验，可以选择大一些的屏幕，例如7寸的串口屏等。
结合图4、图7，所述存储单元读写电路50电连接处理单元30和存储单元60，存储单元60可以采用U盘，对应的存储单元读写电路50为USB读写电路。例如，存储单元60采用24C02C芯片，存储单元读写电路50采用CH375B芯片。
结合图3，所述电流检测装置具有一通讯单元70，通讯单元70与处理单元30电连接，用以将处理单元30接入网络，例如，通讯单元70包括ENC28J60芯片。
至于显示或者数据发送节点，我们可以选择一次焊接过程结束时，即：
当检测到一次焊接过程结束后，程序内部算法将检测到的电压值与焊接电流值比例转换，将结果显示在显示器上，同时将检测到的数据和焊接发生的时间通过USB读写电路写入U盘保存，并通过以太网电路发送到目标IP地址。
在一些例子中，积分电容可以选用0.47uF的校正电容。
由于积分电路在工作时，积分电容会不断充电，所以在积分电容两端接一个光耦继电器，由处理单元30控制放电时机和放电时间。
所述积分电路包括一第一光耦继电器，并联在积分电路的积分电容两端。
所述处理单元30响应于接收到的探测电流信号为0的时间达到第二设定阈值，驱使第一光耦继电器以一第二设定时间周期短接一设定持续时间。
例如，在没有焊接执行时，每300毫秒短接第一光耦继电器10毫秒以给积分电容放电，确保电流检测装置监测数值的准确性。
结合图6，在一些例子中，所述电流检测装置还具有一警报单元，其与处理单元30电连接。
所述处理单元30响应于接收到的探测电流信号超出一设定电流阈值，驱使警报单元发出警报。
结合图9，进一步的，所述电流检测装置还具有一第二光耦继电器，其电连接处理单元30与焊接控制器的急停开关。
所述处理单元30响应于连续接收到的探测电流信号超出所述设定电流阈值的次数达到一第二设定次数阈值，驱使第二光耦继电器导通以触发焊接控制器的急停开关，即当连续多个点出现问题时给焊接控制器急停信号，停止焊机动作以检修，确保焊机安全工作。
所述电流检测装置具有一电源单元，用以给电流检测装置提供正常工作需要的电能。
下面是其中一个电源单元的例子。
所述电源单元包括双通道开关电源、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第三电压转换模块、第四电压转换模块。
所述双通道开关电源包括一输入端、一第一输出端、一第二输出端，其中，输入端电连接市电，第一输出端电连接显示单元40，第二输出端经第一电压转换模块电连接至信号放大电路。
所述第一电压转换模块的输出端经第二电压转换模块电连接至积分电路。
所述第二输出端经第三电压转换模块电连接至存储单元读写电路50。
所述第三电压转换模块的输出端经第四电压转换模块电连接至处理单元30、通讯单元70、存储单元60。
以上连接方式是根据本电流检测装置的几个功能模块的常用芯片(如前述例子中的芯片型号)所需工作电压决定。
至于第一电压转换模块、第二电压转换模块、第三电压转换模块、第四电压转换模块的选择，可以参考下述例子：所述第一电压转换模块包括A1215芯片，所述第二电压转换模块包括L7808芯片和L7908芯片，所述第三电压转换模块包括LM7805芯片，所述第四电压转换模块包括AMS1117-3.3芯片。
具体的，选择220V转12V和5V的双通道开关电源，5V专门用于7寸显示屏供电，12V一方面经过金升阳电源模块A1215转为正负15V给运放芯片LM258供电，同时正15V电压经L7808转为正8V，负15V电压经L7908转为负8V，给运放芯片ICL7650S供电。同时12V电源经LM7805转成5V电源给蜂鸣器和USB供电，5V经AMS1117-3.3转换成3.3V给单片机、以太网芯片、存储芯片供电。
下面结合图2，从软件角度对本发明所提及的电流检测装置的工作过程做简要的说明。
在初始化相应时钟和外设后，将积分电容两端的继电器导通10毫秒。
在没有焊接执行时，每300毫秒需短接光耦继电器10毫秒以给积分电容放电。
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8)；
Delay_ms(10)；
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8)；
接着检测信号电压大小，判断是否达到门限值，若连续达到3次(防止信号抖动出现误差)，则开始定时器计时，并进入一个死循环，直到不符合要求的信号电压连续出现3次，判断一段电流结束，break语句跳出死循环。
每次跳出死循环之后，信号量cursign加1，同时关闭定时器2，由状态机switch对cursign进行判断是哪一段电流并进行数据处理。
一次状态机判断结束后，继续打开定时器2，在下一次的程序执行时，首先会执行一个IF语句，用于判断一次焊接过程是否结束，如果超过200毫秒都未出现符合要求的信号电压，则表示一次焊接过程结束。若结束则将数据保存U盘并发送至以太网，同时处理焊点和工件数。
在进行采样时，每20微秒采样一次，每一次采样值算有效值，一共采样50次。
在将数据显示到串口屏上时，利用串口2与串口屏通信。
sprintf(str_temp,”main.C1.txt＝\”％.1fka\”\xff\xff\xff”,Displayvalue1)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.T1.txt＝\”％.2fs\”\xff\xff\xff”,WeldTime1)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.C2.txt＝\”％.1fka\”\xff\xff\xff”,Displayvalue2)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.T2.txt＝\”％.2fs\”\xff\xff\xff”,WeldTime2)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.C3.txt＝\”％.1fka\”\xff\xff\xff”,Displayvalue3)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.T3.txt＝\”％.2fs\”\xff\xff\xff”,WeldTime3)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
sprintf(str_temp,”main.SPOT.txt＝\”％d\”\xff\xff\xff”,WeldCount)；
UART2_SendString(str_temp)；
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sprintf(str_temp,”main.jobnum.txt＝\”％d\”\xff\xff\xff”,Weldgongjian)；
UART2_SendString(str_temp)；
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sprintf(str_temp,”main.weldtotal.txt＝\”％d\”\xff\xff\xff”,WeldCountTatol)；
UART2_SendString(str_temp)；
memset(str_temp,0,sizeof(str_temp))；
将数据发送到以太网，本发明移植的是UIP协议栈。
将UIP事件处理函数uip_polling()放到主函数中循环调用。
一次焊接过程结束后开始下一个循环。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，该中频逆变电阻焊系统具有一焊机，其特征在于，所述电流检测装置包括罗氏线圈、积分放大电路、处理单元、显示单元、存储单元读写电路、存储单元、通讯单元；
所述积分放大电路包括相互电连接的信号放大电路和积分电路，信号放大电路的输出端电连接积分电路的输入端；
所述罗氏线圈套接在焊机上，与信号放大电路的输入端电连接，罗氏线圈以一第一设定时间周期感应焊机上的焊接电流的变化，生成一与焊机电流相对应的感应电压，该感应电压经积分放大电路放大后再积分还原成一探测电流信号并传输至积分电路的输出端；
所述积分电路的输出端与处理单元电连接，将还原生成的探测电流信号实时发送至处理单元；
所述处理单元响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号由0变为一正数，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到一第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接起始时间；
所述处理单元响应于以下两个条件同时成立：1)接收到的探测电流信号呈降低趋势，2)连续接收到的探测电流信号小于设定电流阈值的次数达到所述第一设定次数阈值，将接收到这一探测电流信号的时间点定义成焊接结束时间；
所述处理单元计算相邻的焊接起始时间和焊接结束时间之间的时长，判断该时长是否大于第一设定时间阈值，以及
根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性；
所述显示单元与处理单元电连接，用以实时显示所述探测电流信号的波形图；
所述存储单元读写电路电连接处理单元和存储单元；
所述电流检测装置具有一通讯单元，通讯单元与处理单元电连接，用以将处理单元接入网络。
2.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述根据判断结果以确定该时长对应的焊接阶段属性是指，
所述处理单元响应于所述时长小于第一设定时间阈值，判断该时长对应的焊接阶段为一次完整焊接过程的其中一个阶段；
所述处理单元响应于所述时长大于等于第一设定时间阈值，判断该时长对应的焊接阶段为一次完整焊接过程。
3.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述第一设定时间周期为20微秒。
4.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述第一设定次数阈值为3次。
5.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述积分电路包括一第一光耦继电器，并联在积分电路的积分电容两端。
6.根据权利要求5所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述处理单元响应于接收到的探测电流信号为0的时间达到第二设定阈值，驱使第一光耦继电器以一第二设定时间周期短接一设定持续时间。
7.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置还具有一警报单元，其与处理单元电连接；
所述处理单元响应于接收到的探测电流信号超出一设定电流阈值，驱使警报单元发出警报。
8.根据权利要求7所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置还具有一第二光耦继电器，其电连接处理单元与焊接控制器的急停开关；
所述处理单元响应于连续接收到的探测电流信号超出所述设定电流阈值的次数达到一第二设定次数阈值，驱使第二光耦继电器导通以触发焊接控制器的急停开关。
9.根据权利要求1所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置具有一电源单元；
所述电源单元包括双通道开关电源、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第三电压转换模块、第四电压转换模块；
所述双通道开关电源包括一输入端、一第一输出端、一第二输出端，其中，输入端电连接市电，第一输出端电连接显示单元，第二输出端经第一电压转换模块电连接至信号放大电路；
所述第一电压转换模块的输出端经第二电压转换模块电连接至积分电路；
所述第二输出端经第三电压转换模块电连接至存储单元读写电路；
所述第三电压转换模块的输出端经第四电压转换模块电连接至处理单元、通讯单元、存储单元。
10.根据权利要求9所述的用于中频逆变电阻焊系统的电流检测装置，其特征在于，所述第一电压转换模块包括A1215芯片；
所述第二电压转换模块包括L7808芯片和L7908芯片；
所述第三电压转换模块包括LM7805芯片；
所述第四电压转换模块包括AMS1117-3.3芯片。
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