CN113843490B - 电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法 - Google Patents

电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电阻焊接机焊接状态检测技术领域，且公开了电阻焊机焊接回路闭合检测电路，包括电阻焊机副边回路闭合检测电路、电阻焊机焊接控制电路和闭合信号检测电路，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路包括低电压高频交流电压源V1、变压器TM1、稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电阻R4、电阻R5、电阻R3和光电耦合器OP1。该电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法，根据储能焊机焊接回路的电路特征，将检测电路信号源及光隔离器件串接在精密储能电阻焊机焊接变压器初边的阻尼电阻回路中，两只稳压二极管反串联构成钳位电路既保证了阻尼电阻的原有作用，也保护了检测装置在设备运行(焊接)过程中不会因过电压、过电流损毁。

Description

电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法
技术领域
本发明涉及电阻焊接机焊接状态检测技术领域，具体为电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法。
背景技术
精密储能电阻焊接设备是金属封装半导体元件、电子器件、光通讯器件、传感器等精密元器件封装的关键设备之一，为保证工件的焊接质量，精密储能焊机需要在焊接头(变压器副边)完全闭合的条件下启动放电焊接，通常做法是通过行程开关检测焊接模具是否到位或通过时间延迟做出判断，这两种方法均存在一些不足，均需要在设备使用一定时间后根据封焊模具的磨损程度进行动态调整，不能实时检测焊接机的焊接状态，影响焊接效率及工件的焊接质量。
发明内容
针对现有电阻焊机焊接回路闭合检测方法的不足，本发明提供了电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法，具备可以减少外部行程开关的设置，对于通过时间延迟判断闭合状态的开环控制方案，可以达到更加准确的实时检测效果，提高焊接效率，保证工件焊接质量的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：电阻焊机焊接回路闭合检测电路，包括电阻焊机副边回路闭合检测电路、电阻焊机焊接控制电路和闭合信号检测电路，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路与闭合信号检测电路相连。
优选的，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路包括低电压高频交流电压源V1、变压器TM1、稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电阻R4、电阻R5、电阻R3和光电耦合器OP1，所述低电压高频交流电压源V1通过导线一与变压器TM1的原边相连，所述变压器TM1副边的一端通过导线二与电阻R4的一端连接，所述稳压二极管Z1和稳压二极管Z2反向并联，且所述稳压二极管Z2的另一端通过导线三与电阻R5相连，所述电阻R4的另一端通过导线四与导线三连接，所述光电耦合器OP1输入端的一端通过导线六与导线二连接，所述光电耦合器OP1输入端的另一端通过导线七与导线四连接，所述光电耦合器OP1输出端的一端与电阻R3连接，所述电阻R3的另一端接地。
优选的，所述电阻焊机焊接控制电路包括大电流高密度储能电容器C1、单向续流二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电容C2、焊接变压器TM2、焊接机头上部TPH、焊接机头下部BTH和可控硅TH1，大电流高密度储能电容器C1的一端通过导线八与焊接变压器TM2原边的一端连接，所述焊接变压器TM2原边的另一端通过导线九与可控硅TH1的一端连接，可控硅TH1的另一端通过导线十与大电流高密度储能电容器C1的另一端连接，电阻R1与单向续流二极管VD1连接，单向续流二极管VD1的另一端通过导线十一与导线十连接，电阻R1的另一端、变压器TM1副边的另一端和稳压二极管Z1的另一端均与导线八连接，电容C2和电阻R2连接，电阻R2的另一端和电阻R5的另一端与导线九连接，电容C2的另一端与导线十一连接，焊接变压器TM2副边的一端与焊接机头上部TPH连接，焊接变压器TM2副边的另一端与焊接机头下部BTH连接。
优选的，所述闭合信号检测电路包括电阻R7，光电耦合器OP1输出端的另一端与电阻R7连接，电阻R7与运算放大器连接，运算放大器与单片机STM32F103连接。
优选的，所述电阻R3的供电电压是24V。
优选的，电阻焊机是气动精密储能电阻焊机。
电阻焊机焊接回路闭合检测电路的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，电阻焊机的焊接回路闭合状态直接影响光电耦合器OP1输出端的电流信号PORT1，获取光电耦合器OP1输出端PORT1的电流信号；
步骤二：步骤一中获取的电流信号PORT1进入到闭合信号检测电路中，闭合信号检测电路把电信号转换成数字信号，由单片机将转换后的数字信号按一定协议通过UART串口输出给MAX3485芯片，最终转换为RS485串行信号提供给外部电路使用，最终实现对焊接机头闭合的检测。
与现有电阻焊机焊接回路闭合检测方法对比，本发明具备以下有益效果：
1、该电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法，根据储能焊机焊接回路的电路特征，将检测电路信号源及光隔离器件串接在精密储能电阻焊机焊接变压器初边的阻尼电阻回路中，两只稳压二极管反串联构成钳位电路既保证了阻尼电阻的原有作用，也保护了检测装置在设备运行(焊接)过程中不会因过电压、过电流损毁。
2、该电阻焊机焊接回路闭合检测电路及检测方法，工作可靠，能满足对储能式电阻焊接机器副边回路即焊接机头闭合的在线实时检测，有效提高焊机的焊接效率以及焊接精度。
附图说明
图1为本发明电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路连接示意图；
图2为本发明电阻焊机副边回路闭合检测电路示意图；
图3为本发明闭合信号检测电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、2和3，电阻焊机焊接回路闭合检测电路，包括电阻焊机副边回路闭合检测电路、电阻焊机焊接控制电路和闭合信号检测电路，电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，电阻焊机副边回路闭合检测电路与闭合信号检测电路相连。
电阻焊机副边回路闭合检测电路包括低电压高频交流电压源V1、变压器TM1、稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电阻R4、电阻R5、电阻R3和光电耦合器OP1，低电压高频交流电压源V1通过导线一与变压器TM1的原边相连，通过变压器TM1的设置们可以把交流电压由变压器TM1原边换到副边，为检测电路提供激励信号，变压器TM1副边的一端通过导线二与电阻R4的一端连接，稳压二极管Z1和稳压二极管Z2反向串联，通过稳压二极管Z1和稳压二极管Z2反向串联的设置，稳压二极管Z1和稳压二极管Z2，构成钳位电路既保证了阻尼电阻的原有作用，也保护了检测装置在设备运行(焊接)过程中不会因过电压、过电流损毁，且稳压二极管Z2的另一端通过导线三与电阻R5相连，电阻R4的另一端通过导线四与导线三连接，光电耦合器OP1输入端的一端通过导线六与导线二连接，光电耦合器OP1输入端的另一端通过导线七与导线四连接，光电耦合器OP1输出端的一端与电阻R3连接，电阻R3的另一端接地。
电阻焊机焊接控制电路包括大电流高密度储能电容器C1、单向续流二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电容C2、焊接变压器TM2、焊接机头上部TPH、焊接机头下部BTH和可控硅TH1，大电流高密度储能电容器C1和单向续流二极管VD1用于为焊接变压器TM2原边放电后剩余能量提供释放回路，大电流高密度储能电容器C1的一端通过导线八与焊接变压器TM2原边的一端连接，焊接变压器TM2原边的另一端通过导线九与可控硅TH1的一端连接，可控硅TH1的另一端通过导线十与大电流高密度储能电容器C1的另一端连接，电阻R1与单向续流二极管VD1连接，单向续流二极管VD1的另一端通过导线十一与导线十连接，电阻R1的另一端、变压器TM1副边的另一端和稳压二极管Z1的另一端均与导线八连接，电容C2和电阻R2连接，电阻R2的另一端和电阻R5的另一端与导线九连接，电容C2的另一端与导线十一连接，焊接变压器TM2副边的一端与焊接机头上部TPH连接，焊接变压器TM2副边的另一端与焊接机头下部BTH连接。
电阻焊机焊接控制电路中各部分的配合使用使电阻焊接机头上部TPH与电阻焊接机头下部BTH接触时，由可控硅TH1的PORT2控制变压器TM2原边的电路导通，由大电流高密度储能电容器C1、焊接变压器TM2副边、可控硅TH1形成放电回路，将电容内储存的能量释放出来，由变压器的原边电路将能量通过互感传递给焊接变压器TM2副边，最终在接触后的电阻焊接机头上部TPH与电阻焊接机头下部BTH之间形式巨大的放电电流，将放置在电阻焊接机头上部TPH与电阻焊接机头下部BTH内的金属封装类元件或模块焊接为一体。
电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连时，当电阻焊接机头上部TPH与电阻焊接机头下部BTH闭合之前，变压器TM1副边，焊接变压器TM2原边，电阻R5，并联的电阻R4与光电耦合器OP1的发光管形成回路，此时由于焊接变压器TM2原边感抗的存在，节点A与节点B之间的交流电压为Va1，此时检测电路中的交流电流为Ia1，当电阻焊接机头上部TPH与电阻焊接机头下部BTH接触时，焊接变压器TM2中副边电路形成回路，焊接变压器TM2原边储存的能量通过焊接变压器TM2副边释放，焊接变压器TM2原边的感抗相对检测电路来说瞬间变小，检测电路中节点A的电压增高，流过光电耦合器OP1发光管的电流瞬间增大，光电耦合器OP1的PORT1输出的电流也会瞬时增大，电阻焊机的焊接回路闭合状态直接影响光电耦合器OP1输出端的电流信号PORT1。
闭合信号检测电路包括电阻R7，光电耦合器OP1输出端的另一端与电阻R7连接，电阻R7与运算放大器连接，运算放大器与单片机STM32F103连接，通过闭合检测电路的设置，光电耦合器OP1输出端另一端的输出的电流信号PORT1通过电阻R7转换为电压信号，经运算放大器对转换后的电压信号跟随后输入给单片机STM32F103的模拟量输入引进，由单片机中的AD转换器将电压信号转为数字信号，由单片机将转换后的数字信号按一定协议通过UART串口输出给MAX3485芯片，最终转换为RS485串行信号提供给外部电路使用，最终实现对焊接机头闭合的检测。
电阻R3的接地电压是24V。
电阻焊机是气动精密储能电阻焊机。
电阻焊机焊接回路闭合检测电路的检测方法，包括以下步骤：
步骤一：电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，电阻焊机的焊接回路闭合状态直接影响光电耦合器OP1输出端的电流信号PORT1，获取光电耦合器OP1输出端的电流信号PORT1；
步骤二：步骤一中获取的电流信号PORT1进入到闭合信号检测电路中，闭合信号检测电路把电信号转换成数字信号，由单片机将转换后的数字信号按一定协议通过UART串口输出给MAX3485芯片，最终转换为RS485串行信号提供给外部电路使用，最终实现对焊接机头闭合的检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.电阻焊机焊接回路闭合检测电路，其特征在于：包括电阻焊机副边回路闭合检测电路、电阻焊机焊接控制电路和闭合信号检测电路，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路与闭合信号检测电路相连，所述电阻焊机副边回路闭合检测电路包括低电压高频交流电压源V1、变压器TM1、稳压二极管Z1、稳压二极管Z2、电阻R4、电阻R5、电阻R3和光电耦合器OP1，所述低电压高频交流电压源V1通过导线一与变压器TM1的原边相连，所述变压器TM1副边的一端通过导线二与电阻R4的一端连接，所述稳压二极管Z1和稳压二极管Z2反向串联，且所述稳压二极管Z2的另一端通过导线三与电阻R5相连，所述电阻R4的另一端通过导线四与导线三连接，所述光电耦合器OP1输入端的一端通过导线六与导线二连接，所述光电耦合器OP1输入端的另一端通过导线七与导线四连接，所述光电耦合器OP1输出端的一端与电阻R3连接，所述电阻R3的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的电阻焊机焊接回路闭合检测电路，其特征在于：所述电阻焊机焊接控制电路包括大电流高密度储能电容器C1、单向续流二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电容C2、焊接变压器TM2、焊接机头上部TPH、焊接机头下部BTH和可控硅TH1，大电流高密度储能电容器C1的一端通过导线八与焊接变压器TM2原边的一端连接，所述焊接变压器TM2原边的另一端通过导线九与可控硅TH1的一端连接，可控硅TH1的另一端通过导线十与大电流高密度储能电容器C1的另一端连接，电阻R1与单向续流二极管VD1连接，单向续流二极管VD1的另一端通过导线十一与导线十连接，电阻R1的另一端、变压器TM1副边的另一端和稳压二极管Z1的另一端均与导线八连接，电容C2和电阻R2连接，电阻R2的另一端和电阻R5的另一端与导线九连接，电容C2的另一端与导线十一连接，焊接变压器TM2副边的一端与焊接机头上部TPH连接，焊接变压器TM2副边的另一端与焊接机头下部BTH连接。
3.根据权利要求1所述的电阻焊机焊接回路闭合检测电路，其特征在于：所述闭合信号检测电路包括电阻R7，光电耦合器OP1输出端的另一端与电阻R7连接，电阻R7与运算放大器连接，运算放大器与单片机STM32F103连接。
4.根据权利要求1所述的电阻焊机焊接回路闭合检测电路，其特征在于：所述电阻R3的供电电压是24V。
5.根据权利要求1所述的电阻焊机焊接回路闭合检测电路，其特征在于：电阻焊机是气动精密储能电阻焊机。
6.根据权利要求1-5任一所述的电阻焊机焊接回路闭合检测电路的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：电阻焊机副边回路闭合检测电路与电阻焊机焊接控制电路相连，电阻焊机的焊接回路闭合状态直接影响光电耦合器OP1输出端PORT1的电流信号，获取光电耦合器OP1输出端的电流信号PORT1；
步骤二：步骤一中获取的PORT1电流信号进入到闭合信号检测电路中，闭合信号检测电路把电信号转换成数字信号，由单片机将转换后的数字信号按一定协议通过UART串口输出给MAX3485芯片，最终转换为RS485串行信号提供给外部电路使用，最终实现对焊接机头闭合的检测。
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