CN1395912A

CN1395912A - 自动电焊防护面罩

Info

Publication number: CN1395912A
Application number: CN02138804A
Authority: CN
Inventors: 向晓东; 郝国法; 姜繁智
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Science and Technology WHUST
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2003-02-12

Abstract

本发明是一种自动电焊防护面罩，包括焊接面罩(5)、液晶光阀(4)和控制液晶光阀(4)导通的无线遥控电路，无线遥控电路由焊接电流检测(1)和超高频电磁波信号的发射电路(2)、接收电路(3)组成。本发明通过检测初始焊接电流、将电信号转化为高频电磁波，采用高频电磁波传感方式实现自动电焊防护面罩的液晶光阀镜片在弧光出现前自动变光的无线遥控；采用编码技术，实现多点焊接操作而无相互干扰。本发明具有成本低、重量轻、结构简单、性能可靠，传感距离远、响应时间快，有利于提高焊接工作的效率、质量和安全性等优点。

Description

自动电焊防护面罩

技术领域

本发明涉及电焊技术领域，特别是一种自动电焊防护面罩。

背景技术

在电焊接过程中，防护面罩是必备的劳动保护用品。传统的手持式防护面罩在工作时，需要一手持面罩，一手进行焊接操作，这对需要双手操作的工作来说十分不便，特别是对某些如高空作业等特殊工种更是不方便。而头戴式面罩，在戴上后看不清工作点，经常导致盲打，产生错位、焊接质量难以保证等问题。

目前国、内外文献，如中国专利99243802.0、00242100.3等文献公布的电焊防护面罩多为光控防护面罩，这类防护面罩是在焊接起弧后，由强烈的弧光触发光传感器，通过传感器的电信号来控制防护眼镜的闭合或加电压给液晶光阀，使液晶镜片由透明变为深色。然而，这种光控防护面罩在强烈的弧光触发光传感器的同时也到达了人眼，致使人眼在防护眼镜闭合或变色之前已接受到弧光，而不可避免地受到了一定程度的伤害。另外，当工作区有多个焊接作业同时进行时，其中之一焊接时产生的弧光将照射很大空间，使其它本不应动作的光感应式防护面罩也同时动作，即所谓相互干扰，从而导致功能失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷：提出一种自动电焊防护方法，可使无线遥控距离超过30米，以实现多台电焊机在同一场地工作时互不干扰。还提出一种利用所述方法制造的自动电焊防护面罩，在起弧前，该面罩的液晶光阀镜片能自动变为深色，从而避免人眼不受弧光的伤害。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这样的：

本发明提供的是一种超高频电磁波传感式自动电焊防护方法，包括发射和接收步骤：

a.发射步骤：利用焊接电流作为源信号，采用焊接电流检测器检测焊接电流，通过超高频发射电路将电流检测器输出的电流变换为电压信号，并随之将电信号转换为超高频电磁波信号。

b.接收步骤：超高频无线接收电路接收由超高频发射电路发射的超高频电磁波信号，并将此信号转换为控制焊接面罩上的液晶光阀导通的电信号。

利用上述方法，本发明提供了自动电焊防护面罩，包括焊接面罩、液晶光阀和控制液晶光阀导通的无线遥控电路，该无线遥控电路包括发射和接收部分，即：

发射部分：设有焊接电流检测器、超高频发射电路，置于焊机接地导线旁边；其中，超高频发射电路包括I/V变换电路和发射模块，

接收部分：设有液晶光阀、超高频无线接收电路，置于焊接面罩内；其中，超高频无线接收电路包括接收模块、集成稳压器、多谐振荡器和控制电路。

本发明具有成本低、重量轻、结构简单、性能可靠，传感距离远、响应时间快、有利于提高焊接工作的效率、质量和安全性等优点。

附图说明

图1是本发明电路方框示意图。

图2是本发明的发射电路原理图。

图3是本发明的接收电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

一.自动电焊防护方法

如图1所示：它是一种超高频电磁波传感式自动电焊防护方法，包括发射和接收步骤。

a.发射步骤：利用焊接电流作为源信号，采用焊接电流检测器1检测焊接电流，通过超高频发射电路2将电流检测器1输出的电流变换为电压信号，并随之将电信号转换为超高频电磁波信号。

b.接收步骤：超高频无线接收电路3接收由超高频发射电路2发射的超高频电磁波信号，并将此信号转换为控制焊接面罩5上的液晶光阀4导通的电信号。

上述超高频发射电路2和超高频无线接收电路3，可采用多脚成对编、译码集成电路，控制若干个电焊机在同一场地处于独立工作状态。

二.自动电焊防护面罩

如图1、图2、图3所示：其结构包括液晶光阀4、焊接面罩5和控制液晶光阀导通的无线遥控电路。

无线遥控电路包括发射和接收部分，即：

发射部分：设有焊接电流检测器1、超高频发射电路2，置于焊机接地导线旁边。其中，电流检测器用于检测电焊机的输出电流(20A～80A)。超高频发射电路包括I/V变换电路和发射模块。

接收部分：设有超高频无线接收电路3、液晶光阀4，置于焊接面罩5内。超高频无线接收电路包括接收模块、集成稳压器、多谐振荡器和控制电路。集成稳压器的输入是电池电压，为接收模块提供能源，接收模块在没有接收到超高频电磁波信号时，其输出为0V，在接收到超高频电磁波信号时，输出为5V。控制电路作用是控制多谐振荡器的工作状态。

发射部分的具体电路如图2所示：I/V变换电路中，设有整流滤波、I/U变换电路、集成稳压器和响应电路，其电路连接关系是：二极管D₁～D₄构成桥式整流器，它把50Hz的交流信号变位直流信号；它的两端并联有电容C₀，它的正端接公共端。I/U变换电路由电阻R₁构成，把电流信号变换为电压信号。集成稳压器，其脚1接二极管D₁负极且经电阻R₁接公共端，其脚2、3分别经二极管D₅、电容C₁负极接公共端。响应电路是为了提高电路的响应速度而设置的，它从R₁两端建立电压信号开始工作(发射模块开始发射信号)到集成稳压器建立稳定的电压信号仅有几毫秒，集成稳压器输出电压稳定后，由集成稳压器向发射模块提供电源；响应电路包括三极管T₁、电池E₁和电阻R₂，其电路连接关系是：三极管T₁，其发射极接集成稳压器脚3及发射模块脚1，其基极经电阻R₂接集成稳压器脚1，其集电极经电池E₁负极接公共端。C₀和C₁为滤波电容，平滑直流信号。集成稳压器为发射模块提供稳定的直流电源，其中公共端串接的二极管D₅用于抬高集成稳压器的输出电压，使电路正常工作时高于电池电压，迫使电池不输出能量，以延长电池的使用寿命。

焊接电流检测器是穿心式电流互感器，其线圈两端分别接二极管D₁负极、D₄正极，其内空穿过焊枪电缆。

接收部分的具体电路如图2所示：多谐振荡器，由定时器及外围电路(电阻R₅、R₆、R_w和电容C₂)组成，通过R₆和C₂参数的调整可以改变其输出信号的频率。控制电路包括三极管T₂和电阻R₃、R₄，接收模块没有接收到信号时，T₂集电极为DC12V，定时器脚1“悬浮”；当接收模块接收到信号时，输出电压为高电平，T₂饱和导通。

多谐振荡器和控制电路，它们的连接关系是：定时器中，其脚1是公共端，其脚2、6接电阻R₆一端，其脚3接电阻R₆另一端，其脚4、8接电池E₂正极，其脚5经电容C₃接地，其脚7是内部晶体管的集电极，它经电阻RW、R₅接电池E₂正极，并经电容C₄、电阻R₇接地，电容C₄、电阻R₇的串接点与液晶光阀脚1连接；三极管T₂，其集电极接定时器脚1，其基极经电阻R₃接RF接收模块脚2，其发射极经电容C₂接定时器脚2，还经电阻R₄接电池E₂正极；集成稳压器，其脚1接电池E₂正极，其脚2接地，其脚3与接收模块脚3相接，并经电容C₅负极接地。电池E₂负极接地。

上述C₃为高频滤波电容，以保持定时器内部基准电路的电压稳定。电阻R₅和R_w用于调节输出电压的幅值，进而达到灵活调节光阀的透光度。定时器的7脚在多谐振荡器被“悬浮”时处于高电平状态。因为本方案采用了起隔直作用的电容C₄，这样就不会有直流电压信号施加于液晶光阀的输入端，从而有效地减缓了液晶光阀的老化，提高了液晶光阀的使用寿命。由于液晶光阀是一个容性器件，当信号停止时，尚有残余电荷，R₇的作用就是释放这部分电荷，以加快液晶光阀由暗到亮。

上述发射、接收模块，可采用RF或NT-R02A或nRF401等型号模块。为了降低超高频无线接收模块中电池的耗能，超高频无线接收模块的信号产生电路采取悬浮的办法：焊机不工作(无信号)时，信号产生电路不耗电。焊机工作时，RF发射模块和RF接收模块中采用大规模集成电路PT2263和PT2272；这一对编、译码有12个脚，可部分或全部用于三态(“1”、“0”和“悬空”)地址编译码，若全部用于三态地址编译码，可产生312个不同电路，即理论上可实现53多万台电焊机在同一场地工作而互不干扰。

上述定时器，可采用μA555或LM555或UA555型号产品。集成稳压器，可采用7812或7815等型号稳压器。

本发明通过控制液晶光阀4的导通，实现自动电焊防护面罩的防护镜片变色的无线遥控过程。液晶光阀导通时，液晶光阀即防护镜片变色；反之，液晶光阀回到亮态。为了提高液晶光阀的响应速度，从两方面采取了技术措施：一是在发射模块中增加了三极管T₁和电池E₁，使焊机输出回路中只要有电流就可发射信号，液晶光阀立即开始工作；二是液晶光阀在停止信号输入时，即可通过R₇释放残余电荷，加快了液晶光阀的透光速度。

上述液晶光阀4的变色过程如下：

当焊条未接触焊件时，图2中的电流检测器中无电流信号，超高频发射电路中的晶体管T₁截止，稳压器输出电压为0V，RF发射模块不工作。由于没有信号输入，图3中的超高频无线接收电路中的RF接收模块输出电压为0V，T₂截止，μA555的1脚悬浮，7脚为高电位(+12V)。由于电容的隔直作用，液晶光阀的输入被隔断，液晶光阀处于亮态。

当焊条与焊件接触的一瞬间，焊机的输出电路立即产生很大的焊接电流，但尚未起弧。被电流检测器检测到的焊接电流信号在R₁产生压降，首先使T₁导通，+12V的电池被接入到RF发射模块的电源端，RF发射模块开始发射超高频电磁波信号，经过几毫秒的延迟时间，稳压器的输出端建立了稳定的直流电压(+12V)，开始为RF发射模块供电。RF接收模块接收到超高频电磁波信号后，输出+5V的直流电压信号，T₂饱和导通，μA555的1脚接地，7脚输出一个150Hz的方波信号，通过耦合电容使液晶光阀变暗，液晶光阀的透光度可通过7脚与电源之间的电位器灵活地调节。

当焊机停焊时，焊机的输出回路中电流为0A，RF发射模块停止发射信号(晶体管T₁截止)，RF接收模块的输出电压变为0V，T₂又回到截止状态。残余电荷通过R₇释放，液晶光阀镜片又迅速回到亮态。

Claims

1.一种自动电焊防护方法，其特征是一种超高频电磁波传感式自动电焊防护方法，包括发射和接收步骤：

a.发射步骤：利用焊接电流作为源信号，采用焊接电流检测器(1)检测焊接电流，通过超高频发射电路(2)将焊接电流检测器(1)输出的电流变换为电压信号，并随之将电信号转换为超高频电磁波信号，

b.接收步骤：超高频无线接收电路(3)接收由超高频发射电路(2)发射的超高频电磁波信号，并将此信号转换为控制焊接面罩(5)上的液晶光阀(4)导通的电信号。

2.根据权利要求1所述的自动电焊防护方法，其特征是超高频发射电路(2)和超高频无线接收电路(3)中，采用多脚成对编、译码集成电路，控制若干个电焊机在同一场地处于独立工作状态。

3.一种使用权利要求1或2所述方法的自动电焊防护面罩，包括焊接面罩(5)和液晶光阀(4)，其特征是设有控制液晶光阀(4)导通的无线遥控电路，该无线遥控电路包括发射和接收部分，即：

发射部分：设有焊接电流检测器(1)、超高频发射电路(2)，置于焊机接地导线旁边；其中，超高频发射电路包括I/V变换电路和发射模块，

接收部分：设有超高频无线接收电路(3)、液晶光阀(4)，置于焊接面罩(5)内；其中，超高频无线接收电路包括接收模块、集成稳压器、多谐振荡器和控制电路。

4.根据权利要求3所述的自动电焊防护面罩，其特征是所述的I/V变换电路，设有整流滤波、I/U变换电路、集成稳压器和响应电路，其电路连接关系是：二极管D₁～D₄构成桥式整流器，它的两端并联有滤波电容C₀，它的正端接公共端；I/U变换电路，由电阻R₁构成；集成稳压器，其脚1接二极管D₁负极且经电阻R₁接公共端，其脚2、3分别经二极管D₅、滤波电容C₁负极接公共端；响应电路中，三极管T₁，其发射极接集成稳压器脚3及发射模块脚1，其基极经电阻R₂接集成稳压器脚1，其集电极经电池E₁负极接公共端。

5.根据权利要求3所述的自动电焊防护面罩，其特征是所述的焊接电流检测器(1)是穿心式电流互感器，其线圈两端分别接二极管D₁负极、D₄正极，其内空穿过焊枪电缆。

6.根据权利要求3所述的自动电焊防护面罩，其特征是所述的多谐振荡器和控制电路，多谐振荡器由定时器及外围电路组成，控制电路包括三极管T₂和电阻R₃、R₄，它们的连接关系是：定时器中，其脚1是公共端，其脚2、6接电阻R₆一端，其脚3接电阻R₆另一端，其脚4、8接电池E₂正极，其脚5经电容C₃接地，其脚7是内部晶体管的集电极，它经电阻RW、R₅接电池E₂正极，并经电容C₄、电阻R₇接地，电容C₄、电阻R₇的串接点与液晶光阀脚1连接；三极管T₂，其集电极接定时器脚1，其基极经电阻R₃接RF接收模块脚2，其发射极经电容C₂接定时器脚2，还经电阻R₄接电池E₂正极；集成稳压器，其脚1接电池E₂正极，其脚2接地，其脚3与接收模块脚3相接，并经电容C₅负极接地；电池E₂负极接地。

7.根据权利要求6所述的自动电焊防护面罩，其特征是定时器采用μA555或LM555或UA555型号产品。

8.根据权利要求4或6所述的自动电焊防护面罩，其特征是所述的发射、接收模块，采用RF或NT-R02A或nRF401型号模块。

9.根据权利要求4或6所述的自动电焊防护面罩，其特征是所述的集成稳压器，采用7812或7815型号稳压器。