CN1905848A - 具有电磁波探测功能的防眩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电磁波探测功能的防眩装置。该装置包括光探测单元，电磁波传感器单元，电磁波探测单元，控制单元以及光传输控制单元。所述光探测单元探测由焊炬或割炬所产生的光。所述电磁波传感器单元探测电磁波。所述电磁波探测单元将通过电磁波传感器单元输入并谐振的信号与可变设置的参考值进行比较。所述控制单元将电磁波探测单元驱动信号施加到所述电磁波探测单元中并使用电磁波探测单元的输出监测电磁信号的变化。所述光传输控制单元通过响应来自控制单元的输出信号来控制防眩板的光透过率的变化。

Description

具有电磁波探测功能的防眩装置

技术领域

本发明一般地涉及一种具有电磁波探测功能的防眩装置，更具体地，涉及具有一种电磁波探测功能的防眩装置，该装置探测在焊接或切割时伴随高照度光产生的电磁波，并且保护操作者的眼睛免受强光的伤害。

背景技术

一般来说，为了控制焊炬或割炬(welding or cutting torch)产生的光的透过率，使用一种操作者戴在头上并且配备有光探测单元的防眩装置已经。

图1是显示配备了传统的防眩装置2的保护面具1的立体图。

如图1所示，所述在保护面具1的前部的具有防眩装置的保护面具1，通过一个防眩板5也就是包含在防眩装置2中的液晶显示屏(LCD)来降低照射到操作者的眼睛的光照度。

更具体地，光探测单元4，诸如安装在所述防眩单元2前部的光电二极管，探测焊炬或割炬产生的光，以及包含在所述防眩装置2中的控制电路执行控制以使得所述防眩板5变暗来降低通过该防眩板的光的光照度，从而保护操作者的眼睛。

图2是显示用户界面的视图，该界面允许使用者调整所述传统防眩装置2的遮光探测灵敏度及延迟。

参考图2，所述传统防眩装置2的用户界面包括遮光调整单元6，光探测灵敏度调整单元7以及延迟调整单元8。

所述遮光调整单元6用于调整所述防眩板5的遮光数值。该遮光数值表示所述防眩板5的黑暗程度。当使用所述遮光调整单元6调整遮光数值时，调整了所述防眩板5的透过率。

所述光探测灵敏度调整单元7用于调整所述防眩装置2的光探测灵敏度。所述光探测灵敏度是一个数值，用于表示控制电路响应光传感器单元4的输出信号的程度。当所述光探测灵敏度增大时，控制电路能够在低照度下更好地响应信号。

所述延迟调整单元8用于调整所述防眩装置2的延迟。在延迟数值低的情况下，当所述光传感器单元4探测到焊接工作完成时，所述防眩装置2的控制电路将所述防眩板5从暗状态切换到亮状态。相反，在延迟数值高的情况下，从暗状态切换到亮状态需要更长的一段时间。

一般来说，在所述防眩装置相关的领域，5～13用作遮光数值的范围，0～10用作光探测灵敏度数值的范围，并且0～10用作延迟数值的范围。

所述传统防眩装置2的用户界面还包括用于选择性地打开和关闭电源的电源开关9，用于供电的电池10和用于指示该装置的低电压状态的低电压指示器11。

然而，在只使用所述光探测单元的情况下，由于被探测信号之间的差别，错误的操作频繁地发生，它们的发生可能取决于焊接或焊接机的类型以及相干光。

也就是，在只使用所述光探测单元的情况下，在低电流焊接、户外焊接和薄板焊接时所述光探测灵敏度增大，在这种情况下，错误操作在所述防眩板5没有变亮或是变亮过于缓慢时发生，尽管所述防眩板5为响应周围的相干光必须变亮。

为了防止上述的错误操作，公开了一种额外配备了电磁波探测单元的防眩装置。

在暴露在太阳光下的户外工作中，在焊接光的照度没有显著高于环境照度的低电流焊接中，或者在因为由于使用高方向性和高照度的光而导致高的环境照度而难于识别焊接光的环境中，在光探测时除了焊接光以外的光被探测到，从而通过使用电磁波探测方法，配备所述电磁波探测单元的传统防眩装置可以有效地控制所述防眩板的光透过率。

然而，所述配备了电磁波探测单元的传统防眩装置的不足在于，在不考虑环境条件的情况下它被设置成使用所述电磁波探测方法，因此在产生很多电磁波的环境中，基于环境产生的电磁波而不是操作者的焊炬或割炬在工作中所述防眩板的光透过率毫无必要地降低了，这样会扰乱操作者的精确操作。

更进一步地，在配备了电磁波探测单元的传统防眩装置中，所述电磁波探测灵敏度是固定的，因此由除了所述操作者的机器以外的来源产生的电磁波，诸如由其他操作者的机器所产生的电磁波，也能够被探测到，这样就导致了错误的操作。

更进一步地，配备了所述电磁波探测单元的传统防眩装置的不足在于，尽管所述操作者在开始工作之前必须准确地识别焊接或切割区域，但在给焊接或切割机通电或打开焊接或切割启动开关的时候在产生光之前产生电磁波，因为所述光探测单元和所述电磁波探测单元被构建成独立地操作，因此即使没有产生光，基于被探测到的电磁波，所述光透过率也会被降低，这样就阻碍操作者在识别完准确的焊接或切割区域后执行工作。

发明内容

技术问题

因此，根据现有技术中出现的上述问题制作了本发明，而且本发明的一个目的是提供一种具有电磁波探测功能的防眩装置，其允许根据环境条件仅使用光探测单元或使用光探测单元和电磁波探测单元，因此在只使用所述光探测单元就能执行有效的控制而且电磁波探测可能会造成错误的操作的情况下防止使用所述电磁波探测单元。

本发明的另一个目的是提供一种电磁波探测和防眩单元，其利用不被环境照度或焊接机电流影响太多的电磁波传感器仅探测从焊接或切割机中产生的电磁波，并且，该电磁波探测和防眩单元配备电磁波探测灵敏度调整单元以防止探测到环境所产生的电磁波。

本发明的再一个目的是提供一种电磁波探测和防眩单元，其可以设置优先权，在从操作者的焊炬或割炬探测到一定程度的光以后允许探测电磁波，这样可以防止在开始探测光之前防眩板的光透过率降低，并且可以允许操作者在准确地识别焊接或切割区域之后执行焊接或切割工作。

技术方案

为了完成上述目标，本发明提供了一种电磁波探测和防眩装置用于保护操作者的眼睛免受焊炬或割炬所产生的光的伤害，此装置包括以下单元：光探测单元，用于探测焊炬或割炬所产生的光；电磁波传感器单元，用于探测焊炬或割炬所产生的电磁波；电磁波探测单元，用于在施加电磁波探测单元驱动信号时将通过所述电磁波传感器单元输入并谐振的信号与可变设置的参考值做比较；控制单元，用于在所述光探测单元开始探测光时，将所述电磁波探测单元驱动信号施加到所述电磁波探测单元，并用所述电磁波探测单元的输出来监测所述电磁信号的变化；以及光传输控制单元，用于通过对从所述控制单元输出的信号做出响应来控制所述防眩板的光透过率的变化。

所述装置还包括用户界面，该用户界面包括能够允许操作者从只使用光探测单元的模式1和同时使用所述光探测单元和电磁波探测单元的模式2中间选择一个模式的模式选择单元，以及能够显示被选中模式的显示单元。

所述控制单元只在模式2由模式选择单元被选中时才可以施加电磁波探测单元驱动信号。

所述电磁波探测单元包括：谐振单元，用于允许通过电磁波传感器单元输入的电磁波谐振；滤波单元，用于去除谐振单元输出中的噪声；比较单元，用于在施加所述电磁波探测单元驱动信号时比较所述滤波单元的输出和所述可变设置的参考值；以及时间常数单元，用于使所述比较单元的输出平滑。

所述比较单元包括比较器，在其中所述电磁波探测单元驱动信号输入到其电源终端之中，所述滤波单元的输出输入到其反相输入端中，并且有一信号，由所述电磁波探测单元驱动信号被包括至少一个可变电阻的分压器分压而成，输入到同相输入端中。

所述用户界面还包括能够改变可变电阻电阻值的数字调整单元。

所述显示单元还能显示电磁波探测灵敏度数值。

有益效果

根据本发明，一种电磁波探测和防眩装置可以根据环境确定电磁波探测单元的使用，从而在只使用所述光探测单元就能执行有效的控制以及所述电磁波探测可能造成错误操作时不使用所述电磁波探测单元，而且根据操作者的选择所述电磁波探测单元又能够在只使用光探测单元不能执行有效的控制的时候使用，这样就可以根据环境条件有效地操作所述防眩板。

进一步地，根据本发明，所述电磁探测灵敏度能够在使用所述电磁波探测单元时调整，因此操作者所在的环境中产生的电磁波的探测可以最小化，这样防止了错误的操作，诸如在工作当中光透过率的不必要的降低，并且使得操作者可以执行准确的操作。

进一步地，所述电磁波探测和防眩装置能够设置优先权，因此在探测到光之后可以探测到电磁波，从而在工作开始之后所述防眩板的光透过率可以马上降低，这样使得操作者在准确地识别焊接或切割区域之后可以执行操作。

附图说明

图1是一个显示配备了传统的防眩装置的保护面具的立体图；

图2是一个允许使用者调整所述传统防眩装置2的遮光探测灵敏度及延迟的用户界面的视图；

图3是显示根据本发明具有电磁波探测功能的防眩装置的结构图；

图4是根据本发明具有电磁波探测功能的所述防眩装置的所述电磁波探测单元的电路图；

图5是显示根据本发明具有电磁波探测功能的所述防眩装置的所述用户界面实例的图表；

图6至9示出了显示于显示单元上的模式1A，1B，1C，和2的屏幕的视图；以及

图10是显示在模式2被选中时根据本发明具有电磁波探测功能的所述防眩装置的操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图结合优选实施例详细描述本发明，其中相同的附图标记在不同的视图中始终指示相同或相似的元件。

参考所附各图，详细地描述了本发明的构成和操作。

图3是显示根据本发明的电磁波探测和防眩装置的结构图。图4是显示根据本发明的具有电磁波探测功能的所述防眩装置的所述电磁波探测单元30的电路图。

如图3所述，根据本发明具有电磁波探测功能的所述防眩装置包括光探测单元20，电磁波探测单元30，用户界面40，控制单元50以及光传输控制单元60。

所述光探测单元20的功能是探测焊炬或割炬产生的光，并包括滤波器和放大器。所述光探测单元20通过比较来自光探测单元4的信号和来自太阳能电池3的输出来探测光的变化。

所述电磁波探测单元30的功能是探测从焊炬或割炬中产生的电磁波。在所述电磁波探测单元30中，由操作者的焊炬或割炬所产生的电磁波形成的并被输入到所述电磁波探测单元30中的信号经谐振、滤波并与设定的值相比较，从而探测到特定波段的电磁波。

当施加电磁波探测单元驱动信号33时，所述电磁波探测单元30将滤波单元34的输出和可变设置的参考值做比较。由包括至少一个允许电阻值在可变范围内改变的可变电阻的电阻分压器、接触开关或数字调整单元形成的电源，输入到比较单元36的同相输入端中，从而可以可变地设置参考值。

图5是显示根据本发明具有电磁波探测功能的所述防眩装置的所述用户界面40的一个实例的图表。

所述用户界面40用于执行模式选择，模式指示，以及遮光、光探测灵敏度、延迟和电磁波探测灵敏度的调整。

参考图5，所述用户界面40包括：模式选择单元42、显示单元44以及数字调整单元46。

所述模式选择单元42允许使用者从只使用所述光探测单元20的模式1和同时使用所述光探测单元20和所述电磁波模式30的模式2中选择一个模式。

所述显示单元44在它的LCD上显示使用者所选择的模式、遮光数值、光探测灵敏度数值、延迟数值以及电磁探测灵敏度数值。另外，所述显示单元44还以形状和字符的形式显示低电压状态。

所述数字调整单元46用于允许使用者调整遮光数值、光探测灵敏度数值、延迟数值以及电磁波探测灵敏度数值。

详细地，所述数字调整单元46包括：可以调整遮光数值的遮光数值调整按钮单元461、可以调整光探测灵敏度和电磁波探测灵敏度的灵敏度数值调整按钮单元462可以调整延迟数值的延迟数值调整按钮463。

所述按钮单元461至463都包括数值增加按钮和数值减少按钮。两个按钮彼此隔开一定距离以增加操作的便利性。

所述灵敏度数值调整按钮单元462可以在模式1下调整光探测灵敏度数值，也可以在模式2下调整电磁波灵敏度数值。

同时，仅使用光探测单元20的模式1可根据焊接工作的方式分为模式1A、模式1B和模式1C。

图6至9是显示于显示单元44上的模式1A、1B、1C和2的屏幕的视图。

参考图6，所述模式1A是使用焊接机的模式。当使用者使用所述模式选择单元42选择所述模式1A时，在所述显示单元44上显示WELD。在所述模式1A下，将可以通过所述遮光数值调整按钮单元461改变的遮光数值的范围设置成9～13，将可以通过所述灵敏度数值调整按钮单元462改变的光探测灵敏度数值的范围设置成0～10，并且将可以通过所述延迟数值调整按钮单元463改变的延迟数值的范围设置成0～10。

参考图7，所述模式1B是使用切割机的模式。当使用者使用所述模式选择单元42选择所述模式1B时，在所述显示单元44上显示CUTTING。在所述模式1B下，将可以通过所述遮光数值调整按钮单元461改变的遮光数值的范围设置成5～8，将可以通过所述灵敏度数值调整按钮单元462改变的光探测灵敏度数值的范围设置成0～10，并且将可以通过所述延迟数值调整按钮单元463改变的延迟数值的范围设置成0～10。

参考图8，所述模式1C是使用磨床的模式。当使用者使用所述模式选择单元42选择所述模式1C时，在所述显示单元44上的切割信息的下面显示GRIND，同时一条戴护目装置的指导信息(Protective eye wear)，也就是，指导使用者戴好护目镜的指导信息，输入到GRIND旁边的一个位置上。在所述模式1C下，不考虑从所述光探测单元20输出的信号，所述防眩板5的遮光数值固定为4。

参考图9，当使用者选择所述模式2时，在GRIND的下面显示X模式而且在X模式的下面显示指导信息户外焊接、低电流焊接以及电磁波探测。也就是，指导使用者在户外焊接、低电流焊接和输出电磁波探测时切换并使用所述模式2的指导信息。

在所述模式2下，可以将通过所述遮光数值调整按钮单元461改变的遮光数值的范围设置成9～13，可以将通过所述灵敏度数值调整按钮单元462改变的光探测灵敏度数值的范围设置成0～10，并且可以将通过所述延迟数值调整按钮单元463改变的延迟数值的范围设置成0～10。

也就是，当选中所述模式2被选中，所述数字调整单元46不能调整所述光探测灵敏度，而只有所述电磁波灵敏度能够被所述数字调整单元46所调整。

无论何时按下所述模式选择单元，所述模式都能经过所述模式1B和所述模式1C从所述模式1A改变到所述模式2。

所述控制单元50优选是微型计算机或包括微型计算机的控制电路。当所述模式1(所述模式1A到1C中的一个)被所述模式选择单元42选中时，不施加所述电磁波探测单元驱动信号33并且能够通过光探测来控制所述防眩板的光透过率。

当所述模式2被所述模式选择单元42选中时，所述光探测单元20开始探测光并且将所述光探测单元20的输出输入到所述控制单元50，所述控制单元50将所述电磁波探测单元驱动信号33施加到所述电磁波探测单元30并确定优先级以通过所述电磁波探测单元31开始探测输入的电磁波。此外，所述控制单元50监测从所述光探测单元20输入的光的变化以及从所述电磁波探测单元30输入的电磁波的变化，并且如果所述变化没有发生到所述变化发生时停止所述装置的操作。

当从所述太阳能电池3中施加的电压超过某一设定值时所述光传输控制单元60运转，并且对所述控制单元50的输出信号作出响应来控制所述防眩板5的光透过率。

参考图4，根据本发明所述防眩装置的所述电磁波探测单元30的一个优选的实施例如下所述。

如图4所示，所述电磁波探测单元30包括谐振单元32，滤波单元34，比较单元36以及时间常数单元38。

所述谐振单元32包括NPN类型的晶体管Q1，通过电磁波传感器单元31的线圈L1施加到基极的电磁波来控制其开关，其中通过电阻R1来将电压Vcc施加到集电级。同时，当通过线圈L1探测到电磁波时，所述谐振单元32的晶体管Q1的发射极电压被施加到基极的电磁波信号设置成与所述电磁波信号谐振，因此所述晶体管Q1运转，这样就通过集电级产生相应的输出。

所述滤波单元34包括串联连接在所述晶体管Q1的集电级输出端的电容C1、C2和C4，在所述电容C2，C4之间接地的电阻R2，串联连接在所述电容C2一端和所述电容C4一端的电阻R3和R4，以及在所述电阻R3和R4之间的接地的电容C3。通过所述滤波单元34来去除输入的信号中的噪声。

所述比较单元36包括比较器37，其中所述电磁波探测驱动信号33输入到它的电源终端，所述滤波单元34的输出输入到的它的反相输入端(-)，并且由包括至少一个可变电阻的分压器35将所述电磁波探测单元驱动信号33分压而成的信号输入到它的同相输入端中(+)。

因为所述电磁波探测单元驱动信号33输入到比较器37的电源终端，所述比较器37只有在所述电磁波探测信号33从所述控制单元50中输入时才工作。

所述比较器37的输出通过所述电阻R9反馈到同相输入端(+)，所述比较器37将由电阻分压器35所设置的参考值与输入到所述反相输入端(-)的信号做比较。

所述电阻分压器35包括两个电阻R6和R7。施加到电阻R7上的所述电磁波探测单元驱动信号33被由根据电压分配法确定的比例分压，并且与所述通过所述谐振电压32和滤波电压34的电磁波信号做比较的参考值，被设置用于所述两个电阻R6和R7之间的连接。

组成所述电阻分压器35两个电阻R6和R7之中的至少一个是可变电阻。输入到所述同相输入端(+)的电压能够通过调整所述可变电阻而改变，这样，可以可变地设置所述比较单元36的参考值，所以操作者能够调整所述电磁波探测灵敏度。在这种情况下，通过所述数字调整单元46调整可变电阻的量值。除了所述数字调整单元46，也可能使用可变量值或接触开关。

所述时间常数单元38被构造成使所述电压Vcc通过电阻R8和电容C5接地。所述比较单元36的输出连接在所述电阻R8和电容C5之间，这样就使输出信号OUT平滑。

所述具有电磁波探测功能的防眩装置的操作和效果如下所述。

当操作者使用所述模式选择单元42选择所述模式1时，不施加来自于所述控制单元50的所述电磁波探测单元驱动信号33，因此只能通过光探测来控制所述防眩板5的光传输。

当选中所述模式2时，根据本发明所述具有电磁波探测功能的防眩装置的操作和效果如参考图10所述。

图10是显示所述模式2被选中时根据本发明所述具有电磁波探测功能的防眩装置的操作和效果的流程图。

参考图10，在步骤S1所述光探测单元20探测了焊接或切割机所产生的光的变化。在步骤S2当探测信号输入到所述控制单元50时，在步骤S3将所述电磁波探测单元驱动信号33经由控制单元50施加到所述电磁波探测单元30，并且在步骤S10到S40所述电磁波探测单元30将从所述电磁波传感器单元31中输入的电磁波信号和所设置的参考值做比较。

也就是，在步骤S10探测由焊接或切割机所产生的电磁波的变化并将其施加到所述电磁波探测单元31的线圈L1上。恰当地设置所述电磁波传感器单元31的阻抗以使得期望在焊接环境中探测到的有效的电磁波在2KHz到400KHz的范围内。

所述谐振单元32的晶体管Q1，其中将如上所述变化的电磁波施加到基极，该晶体管Q1根据基极电位被重复并交替地开关，因此在步骤S20通过所述晶体管Q1的谐振将所述电磁波的有效信号从所述集电级中输出，电压Vcc通过所述电阻R1施加到所述集电极。

如上所述，在通过包括所述电阻R1、R3和R4以及电容C1、C2、C3和C4的滤波单元34时，通过谐振将所述电磁波输出的有效信号不受噪声的干扰，最后，在步骤S30只含有交流成分的信号作为有效信号输出。

其噪声被所述滤波单元34去除的所述信号输入到组成所述比较单元36的一部分的所述比较器37的反相输入端(-)。

在这种情况下，由所述电阻分压器的电阻R6和R7分压的电磁波探测单元驱动信号33输入到所述比较器37的同相输入端(+)，并且成为将要与来自所述滤波单元34输入的信号做比较的参考值。

所以，所述比较器37比较从所述滤波单元34输出的信号与输入到所述同相输入端(+)的参考值，并且在步骤S40输出一个比较信号。由于连接所述比较器37的输入端和输出端的电阻R9，所述比较器37具有滞后特性。因此，通过所述电阻R9所述比较器37的输出电压增加了同相输入端(+)的电位，从而实现操作不受输入到反相输入端(-)的噪声信号的影响。

在步骤S50，通过时间常数单元38的由电阻R8和电容C5组成的集成电路来使所述输出信号OUT平滑。

如上所述被平滑后的信号输入到控制单元50，并且被所述微型计算机或包括微型计算机的控制电路计算来探测以使得在步骤S60中能够探测电磁波的振幅。

根据所述步骤S60的计算结果，在步骤S70所述控制单元50探测从焊接或切割机中产生的电磁波以改变所述防眩板5的光透过率，因此执行所述操作以使得在所述焊接环境中被产生的电磁波和光都被探测和控制，这样保护操作者的眼睛。

尽管出于说明的目的公开了本发明的较佳实施例，本领域技术人员应意识到不脱离权利要求中所披露的本发明的范围和实质的各种修正、增加和替换都是可能的。

Claims (7)

1.一种具有电磁波探测功能的防眩装置，该装置保护操作者的眼睛免受从焊炬或割炬中产生的光线的伤害，包括：

光探测单元，用于探测从焊炬或割炬中产生的光线；

电磁波传感器单元，用于探测从焊炬或割炬中产生的电磁波；

电磁波探测单元，用于当施加电磁波探测单元驱动信号时，将通过所述电磁波传感器单元输入并谐振的信号与可变设置的参考值进行比较；

控制单元，用于当所述光探测单元开始探测光线时，将所述电磁波探测单元驱动信号施加到所述电磁波探测单元并且使用所述电磁波探测单元的输出来监测电磁信号的变化；以及

光传输控制单元，用于通过响应来自所述控制单元的输出信号来控制所述防眩板的光透过率的变化。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括用户界面，该界面包括：模式选择单元，能够允许操作者从只使用所述光探测单元的模式1和同时使用所述光探测单元和所述电磁波探测单元的模式2中选择一种模式；以及显示单元，能够显示被选模式。

3.根据权利要求2所述的装置，其中只有当所述模式选择单元选中模式2时所述控制单元才能施加所述电磁波探测单元驱动信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述电磁波探测单元包括：

谐振单元，用于使通过所述电磁波传感器单元输入的所述电磁波谐振；

滤波单元，用于从所述谐振单元的输出信号中去除噪声；

比较单元，用于当施加所述电磁波探测单元驱动信号时，将所述滤波单元的输出与可变设置的参考值进行比较；以及

时间常数单元，用于平滑所述比较单元的输出。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述比较单元包括比较器，在其中所述电磁波探测单元驱动信号输入到所述比较器的电源终端，所述滤波单元的输出输入到所述比较器的反相输入端，以及由包括至少一个可变电阻的分压器将所述电磁波探测单元驱动信号分压而成的信号输入到所述比较器的同相输入端。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述用户界面还包括数字调整单元，该数字调整单元能够改变可变电阻的电阻值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述显示单元还显示电磁波探测灵敏度数值。

Images