CN201183157Y

CN201183157Y - 焊机与气阀连接线短路保护控制电路

Info

Publication number: CN201183157Y
Application number: CNU2007201556848U
Authority: CN
Inventors: 郭怀书; 陈琪
Original assignee: Tangshan Matsushita Industrial Equipment Co Ltd
Current assignee: Panasonic Welding Systems Tangshan Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2017-08-06

Abstract

一种焊机与气阀连接线短路保护控制电路，包括：供电部分、保护部分和外部连接部分。保护部分得电后，输出控制电路立即输出可使控制开关A导通的保护信号，控制开关A导通，电源经外部连线部分施加到气阀使其工作；一旦外部连接线间短路，短路检测电路检测后将控制信号加到输出控制电路，输出控制电路立即输出可使控制开关A截止的保护信号，控制开关A截止，电源无法输出。本实用新型设计的保护部分不需采用保险管保护，不需维修焊机，成本低。外部连接线短路后可立即停止输出，而且具有自锁功能，保护焊机内部电路。

Description

焊机与气阀连接线短路保护控制电路

技术领域

本实用新型涉及焊机与气阀连接线短路保护控制电路。

背景技术

在气体保护焊机的设计中，气阀在很多情况下设置在焊机外部，通过外部连接线与焊机相连。外部连接线很容易受外力损伤或经多次弯折导致绝缘层破损而出现短路。

在传统的焊机设计中，气阀的开闭动作一般采用机械式继电器或电子式开关器件控制。在传统的焊机设计中，气阀连接线的短路保护通过加装保险管来实现。如图1所示：

如果采用机械式继电器控制气阀开闭动作，在外部连接线出现短路时，保险管熔断前产生的较大电流容易使继电器的触点粘连，导致早期失效；如果采用电子式开关器件控制气阀开闭动作，因电子式开关器件耐受过电流能力差，在外部连接线出现短路时，保险管熔断前产生的较大电流容易导致电子式开关器件过电流烧损。

总之，在控制气阀的外部连接线出现短路时，会降低气阀控制器件寿命或导致控制器件损坏并伴随保险管熔断。引发焊机故障并影响正常焊接生产，同时增加维修成本和工作量。

实用新型内容

为了解决以上存在的问题，本实用新型设计的保护部分不需采用保险管保护。

根据本实用新型第一项请求保护的发明，提供一种焊机与气阀连接线短路保护控制电路，包括：供电部分，供电部分包括控制开关B和动作控制信号接收电路，动作控制信号接收电路从其它控制电路接收动作控制信号，动作控制信号控制控制开关B的导通或截止，从而控制保护部分的得电和失电；外部连线部分，包括连接线A和连接线B；其特征是，该焊机与气阀连接线短路保护控制电路还包括：

保护部分，保护部分的得电和失电由控制开关B的导通或截止控制，保护部分包括：

控制开关A，其控制电源能否施加到外部连线部分；

输出控制电路，向控制开关A输出可使控制开关A导通的保护信号；

短路检测电路，用来检测连接线A和连接线B是否短路并将输出信号输入到输出控制电路，输出控制电路根据短路检测电路的该输出信号产生所述保护信号；以及

保护信号反馈电路，从输出控制电路接收所述保护信号，将所述保护信号转换成保护信号反馈信号输出到所述其它控制电路。

本实用新型第二项请求保护的发明，是上述第一项发明的一个实施例，其特征是，所述其它控制电路是气阀动作控制电路或报警电路。

本实用新型第三项请求保护的发明，是上述第一项发明的一个实施例，其特征是，供电部分中，控制开关B包括光电耦合器输出侧PC1B、电阻R2、晶体管Q1、Q2；动作控制信号接收电路包括电阻R1、光电耦合器输入侧PC1A；其中光电耦合器输入侧PC1A接收动作控制信号后引起光电耦合器输出侧PC1B的导通或截止，从而控制晶体管Q1、Q2的导通或截止。

本实用新型第四项请求保护的发明，是上述第三项发明的一个实施例，其特征是，保护部分中：

短路检测电路包括电阻R3、R4、R5、R12、稳压二极管ZD1、NPN晶体管Q3、电容C1、C2，其中，电阻R5一端与供电部分的控制开关B相连，另一端经电容C2接地，NPN晶体管Q3的发射极接地，其基极经电阻R12接地，并且其基极经电阻R4、正向连接的稳压二极管ZD1、电阻R3与外部连线部分的非接地连接线A相连，稳压二极管ZD1的正极经电容C1接地，NPN晶体管Q3的集电极经电容C2接地；

保护信号反馈电路包括电阻R6、R7、R9、PNP晶体管Q4、NPN晶体管Q5、光电耦合器输入侧PC2A、输出侧PC2B，其中，输入侧PC2A的正极经电阻R5与NPN晶体管Q3的集电极相连，输入侧PC2A的负极与PNP晶体管Q4的发射极相连，PNP晶体管Q4的集电极经电阻R7接地，输出侧PC2B作为保护信号反馈电路的发送部分与所述其它控制电路相连；

输出控制电路包括电阻R8、R9、R11、R13、NPN晶体管Q5、稳压二极管ZD2、电容C3，其中，NPN晶体管Q5的集电极经电阻R6与PNP晶体管Q4的基极相连，NPN晶体管Q5的集电极又经电阻R11接地，电容C3并接于电阻R11两端，NPN晶体管Q5的发射极接地，其基极经电阻R13接地，又经电阻R8、正向连接的稳压二极管ZD2与NPN晶体管Q3的集电极相连；

控制开关A包括电阻R9、R10、NPN晶体管Q6，其中，NPN晶体管Q6的集电极经电阻R10与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连，又经电阻R10、R9与NPN晶体管Q5的集电极相连，NPN晶体管Q6的发射极连接于外部连线部分的非接地的连接线A，NPN晶体管Q6的基极经电容C3接地。

本实用新型第五项请求保护的发明，是上述第四项发明的一个实施例，其特征是，电阻R3、R4、R12、稳压二极管ZD1和电容C1组成的通路的时间常数以及电阻R9、R11和电容C3所组成通路的时间常数要小于电阻R5和电容C2所组成通路的时间常数。

本实用新型第六项请求保护的发明，是上述第四项发明的一个实施例，其特征是，控制开关A和控制开关B还分别包括于NPN晶体管Q6和Q2的集电极与发射极之间反向连接的二极管D2、D1，防止晶体管被反向击穿。

本实用新型第七项请求保护的发明，是上述第四项发明的一个实施例，其特征是，所述电阻R2、R4、R8、R9、R6为晶体管基极限流电阻，其阻值与相应晶体管集电极电阻阻值配套保证晶体管饱和导通。

本实用新型第八项请求保护的发明，是上述第四项发明的一个实施例，其特征是，电阻R1、R7分别为光电耦合器的输入侧PC1A、PC2A的限流电阻。

本实用新型第九项请求保护的发明，是上述第三项发明的一个实施例，其特征是，还包括NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4、NPN晶体管Q5、NPN晶体管Q6；来自供电部分的导通线与电阻R5相连，经电容C2接地；NPN晶体管Q3的发射极接地；其基极经电阻R12接地；其基极又经电阻R4、正向连接的稳压二极管ZD1、电阻R3与外部连线部分的连接线A相连；稳压二极管ZD1的正极经电容C1接地；晶体管Q3的集电极经电容C2接地，经电阻R5与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连；PC2A的负极与PNP晶体管Q4的发射极相连；晶体管Q4的集电极经电阻R7接地，其基极经电阻R6与NPN晶体管Q6的基极相连，电阻R6经电容C3接地；NPN晶体管Q6的基极经电容C3接地，其发射极与连接线A相连；二极管D2的正极与晶体管Q6的发射极相连，负极与晶体管Q6的集电极相连；晶体管Q6的集电极经电阻R10与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连，又经电阻R10、R9与NPN晶体管Q5的集电极相连，晶体管Q5的集电极经电阻R6与晶体管Q4的基极相连，又经电阻R11与地相连；晶体管Q5的发射极与地相连，其基极经电阻R13接地，又经电阻R8、正向连接的稳压二极管ZD2与晶体管Q3的集电极相连；外部连线部分的连接线B接地。

由于本实用新型设计的保护部分不需采用保险管保护，因此不需维修焊机，成本低。外部连接线短路后可立即停止输出，而且具有自锁功能，保护焊机内部电路；当外部连接线短路故障未解除，如再次启动气阀，电路继续进入保护状态，立即停止输出并自锁；当外部连接线短路故障解除后，如再次启动气阀，保护电路可自动恢复正常工作。

附图说明

图1示出现有技术的焊机与气阀连接线短路保护控制电路；

图2示出根据本实用新型一个实施例的焊机与气阀连接线短路保护控制电路框图；

图3示出根据本实用新型一个实施例的焊机与气阀连接线短路保护控制的具体电路图。

具体实施方式

图2所示为根据本实用新型一个实施例的焊机与气阀连接线短路保护控制电路的原理框图。

控制开关B实现气阀电源能否施加到后续电路，控制开关B的控制信号(动作控制信号)来自其它控制电路，例如气阀动作控制电路或报警电路(未示出)；控制开关A控制电源能否施加到外部线部分，其控制信号(保护信号)来自输出控制电路；短路检测电路用来检测外部连接线间是否短路并将控制信号输入到输出控制电路；输出控制电路根据短路检测电路的输出信号产生保护信号，输入到控制开关A；保护信号反馈电路将保护信号转换成保护信号反馈信号输出到其它控制电路。

供电部分的工作原理：控制开关B受动作控制信号控制而导通或截止，控制电源能否施加到后续电路。

本发明的供电部分和外部连线部分不限于图2、图3所示的实例，也可以采用任何一种本领域已知的受控供电电路和任何形式的外部连线部分。

保护部分的工作原理：在控制开关B导通后，保护部分得电，输出控制电路立即输出可使控制开关A导通的保护信号，控制开关A导通，电源经外部连线部分施加到气阀使其工作；一旦外部连接线间短路，短路检测电路检测后将控制信号加到输出控制电路，输出控制电路立即输出可使控制开关A截止的保护信号，控制开关A截止，电源无法输出；由于控制开关A截止，短路检测电路和输出控制电路会连续输出可使控制开关A截止的保护信号，使控制开关A自锁在截止状态，直到保护部分失电后即可恢复到正常工作状态；保护信号反馈电路将保护信号转换成保护信号反馈信号输出到其它控制电路，例如气阀动作控制电路，或报警电路。

下边以图3为例说明根据本实用新型设计的一个具体电路的实施例，本领域技术人员可以理解，实现上述原理框图的具体电路可以有多种形式，不受以下具体例子的限制。

图3中R表示电阻；Q表示晶体管；C表示电容；D表示二极管；ZD表示稳压二极管；PC表示光电耦合器，其中A表示输入侧，B表示输出侧。

供电部分(框1)控制信号来自其它控制电路；R1、PC1A组成动作控制信号接收电路；PC1B、R2、Q1Q2、D1组成控制开关B。

保护部分(框2)R3、R4、R5、R12、Q3、ZD1、C1、C2组成短路检测电路；R8、R9、R11、R13、Q5、ZD2、C3组成输出控制电路；R9、R10、Q6、D2组成控制开关A；R6、R7、R9、Q4、Q5、PC2A组成保护信号反馈电路，PC2B作为保护信号反馈的发送部分与其它控制电路(例如气阀动作控制电路或报警电路)相连。

外部连线部分(框3)由连接线A和连接线B组成。

在保护部分中，来自供电部分的导通线与电阻R5相连，经电容C2接地。NPN晶体管Q3的发射极接地；其基极经电阻R12接地；其基极又经电阻R4、正向连接的稳压二极管ZD1、电阻R3与外部连线部分的连接线A相连；稳压二极管ZD1的正极经电容C1接地；晶体管Q3的集电极经电容C2接地，经电阻R5与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连。PC2A的负极与PNP晶体管Q4的发射极相连；晶体管Q4的集电极经电阻R7接地，其基极经电阻R6与NPN晶体管Q6的基极相连，电阻R6经电容C3接地。NPN晶体管Q6的基极经电容C3接地，其发射极与连接线A相连；二极管D2的正极与晶体管Q6的发射极相连，负极与晶体管Q6的集电极相连；晶体管Q6的集电极经电阻R10与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连，又经电阻R10、R9与NPN晶体管Q5的集电极相连，晶体管Q5的集电极经电阻R6与晶体管Q4的基极相连，又经电阻R11与地相连；Q5的发射极与地相连，其基极经电阻R13接地，又经电阻R8、正向连接的稳压二极管ZD2与晶体管Q3的集电极相连。外部连线部分的连接线B接地。

当然，本领域技术人员可以理解，具体电路不受上述具体布置的限制。例如，NPN晶体管可以替换为PNP晶体管，反之亦然；晶体管可以使用场效应晶体管等，其电路变型和布置在本领域技术人员的一般技能之内。

供电部分的原理叙述如下：

PC1A接收控制信号后引起PC1B的导通或截止，从而控制Q1、Q2的导通或截止，使后续的保护部分处于得电(正常工作或保护)或失电(停止)状态。

保护部分的工作原理叙述如下：

1.电路正常工作

当保护部分得电后，电源经R5给C2充电，使C2的电压逐渐上升，在其电压未达到ZD2的击穿电压之前，Q5处于截止状态；因Q5截止，Q6的基极和集电极均有高电位而导通，气阀动作电压经外部连接线施加到气阀两端，气阀开始正常工作；Q6导通后从输出端取出的电压信号大于ZD1的击穿电压值，经R3和ZD1使Q3导通；因Q3导通，C2上的电压变成并保持在低电压，Q5持续截止，Q6持续导通。

当保护部分失电后，所有保护部分电路停止工作。

2.电路保护工作

在保护部分得电状态下，当连接线A和连接线B短路时，从输出端取出的电压信号降低，经R3和ZD1后使C1上电压值降低到可导致Q3关断的低值，Q3截止；Q3截止后，电源经R5给C2充电，使C2上电压逐渐上升，在C2上电压大于ZD2的击穿电压后，Q5导通；Q5导通后，Q6基极为低电压，Q6截止，电源电压不能输出；由于Q6截止，从输出端取出的电压信号为低，C1上电压继续保持低值，Q3持续截止；因Q3持续截止，C2上电压保持为大于ZD2的击穿电压的高值，Q5处于持续导通状态；因Q5持续导通，Q6基极保持为低电压，Q6持续截止；因Q6持续截止，保护部分保持在无输出状态，不论外部连接线是否短路外部连接线两端均无电压。

当保护部分失电后重新得电，且连接线A和连接线B无短路时，保护部分恢复到如1所述电路正常工作状态。

3.保护信号反馈电路

可选地，保护部分中可以结合一个保护信号反馈电路。

如图3所示，电路中Q5导通时为保护工作状态，当Q5导通时，Q4导通，PC2A发光，PC2B导通同时将保护信号反馈到其它控制电路，例如保护信号可以反馈到一个气阀动作控制电路，通过控制开关B使保护部分失电，所有保护部分电路停止工作。在另一个可选择的实施例中，保护信号可以反馈到一个报警电路，给出报警信号，提示操作人员应当进行维修。本领域技术人员可以理解，保护信号的反馈可以有除上述提到以外的多种用途。

4.其它器件作用

电阻R10起外部连接线短路时限流作用；

ZD1起到调节短路保护输出电压限值的作用；

ZD2起到调节Q5动作时间作用，即调节保护动作响应时间；

电容C1、R12、C3、R11、R13用来滤波防止晶体管受干扰误动作。R3、R4、R12、ZD1和C1组成的通路的时间常数以及R9、R11和C3所组成通路的时间常数要小于R5和C2所组成通路的时间常数。这样设计的目的是防止保护部分加电时立即进入保护并自锁状态；

电阻R10起外部连接线短路时限流作用；

电路中二极管D1、D2是防止晶体管被反向击穿；

R2、R4、R8、R9、R6为晶体管基极限流电阻，其阻值与相应晶体管集电极电阻阻值配套保证晶体管饱和导通；

R1、R7为光电耦合器PC的输入侧的限流电阻。

Claims

1.一种焊机与气阀连接线短路保护控制电路，包括：

供电部分，供电部分包括控制开关B和动作控制信号接收电路，动作控制信号接收电路从其它控制电路接收动作控制信号，动作控制信号控制控制开关B的导通或截止，从而控制保护部分的得电和失电；

外部连线部分，包括连接线A和连接线B；

其特征是，该焊机与气阀连接线短路保护控制电路还包括：

控制开关A，其控制电源能否施加到外部连线部分；

2.根据权利要求1的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，所述其它控制电路是气阀动作控制电路或报警电路。

3.根据权利要求1的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，供电部分中，控制开关B包括光电耦合器输出侧PC1B、电阻R2、晶体管Q1、Q2；动作控制信号接收电路包括电阻R1、光电耦合器输入侧PC1A；

其中光电耦合器输入侧PC1A接收动作控制信号后引起光电耦合器输出侧PC1B的导通或截止，从而控制晶体管Q1、Q2的导通或截止。

4.根据权利要求3的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，保护部分中：

5.根据权利要求4的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，电阻R3、R4、R12、稳压二极管ZD1和电容C1组成的通路的时间常数以及电阻R9、R11和电容C3所组成通路的时间常数要小于电阻R5和电容C2所组成通路的时间常数。

6.根据权利要求4的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，控制开关A和控制开关B还分别包括于NPN晶体管Q6和Q2的集电极与发射极之间反向连接的二极管D2、D1，防止晶体管被反向击穿。

7.根据权利要求4的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，所述电阻R2、R4、R8、R9、R6为晶体管基极限流电阻，其阻值与相应晶体管集电极电阻阻值配套保证晶体管饱和导通。

8.根据权利要求4的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，电阻R1、R7分别为光电耦合器的输入侧PC1A、PC2A的限流电阻。

9.根据权利要求3的焊机与气阀连接线短路保护控制电路，其特征是，还包括NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4、NPN晶体管Q5、NPN晶体管Q6；来自供电部分的导通线与电阻R5相连，经电容C2接地；NPN晶体管Q3的发射极接地；其基极经电阻R12接地；其基极又经电阻R4、正向连接的稳压二极管ZD1、电阻R3与外部连线部分的连接线A相连；稳压二极管ZD1的正极经电容C1接地；晶体管Q3的集电极经电容C2接地，经电阻R5与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连；PC2A的负极与PNP晶体管Q4的发射极相连；晶体管Q4的集电极经电阻R7接地，其基极经电阻R6与NPN晶体管Q6的基极相连，电阻R6经电容C3接地；NPN晶体管Q6的基极经电容C3接地，其发射极与连接线A相连；二极管D2的正极与晶体管Q6的发射极相连，负极与晶体管Q6的集电极相连；晶体管Q6的集电极经电阻R10与光电耦合器输入侧PC2A的正极相连，又经电阻R10、R9与NPN晶体管Q5的集电极相连，晶体管Q5的集电极经电阻R6与晶体管Q4的基极相连，又经电阻R11与地相连；晶体管Q5的发射极与地相连，其基极经电阻R13接地，又经电阻R8、正向连接的稳压二极管ZD2与晶体管Q3的集电极相连；外部连线部分的连接线B接地。