CN203636174U - 一种埋弧焊电弧电压的检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种埋弧焊电弧电压的检测电路，包括信号隔离检测电路和全桥整流电路；所述全桥整流电路包括输入a端、输入b端、输出正端和输出负端，所述全桥整流电路输入a端通过电阻R1和电阻R2分别与埋弧焊电源的正级和负级连接；所述全桥整流电路输入b端与机头上的导电嘴连接，所述全桥整流电路的输出正端和输出负端分别与信号隔离检测电路的输入正端及输入负端连接。本实用新型的电压检测电路使得埋弧焊装置无论在正极工艺情况还是在负极工艺情况下，均能使信号隔离检测电路正常工作，以检测出电弧电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电弧电压的检测装置，特别涉及一种埋弧焊电弧电压的检测电路。
背景技术
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的熔化极电弧焊方法，埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧不外露。由于埋弧焊熔深大、生产率高，机械化操作的程度高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝，在造船、锅炉与压力容器桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、重型机械和冶金机械、核电站结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。
埋弧焊时，为了保证获得稳定可靠的焊缝质量，要求焊接过程中工艺参数稳定，特别是焊接电流和电弧电压能稳定不变。在焊接过程中，由于焊件表面不平、坡口不规则、装配质量不好、定位焊点以及送丝速度不均匀等原因，都会使电弧长度经常发生变化，导致电弧静特性曲线上下移动，使焊接电流和电弧电压发生变化。当外界干扰使电弧长度发生变化时，电弧电压的随之而改变，因此可以通过检测电弧电压的变化得知电弧长度的变化，从而能够实时对电弧长度进行调整。比如电弧长度变长，则可以检测到电弧的电压升高，这时可以控制系统加快送丝速度，以使电弧长度变短；若电弧长度变短，则可以检测到电弧的电压减小，这时可以通过控制系统减慢送丝速度，使得电弧长度得到补偿，恢复原来的电弧长度。
埋弧焊电弧电压的检测电路中包含有信号隔离检测电路；埋弧焊时，被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两级上，其中焊丝通过导电嘴的滑动接触与电源连接。埋弧焊装置在正极工艺情况下，固定在小车机头上与焊丝滑动接触的导电嘴与焊接电源正极连接，被焊工件与焊接电源负极连接，这种情况下输出的电弧电压为正电压，因此将电弧电压输入到电压检测电路时，电压检测电路中信号隔离检测电路可以正常工作。但当埋弧焊装置在负极工艺情况下，固定在小车机头上与焊丝滑动接触的导电嘴与焊接电源负极连接，而被焊工件与焊接电源正极连接时，此时电弧电压为负电压，当负的电弧电压输入到电压检测电路的信号隔离检测电路时，将导致电压检测电路中信号隔离检测电路无法正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种埋弧焊电弧电压的检测电路，该电压检测电路无论埋弧焊装置工作在正极工艺情况下，还是负极工艺情况下均能正常工作，检测出电弧电压。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种埋弧焊电弧电压的检测电路，包括信号隔离检测电路和全桥整流电路；所述全桥整流电路包括输入a端、输入b端、输出正端和输出负端，所述全桥整流电路输入a端通过电阻R1和电阻R2分别与埋弧焊电源的正级和负级连接；所述全桥整流电路输入b端与机头上的导电嘴连接，所述全桥整流电路的输出正端和输出负端分别与信号隔离检测电路的输入正端及输入负端连接。
优选的，所述全桥整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2阴极连接，第三二极管D3阳极与第四二极管D4阳极连接，所述第一二极管D1的阳极与第四二极管D4的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阴极连接；
所述第一二极管D1和第四二极管D4的连接点及第二二极管D2与第三二极管D3的连接点作为全桥整流电路的输入b端和输入a端；
所述第一二极管和第二二极管的连接点及第三二极管与第四二极管的连接点分别作为全桥整流电路的输出正端和输出负端。
优选的，所述与全桥整流电路输入a端连接的电阻R1和电阻R2的阻值相等。
优选的，所述信号隔离检测电路包括依次连接的分压电路模块、隔离放大电路模块、运算放大电路模块和DSP模块。
更进一步的，分压模块包括与全桥整流电路输出端串联的电阻R9、电阻R7和电阻R52，其中电阻R9与全桥整流电路输出正端连接，电阻R52与全桥整流电路输出负端连接，电阻R9和电阻R52之间连接电阻R7；
隔离放大电路模块包括隔离放大器U9，分压电路模块中电阻R7和电阻R52所连接的公共端通过电阻R49与U9的电压输入正端VIN+连接，将电阻R52上的分压通过电阻R49输入到U9的电压输入正端VIN+；其中电阻R49与电阻R52所连接的一端通过电容CB1与全桥整流电路输出负端连接；所述U9的电压输入正端VIN+通过电容C35与全桥整流电路输出负端连接，U9的电压输入正端VIN+还与二极管BD16的阴极及二极管BD15的阳极连接，其中二极管BD16的阳极接全桥整流电路输出负端，二极管BD15的阴极接直流电源，U9的电压输入负端VIN-以及接地端GND1与全桥整流电路输出负端连接；U9的电源端VDD1接直流电源，且通过电容C29与全桥整流电路输出负端连接。
运算放大模块电路包括运算放大器U10A和运算放大器U10B，U9的电压输出正端VOUT+通过电阻R48与U10A的反相输入端连接，U9的电压输出负端VOUT-通过电阻R51与U10A的正相输入端连接，其中电阻R48与U10A的反相输入端连接的一端通过并联的电容C28和电阻R46与U10A的输出端连接，U10A的正相输入端通过并联的电阻R54和电容C37接地；运算放大器U10A输出端通过滑线变阻器RP3与U10B的反相输入端连接，U10A输出端与滑线变阻器RP3的一边端连接，滑线变阻器RP3的另一边端悬空；U10B的反相输入端与滑线变阻器RP3的滑动端连接，U10B的反相输入端还通过电阻R19与U10B的输出端连接，U10B的正相输入端通过电阻R20接地，U10B的正相输入端还通过电阻R24与滑线变阻器RP2的滑动端连接，滑线变阻器RP2的两边端分别连接正负直流电源；U10B的输出端通过电阻R31与DSP模块的I/O端口连接。
更进一步的，所述的DSP模块为TMS320F28016芯片。
更进一步的，所述隔离放大器U9为HCPL7840芯片。
更进一步的，所述运算放大器U10A和运算放大器U10B为芯片TL072IP。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本实用新型的埋弧焊电弧电压检测电路加入了全桥整流电路，全桥整流电路将其输入端之间的正负压降均转换成正电压输出，然后输入到信号隔离检测电路的输入端。因此本实用新型的电压检测电路使得埋弧焊装置无论在正极工艺情况还是在负极工艺情况下，均能使信号隔离检测电路正常工作，从而能够检测出电弧电压，以在检测到电弧电压发生相应改变时启动相应的措施，保证电弧长度。
附图说明
图1是本实用新型埋弧焊电弧电压的检测电路原理图。
图2是埋弧焊装置在正极工艺情况下与全桥整流电路组成原理框图。
图3是埋弧焊装置在负极工艺情况下与全桥整流电路组成原理框图。
图4是本实用新型埋弧焊电弧电压的检测电路中信号隔离检测电路的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例公开了一种埋弧焊电弧电压的检测电路，包括信号隔离检测电路和全桥整流电路，全桥整流电路的输入端输入电弧电压，全桥整流电路的输出端与信号隔离检测电路的输入端连接。通过信号隔离检测电路检测电弧电压的大小，以判断电弧长度是否发生变化。
全桥整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2阴极连接，第三二极管D3阳极与第四二极管D4阳极连接，所述第一二极管D1的阳极与第四二极管D4的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阴极连接，所述第一二极管和第四二极管的连接点作为全桥整流电路的输入b端，第二二极管D2与第三二极管D3的连接点作为全桥整流电路的输入a端，所述第一二极管D1和第二二极管D2的连接点及第三二极管D3与第四二极管D4的连接点分别作为全桥整流电路的输出正端和输出负端；全桥整流电路的输出正端和输出负端分别与信号隔离检测电路的输入正端及输入负端连接。如图2和3所示，全桥整流电路输入a端分别通过电阻R1和电阻R2与埋弧焊电源的正级和负级连接，全桥整流电路输入b端与机头上的导电嘴1连接。其中电阻R1和电阻R2的阻值相等，它们的阻值和功率大小为75KΩ/50W。
如图4所示，本实施例的信号隔离检测电路包括依次连接的分压电路模块、隔离放大电路模块、运算放大电路模块和DSP模块。所述信号隔离检测电路先对整流后的电压输入到分压电路模块进行分压，然后输入到隔离放大模块进行隔离采样及运算放大，以减少干扰，再输入运算放大电路模块放大后输入到DSP模块，由DSP模块对采样的电压值进行计算，从而得到导电嘴与工件之间电弧电压的大小。
其中分压模块包括与全桥整流电路输出端串联的电阻R9、电阻R7和电阻R52，其中电阻R9与全桥整流电路输出正端连接，电阻R52与全桥整流电路输出负端连接，电阻R9和电阻R52之间连接电阻R7，电阻R52上的分压通过电阻R49输入到隔离放大电路模块。全桥整流电路的输出负端与电阻R52连接构成回路。
隔离放大电路模块包括隔离放大器U9，其中U9为集成隔离放大器HCPL7840芯片，分压电路模块中电阻R7和电阻R52所连接的公共端通过电阻R49与U9的电压输入正端VIN+连接，将电阻R52上的分压通过电阻R49输入到U9的电压输入正端VIN+；其中电阻R49与电阻R52所连接的一端通过电容CB1与全桥整流电路输出负端连接；所述U9的电压输入正端VIN+通过电容C35与全桥整流电路输出负端连接，U9的电压输入正端VIN+还与二极管BD16的阴极及二极管BD15的阳极连接，其中二极管BD16的阳极接全桥整流电路输出负端，二极管BD15的阴极接直流电源，二极管BD15的阴极接+5V的直流电源，二极管BD15和二极管BD16接在U9的电压输入正端VIN+上，可以防止因短路而输入过大，起保护芯片作用。U9的电压输入负端VIN-以及接地端GND1与全桥整流电路输出负端连接；U9的电源端VDD1接直流电源，且通过电容C29与全桥整流电路输出负端连接。
运算放大模块电路包括运算放大器U10A和运算放大器U10B，其中运算放大器U10A和运算放大器U10B为芯片TL072IP。U9的电压输出正端VOUT+通过电阻R48与U10A的反相输入端连接，U9的电压输出负端VOUT-通过电阻R51与U10A的正相输入端连接，其中电阻R48与U10A的反相输入端连接的一端通过并联的电容C28和电阻R46与U10A的输出端连接，U10A的正相输入端通过并联的电阻R54和电容C37接地。运算放大器U10A输出端通过滑线变阻器RP3与U10B的反相输入端连接，U10A输出端与滑线变阻器RP3的一边端连接，滑线变阻器RP3的另一边端悬空；U10B的反相输入端与滑线变阻器RP3的滑动端连接，其中滑线变阻器将采样信号线性放大或减少来配合DSP计算，U10B的反相输入端通过电阻R19与U10B的输出端连接，U10B的正相输入端通过电阻R20接地，U10B的正相输入端还通过电阻R24与滑线变阻器RP2的滑动端连接，滑线变阻器RP2的两边端分别连接+12V和-12V的直流电源。U10B的输出端通过电阻R31接DSP模块的I/O端口，通过I/O端口将信号传送给DSP模块。其中上述所述的接地是指埋弧焊电弧电压的检测电路PCB板供电电源的地。
当埋弧焊装置在正极工艺情况下，机头与焊接电源正极连接，被焊工件与焊接电源负极连接，此时全桥整流电路输入b端和输入a端之间的压降为正电压，即输入b端的电压大于输入a端的电压，第一二极管和第三二极管导通，因此全桥整流电路输出正端与输出负端之间的压降为正的，信号隔离检测电路输入的是正电压；信号隔离检测电路能够正常工作。
当埋弧焊装置在负极工艺情况下，机头与焊接电源负极连接，而被焊工件与焊接电源正极连接时，此时全桥整流电路输入b端和输入a端之间的压降为负的，即输入b端的电压小于输入a端的电压，第四二极管和第二二极管导通，此时全桥整流电路输出正端与输出负端之间的压降还是为正的，因此信号隔离检测电路输入正电压；电弧电压经过全桥整流电路作用后输出给信号隔离检测电路的电压均是正电压，使得信号隔离检测电路可以正常工作。因此本实施例在正极性、负极性工艺埋弧焊焊接情况下，均能正常检测反馈电弧电压。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种埋弧焊电弧电压的检测电路，包括信号隔离检测电路，其特征在于，还包括全桥整流电路；所述全桥整流电路包括输入a端、输入b端、输出正端和输出负端，所述全桥整流电路输入a端通过电阻R1和电阻R2分别与埋弧焊电源的正级和负级连接；所述全桥整流电路输入b端与机头上的导电嘴连接，所述全桥整流电路的输出正端和输出负端分别与信号隔离检测电路的输入正端及输入负端连接。
2.根据权利要求1所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述全桥整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2阴极连接，第三二极管D3阳极与第四二极管D4阳极连接，所述第一二极管D1的阳极与第四二极管D4的阴极连接，所述第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阴极连接；
所述第一二极管D1和第四二极管D4的连接点及第二二极管D2与第三二极管D3的连接点作为全桥整流电路的输入b端和输入a端；
所述第一二极管和第二二极管的连接点及第三二极管与第四二极管的连接点分别作为全桥整流电路的输出正端和输出负端。
3.根据权利要求1所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述与全桥整流电路输入a端连接的电阻R1和电阻R2的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述信号隔离检测电路包括依次连接的分压电路模块、隔离放大电路模块、运算放大电路模块和DSP模块。
5.根据权利要求4所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，分压模块包括与全桥整流电路输出端串联的电阻R9、电阻R7和电阻R52，其中电阻R9与全桥整流电路输出正端连接，电阻R52与全桥整流电路输出负端连接，电阻R9和电阻R52之间连接电阻R7；
隔离放大电路模块包括隔离放大器U9，分压电路模块中电阻R7和电阻R52所连接的公共端通过电阻R49与U9的电压输入正端VIN+连接，将电阻R52上的分压通过电阻R49输入到U9的电压输入正端VIN+；其中电阻R49与电阻R52所连接的一端通过电容CB1与全桥整流电路输出负端连接；所述U9的电压输入正端VIN+通过电容C35与全桥整流电路输出负端连接，U9的电压输入正端VIN+还与二极管BD16的阴极及二极管BD15的阳极连接，其中二极管BD16的阳极接全桥整流电路输出负端，二极管BD15的阴极接直流电源，U9的电压输入负端VIN-以及接地端GND1与全桥整流电路输出负端连接；U9的电源端VDD1接直流电源，且通过电容C29与全桥整流电路输出负端连接；
运算放大模块电路包括运算放大器U10A和运算放大器U10B，U9的电压输出正端VOUT+通过电阻R48与U10A的反相输入端连接，U9的电压输出负端VOUT-通过电阻R51与U10A的正相输入端连接，其中电阻R48与U10A的反相输入端连接的一端通过并联的电容C28和电阻R46与U10A的输出端连接，U10A的正相输入端通过并联的电阻R54和电容C37接地；运算放大器U10A输出端通过滑线变阻器RP3与U10B的反相输入端连接，U10A输出端与滑线变阻器RP3的一边端连接，滑线变阻器RP3的另一边端悬空；U10B的反相输入端与滑线变阻器RP3的滑动端连接，U10B的反相输入端还通过电阻R19与U10B的输出端连接，U10B的正相输入端通过电阻R20接地，U10B的正相输入端还通过电阻R24与滑线变阻器RP2的滑动端连接，滑线变阻器RP2的两边端分别连接正负直流电源；U10B的输出端通过电阻R31与DSP模块的I/O端口连接。
6.根据权利要求4或5所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述的DSP模块为TMS320F28016芯片。
7.根据权利要求5所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述隔离放大器U9为HCPL7840芯片。
8.根据权利要求5所述的埋弧焊电弧电压的检测电路，其特征在于，所述运算放大器U10A和运算放大器U10B为芯片TL072IP。
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|---|---|---|---|---|
| CN108732493A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-11-02 | 沈阳工业大学 | 一种适用于测量电弧电压的试验装置及方法 |
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