CN2048411U - 螺柱焊机电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置。该装置通过一控制电路使充电晶闸管对电容进行充电，当其电压达到所设定的范围，另一控制回路接通放电开关的供电回路，按下开关，触发放电晶闸管，完成焊接工作。该装置能保证每次放电能量都达到所设定的范围，使焊接质量稳定可靠。装置中还设有电容充电过压保护，放电短路保护，状况指示等电路，使焊机工作起来更方便可靠。

Description

本实用新型是一种电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置。

电容储能式螺柱焊机在我国使用目前还不普遍，但在国外使用较多。国外有些该类焊机的电源控制装置较为简单，性能还不够理想。如日产“DI－700Z型”螺柱焊机。在其控制电路中仅具有设定控制电压充电控制功能。

为了改善电容储能式螺柱焊机的性能，本实用新型除具有设定电压充电控制电路外，还设有电容充电过压保护，放电控制电路，放电短路保护，状况指示电路等。

装置具体工作原理见附图1所示的原理方框图。

主回路由启动开关电路1，变压器2，晶闸管电路3，整流电路4，电容器组5，放电晶闸管电路6组成。6的输出即去接焊枪及焊接母材。Vι为交流输入电源。控制回路中有基准电压源7，过压保护电路8，设定电压充电控制电路9，状况指示电路10，放电控制电路11，电源电路12组成。W为设定电压调整电路，主回路还能接成如图2的型式，仅是晶闸管电路3接在整流电路4后的直流侧，而不是如图1所示，接在整流电路4前的交流侧。但其控制方式也是相同的。图1中3所用的晶闸管是双向的，图2中3所用的晶闸管是单向。

各电路工作过程如下所述：

启动前，电容器组5无电压，过压保护电路8允许启动开关电路1工作，当按下启动开关电路1的启动按钮（图中未画），变压器2接电，这时电容器组5上电压与基准电压源7的电压进入设定电压充电控制电路9中的电压比较器中进行比较，这时电容器组5上电压尚未达到W所设定的电压，电路9中的比较器的输出信号使9中触发电路输出脉冲串送入晶闸管电路3，打开晶闸管，使电容器组5中电压逐渐升高，当达到设定值时，电路9中比较器输出信号就关闭触发电路，晶闸管电路3也关闭，由于漏电，当电容电压下降到设定值以下时，电路9又输出脉冲串，打开晶闸管电路3进行充电，如此周而复始。为使电容不处于频繁充放电状态，电路9中电压比较器有一较小的回差，使电容器上电压能维持在设定值的某一允许误差范围内。

放电控制电路11同电路9一样，也有一电压比较器，其回差的设置比电路9中电压比较器的回差略大，其比较器翻转设定电压比电路9中的设定电压略小，这样保证电容器组5电压第一次达到设定值略低时（允许误差范围内）放电控制电路11就接通放电控制开关，且以后一直保持接通状态，这时按下放电控制开关，即能获得所设定的放电能量，否则，按下放电开关将不起作用，这样保证了每次的焊接质量。在电路11中还设有放电防短路保护，即在电容器组5放电过程中，能使电路9中触发电路处于关断状态，且有一段延迟时间，以防止异常放电时，放电晶闸管尚未关断，而充电晶闸管又打开所造成的短路现象。

为提高生产率，要加快充电速度，故变压器2输出电压的峰值常大大超过电容器的最大危险电压。一旦晶闸管电路3发生击穿故障或者控制电路其它故障，电容器组5上电压将达到危险值，造成电容器击穿。所以本装置设置了过压保护电路8。内设电压比较器。基准电压源7输出电压，电容器组5电压均送入电路8，当电容器组5上电压一旦超过某一临界值（内部设定）电路8即输出一信号到启动开关电路1中，启动开关电路1切断电源保护了电容器组5。

状况指示电路10从电路9获得电容器处于充电过程还是已充电达到设定值的状况信息，并用指示灯显示出来，从电路11获得焊枪充许放电的信息，并把该信息通过直接安装于焊枪上的指示灯显示出来，告知操作者，电容电压已达到设定值可以进行焊接工作。调整设定电压调整电路W中的电位器，即能获得各种所需要的放电能量。

电源电路12为电路7，8，9，10，11提供工作电源。

图3是螺柱焊机电源控制装置电路的具体线路。

其中熔丝RD1，继电器J3，二极管D5，启动按钮AN1，关断按钮AN2，J3的两组触点组成了启动开关电路1。

变压器B1即为图1中变压器2。

晶闸管G1组成了晶闸管电路3，D1～D4二极管为整流电路4。

电容器C1，电阻R1，继电器触点J3组成了电容器组5，J3的作用是关机时接通电容放电回路。

单向晶闸管G2和电阻R2组成了放电晶闸管电路6

电阻R3，R4，R5，R6，R7，R8，电压比较器IC1，驱动模块QM1，二极管D6，继电器J1组成了过压保护电路7。驱动模块QM1功能是：当输入为低电平，输出则为高电平，否则反之。所以当电容电压未达允许最大值时电压比较器IC1输出为高电平，QM1输出低电平，所以继电器J1吸合。可以看出机器一接电，J1即吸合，这样就为启动开关电路1提供了电源，使焊机能正常启动，当电容C1上电压达到危险值时，IC1翻转输出为低电平，则QM1输出为高电平，继电器J1失电，由此启动开关电路1中J3失电，变压器B1电源被切断，起到了保护电容器的作用。

电阻R9，R10，R11，R12，R13，电压比较器IC2，触发模块CM组成了设定电压充电控制电路9。触发模块CM的功能是当a，b，e输入端只有全部为高电平时，CM才有触发脉冲串输出，当a，b，e任一为低电平，CM就停止输出脉冲。CM脉冲输出端与内部电路呈电气绝缘状态，但有着磁或者光的耦合关系。该电路工作原理是：当设定电压调整电路W上来的电压未达到设定值时，电压比较器IC2输出高电位，而这时b，e端为高电平，J2不吸合（后叙将介绍），这时CM输出脉冲，打开晶闸管G1，电容C1开始充电，电压逐渐升高，当达到设定值时电压比较器IC2翻转输出低电平，CM则中断输出脉冲，G1关断。当电容电压低于设定值时，CM又输出脉冲，打开G1，使电容电压C1恢复到设定值。如前所述，电阻R12的设置，使电压比较器IC3有一较小的回差。

当改变电位器W阻值时，设定电压将跟着改变。

电阻R14，R15，R16，R17，R18，R19，R20，R21，R22，R23，R27，电容C2，C3，二极管D7，D8，D9，D14，继电器J2，驱动模块QM2，单稳模块DM，电压比较器IC3，放电开关K组成了放电控制电路11。驱动模块QM2功能与QM1相同。单稳模块DM功能是：当输入负跳变时，DM输出一定时间宽度的负脉冲，否则一直输出高电平。也即前述CM输入端b端始终为高电平。从图中可以看出由于电压比较器IC3的基准电压输入端有一分压电阻R19、R20，使得IC3的翻转电压比IC2略小，达到前述的目的。

该电路的工作原理是：当电位器W上来的电压未达到设定值时，IC3输出高电位，QM2输出低电位，这时放电开关K合上，J2也不吸合，也即放电晶闸管G2不能打开。当输入电压达到IC3设定值时，IC3输出低电位，QM2就输出高电位，这时合上放电开关K，J2吸合，同时电容C2充上的电通过J2常开触点、R22、D9向放电晶闸管G2控制极放电，晶闸管G2打开，电容C1对螺柱与焊接母材间的接点放电，完成焊接工作。在J2吸合同时，触发模块CMc点失电，这时停止脉冲输出，防止短路。电容C3上的电压也通过J2触点对地放电，使单稳模块DM得到一负向脉冲，DM输出由高变低，使CM输入端b端变为低电平，由于放电瞬间电容C1电压迅速下跌，IC3立即翻转，QM2输出由高变低，J2失电，CM的c端又接通电源。由于单稳模块DM的单稳延时作用，b端仍保持一段时间的低电平，使CM仍无脉冲输出，防止电容C1放电未结束，充电晶闸管G1又打开所造成的短路现象，此即为放电短路保护。

R27的功能使放电开关K上端在未合上时处于高电位，这样e端为高电位，当操作者长时间按住K不放，e点为低电位，则CM不输出脉冲串，防止了焊枪未提起而放电晶闸管G2又再次触发的事故。D14起隔离作用。

状况指示电路10是由驱动模块QM3（功能同前QM1、QM2），电阻R24、R25、R26，发光二极管LED1、LED2、LED3组成。

当电容C1充电时IC2输出a点为高电平，QM3输出为低电平，LED1亮。停止充电时IC2输出a点为低电平，QM3输出高电平，则LED2亮。当允许放电时QM2输出高电平，安装于焊枪上的LED3亮。

稳压模块MW即为基准电压源7，其输出的电压作为电压比较器的基准电源。

变压器B2，熔丝RD2，二极管D10～D13，电容C4组成了电源电路12。

由于本实用新型采取了多种措施，提高了螺柱焊机的性能。例如过压保护电路8能保护价格昂贵的放电电容不致过压击穿。放电控制电路11能使每次放电能量保持一致，使焊接质量稳定可靠。状况指示电路10在焊枪上设有允许放电指示，使操作者使用更为方便。

附图说明：

图1  原理方框图

1.启动开关电路    2.变压器

3.晶闸管电路    4.整流电路

5.电容器组    6.放电晶闸管电路

7.基准电压源    8.过压保护电路

9.设定电压充电控制电路    10.状况指示电路

11.放电控制电路    12.电源电路

W.设定电压调整电路    V～.交流电源输入

out输出端接焊枪和焊接母材

图2  另一种形式的主回路

图示标号与图1相同。

图3  具体线路

B1、B2是是变压器；RD1、RD2是熔丝；G1、G2是晶闸管；D1～D14是二极管；LED1～LED3是发光二极管；C1是充电电容器组；C2～C4是电容；R1～R27是电阻；J1～J3是继电器；W是电位器；AN1、AN2是按钮；K是放电开关；IC1～IC3是电压比较器；QM1～QM3是驱动模块；CM是触发模块；DM是单稳模块；WM是稳压模块。

a、b、e是触发模块CM的输入端，c是触发模块CM的电源端。

Claims (3)

1、一种用于电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置，其特征在于：

均带有电压比较器的过压保护电路8、设定电压充电控制电路9、放电控制电路11组成了电源控制装置的主要部分，基准电压源7为上述三电路提供电压比较器使用的基准电压源，状况指示电路10指示电源控制装置的工作状况，其工作状况信息是由设定电压充电控制电路9、放电控制电路11来提供。设定电压调整电路W从主回路中电容器组5获得电容充电电压大小的信息，然后把该信息送往设定电压充电控制电路9，从而使电路9中触发电路去控制主回路中的晶闸管电路3的开通，同时该信息还送往放电控制电路11，使电路11对主回路中的放电晶闸管电路6进行控制，调整设定电压调整电路W能获得各种放电能量，过压保护电路8从主回路中电容器组5获得充电电压过压信号，从而去控制主回路中启动开关电路1，切断电源，放电控制电路11在控制电容器组5放电时，把其信息还送往设定电压充电控制电路9，关断电路9中触发电路，放电结束后且有一段关断延迟时间，电源电路12提供了电源控制装置的工作电源。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是放电控制电路11是由电压比较器IC3，驱动模块QM2，单稳模块DM，放电开关K，电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R27，电容C2、C3，二极管D7、D8、D9、D14，继电器J2组成，其电连接是：设定电压调整电路W中来的电压信号通过输入电路R15、R16进入电压比较器IC3负输入端，基准电压源7中稳压模块WM的基准电压信号通过输入电路R14、R19、R20进入IC3正输入端，R17为IC3的正反馈电阻，R18是IC3的负载电阻。IC3输出信号进入驱动模块QM2，QM2输出接继电器J2，并通过二极管D14，放电开关K接地。D7为J2续流二极管，R27为D14负极提供正电压，正电源电压通过电阻R21、二极管D8、继电器J2常闭触点对电容C2充电，另一常开触点则通过R22、D9接到放电晶闸管G2的控制极，正电源电压通过J2的另一对中的常闭触点对电容C3充电，电容C3的另一端与单稳模块DM输入端相连，R23是DM的输入电阻及C3的充放电通路，C3通过J2的常闭触点对地放电，DM输出信号进入触发模块CM的b输入端，D14的负极端也与触发模块CM的e相连，驱动模块QM2的输出信号还进入状况指示电路10。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是状况指示电路10是由驱动模块QM3，电阻R24、R25、R26，发光二极管LED1、LED2、LED3组成，其电连接是：设定电压充电控制电路9中比较器IC2输出与驱动模块QM3输入相连，LED1与R24相串后接QM3输出，另一端与正电源相连，显示充电工作状况。LED2与R25相串后接QM3输出，另一端接地，显示充电停止工作状况，LED3与R26相串后接放电控制电路11中驱动模块QM2的输出端，显示允许放电工作状况，其中允许放电的指示灯LED3是直接安装在焊枪上的。

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