CN206139956U - 直流焊机的引弧装置 - Google Patents

Abstract

一种直流焊机的引弧装置，其包括提高直流焊机输出电压的升压电路、对升压电路进行控制的控制电路，所述的升压电路包括电感器LG1、开关管T1、二极管D1、电容C；所述的控制电路，其包括对焊接回路是否短路进行判别的电压判别单元、受控于电压判别单元的单稳触发器以及受控于单稳触发器的振荡器。电感器LG1、二极管D1、焊枪、焊件构成焊接回路，当焊枪上的焊丝与焊件之间从短路向开路过渡时，控制电路输出一串高频脉冲，驱动开关管T1交替导通与截止，使升压电路升压，确保重新引燃电弧；当引弧结束后，升压电路会停止工作，保证焊工的安全。本引弧装置结构简单，引燃电弧成功率高。

Description

直流焊机的引弧装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流焊机的引弧装置，该引弧装置有助于电弧的引燃，该引弧装置由电子元件构成。

背景技术

电弧焊时，焊条或焊丝受热熔化，形成熔滴进入过程中，经常会出现短路，熔滴脱离焊条后，又要立即重新引燃电弧，为了保证电弧容易引燃，保证电弧连续稳定燃烧，弧焊电源必须要有较高的空载电压（即焊接回路开路时，弧焊电源输出的电压），但空载电压太高对焊工不安全，而且使弧焊电源的额定容量增大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种直流焊机的引弧装置，在焊接过程中当需要引弧时，能立即输出较高的电压在焊接回路上，使电弧重新引燃。

本实用新型的技术方案是，一种直流焊机的引弧装置，其包括提高直流焊机输出电压的升压电路、对升压电路进行控制的控制电路，其特征是，所述的升压电路包括电感器LG1、开关管T1、二极管D1、电容C，电感器LG1的一端与直流焊机的输出端连接，电感器LG1的另一端与二极管D1的阳极连接，开关管T1的集电极与二极管D1的阳极连接，开关管T1的发射极接地，二级管D1的阴极通过电容C接地，二级管D1的阴极与焊枪10连接，焊件20接地；开关管T1的栅极接控制电路的输出端O1，控制电路的输入端I1与二级管D1的阴极连接，当焊枪上的焊丝与焊件20之间从短路向开路过渡时，控制电路输出一串高频脉冲，驱动开关管T1交替导通与截止。

所述的控制电路，其包括对焊接回路是否短路进行判别的电压判别单元、受控于电压判别单元的单稳触发器以及受控于单稳触发器的振荡器；

所述的电压判别单元包括时基集成电路IC0，电阻R1-R4、电位器W1，时基集成电路IC0的引脚2、引脚6通过电阻R3接电阻R1的一端，电阻R1的另一端为控制电路的输入端I1，电阻R1的另一端接二级管D1的阴极，电阻R1的一端通过电阻R2接地，电阻R4的一端接电源VDD，电阻R4的另一端通过电位器W1接地，电位器W1的滑臂接时基集成电路IC0的引脚5；时基集成电路IC0的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC0的引脚1接地；

所述的单稳触发器包括时基集成电路IC1、电阻R5、电阻R6、电容C1-C3，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电阻R6与电源VDD连接，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚2通过电阻R5接电源VDD，时基集成电路IC1的引脚2通过电容C1接时基集成电路IC0的引脚3，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C3接地，时基集成电路IC1的引脚1接地；

所述的振荡器包括时基集成电路IC2、电阻R7-R11、电容C4、电容C5，时基集成电路IC2的引脚7分别通过电阻R7与电源VDD连接以及通过电阻R8与时基集成电路IC2的引脚2和引脚6连接，时基集成电路IC2的引脚2和引脚6通过电容C4接地，时基集成电路IC2的引脚4接时基集成电路IC1的引脚3，时基集成电路IC2的引脚4接电源VDD，时基集成电路IC2的引脚1接地，时基集成电路IC2的引脚5通过电容C5接地；时基集成电路IC2的引脚3通过电阻R9接三极管T2的基极，三极管T2的集电极接电源VDD，三极管T2的发射极通过电阻R10接地，三极管T2的发射极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端为控制电路的输出端，电阻R11的另一端接开关管T1的栅极。

本引弧装置的特点是，在引弧时，控制电路输出一串高频脉冲，驱动开关管T1交替导通与截止，升压电路工作，通过电感器的储能作用，使电容C的电压升高并高于空载电压，确保重新引燃电弧；当引弧结束后，升压电路停止工作，不改变空载电压，保证焊工的安全。本引弧装置结构简单，引燃电弧成功率高。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为第一实施例的控制电路原理图。

图3为第二实施例的控制电路原理图。

图4为第一实施例的波形图。

图5为第二实施例的波形图。

具体实施方式

现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

一种直流焊机的引弧装置，包括对直流焊机1输出电压进行升压的升压电路、对升压电路进行控制的控制电路，所述的升压电路包括电感器LG1、开关管T1、二极管D1、电容C，电感器LG1的一端与直流焊机的输出端连接，电感器LG1的另一端与二极管D1的阳极连接，开关管T1的集电极与二极管D1的阳极连接，开关管T1的发射极接地，二级管D1的阴极通过电容C接地，二级管D1的阴极与焊枪10连接，焊件20接地，其中直流焊机的输出端、感器LG1、二极管D1、焊枪10、焊件20构成焊接回路。所述的开关管T1为绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

升压电路的工作原理是，如图1所示，开关管T1导通时，直流焊机的输出电压加在电感器上，开关管T1截止时，由于电感电流连续，二极管D1变为导通状态，电容C上电压UC=Ui+Ug，其中Ui为直流焊机的输出电压、Ug为电感器上的电压；开关管T1栅极接控制电路的输出端O1，当控制电路输出一串高频脉冲时，开关管T1会交替导通与截止，使电容C上的电压高于直流焊机的输出电压。

所述的控制电路MK，包括电压判别单元、单稳触发器以及振荡器，电压判别单元对焊接回路是否短路进行判别，振荡器产生高频脉冲，单稳触发器根据电压判别单元输出的电压判别信号，对振荡器进行控制，只有当焊接回路的短路状态结束时，振荡器可以输出一串脉冲至开关管，这一串脉冲输出完毕使开关管截止。

所述的控制电路，有多个电子线路结构的实施例。

控制电路的第一实施例如图2所示，所述的电压判别单元包括时基集成电路IC0，电阻R1-R4、电位器W1，时基集成电路IC0的引脚2、引脚6通过电阻R3接电阻R1的一端，电阻R1的另一端为控制电路的输入端I1，电阻R1的另一端接二级管D1的阴极，电阻R1的一端通过电阻R2接地，电阻R4的一端接电源VDD，电阻R4的另一端通过电位器W1接地，电位器W1的滑臂接时基集成电路IC0的引脚5；时基集成电路IC0的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC0的引脚1接地。时基集成电路IC0的引脚5上的电压为基准电压，时基集成电路IC0的引脚2上电压对应于焊枪10、焊件20之间电压，当焊枪10、焊件20之间短路时，时基集成电路IC0的引脚3输出的电压信号u0（参见附图4）为高电平，当焊枪10、焊件20之间开路或有电弧时，时基集成电路IC0的引脚3输出的电压信号u0为低电平。

所述的单稳触发器，包括时基集成电路IC1、电阻R5、电阻R6、电容C1-C3，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电阻R6与电源VDD连接，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚2分别通过电阻R5接电源VDD以及通过电容C1接时基集成电路IC0的引脚3，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C3接地，时基集成电路IC1的引脚1接地；当时基集成电路IC0的引脚3的电平由高变低时，时基集成电路IC1的引脚3输出一脉冲u1，该脉冲u1的波形如图4所示，该脉冲高电平的保持时间由电阻R6和电容C1所形成的时间常数决定。

所述的振荡器包括时基集成电路IC2、电阻R7-R11、电容C4、电容C5，时基集成电路IC2的引脚7分别通过电阻R7与电源VDD连接以及通过电阻R8与时基集成电路IC2的引脚2和引脚6连接，时基集成电路IC2的引脚2和引脚6通过电容C4接地，时基集成电路IC2的引脚4接时基集成电路IC1的引脚3，时基集成电路IC2的引脚4接电源VDD，时基集成电路IC2的引脚1接地，时基集成电路IC2的引脚5通过电容C5接地，时基集成电路IC2的引脚3通过电阻R9接三极管T2的基极，三极管T2的集电极接电源VDD，三极管T2的发射极通过电阻R10接地，三极管T2的发射极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端为控制电路的输出端O1，电阻R11的另一端接开关管T1的栅极。振荡器的振荡频率由电阻R7、R8以及电容C4所决定，振荡器的振荡频率为20KHZ左右，振荡器输出的波形为矩形。时基集成电路IC2的引脚4为振荡器的控制端，施加在时基集成电路IC2的引脚4的电平为低时振荡器停止振荡，施加在时基集成电路IC2的引脚4的电平为高时振荡器振荡。控制电路的输出端O1上高频脉冲信号u2的波形如图4所示。

所述的电源VDD为控制电路提供工作电源，其电压为+12V。

所述的时基集成电路IC1、IC2的型号为ICM7555或其他555系列的时基集成电路。

第一实施例的工作原理是：当焊接回路由短路状态变为开路状态时，时基集成电路IC0的引脚3由高电平突变为低电平，触发单稳触发器，时基集成电路IC1的引脚3输出一高电平至时基集成电路IC2的引脚4，使振荡器以20KHZ的频率振荡，在单稳触发器输出脉冲的高电平的持续时间内，振荡器可输出一串脉冲使焊枪与焊件之间的电压高于焊机的额定空载电压，使焊枪可靠引弧，在单稳触发器输出脉冲的由高电平变为低电平后，振荡器停止振荡，振荡器的输出端为低电平，开关管T1截止。由于引弧后焊枪与焊件之间所形成的电弧电压也高于基准电压，因此振荡器不会振荡，不会使焊接电流出现异常。由于升压状态仅在焊接回路由短路状态变为开路状态时瞬间出现，不会影响焊工的安全。

控制电路的第二实施例（如图3所示）：所述的电压判别单元，由运算放大器A0、电阻R21-R23、电位器W10构成一电压比较器电路，电阻R21的一端为控制电路的输入端I1与升压电路中二极管的阴极连接，电阻R21的另一端接运算放大器A0的同相输入端，运算放大器A0的同相输入端通过电阻R22接地，电阻R23的一端通过电位器W10接地，电阻R23的另一端接电源VDD，电位器W10的滑臂接运算放大器A0的反相输入端；运算放大器A0的同相输入端上的电压为对应于焊枪与焊件之间的电压，运算放大器A0的反相输入端上的电压为基准电压；当焊接回路短路时，运算放大器A0的输出端的电压判别信号ua0为低电平，当焊接回路开路时，运算放大器A0的输出端为高电平（参见图5）。

所述的单稳触发器，包括运算放大器A1、电阻R25-R27、二极管D2-D3、电容C6，运算放大器A1的同相输入端通过电容C6接运算放大器A0的输出端，运算放大器A1的同相输入端通过电阻R25接地，二极管D2与电阻R25并联，二极管D2的阳极接地，运算放大器A1的反相输入端通过电阻R26接电源VDD，运算放大器A1的反相输入端通过电阻R27接地，运算放大器A1的输出端接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接三极管T3的基极；当运算放大器A0的输出端由低电平变为高电平时，运算放大器A1的同相输入端的电压高于反相输入端的电压，运算放大器A1的输出端为高电平，之后在运算放大器A0的输出端为高电平期间，对电容C6进行充电，运算放大器A1的同相输入端的电压下降，当运算放大器A1同相输入端的电压低于反相输入端的电压时，运算放大器A1的输出端为低电平；运算放大器A1输出端的高电平维持时间与电容C6和电阻R25支路的时间常数有关，时间常数大高电平维持时间就长；运算放大器A1同相输入端的电压信号ud1波形和运算放大器A1输出端的电压信号ua1波形如图5所示。

所述的振荡器，包括运算放大器A2、电阻R28-R33、电容C7，运算放大器A2的反相输入端通过电容C7接地，运算放大器A2的反相输入端与输出端之间接有电阻R30，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R28接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间接有电阻R29，运算放大器A2的输出端通过电阻R31接三极管T3的基极，三极管T3的集电极接电源VDD，三极管T3的发射极通过电阻R32接地，电阻R33的一端接三极管T3的发射极，电阻R33的另一端为控制电路MK的输出端O1与开关管T1的栅极连接。

振荡器的振荡频率与电阻R28-R29、电容C7相关，振荡频率为20KHZ左右，振荡波形为方波。控制电路MK的输出端O1的波形如图5所示。

第二实施例的工作原理是（参见图5）：当焊接回路由短路状态变为开路状态时，运算放大器A0的输出端低电平突变为高电平，运算放大器A1的输出端为高电平并保持一段时间，在此时间段内，振荡器输出的脉冲可使三极管T3交替导通和截止，控制电路输出端的信号ua2处于脉冲段，驱动升压电路升压、引弧；引弧成功后运算放大器A0的输出端由高电平变为低电平，运算放大器A1的输出端也变为低电平，通过二极管D3的钳位使三极管T3截止，控制电路输出端的信号ua2处于低电平段，升压电路停止工作。

Claims (3)

1.一种直流焊机的引弧装置，其包括提高直流焊机输出电压的升压电路、对升压电路进行控制的控制电路，其特征是，所述的升压电路包括电感器LG1、开关管T1、二极管D1、电容C，电感器LG1的一端与直流焊机的输出端连接，电感器LG1的另一端与二极管D1的阳极连接，开关管T1的集电极与二极管D1的阳极连接，开关管T1的发射极接地，二级管D1的阴极通过电容C接地，二级管D1的阴极与焊枪（10）连接，焊件（20）接地；开关管T1的栅极接控制电路的输出端O1，控制电路的输入端I1与二级管D1的阴极连接，当焊枪上的焊丝与焊件（20）之间从短路向开路过渡时，控制电路输出一串高频脉冲，驱动开关管T1交替导通与截止；所述的控制电路，其包括对焊接回路是否短路进行判别的电压判别单元、受控于电压判别单元的单稳触发器以及受控于单稳触发器的振荡器。

2.根据权利要求1所述的直流焊机的引弧装置，其特征是，所述的电压判别单元包括时基集成电路IC0，电阻R1-R4、电位器W1，时基集成电路IC0的引脚2、引脚6通过电阻R3接电阻R1的一端，电阻R1的另一端为控制电路的输入端I1，电阻R1的另一端接二级管D1的阴极，电阻R1的一端通过电阻R2接地，电阻R4的一端接电源VDD，电阻R4的另一端通过电位器W1接地，电位器W1的滑臂接时基集成电路IC0的引脚5；时基集成电路IC0的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC0的引脚1接地；

所述的单稳触发器包括时基集成电路IC1、电阻R5、电阻R6、电容C1-C3，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电阻R6与电源VDD连接，时基集成电路IC1的引脚6和引脚7通过电容C2接地，时基集成电路IC1的引脚2通过电阻R5接电源VDD，时基集成电路IC1的引脚2通过电容C1接时基集成电路IC0的引脚3，时基集成电路IC1的引脚4和引脚8接电源VDD，时基集成电路IC1的引脚5通过电容C3接地，时基集成电路IC1的引脚1接地；

所述的振荡器包括时基集成电路IC2、电阻R7-R11、电容C4、电容C5，时基集成电路IC2的引脚7分别通过电阻R7与电源VDD连接以及通过电阻R8与时基集成电路IC2的引脚2和引脚6连接，时基集成电路IC2的引脚2和引脚6通过电容C4接地，时基集成电路IC2的引脚4接时基集成电路IC1的引脚3，时基集成电路IC2的引脚8接电源VDD，时基集成电路IC2的引脚1接地，时基集成电路IC2的引脚5通过电容C5接地；时基集成电路IC2的引脚3通过电阻R9接三极管T2的基极，三极管T2的集电极接电源VDD，三极管T2的发射极通过电阻R10接地，三极管T2的发射极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端为控制电路的输出端，电阻R11的另一端接开关管T1的栅极。

3.根据权利要求1所述的直流焊机的引弧装置，其特征是，所述的电压判别单元，由运算放大器A0、电阻R21-R23、电位器W10构成一电压比较器电路，电阻R21的一端为控制电路的输入端与升压电路中二极管的阴极连接，电阻R21的另一端接运算放大器A0的同相输入端，运算放大器A0的同相输入端通过电阻R22接地，电阻R23的一端通过电位器W10接地，电阻R23的另一端接电源VDD，电位器W10的滑臂接运算放大器A0的反相输入端；

所述的单稳触发器，包括运算放大器A1、电阻R25-R27、二极管D2-D3、电容C6，运算放大器A1的同相输入端通过电容C6接运算放大器A0的输出端，运算放大器A1的同相输入端通过电阻R25接地，二极管D2与电阻R25并联，二极管D2的阳极接地，运算放大器A1的反相输入端通过电阻R26接电源VDD，运算放大器A1的反相输入端通过电阻R27接地，运算放大器A1的输出端接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接三极管T3的基极；

所述的振荡器，包括运算放大器A2、电阻R28-R33、电容C7，运算放大器A2的反相输入端通过电容C7接地，运算放大器A2的反相输入端与输出端之间接有电阻R30，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R28接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间接有电阻R29，运算放大器A2的输出端通过电阻R31接三极管T3的基极，三极管T3的集电极接电源VDD，三极管T3的发射极通过电阻R32接地，电阻R33的一端接三极管T3的发射极，电阻R33的另一端为控制电路的输出端。