CN2330447Y - 一种钨极氩弧焊弧长控制传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钨极氩弧焊弧长控制传感器,主要由电感、电容滤波电路,二极管、稳压管整流限幅电路和光耦隔离电路组成,具有结构简单,成本低廉,抗干扰能力强和传感信号真实可靠的特点,既适用于交流钨极氩弧焊的弧长控制,也适用于直流钨极氩弧焊的弧长控制。

Description

一种钨极氩弧焊弧长控制传感器

本实用新型涉及一种钨极氩弧焊弧长控制传感器，具体地说是用于焊接质量控制和焊接过程自动化领域中的一种传感装置。

钨极氩弧焊中的弧长控制是保证焊接质量和提高自动化水平的重要因素，特别是在薄件或曲线焊缝的情况下更是如此。在弧长的具体控制方法中，因取弧压信号的方法简单方便而得到应用。现有的以弧压为传感信号的弧长控制装置，在直流钨极氩弧焊中已获得成功的应用，但在交流钨极氩弧焊中的应用问题还未得到解决，其根本原因就是弧长控制传感器未能从复杂的交流钨极氩弧焊弧压波形中提取出能够真正反映弧长的传感信号，而且抗干扰的能力也差。

本实用新型的目的是提出一种抗干扰能力强的通用型钨极氩弧焊弧长控制传感器，为实现钨极氩弧焊(尤其是交流钨极氩弧焊)弧长稳定而精确的控制提供满足要求的传感信号。

本实用新型是钨极氩弧焊弧长控制系统中的一个检测环节，其输入信号为电弧电压U_r，输出信号为能够真正反映弧长的反馈信号U_f。下面结合附图详细阐述本实用新型的原理和结构：本实用新型主要由电感、电容滤波电路，二极管、稳压管整流限幅电路和光耦隔离电路组成。其中，电感、电容滤波电路由电感L1、L2和电容C1组成；二极管、稳压管整流限幅电路由二级管D1、电阻R1、稳压管ZD1和电容C2组成；光耦隔离电路由光耦PC1、电阻R2、R3、R4和电容C3组成。其中，电感L1的左端与工件W相连，L1的右端与电容C1的上端相连后，再连到二级管D1的正端。D1的负端与电阻R1的左端相连，R1的右端先与电容C2的上端相连后，再连到稳压管ZD1的负端，最后与电阻R2的左端相连。R2的右端与光耦PC1内的发光二级管正端相连，该发光二级管的负端先连到ZD1的正端，再连到C2的下端后，再连到C1的下端，最后与电感L2的右端相连，而L2的左端则与钨极E相连接。在电路的输出端，光耦PC1内的三极管，其集电极接+15V，基极通过电阻R3接地，发射极通过电阻R4接地，同时也通过电容C3接地。

本实用新型的工作原理是，交流(或直流)电弧电压U_r先经电感、电容滤波电路滤掉高频干扰杂波后，再加到二极管、稳压管整流限幅电路上，得到单向脉动的直流电压；最后经光耦隔离电路的变换，得到满足要求的反馈信号U_f。在该传感器中，由于采用了电感电容滤波，光耦隔离、稳压管限幅及输入输出线良好屏蔽等措施，因而具有较强的抗干扰能力。根据传感器的工作原理，可以得到传感器的传递函数为 $U_f=\frac{M}{k}{U}_P$ (M为交流正半波时间占整个周期的比例(直流时M取1)，k为信号变换系数)。由此可知，反馈信号U_f仅由正半波电压U_p所决定，而不会受到负半波电压U_n、正负半波重燃电压U_rp和U_rn等不确定信号的影响。又由于在一定的焊接条件下，正半波电压U_p仅由弧长L所决定，因而反馈信号U_f仅由弧长L所决定，也就是说U_f是L的真实反映。因此，通过U_f进行闭环控制，就可达到弧长稳定的目的。在附图中，U_g为弧长L的给定信号；U_r和U_f分别为传感器的输入和输出信号，亦即电弧电压和反馈信号；W和E分别代表工件和钨极。(a)为输入信号U_r的波形，(b)为输出信号U_f的波形。其中，U_n和U_p分别为负半波电压和正半波电压；U_rn和U_rp分别为负半波重燃电压和正半波重燃电压；U_z和k分别为稳压管的稳压值和传感器的变换系数。

本实用新型结构简单，成本低廉，抗干扰能力强，传感信号真实可靠。同时具有通用性，既可用于交流钨极氩弧焊的弧长控制，也可用于直流钨极氩弧焊的弧长控制，还可用于其它需要对电压进行隔离交换的控制装置中。

图1为钨极氩弧焊弧长控制系统方框图

图2为本实用新型电路原理图

图3为本实用新型输入和输出信号波形

实施例：本实用新型由下面元件组成：

名称    符号    参数或型号    数量

电阻    R1      1.5K/2W         1

电阻    R2      510Ω/0.25W     1

电阻    R3      2M/0.25W        1

电阻    R4      2K/0.25W        1

电容    C1      1600P/1000V     1

电容    C2      16000P/1000V    1

电容    C3      0.1μ/63V       1

电感    L1，L2  8200μH         2

二极管    D1     1N4004    1

稳压管    ZD1    2CW21J    1

光耦      PC1    TIL117    1

Claims (1)

1.一种钨极氩弧焊弧长控制传感器，其特征在于：主要由电感、电容滤波电路，二极管、稳压管整流限幅电路和光耦隔离电路组成，其中电感[L1]的左端与工件[W]相连，[L1]的右端与电容[C1]的上端相连后，再连到二极管[D1]的正端，[D1]的负端与电阻[R1]的左端相连，[R1]的右端先与电容[C2]的上端相连后，再连到稳压管[ZD1]的负端，最后与电阻[R2]的左端相连，[R2]的右端与光耦[PC1]内的发光二级管正端相连，该发光二极管的负端先连到[ZD1]的正端，再连到[C2]的下端后，再连到[C1]的下端，最后与电感[L2]的右端相连，而[L2]的左端则与钨极[E]相连接，在电路的输出端，光耦[PC1]内的三极管，其集电极接[+15V]，基极通过电阻[R3]接地，发射极通过电阻[R4]接地，同时也通过电容[C3]接地。

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