CN2676873Y

CN2676873Y - 电子自动变色电焊防护面罩

Info

Publication number: CN2676873Y
Application number: CN 200320121421
Authority: CN
Inventors: 陈飚
Original assignee: 耿玉桐
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2013-12-31

Abstract

电子自动变色电焊防护面罩，属于眼保护器具领域。包括面罩上的液晶镜片、控制镜片变色的控制单元、在电焊机侧和面罩上传送控制信号的发射和接收单元，其特征是电焊机侧设置与其输出端连接的电压信号检测单元，与电压信号检测单元输出端连接的第一电源单元、依次连接的整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元；在电焊面罩上设置依次连接的接收单元、解码单元、控制单元和第二电源单元。由于本实用新型采用电焊机的输出电压变化作为液晶镜片透光性变化的控制信号，可适用于各种交、直流电焊机和氩弧焊机，整个装置电路结构简单，制造成本低廉，工作稳定可靠，便于制造和推广。可广泛用于各种电焊焊接作业的劳动保护领域。

Description

电子自动变色电焊防护面罩

技术领域

本实用新型属于带在头上或持于手中的眼保护器具领域。尤其涉及一种焊工用面罩。

背景技术

电焊是制造业、维修业和企业正常生产过程中经常使用的一种作业，在电焊作业时，为了避免眼睛被电弧光中强烈的紫外线所伤害，电焊工必须使用电焊面罩。

普通的电焊面罩是在一个由不透光材料(如石棉板或塑料)制成的面罩上开一个镶嵌有遮光墨镜片的窗口，这种遮光墨镜片不论是否有电弧光产生或存在，均呈现不良透光性。因此，在焊接操作者观察焊点位置或焊接质量时，必须将电焊面罩从眼前或面部前移开进行观察，焊接时再用面罩遮住眼部或面部。这样使用起来十分不方便，既不能及时观察到焊点位置或焊接质量，又不能及时遮盖电焊工的面部或眼部，易对电焊操作者的眼睛造成伤害。

公告日为1994年6月15日，公告号为CN2168426Y的中国专利中公开了一种“可控窗式电焊面罩”，它由面罩、滤光片基体、可控窗、光阀自动控制器组成，它是通过光阀自动控制器，利用电焊时发出的弧光自动控制可控窗变黑，避开了焊接时的弧光刺激，防止焊接时电弧光对眼睛的刺激和伤害。但是其光控部分易受到外界其他光源(日光、灯光或邻近电焊作业的弧光等)的干扰，造成误动作。同时，由于其可控窗变黑的控制信号取决于是否有电焊弧光，即当电焊焊条与焊接件之间产生弧光后，其可控窗才会变黑，由于这之间存在一个时间差，亦即可控窗变黑的时间滞后于起弧时间，所以实际使用过程中对电焊操作者的眼睛仍然会有一定程度上的伤害。

公告日为2003年2月12日，公告号为CN2535015Y的中国专利中公开了一种“液晶电焊面罩”，其由光传感器、控制器、液晶镜片和面罩组成，光传感器受焊点光强度影响，使控制器输出对应的电压，使液晶镜片改变颜色深度，未进行焊接时镜片呈浅色，在焊接时镜片呈深色，从而达到过滤强光，保护眼睛的目的。但是其同样存在着上述不足。

公开日为2003年2月12日，公开号为CN1395912A的中国发明专利申请中公开了一种“自动电焊防护面罩”，其通过检测焊接电流的是否存在，来作为控制信号，实现电焊防护面罩液晶光阀镜片在弧光出现前的自动变光。但是由于其是通过电流互感器采集电焊机的交流电流信号作为控制信号，而电流互感器无法检测直流电流，故其只能适用于交流电焊机，对采用直流电焊机、氩弧焊机或其他非交流焊机进行的焊接作业则不适用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能适用于各种交、直流电焊机或氩弧焊机，工作更可靠的电子自动变色电焊防护面罩。

本实用新型的技术方案是：提供一种电子自动变色电焊防护面罩，包括设置在面罩上的液晶镜片、控制液晶镜片变色的控制单元、设置在电焊机侧和面罩上用于传送控制信号的发射和接收单元，其特征是在电焊机侧设置与其输出端连接的电压信号检测单元，此外还设置有与电压信号检测单元输出端连接的第一电源单元、与电压信号检测单元输出端连接并依次连接的整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元，第一电源单元与上述各单元连接；在电焊面罩上设置依次连接的接收单元、解码单元、控制单元和第二电源单元，控制单元的输出端与液晶镜片的控制端连接。

其中，所述的电压信号检测单元由整流电路和分压、滤波和稳压电路构成；所述的整形单元为施密特触发器电路；所述的第一电源单元为集成稳压电路；所述的起焊停焊判断单元为单稳态电路；所述的编码单元、发射单元、接收单元和解码单元为无线发射/接收IC模块；所述的第二电源单元为蓄电池或干电池；所述的控制单元由D型触发器电路和与非门电路构成。

具体的，其所述的电压信号检测单元包括整流桥A1、电阻R1～R3、电容E1、E2和稳压二极管VD1，其中，整流桥A1的1端和3端接电焊机的输出端，其2端经过电阻R1与电阻R2的一端、电容E1的正极以及整形单元中集成电路U3A的输入端1端和2端连接，其2端同时经电阻R3与稳压二极管VD1的负极、电容E2的正极以及第一电源单元中集成稳压电路U1的输入端1连接，其4端接地，电阻R2的另一端、电容E1、E2的负极和稳压二极管VD1的正极接地。

其所述的整形单元包括集成电路U3A，其输出端3分别与起焊停焊判断单元中集成电路U2A的A端和集成电路U2B的B端连接。

其所述的第一电源单元包括集成电路U1和电容C4，其中，集成电路U1输出端2构成VDD端，其3端接地，在其2端和3端之间并接了电容C4。

其所述的起焊停焊判断单元包括集成电路U2A、U2B、电阻R4、R5、R7、电容C1、C2、二极管D1、D2和集成电路U3C，其中，集成电路U2A的RC端经电容C1与其C端连接，同时经电阻R4与其CLR端和B端连接，其B端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其Q端经二极管D1与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的7端连接；集成电路U2B的RC端经电容C2与其C端连接，同时经电阻R5与其CLR端连接，其CLR端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其A端接地，其Q端经二极管D2与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的8端连接；集成电路U3C的输入端8和9经电阻R7接地，其输出端10与编码单元中集成电路U4的14端连接。

其所述的编码单元包括集成电路U4、电阻R6和电容C3，其中，集成电路U4的15、16端之间串接电阻R6，其17、18端分别与发射单元中集成电路U5的3、1端对应连接，其9端VSS接地，其18端同时接VDD端，并经电容C3接地。

其所述的发射单元包括集成电路U5，其2端接地，其4端接发射天线AT。

其所述的接收单元包括集成电路J11、三极管Q1、电阻R11～R14和电容E11，其中，三极管Q1的基极经电阻R11接+6V端，并经电阻R12接地，其集电极接+6V端，其发射极经电阻R13接地，并经电阻R14与集成电路J11的1端连接，同时分别与解码单元中集成电路U5的VDD端和控制单元中集成电路U14A和U14B的D端对应连接，其1端还经电容E11接地，其2端接地，其5端与接收天线连接，其4端与解码单元中集成电路U5的DATEIN端连接。

其所述的解码单元包括集成电路U5和电阻R15，其中，集成电路U5的OSC1和OSC2端之间串接电阻R15，其OSC2端还与控制单元中集成电路U2D的输入端12和13连接，其输出端D0与控制单元中集成电路U14A的CLK端和集成电路U14B的R端连接，其输出端D1与控制单元中集成电路U14A的R端和集成电路U14B的CLK端连接，其Vss端接地。

其所述的控制单元包括集成电路U14A、U14B、U1A～U1D和U2A～U2D，其中，集成电路U14A的Q端与U1C的一个输入端8连接，集成电路U14B的Q端与U1B的输入端5、6连接，U1B的输出端4与U1C的另一个输入端9连接，U1C的输出端10与U1D的输入端12、13连接，并与U2B的一个输入端5连接，U1D的输出端11与U2A的一个输入端2连接，U2D的输出端11与U1A的输入端1、2连接，并与U2B的另一个输入端6连接，U2D的输出端11同时还与液晶镜片的LCD+端连接，U1A的输出端3与U2A的另一个输入端1连接，U2A的输出端3和U2B的输出端4分别与U2C的两个输入端8和9对应连接，U2C的输出端10与液晶镜片的LCD一端连接。

其所述第二电源单元的正极接+6V端，其负极接地。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.其控制信号采集自电焊机的输出电压，与电焊机输出电流的性质无关，故可适用于各种交、直流电焊机和氩弧焊机；

2.在采集电焊机输出电压的同时，将检测到的电压信号经稳压直接作为整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元的电源，无须额外接专门电源，工作更加可靠；

3.整个装置电路结构简单，制造成本低廉，工作稳定可靠，便于制造和推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述。

图1是本实用新型的电气结构方框图；

图2是本实用新型电压信号检测单元、整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元实施例的线路图；

图3是本实用新型接收单元、解码单元和控制单元实施例的线路图。

具体实施方式

图1中，在电焊机侧设置与其输出端连接的电压信号检测单元，此外还设置有与电压信号检测单元输出端连接的第一电源单元、与电压信号检测单元输出端连接并依次连接的整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元，第一电源单元与上述各单元连接；在电焊面罩上设置依次连接的接收单元、解码单元、控制单元和第二电源单元，控制单元的输出端与液晶镜片的控制端连接。

图2中，所述的电压信号检测单元包括整流桥A1、电阻R1～R3、电容E1、E2和稳压二极管VD1，其中，整流桥A1的1端和3端接电焊机的输出端，其2端经过电阻R1与电阻R2的一端、电容E1的正极以及整形单元中集成电路U3A的输入端1端和2端连接，其2端同时经电阻R3与稳压二极管VD1的负极、电容E2的正极以及第一电源单元中集成稳压电路U1的输入端1连接，其4端接地，电阻R2的另一端、电容E1、E2的负极和稳压二极管VD1的正极接地。

所述的整形单元包括集成电路U3A，其输出端3分别与起焊停焊判断单元中集成电路U2A的A端和集成电路U2B的B端连接。

所述的第一电源单元包括集成电路U1和电容C4，其中，集成电路U1输出端2构成VDD端，其3端接地，在其2端和3端之间并接了电容C4。

所述的起焊停焊判断单元包括集成电路U2A、U2B、电阻R4、R5、R7、电容C1、C2、二极管D1、D2和集成电路U3C，其中，集成电路U2A的RC端经电容C1与其C端连接，同时经电阻R4与其CLR端和B端连接，其B端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其Q端经二极管D1与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的7端连接；集成电路U2B的RC端经电容C2与其C端连接，同时经电阻R5与其CLR端连接，其CLR端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其A端接地，其Q端经二极管D2与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的8端连接；集成电路U3C的输入端8和9经电阻R7接地，其输出端10与编码单元中集成电路U4的14端连接。

所述的编码单元包括集成电路U4、电阻R6和电容C3，其中，集成电路U4的15、16端之间串接电阻R6，其17、18端分别与发射单元中集成电路U5的3、1端对应连接，其9端VSS接地，其18端同时接VDD端，并经电容C3接地。

所述的发射单元包括集成电路U5，其2端接地，其4端接发射天线AT。

图3中，所述的接收单元包括集成电路J11、三极管Q1、电阻R11～R14和电容E11，其中，三极管Q1的基极经电阻R11接+6V端，并经电阻R12接地，其集电极接+6V端，其发射极经电阻R13接地，并经电阻R14与集成电路J11的1端连接，同时分别与解码单元中集成电路U5的VDD端和控制单元中集成电路U14A和U14B的D端对应连接，其1端还经电容E11接地，其2端接地，其5端与接收天线连接，其4端与解码单元中集成电路U5的DATEIN端连接。

所述的解码单元包括集成电路U5和电阻R15，其中，集成电路U5的OSC1和OSC2端之间串接电阻R15，其OSC2端还与控制单元中集成电路U2D的输入端12和13连接，其输出端D0与控制单元中集成电路U14A的CLK端和集成电路U14B的R端连接，其输出端D1与控制单元中集成电路U14A的R端和集成电路U14B的CLK端连接，其VSS端接地。

所述的控制单元包括集成电路U14A、U14B、U1A～U1D和U2A～U2D，其中，集成电路U14A的Q端与U1C的一个输入端8连接，集成电路U14B的Q端与U1B的输入端5、6连接，U1B的输出端4与U1C的另一个输入端9连接，U1C的输出端10与U1D的输入端12、13连接，并与U2B的一个输入端5连接，U1D的输出端11与U2A的一个输入端2连接，U2D的输出端11与U1A的输入端1、2连接，并与U2B的另一个输入端6连接，U2D的输出端11同时还与液晶镜片的LCD+端连接，U1A的输出端3与U2A的另一个输入端1连接，U2A的输出端3和U2B的输出端4分别与U2C的两个输入端8和9对应连接，U2C的输出端10与液晶镜片的LCD一端连接。

所述第二电源单元(在图中未示出)的正极接+6V端，其负极接地。

本实用新型工作过程简述：

对于检测和发射部分，当电焊作业开始和停止时，其电焊机的输出电压会分别有一个向下和向上的电压变化，电焊机的焊接电压被接至整流桥A1的输入端，整流桥A1的输出端电压经电阻R1、R2和电容E1的分压、滤波，则可采集到电焊机的焊接与停焊信号。该信号经整形电路的整形后，送至起焊停焊判断单元的U2A和U2B，分别输出电焊机的起焊信号和停焊信号。由起焊信号和停焊信号控制编码单元的集成电路U4，产生出不同的编码信号，经发射单元向外发射相应的控制信号。

对于接收和控制部分，当接收单元接收到控制信号后，经解码单元解码，确认是否为其对应的发射单元发来的控制信号，经确认后，进行解码。

如果是起焊信号，集成电路U5的7端输出高电平，经U14A锁存，并经U1A～U1D、U2A～U2D控制液晶镜片颜色变深，透光度减弱。

如果是停焊信号，集成电路U5的8端输出高电平，经U14B锁存，并经U1A～U1D、U2A～U2D控制液晶镜片颜色变浅，透光度增加。

由于无线发射/接收IC模块的具体工作原理和工作过程在国内公开出版的杂志《国外电子元器件》1997年第1期、第2期中刊登的、由陈国华撰写的“无线发射/接收IC模块应用综述(1)”、“无线发射/接收IC模块应用综述(2)”中已有详细论述和应用示范线路图，故在此不再叙述。

上述集成电路的型号选择，对于检测和发射部分，U1可以选择7812、MAX761、MAX734或MAX1732等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U2可以选择4098、4528、5G672或J210等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U3可以选择4093或CC4584、HC9014或40106等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U4可以选择PT2262、SC2262或hs2262等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U5可以选择F05C或MICRF102或PTR2000等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路；对于接收和控制部分，J11可以选择J04E、MICRF007或PTR2000等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U5可以选择PT2272/M4、SC2272或hs2272等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U14可以选择4013或C013、C043或14013等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，U1A～U1D和U2A～U2D可以选择4011、54/74HC(T)00或54/74H00等型号或与之参数、功能相同或相近的集成电路，其他元件无特殊要求。

由于本实用新型采用电焊机的输出电压变化作为液晶镜片透光性变化的控制信号，可适用于各种交、直流电焊机和氩弧焊机，整个装置电路结构简单，制造成本低廉，工作稳定可靠，便于制造和推广。

本实用新型可广泛用于各种电焊焊接作业的劳动保护领域。

Claims

1.一种电子自动变色电焊防护面罩，包括设置在面罩上的液晶镜片、控制液晶镜片变色的控制单元、设置在电焊机侧和面罩上用于传送控制信号的发射和接收单元，其特征是：在电焊机侧设置与其输出端连接的电压信号检测单元，此外还设置有与电压信号检测单元输出端连接的第一电源单元、与电压信号检测单元输出端连接并依次连接的整形单元、起焊停焊判断单元、编码单元和发射单元，第一电源单元与上述各单元连接；在电焊面罩上设置依次连接的接收单元、解码单元、控制单元和第二电源单元，控制单元的输出端与液晶镜片的控制端连接。

2.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的电压信号检测单元由整流电路和分压、滤波和稳压电路构成。

3.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的整形单元为施密特触发器电路。

4.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的第一电源单元为集成稳压电路。

5.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的起焊停焊判断单元为单稳态电路。

6.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的编码单元、发射单元、接收单元和解码单元为无线发射/接收IC模块。

7.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的第二电源单元为蓄电池或干电池。

8.按照权利要求1所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的控制单元由D型触发器电路和与非门电路构成。

9.按照权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的电子自动变色电焊防护面罩，其特征是所述的电压信号检测单元包括整流桥A1、电阻R1～R3、电容E1、E2和稳压二极管VD1，其中，整流桥A1的1端和3端接电焊机的输出端，其2端经过电阻R1与电阻R2的一端、电容E1的正极以及整形单元中集成电路U3A的输入端1端和2端连接，其2端同时经电阻R3与稳压二极管VD1的负极、电容E2的正极以及第一电源单元中集成稳压电路U1的输入端1连接，其4端接地，电阻R2的另一端、电容E1、E2的负极和稳压二极管VD1的正极接地；

所述的整形单元包括集成电路U3A，其输出端3分别与起焊停焊判断单元中集成电路U2A的A端和集成电路U2B的B端连接；

所述的第一电源单元包括集成电路U1和电容C4，其中，集成电路U1输出端2构成V_DD端，其3端接地，在其2端和3端之间并接了电容C4；

所述的起焊停焊判断单元包括集成电路U2A、U2B、电阻R4、R5、R7、电容C1、C2、二极管D1、D2和集成电路U3C，其中，

集成电路U2A的RC端经电容C1与其C端连接，同时经电阻R4与其CLR端和B端连接，其B端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其Q端经二极管D1与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的7端连接；

集成电路U2B的RC端经电容C2与其C端连接，同时经电阻R5与其CLR端连接，其CLR端还与第一电源单元中集成电路U1的2端连接，其A端接地，其Q端经二极管D2与集成电路U3C输入端8和9连接，并与编码单元中集成电路U4的8端连接；

集成电路U3C的输入端8和9经电阻R7接地，其输出端10与编码单元中集成电路U4的14端连接；

所述的编码单元包括集成电路U4、电阻R6和电容C3，其中，集成电路U4的15、16端之间串接电阻R6，其17、18端分别与发射单元中集成电路U5的3、1端对应连接，其9端V_SS接地，其18端同时接V_DD端，并经电容C3接地；

所述的发射单元包括集成电路U5，其2端接地，其4端接发射天线AT；

所述的接收单元包括集成电路J11、三极管Q1、电阻R11～R14和电容E11，其中，三极管Q1的基极经电阻R11接+6V端，并经电阻R12接地，其集电极接+6V端，其发射极经电阻R13接地，并经电阻R14与集成电路J11的1端连接，同时分别与解码单元中集成电路U5的V_DD端和控制单元中集成电路U14A和U14B的D端对应连接，其1端还经电容E11接地，其2端接地，其5端与接收天线连接，其4端与解码单元中集成电路U5的DATEIN端连接；

所述的解码单元包括集成电路U5和电阳R15，其中，集成电路U5的OSC1和OSC2端之间串接电阻R15，其OSC2端还与控制单元中集成电路U2D的输入端12和13连接，其输出端D0与控制单元中集成电路U14A的CLK端和集成电路U14B的R端连接，其输出端D1与控制单元中集成电路U14A的R端和集成电路U14B的CLK端连接，其V_SS端接地；

所述的控制单元包括集成电路U14A、U14B、U1A～U1D和U2A～U2D，其中，集成电路U14A的Q端与U1C的一个输入端8连接，集成电路U14B的Q端与U1B的输入端5、6连接，U1B的输出端4与U1C的另一个输入端9连接，U1C的输出端10与U1D的输入端12、13连接，并与U2B的一个输入端5连接，U1D的输出端11与U2A的一个输入端2连接，U2D的输出端11与U1A的输入端1、2连接，并与U2B的另一个输入端6连接，U2D的输出端11同时还与液晶镜片的LCD+端连接，U1A的输出端3与U2A的另一个输入端1连接，U2A的输出端3和U2B的输出端4分别与U2C的两个输入端8和9对应连接，U2C的输出端10与液晶镜片的LCD一端连接；

所述第二电源单元的正极接+6V端，其负极接地。