[发明专利]一种程控触发器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电弧焊技术领域，特别涉及一种应用于电焊机捕捉电焊瞬间快照的程控触发器及方法。

背景技术

CO₂气体保护焊是目前焊接过程最常用的气体保护焊焊接方法之一，因其焊接过程成本低，质量易于控制，而被广泛应用。溶滴短路过渡焊是CO₂气体保护焊中常出现的一种溶滴过渡方式：电弧焊将焊丝端部加热融化，形成悬挂在焊丝端头的溶滴后，通过溶滴与工件上溶池的接触(即所谓短路)，而将焊丝融化金属过渡到焊缝中去。溶滴短路过渡焊过程的图像分析对提高焊接电弧稳定性、改善焊缝成型、减小金属飞溅、提高焊接质量和焊接生产率、实现焊接自动化有着深远的意义。由于在焊接过程中，短路过程进行得非常迅速，因此须借助于一个高速触发器来对高速相机的快门进行控制，以捕捉电焊瞬间快照。而在进行高速触发器的设计时，需要考虑电弧机的一些特性，如1、系统实时性较高，在电流达到目标条件时候触发器能尽可能低延迟的输出触发信号，供高速相机扑住焊点图像；2、由于电焊机实时性较高，电焊机每秒钟放电周期最高约250次，瞬间电流很大，峰值能达到1000A以上，所以在电流达到目标条件时候高速触发器应能尽可能低延迟的输出触发信号，供高速相机捕捉焊点图像；3、由于电焊机电磁场干扰较大，所以高速触发器具有较强的抗干扰能力。现有技术无法满足这些特性，所以有必要对这一问题进行解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种运行稳定、阈值与前置放大倍数程控，能适应不同的焊接环境的程控触发器及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种程控触发器，包括

霍尔电流传感器，用于对焊机电流传感，输出电压传感信号；

信号放大器，用于对电压传感信号进行信号放大；

施密特触发器，用于对放大后的电压传感信号进行处理，触发生成方波信号；

单片机，用于捕获方波信号的上升沿和下降沿，并进行计数，当计数值达到设定值，生成脉冲信号；还用于调控数字电位器的抽头位置；

输出脉冲电路，用于将脉冲信号输出至外部高速相机；

数字电位器，用于根据调控后的抽头位置调节施密特触发器正、反向阈值，对阈值与前置放大倍数进行程序控制。

本发明的有益效果是：霍尔电流传感器有很好的隔离作用，能保证控制电路不受焊机影响；通过单片机对施密特触发器输出方波信号进行计数，并输出最终触发信号；由于传感器信号输出信号为频带较宽的周期性信号，在实现上传感器输出增加滤波电路能提高电路稳定性，单片机通过SPI接口控制数字电位器，实现触发位置可调及程控放大；使用数字电位器调节施密特触发器正、反向阈值，通过调节运放负反馈数字电位器调节前级放大倍数，实现阈值与前置放大倍数程控，以适应不同的焊接环境。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述霍尔电流传感器为电压输出型霍尔电流传感器。

进一步，所述信号放大器包括运算放大器U2B、运算放大器U2C、电容C16、电容C18、数字可编程电位器U5B和电阻R16～R19；其中霍尔电流传感器的输出端经电容C18连接至运算放大器U2B的正向输入端；运算放大器U2B的正向输入端经电阻R19分别与运算放大器U2C的输出端和电阻R18的一端连接；运算放大器U2C的负向输入端与其输出端连接，其正向输入端分别与电阻R16的一端和电容C16的一端连接，所述电阻R16的另一端连接电源正极，所述电容C16的另一端接地，电阻R17与电容C16并联；数字可编程电位器U5B的中间接线端与运算放大器U2B的负向输入端连接，数字可编程电位器U5B的两端接线端的一端与电阻R18的另一端连接，两端接线端的另一端和运算放大器U2B的输出端连接，运算放大器U2B的输出端与施密特触发器的输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：信号放大器为交流同相放大电路，放大倍数通过数字可编程电位器调节，实现放大倍数1～21倍可调，实现阈值与前置放大倍数程控，以适应不同的焊接环境。