專利名稱：交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路。
技術(shù)背景
工業(yè)焊接現(xiàn)場使用的電阻焊機(jī)90%是交流焊機(jī)，該種焊機(jī)的次級壓降較大，其 實(shí)際使用的只有幾伏。這種焊機(jī)會造成大量的能量損失，其主要的能量損失是在其二次 電纜上，由于二次電纜的長期使用，會造成阻抗性質(zhì)的改變，這種改變會導(dǎo)致焊機(jī)各個 方面的性能下降，同時也對焊接質(zhì)量造成很大的影響。目前，在焊接現(xiàn)場焊機(jī)的動態(tài)電 阻測量非常不方便，其可控硅的導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量也非常困難，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量 的監(jiān)測。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的交流焊機(jī)可控硅的導(dǎo)通角和觸發(fā)角的檢測困難的問 題，從而提供一種交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路。
交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，它包括一號電阻R1、二號電 阻R2、三號電阻R3、四號電阻R4、五號電阻R5、六號電阻R6、七號電阻R7、八號電 阻R8、九號電阻R9、十號電阻RIO、i^一號電阻R11、十二號電阻R12、一號電容Cl、 二號電容C2、三號電容C3、四號電容C4、五號電容C5、六號電容C6、七號電容C7、 八號電容C8、一號二極管D1、二號二極管D2、三號二極管D3、四號二極管D4、一號 比較器Al、二號比較器A2、一號芯片U1、二號芯片U2、三號芯片U3和四號芯片U4; 一號電阻Rl的一端與交流電阻焊機(jī)的原邊電壓信號端連接，所述一號電阻Rl的另一端 同時與一號電容Cl的一端、一號二極管Dl的陰極、二號二極管D2的陽極和一號比較器 Al的反向輸入端連接；一號電容Cl的另一端同時與電源地和二號電阻R2的一端連接； 二號電阻R2的另一端同時與二號二極管D2的陰極和一號比較器Al的正向輸入端連接； 一號二極管Dl的陽極與三號電阻R3的一端連接；三號電阻R3的另一端接電源正極； 一號比較器Al的正向電源端同時與電源正極和三號電容C3的一端連接，所述三號電容 C3的另一端與電源地連接；一號比較器Al的負(fù)向電源端同時與電源負(fù)極和二號電容C2 的一端連接，所述二號電容C2的另一端與電源地連接；一號比較器Al的電源地端與電 源地連接；一號比較器Al的輸出端同時與四號電阻R4的一端、四號電容C4的一端和一 號芯片Ul的管腳A連接，所述一號芯片Ul的管腳RC同時與五號電阻R5的一端和五號 電容C5的一端連接；所述五號電阻R5的另一端同時與+5V電源和四號電阻R4的另一 端連接，所述四號電容C4的另一端與電源地連接；五號電容C5的另一端與一號芯片Ul 的管腳C連接；所述一號芯片Ul的管腳B與一號芯片的管腳◎連接；所述一號芯片Ul 的管腳CLR與六號電阻R6的一端連接，所述六號電阻R6的另一端與+5V電源連接；一 號芯片Ul的管腳Q與四號芯片U4的管腳R連接；四號芯片U4的CLK同時與電源地和 四號芯片U4的管腳D連接；四號芯片U4的管腳Q是觸發(fā)角信號輸出端；七號電阻R74的一端與交流電阻焊機(jī)的原邊電流信號端連接，所述七號電阻R7的另一端同時與六號電 容C6的一端、三號二極管D3的陰極、四號二極管D4的陽極和二號比較器A2的正向輸 入端連接；六號電容C6的另一端同時與電源地和電阻R8的一端連接；電阻R8的另一 端同時與三號二極管D3的陽極和二號比較器A2的反向輸入端連接；四號二極管D4的 陰極與九號電阻R9的一端連接，所述九號電阻R9的另一端與電源負(fù)極連接；二號比較 器A2的輸出端同時與十號電阻RlO的一端、七號電容C7的一端和二號芯片U2的管腳 A連接；所述十號電阻RlO的一端另一端與+5V電源連接，七號電容C7的另一端與電源 地連接；二號比較器A2的電源地端與電源地連接；二號芯片U2的管腳RC同時與十一 號電阻Rll的一端和八號電容C8的一端連接；所述八號電容C8的另一端與二號芯片U2 的管腳C連接；十一號電阻Rll的另一端與+5V電源連接；二號芯片U2的管腳B與二 號芯片U2的管腳G連接；二號芯片U2的管腳CLR與十二號電阻R12的一端連接，所述 十二號電阻R12的另一端與+5V電源連接；二號芯片U2的管腳Q同時與三號芯片U3的 管腳CLK和四號芯片U4的管腳S連接；三號芯片U3的管腳◎與三號芯片U3的管腳D 連接；三號芯片U3的管腳S和管腳R均與電源地連接；二號比較器A2的輸出端是導(dǎo)通 角信號輸出端。
有益效果本發(fā)明的電路能夠簡單方便的測量交流電阻焊機(jī)可控硅的導(dǎo)通角和 觸發(fā)角，并且測量精度較高。


圖1是本發(fā)明的電路圖；圖2是本發(fā)明的原理部分中的未知參量與電流、電壓之前的關(guān)系的示意圖； 圖3是本發(fā)明的電路中電壓經(jīng)過比較器前后的波形示意圖； 圖4是本發(fā)明的電路中電流經(jīng)過比較器前后的波形示意圖； 圖5是本發(fā)明的電路中電壓經(jīng)過比較器和第一芯片后的波形示意圖； 圖6是本發(fā)明的電路中電流經(jīng)過比較器、微分和第二芯片后的波形示意圖； 圖7是本發(fā)明的電路中輸出的二分頻信號波形示意圖； 圖8是本發(fā)明的電路的觸發(fā)角的波形示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角 和觸發(fā)角的測量電路，它包括一號電阻R1、二號電阻R2、三號電阻R3、四號電阻R4、 五號電阻R5、六號電阻R6、七號電阻R7、八號電阻R8、九號電阻R9、十號電阻R10、 i^一號電阻R11、十二號電阻R12、一號電容Cl、二號電容C2、三號電容C3、四號電容 C4、五號電容C5、六號電容C6、七號電容C7、八號電容C8、一號二極管D1、二號二 極管D2、三號二極管D3、四號二極管D4、一號比較器Al、二號比較器A2、一號芯片 UU 二號芯片U2、三號芯片U3和四號芯片U4; —號電阻Rl的一端與交流電阻焊機(jī)的 原邊電壓信號端連接，所述一號電阻Rl的另一端同時與一號電容Cl的一端、一號二極 管Dl的陰極、二號二極管D2的陽極和一號比較器Al的反向輸入端連接；一號電容Cl 的另一端同時與電源地和二號電阻R2的一端連接；二號電阻R2的另一端同時與二號二5極管D2的陰極和一號比較器Al的正向輸入端連接；一號二極管Dl的陽極與三號電阻 R3的一端連接；三號電阻R3的另一端接電源正極；一號比較器Al的正向電源端同時與 電源正極和三號電容C3的一端連接，所述三號電容C3的另一端與電源地連接；一號比 較器Al的負(fù)向電源端同時與電源負(fù)極和二號電容C2的一端連接，所述二號電容C2的另 一端與電源地連接；一號比較器Al的電源地端與電源地連接；一號比較器Al的輸出端 同時與四號電阻R4的一端、四號電容C4的一端和一號芯片Ul的管腳A連接，所述一號 芯片Ul的管腳RC同時與五號電阻R5的一端和五號電容C5的一端連接；所述五號電阻 R5的另一端同時與+5V電源和四號電阻R4的另一端連接，所述四號電容C4的另一端與 電源地連接；五號電容C5的另一端與一號芯片Ul的管腳C連接；所述一號芯片Ul的 管腳B與一號芯片的管腳連接；所述一號芯片Ul的管腳CLR與六號電阻R6的一端連 接，所述六號電阻R6的另一端與+5V電源連接；一號芯片Ul的管腳Q與四號芯片U4 的管腳R連接；四號芯片U4的CLK同時與電源地和四號芯片U4的管腳D連接；四號 芯片U4的管腳Q是觸發(fā)角信號輸出端；七號電阻R7的一端與交流電阻焊機(jī)的原邊電流 信號端連接，所述七號電阻R7的另一端同時與六號電容C6的一端、三號二極管D3的陰 極、四號二極管D4的陽極和二號比較器A2的正向輸入端連接；六號電容C6的另一端 同時與電源地和電阻R8的一端連接；電阻R8的另一端同時與三號二極管D3的陽極和二 號比較器A2的反向輸入端連接；四號二極管D4的陰極與九號電阻R9的一端連接，所 述九號電阻R9的另一端與電源負(fù)極連接；二號比較器A2的輸出端同時與十號電阻RlO 的一端、七號電容C7的一端和二號芯片U2的管腳A連接；所述十號電阻RlO的一端另 一端與+5V電源連接，七號電容C7的另一端與電源地連接；二號比較器A2的電源地端 與電源地連接；二號芯片U2的管腳RC同時與十一號電阻Rll的一端和八號電容C8的 一端連接；所述八號電容C8的另一端與二號芯片U2的管腳C連接；十一號電阻Rll的 另一端與+5V電源連接；二號芯片U2的管腳B與二號芯片U2的管腳◎連接；二號芯片 U2的管腳CLR與十二號電阻R12的一端連接，所述十二號電阻R12的另一端與+5V電 源連接；二號芯片U2的管腳Q同時與三號芯片U3的管腳CLK和四號芯片U4的管腳S 連接；三號芯片U3的管腳卩與三號芯片U3的管腳D連接；三號芯片U3的管腳S和管 腳R均與電源地連接；二號比較器A2的輸出端是導(dǎo)通角信號輸出端。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的交流電阻焊機(jī)可控 硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路的區(qū)別在于，一號比較器Al和二號比較器A2的型號均是 LM319。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的交流電阻焊機(jī)可 控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路的區(qū)別在于，一號芯片Ul和二號芯片U2均是型號為 CD4538的雙精度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的交流電阻焊機(jī)可 控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路的區(qū)別在于，三號芯片U3和四號芯片U4均是型號為 CD4013的觸發(fā)器。
工作原理參見圖2，其中曲線1是焊接電流瞬時值，曲線2是自由分量曲線， 3是強(qiáng)制分量曲線，u是電源電壓曲線，α是觸發(fā)角，ρ是功率因數(shù)角，θ是導(dǎo)通角，ψ6是滯后角。
首先將交流電阻焊機(jī)原邊的電流和電壓信號送入兩個比較器LM319，比較得到 各自的二分頻波形。由此可以得出電流信號高電平的時間值，將該時間值進(jìn)行處理就可 以得出導(dǎo)通角。將得到的二分頻波形通過兩個CD4538芯片進(jìn)行各自的展寬，然后將展 寬后的信號通過兩個4013芯片，電壓信號接R腳，電流信號接S腳，由Q管腳出來的波 形可以測出電壓和電流零點(diǎn)之間的時間間隔，將該時間進(jìn)行處理就可以得出觸發(fā)角。
其具體方法是首先對采集的電壓和電流信號進(jìn)行各自的比較，采用的比較器 為LM319。LM319有兩個輸入端，當(dāng)正向輸入端的輸入值大于反向輸入端的輸入值時， 輸出值為“1” ；當(dāng)正向輸入端的輸入值小于反向輸入端的輸入值時，輸出值為“0”。 為提高采樣精度，電壓比較值很小，約為0.2V左右，在電壓過零點(diǎn)附近很小范圍內(nèi)產(chǎn)生 高電平，其他范圍則為低電平；電流接入端為正相，在電流過零點(diǎn)附近很小范圍內(nèi)產(chǎn)生 低電平，其他范圍則為高電平。為了防止干擾，在電壓和電流信號的輸入端均采用了電 容進(jìn)行濾波，而且LM319芯片的輸入端均采用兩個反向二極管進(jìn)行箝位保護(hù)。圖3是電 壓經(jīng)過比較器前后的波形圖位于上方的波形為黑色為比較器以前的波形，位于下方的波 形為比較器以后的波形。圖4是電流經(jīng)過比較器前后的波形圖位于下方的波形為黑色為 比較器以前的波形，位于上方的波形為比較器以后的波形。
為了精確的測量出觸發(fā)角和導(dǎo)通角，電壓和電流的比較值取的都很小，所以產(chǎn) 生脈寬也較小。在測量觸發(fā)角時，為了防止干擾和數(shù)據(jù)丟失，在LM319和CD4013之間 連接單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器CD4538，用于展寬脈寬。圖5是電壓信號經(jīng)過比較器和CD4538 芯片的波形圖，其中位于下方的波形曲線是電壓信號CD4538芯片的波形曲線；位于上 方的波形曲線是電壓信號經(jīng)過比較器的波形曲線。圖6是電流經(jīng)過比較器、微分后和 CD4538芯片的波形曲線，其中位于上方的波形曲線是信號經(jīng)過CD4538后的脈寬增加波 形曲線，位于中間的波形曲線是電流信號經(jīng)過微分后峰值寬度減小后波形曲線，位于上 方的波形曲線是信號經(jīng)過比較器后二分頻波形曲線。展寬的寬度通過改變電阻R5、Rll 和電容C5、C8來調(diào)節(jié)。
信號經(jīng)過CD4538以后進(jìn)入CD4013，CD4013的管腳Q輸出信號為二分頻信號， 波形如圖7所示，其中位于上方的波形曲線是第三芯片U3的管腳Q輸出信號的波形曲 線，位于下方的波形曲線是CD4538芯片的管腳Q輸出信號的波形曲線。
第四芯片U4的另外一端，管腳Q輸出的信號的高電平的脈寬乘以時鐘周期就是 觸發(fā)角的補(bǔ)角，然后用180減去這個值就得出了觸發(fā)角的值。其時間上與第一芯片Ul和 第二芯片U2的兩個管腳Q輸出信號對應(yīng)關(guān)系如圖8所示，其中位于上方的曲線是第四芯 片U4的管腳Q的輸出波形圖，位于中方的曲線是第一芯片Ul的管腳Q的輸出波形圖， 位于上方的曲線是第二芯片U2的管腳Q的輸出波形圖。權(quán)利要求
1.交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，其特征是它包括一號電阻 (Rl) > 二號電阻(R2)、三號電阻(R3)、四號電阻(R4)、五號電阻(R5)、六號電阻 (R6)、七號電阻(R7)、八號電阻(R8)、九號電阻(R9)、十號電阻(RlO)、i^一號電阻 (Rll) >十二號電阻(R12)、一號電容(Cl)、二號電容(C2)、三號電容(C3)、四號電 容(C4)、五號電容(C5)、六號電容(C6)、七號電容(C7)、八號電容(C8)、一號二極 管(Dl)、二號二極管(D2)、三號二極管(D3)、四號二極管(D4)、一號比較器(Al)、 二號比較器(A2)、一號芯片(Ul)、二號芯片(U2)、三號芯片(U3)和四號芯片(U4)； 一號電阻(Rl)的一端與交流電阻焊機(jī)的原邊電壓信號端連接，所述一號電阻(Rl)的另 一端同時與一號電容(Cl)的一端、一號二極管(Dl)的陰極、二號二極管(D2)的陽極和 一號比較器(Al)的反向輸入端連接；一號電容(Cl)的另一端同時與電源地和二號電阻 (R2)的一端連接；二號電阻(R2)的另一端同時與二號二極管(D2)的陰極和一號比較器 (Al)的正向輸入端連接；一號二極管(Dl)的陽極與三號電阻(R3)的一端連接；三號電 阻(R3)的另一端接電源正極；一號比較器(Al)的正向電源端同時與電源正極和三號電 容(C3)的一端連接，所述三號電容(C3)的另一端與電源地連接；一號比較器(Al)的負(fù) 向電源端同時與電源負(fù)極和二號電容(C2)的一端連接，所述二號電容(C2)的另一端與 電源地連接；一號比較器(Al)的電源地端與電源地連接；一號比較器(Al)的輸出端同 時與四號電阻(R4)的一端、四號電容(C4)的一端和一號芯片(Ul)的管腳(A)連接， 所述一號芯片(Ul)的管腳(RC)同時與五號電阻(R5)的一端和五號電容(C5)的一端連 接；所述五號電阻(R5)的另一端同時與+5V電源和四號電阻(R4)的另一端連接，所述 四號電容(C4)的另一端與電源地連接；五號電容(C5)的另一端與一號芯片(Ul)的管腳 C連接；所述一號芯片(Ul)的管腳B與一號芯片的管腳◎連接；所述一號芯片(Ul)的 管腳CLR與六號電阻(R6)的一端連接，所述六號電阻(R6)的另一端與+5V電源連接； 一號芯片(Ul)的管腳Q與四號芯片(U4)的管腳R連接；四號芯片(U4)的CLK同時與 電源地和四號芯片(U4)的管腳D連接；四號芯片(U4)的管腳Q是觸發(fā)角信號輸出端； 七號電阻(R7)的一端與交流電阻焊機(jī)的原邊電流信號端連接，所述七號電阻(R7)的另 一端同時與六號電容(C6)的一端、三號二極管(D3)的陰極、四號二極管(D4)的陽極和 二號比較器(A2)的正向輸入端連接；六號電容(C6)的另一端同時與電源地和電阻(R8) 的一端連接；電阻(R8)的另一端同時與三號二極管(D3)的陽極和二號比較器(A2)的 反向輸入端連接；四號二極管(D4)的陰極與九號電阻(R9)的一端連接，所述九號電阻 (R9)的另一端與電源負(fù)極連接；二號比較器(A2)的輸出端同時與十號電阻(RlO)的一 端、七號電容(C7)的一端和二號芯片(U2)的管腳A連接；所述十號電阻(RlO)的一端 另一端與+5V電源連接，七號電容(C7)的另一端與電源地連接；二號比較器(A2)的電 源地端與電源地連接；二號芯片(U2)的管腳RC同時與十一號電阻(Rll)的一端和八號 電容(C8)的一端連接；所述八號電容(C8)的另一端與二號芯片(U2)的管腳C連接； 十一號電阻(Rll)的另一端與+5V電源連接；二號芯片(U2)的管腳B與二號芯片(U2) 的管腳◎連接；二號芯片(U2)的管腳CLR與十二號電阻(R12)的一端連接，所述十二 號電阻(R12)的另一端與+5V電源連接；二號芯片(U2)的管腳Q同時與三號芯片(U3) 的管腳CLK和四號芯片(U4)的管腳S連接；三號芯片(U3)的管腳◎與三號芯片(U3)的管腳D連接；三號芯片(U3)的管腳S和管腳R均與電源地連接；二號比較器(A2)的 輸出端是導(dǎo)通角信號輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，其特征在 于一號比較器(Al)和二號比較器(A2)的型號均是LM319。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，其特征在 于一號芯片(Ul)和二號芯片(U2)均是型號為CD4538的雙精度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，其特征在 于三號芯片(U3)和四號芯片(U4)均是型號為CD4013的觸發(fā)器。
全文摘要
交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路，涉及一種可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量電路。它解決了現(xiàn)有的交流焊機(jī)的導(dǎo)通角和觸發(fā)角的檢測困難的問題。本發(fā)明先將電流和電壓信號送入比較器，比較得到各自的二分頻波形，由此得出電流信號高電平的時間值，將該時間值進(jìn)行處理就可以得出導(dǎo)通角。將得到的二分頻波形進(jìn)行各自的展寬，然后將展寬后的信號分別通過觸發(fā)器，通過輸出的波形測出電壓和電流零點(diǎn)之間的時間間隔，將該時間進(jìn)行處理獲得觸發(fā)角。本發(fā)明適用于交流電阻焊機(jī)可控硅導(dǎo)通角和觸發(fā)角的測量。
文檔編號G01R31/26GK102023280SQ201010522520
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者張忠典, 朱世良, 李冬青, 梅冬勝, 湯有良, 羅斌, 邱建明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)