一种程控触发器及方法技术

本发明专利技术涉及一种程控触发器及方法，霍尔电流传感器对焊机电流传感，输出电压传感信号；信号放大器对电压传感信号进行信号放大；施密特触发器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；单片机调控数字电位器的抽头位置；输出脉冲电路将脉冲信号输出至外部高速相机；数字电位器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。相对现有技术，本发明专利技术运行稳定、阈值与前置放大倍数程控，能适应不同的焊接环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电弧焊
，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。
技术介绍
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CO 2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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术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。 本专利技术的有益效果是: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，本专利技术还可以做如下改进。 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。进一步，所述施密特触发器包括运算放大器U2A、数字可编程电位器U5D、数字可编 程电位器U5C、数字可编程电位器U5E、电阻R20~R22,电容C19和稳压二极管D5;信号放大器 的输出端经电阻R20连接运算放大器U2A的正向输入端;数字可编程电位器U5D的两端接线 端分别连接电源正极和电源负极，数字可编程电位器Uf5D的中间接线端经电阻R22与运算放 大器U2A的负向输入端连接；电容C19的两端分别与数字可编程电位器U5D的中间接线端和 电源负极连接;数字可编程电位器U5C的一端接线端与运算放大器U2A的正向输入端连接， 数字可编程电位器U5C的中间接线端与数字可编程电位器U5E的一端接线端连接，数字可编 程电位器U5E的中间接线端与运算放大器U2A的输出端连接;运算放大器U2A的输出端经电 阻R21连接至单片机的输入端;稳压二极管D5的阳极连接电源负极，其阴极连接在电阻R21 和单片机之间。 采用上述进一步方案的有益效果是:数字可编程电位器U5D对电源分压产生施密 特触发器原点电压，数字可编程电位器U5C和数字可编程电位器U5E决定施密特触发器回差 电压;施密特触发器有不同的阀值电压，通过运算放大器U2A实现正、负向阈值电压可调，保 证能输出正确触发电平。 进一步，所述施密特触发器的正向阈值为 其中Vref为数字可编程电位器TOD的电压，Ru5C为数字可编程电位器U5C的阻值，R u5e 为数字可编程电位器U5E的阻值，Vcc为电源电压，R2Q为电阻R2Q的阻值，Vh+为正向阈值。 进一步，所述施密特触发器的反向阈值为 其中Vref为数字可编程电位器TOD的电压，Ru5c为数字可编程电位器U5C的阻值，R u5e 为数字可编程电位器U5E的阻值，R2Q为电阻R2Q的阻值，Vl-为反向阈值。 进一步，所述单片机为MSC-51系列单片机。进一步，还包括数码显示管，所述数码显示管与所述单片机连接。采用上述进一步方案的有益效果是:通过数码显示管显示预设计数值，便于对预 设计数值进行观测，及时了解本装置的运作状态。 进一步，还包括按键电路，所述按键电路与所述单片机连接。 采用上述进一步方案的有益效果是:通过按键电路设置计数值，快捷方便。本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种程控触发方法，包括以下步 骤： 霍尔电流传感器对焊机电流传感，输出电压传感信号；信号放大器对电压传感信 号进行信号放大;施密特触发器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； 输出脉冲电路将脉冲信号输出至外部高速相机； 单片机调控数字电位器的抽头位置;数字电位器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。 本专利技术的有益效果是: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，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种程控触发器，其特征在于：包括霍尔电流传感器(1)，用于对焊机电流传感，输出电压传感信号；信号放大器(2)，用于对电压传感信号进行信号放大；施密特触发器(3)，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(4)，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(6)的抽头位置；输出脉冲电路(5)，用于将脉冲信号输出至外部高速相机；数字电位器(6)，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志勇，刘晓刚，覃科，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：广西;45