专利名称：远程感测引线大小及极性检测控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于具有焊接电缆和远程感测引线(remote sense lead)的焊接电源(welding power supply )的控制系统，以及更具体
制系统。
背景技术：
电弧焊接技术利用在电极和工件之间传送电流的电源。通常，电 极包括从焊丝的巻筒(drum)或巻轴(reel)中引出并经过接触端
(contact tip)的焊丝，用于把焊丝熔敷(deposit)到工件上。焊接机 的电源通常包括连接到电极的第一接线柱(stud)以及连接到工件的 第二接线柱。这些连接是经由焊接电缆实现的，这些焊接电缆可以很 长并具有各种阻抗变量，例如基于电缆的长度、位置和形状的感抗
(inductive reactance )。在焊接过程期间，电源接收命令信号以在电 极和工件之间产生特定输出信号，其可以是脉冲波。更多普通电源之 一是由俄亥俄州的克利夫兰市的The Lincoln Electric Company销售的 Power Wave。焊接机必须通过控制在焊接程序期间可能变化的电压来 精确地控制输出信号，例如恒定的电压输出或脉冲形状的波形。为了 确保电极和工件之间的期望焊接操作，输出信号或命令信号是基于来
自实际焊接操作的反馈而产生的。这种反馈包括电弧电流和/或电弧电 压。然而，电极和工件之间的电弧电压不能由电源的各输出接线柱之 间的电压来确定。电压不仅受电缆的阻抗影响而且还受^fe流圏(choke ) 以及焊接操作中的其它阻抗产生元件的影响。为了确保电压的精确反 馈，电压感测引线被互连在到电极的电源控制器和工件之间。来自电 压感测引线的电压确定从控制器到电源的命令信号。因此，如果电压 感测引线从焊接电路中断开，则会出现影响焊接质量的负面结果。由 于电源的电压命令由电压反馈信号确定，所以错接或断开的感测引线 将提供指示错误的电弧电压变化的反馈信号。
通常，感测引线的安装要求操作员打开其设备并根据他将使用的感测引线的类型和才及性来配置电源。双列直插式组件开关(Dip switch ) 会告知电源哪些感测引线将被连接并具有什么极性。如果感测引线被 不正确地配置或安装，则焊接质量会受影响并且在许多情况下可能致 使工件不能使用。材料成本、生产停工时间(production downtime) 以及新元件的装配可能累积成相当大的损失。在某些情况下，感测引 线也可能损坏或以其它方式从电极或工件中断开。炉衬烧损(burn back)将很可能导致造成焊嘴的损耗以及工件的潜在返工。因此，通 过使用自动检测感测引线配置并相应地自动调整反馈的电源来减少 装配时间和损失的生产成本将是有利的。
发明内容
本发明的实施例消除了现有技术的焊接电源的缺点。根据一个实 施例，结合反馈信号发生装置以便与焊接电源一起使用。焊接电源包 括相反极性的功率输出端子(即正的(positive )和负的(negative )), 焊接电缆被可拆卸地连接到这些端子用于在焊接过程期间输送焊接 电流。焊接电缆包括电极和工件电缆。第一和第二相反极性的感测引 线被连接到电极和工件，用于传送第一和第二感测引线信号，这些信 号表示在焊接工作现场检测的电参数(其可为电压)。该装置包括与 接收第 一和第二感测引线信号的感测引线电连通的信号调节电路，其 将这些信号分成一个或多个信号分量以便确定感测引线的极性。逻辑 处理器被电连通以接收来自信号调节电路的信号以便计算焊接电源 反馈信号，该焊接电源反馈信号是响应于第 一 和第二感测引线的极性 而生成的。该逻辑处理器用反馈信号询问焊接电源。
信号调节电路包括用于接收第 一 感测引线信号的第 一 输入和用 于接收第二感测引线信号的第二输入，其中该信号调节电路包括缩放 (scaling)电路，其可包括用于调节(condition)第一和第二感测引 线信号的电阻分压器网络。该分压器网络可被连接在第 一和第二输入 与参考或基准信号之间。第一和第二感测引线信号可以是由远程焊接 感测引线在工作现场处检测到的电压信号。因而，参考信号可以是被 用于与本发明的实施例 一起使用的预定电压设置。参考电压的范围可 为0-9伏特。
信号调节电路可包括分压器网络，其利用电阻器并具有至少第一节点。第一和第二感测引线信号可被分压器网络调节或缩放，随后被 传送到逻辑处理器。
逻辑处理器可结合用于计算反馈信号的数字逻辑电路。该电路可 以是硬连线电路或专用电路，其被具体配置成响应于来自第一和第二 感测引线的输入信号而生成反馈信号。逻辑处理器可结合布尔逻辑以 处理调节后的输入信号。具体地，逻辑处理器可利用现场可编程门阵
列，其能够通过逻辑表而定序(s叫uence)以便得到反馈信号。
一种控制焊接电源的方法包括经过反馈感测电路来感测远程焊 接感测引线的极性，该反馈感测电路检测在工作现场处的电焊接参数 的大小和极性，其中将该极性与参考信号进行比较以及基于所感测的 远程焊接感测引线的极性来计算反馈控制信号。然后，反馈信号可被 传送到焊接电源从而响应于该反馈信号来自动地调整电源输出。
在另一个实施例中， 一种计算反馈的方法包括提供信号调节电 路以及与该信号调节电路电连通的逻辑处理器；检测来自相关联感测 引线的至少第一感测引线信号；将所述至少第一感测引线信号分成一 个或多个信号分量；响应于所述一个或多个信号分量的大小来确定感 测引线的极性连接；以及响应于感测引线的极性连接来计算反馈控制 信号。
本发明的实施例的方法的 一 个方面包括对感测引线信号进行缩 放并且把该感测引线信号分成一个或多个整流信号分量和/或反相信 号分量。然后这些信号分量可被数字转换并且随后经由时钟信号以同 步方式被移送到逻辑处理器内。
被检测或感测的这些信号可以是来自焊接工作现场的电压信号。 第一和第二电压信号可通过远程焊接感测引线来检测。此外，电压信
号可在电源的功率输出端子处进行检测。所有检测的信号可相对于公 共的参考信号进行缩放。在信号被缩放之后，每个信号可以被数字转 换并同时移送到逻辑处理器内以填充逻辑表，该逻辑表可被用来选择 用于计算反馈信号的布尔逻辑函数。逻辑处理器可比较这些信号以确 定是否存在焊接短路或者远程焊接感测引线是否已拆卸。
图1是结合本发明的实施例的焊接电源和远程感测引线的框图及示意图。
图2是根据本发明的实施例的反馈调节电路的组合框图及布线图。
图3是根据本发明的实施例示出整流电路和反相电路的分压器网 络的组合框图及布线图。
图4是根据本发明的实施例的反相精密整流器(inverting precision rectifier)的一种配置的示意图。
图5是根据本发明的实施例的精密整流器的另一种配置的示意图。
图6是根据本发明的实施例的信号调节反馈电路(signal conditioning feedback circuit)的组合才匡图及布线图。
图7是根据本发明的实施例示出了逻辑处理器的逻辑输出的表。
图8.1是根据本发明的实施例示出连接远程感测引线的一种配置 的焊接机的示意图。
图8.2是根据本发明的实施例示出连接远程感测引线的另一种配 置的焊接机的示意图。
图9是根据本发明的实施例响应于远程感测引线的极性连接 (polarity connection )来计算反馈信号的方法的流程图。
具体实施例方式
现在参考附图，其中这些图示仅仅为了说明该发明的实施例而不 是为了限制该发明的实施例，图l示出了通常以l描绘的焊接机。该 焊接机1包括以虛线示出的电源3或动力源3。在下文中描述的电源 3实际上是示例性的。照此，本领域的技术人员会容易理解将本发明 的实施例应用于包括DC和AC输出功率二者的焊接电源(welding power supply)。 电源3图示为高切换速度的逆变器(inverter), 例 如由俄亥俄州的克利夫兰市的The Lincoln Electric Company制造的 Power Wave。在本实施例中，由输入电力线L1， L2和L3所示的三相 电力(three phase power) 6被引导至电源整流器8，电源整流器8经 过导体10产生DC信号，其中DC信号可被进一步引导至逆变器13 的输入。该逆变器13包括变压器15,该变压器15以本领域熟知的方 式而具有初级绕组和次级绕组。来自次级绕组的输出可被引导至整流器18，以分另'J向功率输出端子(power output terminal) 23， 24 (也被称为接线柱23， 24)提供正电源和负电源。电源3可进一步包括功率输出控制器27，其被电连通到整流器(rectifier) 18用于计量或控制焊接过程期间接线柱23, 24处的输出功率。在一个实施例中，控制器27可包括脉冲波调制器(pulse wave modulator ) 27，或PWM27'。焊接电缆33， 34可被连接到电源3,且更具体地连接到接线柱23,24，用于通过电极45和工件连接器47将焊接电流传送到工件51。通常，焊接电缆33， 34较长并具有上述提及的固有阻抗特性。电极45可包括从连续源比如送丝装置(wire feeder)(未示出)供给经过接触端39的焊丝37，正焊接电缆33被电连接到其。类似地，焊接电缆34可包括工件连接器47以便电连接焊接电缆34和工件51。
继续参照图1，依照标准焊接技术，控制器27还可包括波形发生器或其它数字信号处理器(DSP ) 28。该控制器27可用来控制电极和工件连接器47之间的功率输出。通过根据经由远程焊接感测引线55,58的命令信号或输出使能信号和反馈信号来接合脉宽调制器27，，从而启动焊接。照此，控制器27可利用反馈信号来调整接线柱处的功率输出以保持高质量的焊接。远程焊接感测引线55, 58可分别被电连接到电源3和电极35之间以及电源3和工件51之间，以引导表示焊接现场的操作参数的反馈信号。这样，来自感测引线55, 58的反馈信号可与数字信号处理器28中的命令信号组合以根据需要来调整功率输出。每条远程焊接感测引线55, 58可被连接到电极45或工件47中的任一个。更特别地，远程焊接感测引线55, 58可以被可互换地连接到电极或工件，而无需配置电源3并且也不会负面影响由控制器27管理的功率输出。如下面将详细描述的，可结合反馈调节电路31以接收经过感测引线55, 58生成的信号并得到反馈信号，该反馈信号可被控制器27用来调整功率输出供给同时补偿感测引线55， 58连接的任何配置，包括错接和断开或切断的感测引线。因此，该发明的实施例可涉及反馈控制器，该反馈控制器针对感测引线的任何连接自动地调整反馈信号而无需配置电源3。
在焊接过程的准备中，操作员可以在第一端处将感测引线55, 58连接到位于焊接电源上的相应感测引线连接器，而在第二端处将它们分别连接到电极45和工件47。在进行本发明的实施例之前，操作员必须根据所用的感测引线的连接和类型来配置电源。现有技术的电源 可以以一种设置一组特定开关的次序的方式来配置，其中这组特定开 关发信号给控制器以用规定的方式处理来自感测引线的输入。然而， 那些感测引线相对于开关设置的错接会导致焊接质量较差并且在某 些情况下造成对工件的不可弥补的损害。相比而言，本发明的实施例
对感测引线55, 58的连接配置进行感测，并且响应于感测引线的连 接经由反馈调节电路31自动地调整控制器27所用的反馈信号。
继续参照图1，反馈调节电路31可包括信号调节电路42、采样 电路81和逻辑处理器99。该信号调节电路42接收经过感测引线55, 58生成的信号，缩放(scale)输入信号并把这些信号分成表示大小和 极性二者的单独信号分量。然后由采样电路81将这些信号转换成数 字信号。此后，数字转换的信号被移送到逻辑处理器99内，该逻辑 处理器99基于输入信号的大小和感测引线的极性得到反馈信号。来 自处理器的输出随后可被传送到控制器27以便在将其和命令信号组 合时对调节的反馈信号进行访问以相应地调整功率信号(for access to the conditioned feedback signal in combining it with the command signal to adjust the power signal accordingly )。
现在参照图2,信号调节电路42可包括分压器网络65。如先前 所提及的，在工件51处检测的输入信号可经过感测引线55， 58进行 引导，其中输入信号可以是表示焊接过程的 一 个或多个电参数的模拟 信号。例如，由感测引线55返回的第一感测引线信号可表示电极E 处的操作电压。类似地，经由感测引线58的第二感测引线信号可表 示工件W处的操作电压。输入信号或来自感测引线55， 58的信号可 被引导至分压器网络65,该分压器网络65可包括电阻器或其它电阻 性元件(包括无源器件和/或有源器件)的网络，用于缩放典型的信号。 出于示例性目的，分压器网络65将使用电阻器元件62进行描述。然 而，通过合理的工程判断，可选择任何用于缩放输入信号的装置。分 压器网络65可利用多个串联连接的电阻器元件62来形成分压器网络 65。节点68可^皮定义为电阻器元件62之间的4^点(junction)。在分 压器网络65的一个支路中，两个电阻器Rl和R2可被串联连接在感 测引线中的一条感测引线和参考电压V貼n之间。并联支路可类似地
连接在另一条感测引线和共同的参考电压VREn之间。本领域的技术人员要明白，缩放的输入信号可分别从电阻器Rl和R2之间的节点68中引出。缩放的程度(degree)自然取决于电阻器Rl和R2以及参考电压VREF!的值。在一个实施例中，Rl的电阻器值大约为IOO千欧姆而R2大约为5千欧姆。然而，可依照本发明的实施例来选择适于缩放输入信号的Rl和R2的任何电阻值比。这里要注意，分压器网络65的每个支路可以以相同方式缩放这些信号。换言之，分压器网络65可包含具有电阻器62的一个或多个基本上等同的支路，该电阻器
照此，在并联支路的相应节点68, 68，中的每一个节点处会存在相似的缩放的输入信号值。
现在参照图2和图3，信号调节电路42可进一步包括多个并联支路整流电路75,这些整流电路75进一步调节从节点68， 68，取得的中间反馈信号。在一个实施例中，如虛线所示的每条并联分支电路75可包括整流电-各77和反相整流电3各(inverting rectifying circuit) 79。由分压器网络65缩放的输入信号可被引导至每个整流电路77, 79内以一企测感测引线55, 58的大小和-f及性。例如，A人电才及E引导的第一信号可被分压器网络65缩放，并且随后被引导至整流电路77内。整流电路77可为半波整流器，其仅放大信号的正分量。在并联支路中，反相电路79使信号反相(invert)并对反相信号进行整流。类似地，从工件W引导的第二输入信号可被一组并联的反相电路及整流电路调节，还将第二输入信号分成单独分量。因此整流电路77, 79分解(breakdown)由感测引线55， 58接收的输入信号以供逻辑处理器和/或其它电^各处理，从而确定感测引线55， 58的极性连接。
现在参照图4和图5,在一个实施例中输入信号可使用精密整流器进行整流和反相。精密整流器可使用运算放大器61 (运算放大器)来实施并并且可在反馈回路中包括一个或多个二才及管63。这有效地消除了二极管的正向电压降，使得低电平信号仍能以最小误差进行整流。图4描绘了精密整流器的一种配置，其中输入信号既被整流又被反相。在这个实施例中，精密整流器可为半波整流器，其中输入信号值被反相。负值上至特定电平被剪掉(crop)。图5描述了精密整流器的另一配置，其剪掉特定范围内的负输入信号值但放大正信号。放大的程度可取决于电阻器元件R3到R8的值，这些值可以是根据本发明的实施例而选择的适于放大中间信号的任何值。例如，R3和R4可 为100千欧姆。R5和R7大约为100欧姆。R6和R8可为1.5千欧姆。 应当注意，这些电阻值实际上是示例性的。照此，通过合理的工程判 断，可以选择任何电阻器值。如图3所示，整流电路77和反相电路 79可被并联连接。这起到分割(segment)输入信号的作用，该使用 将与本发明的实施例的继续描述一起进行进一 步的讨论。
再参照图l和图2,由感测引线55， 58检测的输入信号可为模拟 信号。模拟输入信号被分压器网络65缩放并被整流电路75分割。因 而，来自信号调节电路42的信号输出也可以是模拟信号。中间模拟 信号随后可被引导至如图2中由虚线所示的采样电路81内。采样电 路81可将中间模拟信号转换成数值信号以由数字逻辑处理器进行后 续处理，这将在后续段落中进一步讨论。在一个实施例中，采样电路 81可包含模数转换器91或A/D转换器91，其采样、保持并转换中间 模拟信号，由此将模拟信号值转换成二进制数。A/D转换器的一个示 例是由Texas Instruments制造的ADS7886,其以高达1 MSPS (每秒 钟取百万个样本(Mega-Samples-Per-Second ))的速率来取样。ADS7886 可把模拟信号转换成12位二进制数。反馈调节电路31可包括用于每 个分割的中间模拟信号的一个A/D转换器91。照此，每个分割值基 本上同时被数字转换。换言之，整流电路和反相电路中的每一个都可 被电连接到单个对应的A/D转换器91，因而包括多个并联支路以便 进行同时操作。虽然上述的采样电路81是用市场上可以买到的特定 型号来描述，但是应该理解在不偏离本发明的实施例的范围的情况 下，可使用A/D转换器的任何型号或任何其它用于将模拟信号转换成 数字信号的电路。换言之，通过合理的工程判断，可选择任何对中间 模拟信号进行数字转换的方式。从A/D转换器91到逻辑处理器99的 数据通信可以由所有元件91， 99所共用的时钟信号进行同步。在一 个实施例中，逻辑处理器99可包括多个数据输入用于在相同时钟周 期期间接收每个输入通道中的数据。因而，来自感测引线55, 58的 调节反馈数据由逻辑处理器99以同步且基本同时的方式接收。
现在再次参照图1和图2以及图6,逻辑器件或逻辑处理器99被 分类成两个大类固定和可编程。当然，不可以改变固定逻辑器件中 的电路。另一方面，随时可以改变可编程逻辑处理器以执行任何数量的功能。在本发明的一个实施例中，逻辑处理器99可包含可编程逻辑处理器99,例如经常被称为FPGA的现场可编程门阵列99，。 FPGA原理上与可编程只读存储器集成电路类似，但具有比可编程只读存储器集成电路更广泛的潜在应用。FPGA是含有可编程逻辑元件和可编程互连的半导体器件，其可被编程以复制基本逻辑门(例如AND，OR,XOR,NOT)的功能性或者甚至更复杂的算术功能。根据布尔逻辑函数(Boolean logic function),逻辑处理器99可以以预定的方式将从A/D转换器91中接收的一个或多个二进制输入组合成一个或多个输出。具体地，如图7所示，处理器的逻辑可被物理实施为小查找表存储器。然而，处理器的逻辑可被替代性地实施为一组复用器和/或门。这里要注意，虽然逻辑处理器99被示例为FPGA，但是要解释的是在不偏离本发明的实施例的意在范围的情况下，通过合理的工程判断，可选择任何类型的固定和/或可编程的逻辑器件来实施这里所描述的逻辑函数。
再次参照图6，类似于用于调节来自感测引线55, 58的输入信号
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日3 ^iJJ务，反《贵丁月"P吧-合Jl 口J近一y巴3吝乂干J 丁》J衣不"f史^^土 /J， 乂的操-作参数(以及更具体地电压)的信号进行缩放和放大的附加电路。如图6所示，这些电路被引导经过分压器网络65，、整流电路77，以及被相应的A/D转换器91，数字地转换。随后，这些信号连同来自感测引线55， 58的调节信号一起以同步方式被移送到逻辑处理器99中。照此，DIN2接收表示来自正接线柱23的缩放信号的数据，而DIN3接收来自负接线柱24的缩放信号。注意，来自接线柱23， 24的信号可以不像来自感测引线55, 58的信号那样被分割。就是说，来自接线柱23， 24的信号可被整流和/或放大，但不能被反相。这些信号中的每一个都可与来自感测引线55， 58的信号结合使用以得到输出反馈信号，这由图7所示的逻辑表确定。
现在参照图4到图6，如上所述，来自感测引线55, 58的输入信号可表示在焊接现场焊接过程的 一 个或多个操作参数，并且更具体的是表示电压。每条感测引线返回输入信号，该输入信号可被分割并且用来确定感测引线55， 58的极性并得到反馈信号用以校正接线柱23,24处的功率输出。每个输入信号， 一个表示电极E而另一个表示工件W,它们可经由分压器网络65进行缩放，随后被引导至并联精密整流器电路中，该并联精密整流器电路分别对信号进行整流和反相，由 此得到每个输入信号的至少两个单独分量。整流电路的输出以及随后
数字转换的当量Equivalent)可被引导至逻辑处理器99中，该逻辑 处理器99可对数据执行逻辑函数由此得到反馈值。从图6将容易得 看出，逻辑处理器99的输入DIN O对应于来自电极E的反相信号。 类似地，DIN 1对应于电极E的整流信号。同样，DIN 4和DIN 5分 别对应于来自工件的反相信号和整流信号。图7所描绘的逻辑表示出 了用于逻辑处理输入数据的一种关系。因而，逻辑处理器99可响应 于由输入通道DIN 0到DIN 5接收的调节输入信号的值来计算输出反 馈信号。
参照图6和图7,由逻辑处理器99的数字输入接收的信号数据可 用来填充逻辑表的逻辑输入。在一个实施例中，数字输入值可与基值 或阈值进行比较以确定感测引线的连接性并且对应地确定哪个信号 参数将用来计算反馈信号。因而，对于低于阈值的输入信号，零(O) 将被放置在特定输入列(例如DIN 0, DIN 1 )下的逻辑表中。类似地， 对于大于阈值的输入信号值，一 (1 )将被放置在对应列中。注意， 实际信号值的大小并没有因与阈值的比较而改变。当然，得到的数据 可存储在存储器的内部或外部以供处理器在计算反馈信号时访问。应 当注意，由于输入信号可被分压器网络65, 65，缩放，所以阈值可被 选择成与调节的输入信号值一致。然而，可选择任何适用于与本发明
的实施例一起使用的阈值。例如，如果电极E处的信号为正，则DIN 1将接收与电极处的信号大小成比例的缩放值，而DIN 0的值基本为 零。此外，如果工件W处的信号为零，则相应地DIN 4和DIN 5也 将基本为零。逻辑处理器99可相对于阈值将逻辑处理器输入的值(即 DIN0-DIN5)进行比较。逻辑输入可被填充，然后检查逻辑表以确定 哪个逻辑函数将用来得到反馈信号。在DIN1的正值达到或超过阈值 的情况下，逻辑处理器99可分配一 (1)的值给逻辑表中对应于这个 数字输入的逻辑输入。因此，如逻辑表所规定的，逻辑处理器99可 计算反々贵信号值作为DIN 1值和DIN 3值之差。在DIN 1处接收的信 号的值为正但低于阈值的情况下，零(0)值将被分配给DIN1列中的 逻辑表。在这种情况下，逻辑处理器99可基于DIN2值和DIN3值之 差来计算反馈信号值。 一旦反馈信号的值被计算出来，其就可被存储
14在逻辑处理器99的存储器单元中。在一个实施例中，逻辑处理器99可以是FPGA 99，并且存储器单元可以是可由控制器27访问的内部寄存器。然而，通过合理的工程判断，可选择用于存储和传送所计算的反馈信号值的任何方式。
现在参照图8.1和图9，现在将描述反馈调节电路31的操作的另一示例。接线柱23， 24处的焊接功率输出可分别为正的最大大小和负的最大大小之间。图8.1示出了连接到工件的感测引.线58以及连接到电极45的感测引线55。感测引线55, 58可分别经过反馈调节电路31的端子E, W来引导输入信号。应该意识到，DIN0和DIN1表示由感测引线55生成的信号，并且类似地DIN4和DIN5表示来自感测引线58的信号。电极E处的正信号值可导致DINO基本上等于零(0)，以及DIN1等于与大于阈值的电极E信号大小成比例的值。此外，DIN4可接收与大于阈值的工件W信号大小成比例的正值，而DIN5可基本为零(0)。基于逻辑表值，反馈信号将基于DINO和DIN4之差，这将容易被视为由感测引线55, 58返回的缩放值。
继续参照图8.1和图9，上面描述的示例可表示焊接机1的一种^^乘作状况，其中感测引线55， 58^皮正确连接到电压3。然而，在感测引线55， 58之一断开的情况下，反馈条件电路31可针对该断开进行自动调整。如果在该示例中，感测引线55可能与将输入信号传送到反馈调节电路31中的连接断开。在相应的逻辑处理器输入DIN0，DIN1处"^矣收的信号可基本为零，因而DINO和DIN1的逻辑表将相应地为零(0)。反馈调节电路31可通过调整用于计算反馈信号的逻辑函数来快速地补偿所断开的引线。具体地，反馈值现在将基于DIN2和DIN4之差，它与正接线柱23和反相感测引线58的缩;改值有关。注意，反馈调节电路31经由逻辑处理器针对断开快速进行调整。上述示例指出反馈调节电路31的鲁棒性。就是说反馈调节电路31可快速响应焊接机1的变化。这可归因于输入信号的基本同时调节以及将数据同步移送进入逻辑处理器99。
现在参照图8.2,焊接机1的操作员可相对于图1所示的配置切换感测引线55， 58的连接，而不必配置电源3以及不会对焊接过程产生负面影响。对于感测引线连接的这种配置，输入信号值E, W可被分别反相。因而，DINO的逻辑表值可为一(1 )而DIN1可为零(O)。此外，DIN4的逻辑表值可为零(0)而DIN5可为一 (1 )。因此，反 馈信号将基于在DIN5和DIN0处接收的实际值之差。因而，在电极 和工件之间的感测引线的并置(juxtaposition)可能会导致反馈信号的 自动调整。
如先前提及的， 一旦逻辑处理器99完成了反馈信号的计算，其 就可将该值存储在内部寄存器中。控制器27可被电连通到逻辑处理 器99以便访问寄存器。因此，可通过将先前计算的命令信号与从逻 辑处理器99中检索的新反馈信号组合来调整命令信号。
此处参照优选实施例描述了该发明。显然，其他人在阅读和理解 本说明书之后会想到修改和变更。意在包括这些修改和变更使其落入 所附权利要求或其等同物的范围内。
权利要求
1.一种用于焊接电源的反馈信号发生装置，该焊接电源具有用于生成命令信号的功率输出控制器以及第一和第二功率输出接线柱，该焊接电源采用相反极性的感测引线以及被电连接到功率输出接线柱的焊接电缆，该反馈信号发生装置包括信号调节电路，被电连通以接收来自相关联感测引线的至少第一感测引线信号，其中所述信号调节电路生成至少第一信号调节电路输出；以及逻辑处理器，被可操作地连通到信号调节电路以便响应于相关联感测引线的连接极性来计算反馈信号，其中所述逻辑处理器被电连接以将反馈信号传送至用于生成命令信号的相关联功率输出控制器。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述信号调节电路将所述至少 第一感测引线信号分成一个或多个信号分量；以及其中所述逻辑处理器响应于所述一个或多个信号分量的大小来 计算反馈信号，该逻辑处理器被可操作地连通以接收来自信号调节电 路的一个或多个信号分量。
3. 如权利要求2所述的装置，其中所述信号调节电路包括 缩放电路，用于生成与至少第一感测引线信号成比例缩放的至少第一缩放电路输出信号；以及整流电路，被电连通到缩放电路以将至少第一缩放电路输出信号 整流成一个或多个信号分量。
4. 如权利要求3所述的装置，其中所述整流电路进一步包括 反相电路，相对于该整流电路并联连接以使至少第 一输出信号反相。
5. 如权利要求4所述的装置，进一步包括采样电路，被电连接到整流电路和逻辑处理器之间以数字化 一 个 或多个信号分量。
6. 如权利要求5所述的装置，其中所述采样电路包括模数转换器。
7. 如权利要求5所述的装置，其中所述采样电路包括并联连接的 多个模数转换器以将一个或多个信号分量转换成二进制数。
8. 如权利要求7所述的装置，其中响应于时钟信号来将所述二进制数同步传送给逻辑处理器。
9. 如权利要求2所述的装置，其中所述逻辑处理器对一个或多个信号分量执行至少第 一 布尔逻辑函数以确定相关联感测引线的极性 连接。
10. 如权利要求9所述的装置，其中所述逻辑处理器将一个或多 个信号分量的大小与阈值进行比较以确定感测引线的连接极性。
11. 一种计算用来调节焊接电源的功率输出的反馈信号的方法， 该焊接电源具有相反极性的功率输出端子、连接到功率输出端子的焊 接电缆以及相反极性的感测引线，该方法包括以下步骤提供信号调节电路以及与所述信号调节电路电连通的逻辑处理器；检测来自感测引线的至少第 一感测引线信号；确定感测引线的极性连接；以及响应于感测引线的极性连接来计算反馈信号。
12. 如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤 将至少第一感测引线信号分成一个或多个信号分量；并且其中确定感测引线的极性连接的步骤包括以下步骤响应于一个或多个信号 分量的大小来确定感测引线的极性连接。
13. 如权利要求12所述的方法，进一步包括以下步骤 将一个或多个信号分量的大小与阈值进行比较。
14. 如权利要求12所述的方法，进一步包括以下步骤 缩放至少第一感测引线信号。
15. 如权利要求14所述的方法，其中所述信号调节电路包括整流 电路和反相电路，并且其中将至少第一感测引线信号分成一个或多个 信号分量的步骤包括以下步骤将至少第一感测引线信号分成一个或多个整流信号分量以及分 成一个或多个反相信号分量。
16. 如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤 提供在信号调节电路和逻辑处理器之间电连接的模数转换器；并且进一步包括以下步骤对一个或多个信号分量进行数字转换；以及 将数字转换的一个或多个信号分量移送到逻辑处理器。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤 将一个或多个信号分量的大小与阈值进行比较，从而确定感测？ 1 线的极性连接。
18.控制装置，该焊接电源具有第二和第二相'反极性的功率输出端子、电 连接到功率输出端子的焊接电缆以及用于分别传送第 一和第二感测 引线信号的第 一和第二相反极性的感测引线，其中控制装置自动感测 第 一 和第二感测引线的极性，该反馈控制装置包括分压器网络，具有多个串联连接在相关联感测引线和参考电压之 间的电阻器元件，该分压器网络具有至少第一节点；整流电路，具有与分压器网络的至少第一节点电连通的至少一个 或多个输入，该整流电路具有多个整流输出；以及逻辑处理器，具有用于多个整流输出中的每一个的至少 一个相应 输入，该逻辑处理器可操作来通过布尔逻辑函数循环，以便响应于多 个整流输出来生成反馈信号。
19. 如权利要求18所述的装置，进一步包括多个模数转换器，被分别电连接在多个整流输出中的每一个和逻 辑处理器的输入之间。
20. 如权利要求19所述的装置，其中整流电路包括 至少第一精密整流电路，具有至少第一整流信号输出；以及至少第 一 精密整流反相电路，相对于至少第 一 精密整流电路并联 连接在分压器网络和逻辑处理器之间。
全文摘要
在焊接电源中，反馈电路感测来自功率输出接线柱和来自远程焊接感测引线的电信号。反馈控制电路缩放电信号并将这些信号转换成分别具有大小位和极性位的二进制数。表示这些信号的二进制数被同时移送到逻辑处理器内以便基于数字化的输入来计算反馈信号。反馈信号是基于由二进制数表示的远程焊接感测引线的连接性极性来计算的。然后，反馈信号被馈送到电源输出控制器以自动调整电弧焊机的功率输出。
文档编号B23K9/10GK101528404SQ200780038835
公开日2009年9月9日 申请日期2007年7月2日 优先权日2006年10月17日
发明者E·M·富尔曼 申请人:林肯环球公司