专利名称：交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可控硅导通角和触发角的测量电路。
技术背景
工业焊接现场使用的电阻焊机90%是交流焊机，该种焊机的次级压降较大，其 实际使用的只有几伏。这种焊机会造成大量的能量损失，其主要的能量损失是在其二次 电缆上，由于二次电缆的长期使用，会造成阻抗性质的改变，这种改变会导致焊机各个 方面的性能下降，同时也对焊接质量造成很大的影响。目前，在焊接现场焊机的动态电 阻测量非常不方便，其可控硅的导通角和触发角的测量也非常困难，严重影响焊接质量 的监测。发明内容
本发明是为了解决现有的交流焊机可控硅的导通角和触发角的检测困难的问 题，从而提供一种交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路。
交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，它包括一号电阻R1、二号电 阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4、五号电阻R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电 阻R8、九号电阻R9、十号电阻RIO、i^一号电阻R11、十二号电阻R12、一号电容Cl、 二号电容C2、三号电容C3、四号电容C4、五号电容C5、六号电容C6、七号电容C7、 八号电容C8、一号二极管D1、二号二极管D2、三号二极管D3、四号二极管D4、一号 比较器Al、二号比较器A2、一号芯片U1、二号芯片U2、三号芯片U3和四号芯片U4; 一号电阻Rl的一端与交流电阻焊机的原边电压信号端连接，所述一号电阻Rl的另一端 同时与一号电容Cl的一端、一号二极管Dl的阴极、二号二极管D2的阳极和一号比较器 Al的反向输入端连接；一号电容Cl的另一端同时与电源地和二号电阻R2的一端连接； 二号电阻R2的另一端同时与二号二极管D2的阴极和一号比较器Al的正向输入端连接； 一号二极管Dl的阳极与三号电阻R3的一端连接；三号电阻R3的另一端接电源正极； 一号比较器Al的正向电源端同时与电源正极和三号电容C3的一端连接，所述三号电容 C3的另一端与电源地连接；一号比较器Al的负向电源端同时与电源负极和二号电容C2 的一端连接，所述二号电容C2的另一端与电源地连接；一号比较器Al的电源地端与电 源地连接；一号比较器Al的输出端同时与四号电阻R4的一端、四号电容C4的一端和一 号芯片Ul的管脚A连接，所述一号芯片Ul的管脚RC同时与五号电阻R5的一端和五号 电容C5的一端连接；所述五号电阻R5的另一端同时与+5V电源和四号电阻R4的另一 端连接，所述四号电容C4的另一端与电源地连接；五号电容C5的另一端与一号芯片Ul 的管脚C连接；所述一号芯片Ul的管脚B与一号芯片的管脚◎连接；所述一号芯片Ul 的管脚CLR与六号电阻R6的一端连接，所述六号电阻R6的另一端与+5V电源连接；一 号芯片Ul的管脚Q与四号芯片U4的管脚R连接；四号芯片U4的CLK同时与电源地和 四号芯片U4的管脚D连接；四号芯片U4的管脚Q是触发角信号输出端；七号电阻R74的一端与交流电阻焊机的原边电流信号端连接，所述七号电阻R7的另一端同时与六号电 容C6的一端、三号二极管D3的阴极、四号二极管D4的阳极和二号比较器A2的正向输 入端连接；六号电容C6的另一端同时与电源地和电阻R8的一端连接；电阻R8的另一 端同时与三号二极管D3的阳极和二号比较器A2的反向输入端连接；四号二极管D4的 阴极与九号电阻R9的一端连接，所述九号电阻R9的另一端与电源负极连接；二号比较 器A2的输出端同时与十号电阻RlO的一端、七号电容C7的一端和二号芯片U2的管脚 A连接；所述十号电阻RlO的一端另一端与+5V电源连接，七号电容C7的另一端与电源 地连接；二号比较器A2的电源地端与电源地连接；二号芯片U2的管脚RC同时与十一 号电阻Rll的一端和八号电容C8的一端连接；所述八号电容C8的另一端与二号芯片U2 的管脚C连接；十一号电阻Rll的另一端与+5V电源连接；二号芯片U2的管脚B与二 号芯片U2的管脚G连接；二号芯片U2的管脚CLR与十二号电阻R12的一端连接，所述 十二号电阻R12的另一端与+5V电源连接；二号芯片U2的管脚Q同时与三号芯片U3的 管脚CLK和四号芯片U4的管脚S连接；三号芯片U3的管脚◎与三号芯片U3的管脚D 连接；三号芯片U3的管脚S和管脚R均与电源地连接；二号比较器A2的输出端是导通 角信号输出端。
有益效果本发明的电路能够简单方便的测量交流电阻焊机可控硅的导通角和 触发角，并且测量精度较高。
图1是本发明的电路图；图2是本发明的原理部分中的未知参量与电流、电压之前的关系的示意图； 图3是本发明的电路中电压经过比较器前后的波形示意图； 图4是本发明的电路中电流经过比较器前后的波形示意图； 图5是本发明的电路中电压经过比较器和第一芯片后的波形示意图； 图6是本发明的电路中电流经过比较器、微分和第二芯片后的波形示意图； 图7是本发明的电路中输出的二分频信号波形示意图； 图8是本发明的电路的触发角的波形示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图1说明本具体实施方式
，交流电阻焊机可控硅导通角 和触发角的测量电路，它包括一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4、 五号电阻R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电阻R8、九号电阻R9、十号电阻R10、 i^一号电阻R11、十二号电阻R12、一号电容Cl、二号电容C2、三号电容C3、四号电容 C4、五号电容C5、六号电容C6、七号电容C7、八号电容C8、一号二极管D1、二号二 极管D2、三号二极管D3、四号二极管D4、一号比较器Al、二号比较器A2、一号芯片 UU 二号芯片U2、三号芯片U3和四号芯片U4; —号电阻Rl的一端与交流电阻焊机的 原边电压信号端连接，所述一号电阻Rl的另一端同时与一号电容Cl的一端、一号二极 管Dl的阴极、二号二极管D2的阳极和一号比较器Al的反向输入端连接；一号电容Cl 的另一端同时与电源地和二号电阻R2的一端连接；二号电阻R2的另一端同时与二号二5极管D2的阴极和一号比较器Al的正向输入端连接；一号二极管Dl的阳极与三号电阻 R3的一端连接；三号电阻R3的另一端接电源正极；一号比较器Al的正向电源端同时与 电源正极和三号电容C3的一端连接，所述三号电容C3的另一端与电源地连接；一号比 较器Al的负向电源端同时与电源负极和二号电容C2的一端连接，所述二号电容C2的另 一端与电源地连接；一号比较器Al的电源地端与电源地连接；一号比较器Al的输出端 同时与四号电阻R4的一端、四号电容C4的一端和一号芯片Ul的管脚A连接，所述一号 芯片Ul的管脚RC同时与五号电阻R5的一端和五号电容C5的一端连接；所述五号电阻 R5的另一端同时与+5V电源和四号电阻R4的另一端连接，所述四号电容C4的另一端与 电源地连接；五号电容C5的另一端与一号芯片Ul的管脚C连接；所述一号芯片Ul的 管脚B与一号芯片的管脚连接；所述一号芯片Ul的管脚CLR与六号电阻R6的一端连 接，所述六号电阻R6的另一端与+5V电源连接；一号芯片Ul的管脚Q与四号芯片U4 的管脚R连接；四号芯片U4的CLK同时与电源地和四号芯片U4的管脚D连接；四号 芯片U4的管脚Q是触发角信号输出端；七号电阻R7的一端与交流电阻焊机的原边电流 信号端连接，所述七号电阻R7的另一端同时与六号电容C6的一端、三号二极管D3的阴 极、四号二极管D4的阳极和二号比较器A2的正向输入端连接；六号电容C6的另一端 同时与电源地和电阻R8的一端连接；电阻R8的另一端同时与三号二极管D3的阳极和二 号比较器A2的反向输入端连接；四号二极管D4的阴极与九号电阻R9的一端连接，所 述九号电阻R9的另一端与电源负极连接；二号比较器A2的输出端同时与十号电阻RlO 的一端、七号电容C7的一端和二号芯片U2的管脚A连接；所述十号电阻RlO的一端另 一端与+5V电源连接，七号电容C7的另一端与电源地连接；二号比较器A2的电源地端 与电源地连接；二号芯片U2的管脚RC同时与十一号电阻Rll的一端和八号电容C8的 一端连接；所述八号电容C8的另一端与二号芯片U2的管脚C连接；十一号电阻Rll的 另一端与+5V电源连接；二号芯片U2的管脚B与二号芯片U2的管脚◎连接；二号芯片 U2的管脚CLR与十二号电阻R12的一端连接，所述十二号电阻R12的另一端与+5V电 源连接；二号芯片U2的管脚Q同时与三号芯片U3的管脚CLK和四号芯片U4的管脚S 连接；三号芯片U3的管脚卩与三号芯片U3的管脚D连接；三号芯片U3的管脚S和管 脚R均与电源地连接；二号比较器A2的输出端是导通角信号输出端。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的交流电阻焊机可控 硅导通角和触发角的测量电路的区别在于，一号比较器Al和二号比较器A2的型号均是 LM319。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的交流电阻焊机可 控硅导通角和触发角的测量电路的区别在于，一号芯片Ul和二号芯片U2均是型号为 CD4538的双精度单稳态触发器。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的交流电阻焊机可 控硅导通角和触发角的测量电路的区别在于，三号芯片U3和四号芯片U4均是型号为 CD4013的触发器。
工作原理参见图2，其中曲线1是焊接电流瞬时值，曲线2是自由分量曲线， 3是强制分量曲线，u是电源电压曲线，α是触发角，ρ是功率因数角，θ是导通角，ψ6是滞后角。
首先将交流电阻焊机原边的电流和电压信号送入两个比较器LM319，比较得到 各自的二分频波形。由此可以得出电流信号高电平的时间值，将该时间值进行处理就可 以得出导通角。将得到的二分频波形通过两个CD4538芯片进行各自的展宽，然后将展 宽后的信号通过两个4013芯片，电压信号接R脚，电流信号接S脚，由Q管脚出来的波 形可以测出电压和电流零点之间的时间间隔，将该时间进行处理就可以得出触发角。
其具体方法是首先对采集的电压和电流信号进行各自的比较，采用的比较器 为LM319。LM319有两个输入端，当正向输入端的输入值大于反向输入端的输入值时， 输出值为“1” ；当正向输入端的输入值小于反向输入端的输入值时，输出值为“0”。 为提高采样精度，电压比较值很小，约为0.2V左右，在电压过零点附近很小范围内产生 高电平，其他范围则为低电平；电流接入端为正相，在电流过零点附近很小范围内产生 低电平，其他范围则为高电平。为了防止干扰，在电压和电流信号的输入端均采用了电 容进行滤波，而且LM319芯片的输入端均采用两个反向二极管进行箝位保护。图3是电 压经过比较器前后的波形图位于上方的波形为黑色为比较器以前的波形，位于下方的波 形为比较器以后的波形。图4是电流经过比较器前后的波形图位于下方的波形为黑色为 比较器以前的波形，位于上方的波形为比较器以后的波形。
为了精确的测量出触发角和导通角，电压和电流的比较值取的都很小，所以产 生脉宽也较小。在测量触发角时，为了防止干扰和数据丢失，在LM319和CD4013之间 连接单稳态多谐振荡器CD4538，用于展宽脉宽。图5是电压信号经过比较器和CD4538 芯片的波形图，其中位于下方的波形曲线是电压信号CD4538芯片的波形曲线；位于上 方的波形曲线是电压信号经过比较器的波形曲线。图6是电流经过比较器、微分后和 CD4538芯片的波形曲线，其中位于上方的波形曲线是信号经过CD4538后的脉宽增加波 形曲线，位于中间的波形曲线是电流信号经过微分后峰值宽度减小后波形曲线，位于上 方的波形曲线是信号经过比较器后二分频波形曲线。展宽的宽度通过改变电阻R5、Rll 和电容C5、C8来调节。
信号经过CD4538以后进入CD4013，CD4013的管脚Q输出信号为二分频信号， 波形如图7所示，其中位于上方的波形曲线是第三芯片U3的管脚Q输出信号的波形曲 线，位于下方的波形曲线是CD4538芯片的管脚Q输出信号的波形曲线。
第四芯片U4的另外一端，管脚Q输出的信号的高电平的脉宽乘以时钟周期就是 触发角的补角，然后用180减去这个值就得出了触发角的值。其时间上与第一芯片Ul和 第二芯片U2的两个管脚Q输出信号对应关系如图8所示，其中位于上方的曲线是第四芯 片U4的管脚Q的输出波形图，位于中方的曲线是第一芯片Ul的管脚Q的输出波形图， 位于上方的曲线是第二芯片U2的管脚Q的输出波形图。权利要求
1.交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，其特征是它包括一号电阻 (Rl) > 二号电阻(R2)、三号电阻(R3)、四号电阻(R4)、五号电阻(R5)、六号电阻 (R6)、七号电阻(R7)、八号电阻(R8)、九号电阻(R9)、十号电阻(RlO)、i^一号电阻 (Rll) >十二号电阻(R12)、一号电容(Cl)、二号电容(C2)、三号电容(C3)、四号电 容(C4)、五号电容(C5)、六号电容(C6)、七号电容(C7)、八号电容(C8)、一号二极 管(Dl)、二号二极管(D2)、三号二极管(D3)、四号二极管(D4)、一号比较器(Al)、 二号比较器(A2)、一号芯片(Ul)、二号芯片(U2)、三号芯片(U3)和四号芯片(U4)； 一号电阻(Rl)的一端与交流电阻焊机的原边电压信号端连接，所述一号电阻(Rl)的另 一端同时与一号电容(Cl)的一端、一号二极管(Dl)的阴极、二号二极管(D2)的阳极和 一号比较器(Al)的反向输入端连接；一号电容(Cl)的另一端同时与电源地和二号电阻 (R2)的一端连接；二号电阻(R2)的另一端同时与二号二极管(D2)的阴极和一号比较器 (Al)的正向输入端连接；一号二极管(Dl)的阳极与三号电阻(R3)的一端连接；三号电 阻(R3)的另一端接电源正极；一号比较器(Al)的正向电源端同时与电源正极和三号电 容(C3)的一端连接，所述三号电容(C3)的另一端与电源地连接；一号比较器(Al)的负 向电源端同时与电源负极和二号电容(C2)的一端连接，所述二号电容(C2)的另一端与 电源地连接；一号比较器(Al)的电源地端与电源地连接；一号比较器(Al)的输出端同 时与四号电阻(R4)的一端、四号电容(C4)的一端和一号芯片(Ul)的管脚(A)连接， 所述一号芯片(Ul)的管脚(RC)同时与五号电阻(R5)的一端和五号电容(C5)的一端连 接；所述五号电阻(R5)的另一端同时与+5V电源和四号电阻(R4)的另一端连接，所述 四号电容(C4)的另一端与电源地连接；五号电容(C5)的另一端与一号芯片(Ul)的管脚 C连接；所述一号芯片(Ul)的管脚B与一号芯片的管脚◎连接；所述一号芯片(Ul)的 管脚CLR与六号电阻(R6)的一端连接，所述六号电阻(R6)的另一端与+5V电源连接； 一号芯片(Ul)的管脚Q与四号芯片(U4)的管脚R连接；四号芯片(U4)的CLK同时与 电源地和四号芯片(U4)的管脚D连接；四号芯片(U4)的管脚Q是触发角信号输出端； 七号电阻(R7)的一端与交流电阻焊机的原边电流信号端连接，所述七号电阻(R7)的另 一端同时与六号电容(C6)的一端、三号二极管(D3)的阴极、四号二极管(D4)的阳极和 二号比较器(A2)的正向输入端连接；六号电容(C6)的另一端同时与电源地和电阻(R8) 的一端连接；电阻(R8)的另一端同时与三号二极管(D3)的阳极和二号比较器(A2)的 反向输入端连接；四号二极管(D4)的阴极与九号电阻(R9)的一端连接，所述九号电阻 (R9)的另一端与电源负极连接；二号比较器(A2)的输出端同时与十号电阻(RlO)的一 端、七号电容(C7)的一端和二号芯片(U2)的管脚A连接；所述十号电阻(RlO)的一端 另一端与+5V电源连接，七号电容(C7)的另一端与电源地连接；二号比较器(A2)的电 源地端与电源地连接；二号芯片(U2)的管脚RC同时与十一号电阻(Rll)的一端和八号 电容(C8)的一端连接；所述八号电容(C8)的另一端与二号芯片(U2)的管脚C连接； 十一号电阻(Rll)的另一端与+5V电源连接；二号芯片(U2)的管脚B与二号芯片(U2) 的管脚◎连接；二号芯片(U2)的管脚CLR与十二号电阻(R12)的一端连接，所述十二 号电阻(R12)的另一端与+5V电源连接；二号芯片(U2)的管脚Q同时与三号芯片(U3) 的管脚CLK和四号芯片(U4)的管脚S连接；三号芯片(U3)的管脚◎与三号芯片(U3)的管脚D连接；三号芯片(U3)的管脚S和管脚R均与电源地连接；二号比较器(A2)的 输出端是导通角信号输出端。
2.根据权利要求1所述的交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，其特征在 于一号比较器(Al)和二号比较器(A2)的型号均是LM319。
3.根据权利要求1所述的交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，其特征在 于一号芯片(Ul)和二号芯片(U2)均是型号为CD4538的双精度单稳态触发器。
4.根据权利要求1所述的交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，其特征在 于三号芯片(U3)和四号芯片(U4)均是型号为CD4013的触发器。
全文摘要
交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量电路，涉及一种可控硅导通角和触发角的测量电路。它解决了现有的交流焊机的导通角和触发角的检测困难的问题。本发明先将电流和电压信号送入比较器，比较得到各自的二分频波形，由此得出电流信号高电平的时间值，将该时间值进行处理就可以得出导通角。将得到的二分频波形进行各自的展宽，然后将展宽后的信号分别通过触发器，通过输出的波形测出电压和电流零点之间的时间间隔，将该时间进行处理获得触发角。本发明适用于交流电阻焊机可控硅导通角和触发角的测量。
文档编号G01R31/26GK102023280SQ201010522520
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者张忠典, 朱世良, 李冬青, 梅冬胜, 汤有良, 罗斌, 邱建明 申请人:哈尔滨工业大学