專利名稱：智能塑料電熔焊接機的制作方法
技術領域：
本實用新型智能塑料電熔焊接機，是對聚乙烯塑料管材進行電熱熔焊接的一種設備，特別涉及焊接過程的智能化和自動化。
背景技術：
由于聚乙烯材質(zhì)的塑料管材具有耐腐蝕、耐高壓、制造工藝簡單、成本低、敷設施工方便等特點，在管路敷設工程中得到了廣泛的應用。在施工過程中對管材接頭的連接，在國內(nèi)外當前都采用熱熔焊接的方法，智能塑料電熔焊接機就是采用電熱熔焊接方法的一種多功能、小型自動化的焊接設備。目前國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)，其設備存在的主要缺欠就是電源的適應性差；對現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度適應范圍比較窄，在惡劣條件下，可能對設備造成損壞；在不同環(huán)境溫度條件下施工，對管件的焊接時間不能進行溫度補償；對250組焊接結(jié)果數(shù)據(jù)不能打印輸出；系統(tǒng)自診斷和報警功能不完善；對管件參數(shù)指標逐個手工輸入，沒有條碼解讀功能，出錯率高等。上述國內(nèi)現(xiàn)有設備的不完善，特別是不能適應燃氣管路敷設施工的嚴格要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術塑料電熔焊接機的缺欠，使之智能化和自動化，達到國際標準的要求。提高電源適應范圍、增加環(huán)境和設備溫度的檢測、增加條碼識讀功能、采用大容量存儲器、對管件焊接時間進行溫度補償、增加系統(tǒng)的自診斷和警示功能、采用LCD大型顯示屏、以微處理器為核心的硬件電路在軟件程序的配合下，使焊接過程達到智能化和自動化。
本實用新型智能塑料電熔焊接機的技術方案中包括機箱、機箱防護架、機箱防護支架、機箱防護墊、電源插頭、電源線、繞線勾、電源開關、可控硅散熱器、機箱前面板、按鍵電路板、液晶顯示器、主控電路板、焊接執(zhí)行電路單元的移相控制電路、同步信號電路、焊接變壓器、功率驅(qū)動電路、焊接電壓輸出端子、主控電路單元的微處理器、多路轉(zhuǎn)換分配器、A/D轉(zhuǎn)換器、FLASH存儲器、實時時鐘發(fā)生電路。其特征在于溫度檢測電路單元的環(huán)境溫度傳感器通過I/W信號轉(zhuǎn)換器，設備溫度傳感器通過I/V信號轉(zhuǎn)換器，將檢測到的溫度信號經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換分配器、A/D轉(zhuǎn)換器、ADC總線連接至微處理器進行數(shù)據(jù)處理后發(fā)出控制指令；焊接電壓采樣電路單元的分壓取樣電路，從功率驅(qū)動電路的輸出端進行取樣送至均方根值轉(zhuǎn)換電路，再經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換分配器、A/D轉(zhuǎn)換器、通過ADC總線連接至微處理器；信息參數(shù)輸入電路單元的條碼掃描器，將條碼信號經(jīng)PS/2接口電路的譯碼器插座送至微處理器；鍵盤上的設置鍵、+正向鍵、-負向鍵、確認鍵、復位鍵經(jīng)按鍵電路板與微處理器連接；主控電路單元的實時時鐘電路是一個實時時鐘模塊，通過ADC總線與微處理器連接，以中斷方式進行信息交換；FLASH存儲器是采用串行I2C總線結(jié)構(gòu)的電可擦除的可編程序存儲器(12C EEPROM)，與微處理器連接，其信息交換是按照串行I2C總線協(xié)議進行的；信息參數(shù)輸出電路單元的LCD液晶顯示器和打印機都是采用并行接口方式與微處理器連接；故障警示電路單元的三極管V3和由IC14組成的音頻振蕩器通過ADC總線與微處理器連接，在發(fā)生故障時揚聲器發(fā)出不同的報警聲，在LCD液晶顯示器上顯示故障信息。
本實用新型的優(yōu)點和積極效果是供電電源適應范圍寬了，已達到220V±15％。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進，提高了防護性能，相對濕度在90％的情況下能可靠運行，使用環(huán)境溫度延伸至-10℃。條碼掃描器的使用，由設備自動識別管件的焊接參數(shù)，降低了出錯率，提高了工作效率。增加了焊接時間的自動溫度補償功能，由設備自動完成焊接，提高了設備的智能化自動化運行功能。由于增加了打印機，可隨時打印一組或多組焊接數(shù)據(jù)。故障警示功能可以保證焊接質(zhì)量，同時還能保證設備和操作人員的安全。大屏幕LCD顯示器的使用，使人機界面友好，操作方便，工作效率高。


圖1智能塑料電熔焊接機各部分連接示意圖。
圖2智能塑料電熔焊接機正視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3智能塑料電熔焊接機打開機箱前面板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4-1，圖4-2智能塑料電熔焊接機主控電路單元(A)。
圖5智能塑料電熔焊接機信息參數(shù)輸入電路單元。(B)。
圖6智能塑料電熔焊接機溫度檢測電路單元(C)。
圖7智能塑料電熔焊接機焊接電壓取樣電路單元(D)。
圖8智能塑料電熔焊接機焊接執(zhí)行電路單元(E)。
圖9智能塑料電熔焊接機信息參數(shù)輸出電路單元(F)。
圖10智能塑料電熔焊接機故障警示電路單元(G)。
其中，1.條碼掃描器、2.PS/2接口電路、3.鍵盤、4.環(huán)境溫度傳感器、5.I/V信號轉(zhuǎn)換器、6.設備溫度傳感器、7.I/V信號轉(zhuǎn)換器、8.均方根值轉(zhuǎn)換器、9.分壓取樣電路、10.多路轉(zhuǎn)換分配器、11.A/D轉(zhuǎn)換器、12.微處理器、13.實時時鐘電路、14.FLASH存儲器、15.供電電源、16.同步信號電路、17.移相控制電路、18.功率驅(qū)動電路、19.焊接變壓器、20.焊接端子、21.焊接端子、22.管件、23.液晶顯示器、24.打印機、25.聲音報警電路、26.電源開關、27.電源插頭、28.繞線勾、29.電源線、30.主控電路板、31.機箱防護架、32.機箱、33.可控硅散熱器、34.機箱防護架墊、35.可控硅、36.機箱前面板、37.機箱防護支架、38.設置鍵、39.+正向鍵、40.-負向鍵、41.確認鍵、42.復位鍵、43.譯碼器插座、44.按鍵電路板。
實施例結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步描述在機箱(32)上裝上4個機箱防護支架(37)，4個機箱防護架墊(34)，再裝上2個機箱防護架(31)，在機箱防護支架(37)上裝上繞線勾(28)，在繞線勾(28)上裝上電源線(29)；在機箱(32)內(nèi)裝有系統(tǒng)供電電源(15)、焊接變壓器(19)、可控硅(35)、可控硅散熱器(33)、環(huán)境溫度傳感器(4)；在焊接變壓器(19)上裝有設備溫度傳感器(6)；在機箱前面板(36)上裝有液晶顯示器(23)、主控電路板(30)、電源開關(26)、按鍵電路板(44)、打印機(24)、譯碼器插座(43)、焊接端子(20)(21)；在鍵盤(3)上裝有設置鍵(38)、+正向鍵(39)、-負向鍵(40)、確認鍵(41)、復位鍵(42)。
本實用新型是以微處理器為核心的硬件，在軟件的配合下完成智能化和自動化運行。其硬件是由八個電路單元組成。
A、主控電路單元(見圖4-1、4-2)包括有微處理器(12)、地址譯碼器(IC7)、地址鎖存器(ICg)、I/O擴展電路(IC9、IC10)、實時時鐘發(fā)生電路(13)、多路轉(zhuǎn)換分配器(10)、A/D轉(zhuǎn)換電路(11)、FLASH存儲器(14)，通過地址總線A-BUS、數(shù)據(jù)總線D-BUS和控制總線C-BUS(ADC總線)與各電路單元連接，進行信息交換，數(shù)據(jù)處理，傳遞指令。
B、信息參數(shù)輸入電路單元(見圖5)包括鍵盤輸入電路(3)、條碼掃描電路(2)。鍵盤輸入電路直接與微處理器(12)連接，共有5個按鍵，設置鍵(38)、+正向鍵(39)、-負向鍵(40)、確認鍵(41)、復位鍵(42)，通過鍵盤輸入信息控制軟件的運行。條碼掃描器(1)通過PS/2接口電路(2)與微處理器(12)連接，掃描輸入管件(22)的條碼參數(shù)。
C、溫度檢測電路單元(見圖6)包括環(huán)境溫度傳感器(4)、設備溫度傳感器(6)、2個I/V信號轉(zhuǎn)換器(5、7)。2個雙端電流輸出型的集成溫度傳感器AD590通過精密電阻R1、R2，將電流信號變成電壓信號，送至多路信號轉(zhuǎn)換分配器(10)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(11)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到ADC總線上。
D、焊接電壓取樣電路單元(見圖7)包括分壓取樣電路(9)和均方根值轉(zhuǎn)換電路(8)。焊接電壓VL經(jīng)分壓取樣后送至均方根值轉(zhuǎn)換器(IC1)的1腳，將轉(zhuǎn)換后的均方根值電壓送至IC2的14腳。
E、焊接執(zhí)行電路單元(見圖8)包括同步信號電路(16)、移相控制電路(17)、功率驅(qū)動電路(18)、焊接變壓器(19)和焊接電壓輸出端子(20、21)。由供電電源(15)提供一個同步信號給微處理器(12)控制移相控制電路(17)。在PW端輸出的移相觸發(fā)脈沖信號的控制下，可控硅在交流電的每半個周波都以一定的延遲時間導通，控制焊接電壓，焊接電壓加在管件RL的兩端完成焊接。
F、信息參數(shù)輸出電路單元(見圖9)包括液晶顯示器(23)和打印機(24)。液晶顯示器(23)和打印機(24)都是以并行接口方式與微處理器連接的，都是由生產(chǎn)廠家提供的控制指令編輯一定的程序來完成的。
G、故障警示電路單元(見圖10)是由時基電路555組成的音頻振蕩器、揚聲器A3組成。當系統(tǒng)檢測到故障時，微處理器(12)根據(jù)不同的故障從BJ線送出不同頻率的脈沖信號，控制三極管V3的導通和截止，使IC14及外圍元件組成的音頻振蕩器的起振或停振，使揚聲器發(fā)出不同的報警聲。報警的內(nèi)容有管件(22)斷路報警、溫度傳感器(4、6)斷路報警、時鐘模塊故障報警。除有聲音報警外，在液晶顯示器(23)上也給出故障提示信息。
H、電源電路單元，為目前普遍采用的開關電源，屬于公知技術。
輸入電壓220V.AC±15％；輸入頻率50±1Hz輸出電壓+5V.DC±5％，5A；-5V.DC±5％，0.5A；+12V.DC±5％，1A。
上述電路單元的電子元器件分別安裝在按鍵電路板(44)和主控電路板(30)上，電子元器件的型號及參數(shù)見附圖上的標注。圖5～圖10各電路單元的信息流程由圖上的標注箭頭表示輸入和輸出。
本實用新型智能塑料電熔焊接機采用低壓大電流方式。在焊接過程中，通過鍵盤(3)上裝的5個按鍵進行操作，就能完成智能化、自動化的焊接工作。由于軟件鍵控程序精練、科學、，操作簡單，人機界面友好，能充分發(fā)揮大屏幕LCD顯示器的作用。各按鍵功能如下設置鍵切換光標指針指向各菜單項、參數(shù)項或命令項。
+鍵正向調(diào)整當前光標指示的參數(shù)項。
-鍵負向調(diào)整當前光標指示的參數(shù)項。
確認鍵確認并執(zhí)行當前光標指示的命令或狀態(tài)。
復位鍵系統(tǒng)復位或系統(tǒng)啟動后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時停止系統(tǒng)工作并恢復到初始狀態(tài)。
按設置鍵(38)可進入工作參數(shù)設置、數(shù)據(jù)查詢打印、系統(tǒng)參數(shù)設置子菜單，選擇其中一項按確認鍵(41)進入；當進入工作參數(shù)設置子菜單后，LCD顯示屏上顯示鍵盤輸入?yún)?shù)、條碼輸入?yún)?shù)、返回；當選擇鍵盤輸入?yún)?shù)時，LCD顯示屏上顯示熔接電壓39.5V、熔接時間0100S；當選擇條碼輸入?yún)?shù)時，LCD顯示屏上顯示請掃描條碼。條碼掃描后，屏幕上顯示所掃描的管件的條碼信息，包括管件類別(直通、三通、彎頭、變徑)、熔接電壓(例如40V)、熔接時間(例如0050S)、啟動、返回；當選擇數(shù)據(jù)查詢打印或系統(tǒng)參數(shù)設置子菜單時，其操作過程與上述基本相同，不同之處在于LCD顯示屏顯示的內(nèi)容不同，按指令進行操作即可。在操作設備過程中需要返回初始狀態(tài)或啟動設備后由于某種原因要返回初始狀態(tài)，按復位鍵即可。
本實用新型的主要技術指標如下焊接電壓設定范圍(均方根值)10～50V.AC；焊接時間設定范圍1～1999s；環(huán)境溫度測量范圍-20～50℃；環(huán)境溫度對焊接時間的補償量20℃時每變化10℃，焊接時間±4％；日期調(diào)整范圍2000年～2099年；實時時鐘記時精度±10s/月；使用環(huán)境溫度-10～40℃；濕度≤80％(RH)；額定輸入電壓及頻率220V.AC±15％，50±1Hz。
權(quán)利要求1.一種智能塑料電熔焊接機包括機箱(32)、機箱防護架(31)、機箱防護支架(37)、機箱防護墊(34)、電源插頭(27)、電源線(25)、繞線勾(28)、電源開關(26)、可控硅散熱器(33)、機箱前面板(36)、按鍵電路板(24)、液晶顯示器(23)、主控電路板(30)、焊接執(zhí)行電路單元的移相控制電路(17)、同步信號電路(16)、焊接變壓器(19)、功率驅(qū)動電路(18)、焊接電壓輸出端子(20)(21)、主控電路單元(A)的微處理器(12)、多路轉(zhuǎn)換分配器(10)、A/D轉(zhuǎn)換器(11)、FLASH存儲器(14)、實時時鐘發(fā)生電路(13)。其特征在于溫度檢測電路單元(C)的環(huán)境溫度傳感器AD590(4)通過I/V信號轉(zhuǎn)換器(5)，設備溫度傳感器AD590(6)通過I/V信號轉(zhuǎn)換器(7)，將檢測到的溫度信號經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換分配器(10)、A/D轉(zhuǎn)換器(11)、ADC總線連接至微處理器(12)進行數(shù)據(jù)處理后發(fā)出控制指令；焊接電壓采樣電路單元(D)的分壓取樣電路(9)，從功率驅(qū)動電路(18)的輸出端進行取樣送至均方根值轉(zhuǎn)換電路(8)，再經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換分配器(10)、A/D轉(zhuǎn)換器(11)、用ADC總線連接至微處理器(12)；信息參數(shù)輸入電路單元(B)的條碼掃描器(1)，將條碼信號經(jīng)PS/2接口電路(2)的譯碼器插座(43)送至微處理器(12)；鍵盤(3)上的設置鍵(38)、+正向鍵(39)、-負向鍵(40)、確認鍵(41)、復位鍵(42)經(jīng)按鍵電路板(24)與微處理器(12)連接；主控電路單元(A)的實時時鐘電路(13)是一個實時時鐘模塊DS12887(IC12)，通過ADC總線與微處理器(12)連接，以中斷方式進行信息交換；FLASH存儲器是采用串行I2C總線結(jié)構(gòu)的電可擦除的可編程序存儲器(I2C EEPROM)，與微處理器(12)連接，其信息交換是按照串行I2C總線協(xié)議進行的；信息參數(shù)輸出電路單元(E)的LCD液晶顯示器(23)和打印機(24)都是采用并行接口方式與微處理器(12)連接；故障警示電路單元(F)的三極管V3和由IC14組成的音頻振蕩器通過ADC總線與微處理器(12)連接，在發(fā)生故障時揚聲器(A3)發(fā)出不同的報警聲，在LCD液晶顯示器(23)上顯示故障信息。
2.如權(quán)利要求1所述智能塑料電熔焊接機，其特征在于環(huán)境溫度傳感器A1(4)、設備溫度傳感器A2(6)都采用雙端電流輸出型的集成溫度傳感器(AD590)。
3.如權(quán)利要求1所述智能塑料電熔焊接機，其特征在于實時時鐘發(fā)生電路采用一模塊電路(DS12887)。
4.如權(quán)利要求1所述智能塑料電熔焊接機，其特征在于在均方根值轉(zhuǎn)換電路(8)上裝有專用的均方根值轉(zhuǎn)換器IC1(AD536A)。
專利摘要本實用新型智能塑料電熔焊接機，是對聚乙烯塑料管材進行電熱熔焊接的一種設備，特別涉及焊接過程的智能化和自動化。提高了電源適用范圍，開恩可達到220V±15％，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進，提高了防護性能，相對濕度在90％的情況下能可靠運行，使用環(huán)境溫度延伸至－10℃。由于裝有環(huán)境溫度和設備溫度檢測電路單元，對管件焊接時間自動進行補償，提高了焊接質(zhì)量和設備的安全。采用條碼掃描器增加了識讀功能，減少了出錯率。系統(tǒng)有自診斷和報警顯示功能。增加了打印機可及時打印焊接管件輸出參數(shù)。
文檔編號B29C65/04GK2668381SQ03211768
公開日2005年1月5日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者劉云寶, 曲力 申請人:劉云寶