專利名稱：智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，特別涉及一種測試限制負(fù)載的手工金屬弧
焊電源發(fā)熱情況的測試儀。應(yīng)用于檢測限制負(fù)載的手工金屬弧焊電源是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)
(GB15579. 6-2008)中的相關(guān)規(guī)定。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)尚無廠商可以提供針對限制負(fù)載的手工金屬弧焊電源熱性能測試的裝 置。國外也沒有出現(xiàn)類似的針對手工金屬弧焊電源發(fā)熱情況測試的裝置。 GB15579. 6-2008《弧焊設(shè)備第6部分限制負(fù)載的手工金屬弧焊電源》已發(fā)布，并 將于2009年6月1日實施，該標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC60974-6 :2003，適用于帶熱切斷裝置的、限制 負(fù)載的手工金屬弧焊電源。新的檢測標(biāo)準(zhǔn)增加了對強(qiáng)制性產(chǎn)品的認(rèn)證，同時也對小型電弧 焊機(jī)產(chǎn)品提出來了更高的要求。發(fā)熱試驗即焊接電源在約定的焊接條件下，通過熱敏元件 對焊機(jī)發(fā)熱情況進(jìn)行記錄。利用發(fā)熱試驗可以對焊接電源熱性能作出評估。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，該檢測儀可以檢測限制 負(fù)載的手工金屬弧焊電源的工作情況并進(jìn)行記錄，從而為判斷焊接電源是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn) (GB15579. 6-2008)提供分析數(shù)據(jù)。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。本實用新型包括CPU、焊機(jī) 輸入電路、按鍵輸入電路、模式切換電路、繼電器輸出電路、蜂鳴器、時鐘芯片、時鐘芯片接 口電路、串口通信電路和打印機(jī)接口電路。其中 焊機(jī)輸入電路的一端與焊機(jī)的熱敏開關(guān)相連，另一端與CPU相連，CPU通過焊機(jī)輸
入電路采集焊機(jī)熱敏開關(guān)的斷開或閉合狀態(tài)。 按鍵輸入電路與CPU相連，控制CPU的工作狀態(tài)。 模式切換電路與CPU相連，控制CPU的工作模式。 時鐘芯片通過時鐘芯片接口電路與CPU相連，為CPU提供時間信號。 蜂鳴器通過繼電器輸出電路與CPU相連。 用于連接打印機(jī)的打印機(jī)接口電路通過串口通信電路與CPU相連。 所述的CPU的工作模式有兩種計時模式和計數(shù)模式 所述的計時模式在設(shè)定時間內(nèi)，CPU記錄熱敏開關(guān)每次閉合或斷開的持續(xù)時間， 以及計算在設(shè)定時間內(nèi)每次閉合和斷開持續(xù)的平均時間并輸送給打印機(jī)打?。? 所述的計數(shù)模式CPU記錄熱敏開關(guān)動作的次數(shù)，當(dāng)熱敏開關(guān)動作次數(shù)達(dá)到設(shè)定 值時，CPU控制繼電器輸出電路使蜂鳴器鳴叫。 所述的CPU為ATMEL公司的ATmega系列的單片機(jī)，此款CPU芯片是一款高性能、 低功耗AVR微處理器，采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，可達(dá)到lMIPS/MHz，可以快速響應(yīng)外部按鍵和 焊機(jī)輸入的信號并進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后通過串口通信把信息打印出來，CPU芯片上還集成了 16位定時器/計數(shù)器并且能夠?qū)r鐘進(jìn)行預(yù)分頻。 所述的焊機(jī)輸入電路包括端子Pl、分壓電阻Rl、限流電阻R2、穩(wěn)壓二極管Zl和光 電隔離器件，各器件的具體連接為焊機(jī)的熱敏開關(guān)串聯(lián)到端子P1的兩端，端子P1的兩端
又依次經(jīng)過分壓電阻Rl、限流電阻R2和光電隔離器件01與CPU相連接；穩(wěn)壓二極管Zl與 限流電阻R2并聯(lián)，并且穩(wěn)壓二極管Z1的正向端與光電隔離器件連接。這樣CPU通過檢測此 IO引腳的高低電平，就會清楚熱敏開關(guān)是斷開還是閉合的，從而知道焊接電源的狀態(tài)(負(fù) 載/復(fù)位)。 所述的按鍵輸入電路包括開始按鍵S1、結(jié)束按鍵S2、限流電阻R4、限流電阻R6、端 子P2、端子P3和光電隔離器件，各器件之間的具體連接為開始按鍵S1和5V電源串聯(lián)接 入到端子P2的兩端，端子P2通過限流電阻R4和光電隔離器件01連接到CPU的一個管腳； 開始按鍵動作時，就會作為控制信號輸入到CPU中。結(jié)束按鍵S2和5V電源串聯(lián)接入到端 子P3的兩端，端子P3通過限流電阻R6和光電隔離器件01連接到CPU的另一個管腳。當(dāng) 結(jié)束按鍵動作時，就會作為控制信號輸入到CPU中。 所述的模式切換電路包括開關(guān)、限流電阻R8和光電隔離器件，各器件之間的具體 連接為5V電源的兩端分別通過開關(guān)的兩路接入到端子P4的兩端，端子P4的兩端依次經(jīng) 過限流電阻R8和光電隔離器件01與CPU的管腳相連接。CPU通過檢測此10引腳的高低電 平，進(jìn)而可以清楚開關(guān)所處的狀態(tài)，以此來選擇實驗的模式。 CPU從按鍵輸入電路和模式切換電路接收控制信號，經(jīng)處理，通過串口通信電路輸 出到打印機(jī)，由打印機(jī)打印出實驗數(shù)據(jù)。串口通信電路由MAX232芯片和CPU的TXD和TXD 引腳連接組成，外部的打印機(jī)可以通過該接口和CPU通信；由光電隔離芯片組成的焊機(jī)輸 入電路與CPU的通用10 口連接，CPU根據(jù)焊機(jī)輸入的信號，執(zhí)行相關(guān)的動作；繼電器輸出電 路由CPU通用的10 口通過驅(qū)動器ULN2003和繼電器連接；時鐘芯片DS12C887的地址數(shù)據(jù) 復(fù)用引腳和CPU的PA 口相連，其它的控制引腳分別和CPU的PC 口連接。 本實用新型，有兩種檢測焊機(jī)發(fā)熱情況的試驗?zāi)Ｊ接嫊r模式和計數(shù)模式。在計時 模式下，每次負(fù)載時間和復(fù)位時間的誤差在100ms以內(nèi)，負(fù)載的平均時間和復(fù)位的平均時 間也控制在100ms以內(nèi)，完全可以達(dá)到檢測焊機(jī)發(fā)熱標(biāo)準(zhǔn)中的要求。在計數(shù)模式下，本實用 新型可以自動記錄熱敏開關(guān)閉合和斷開的次數(shù)，記錄的次數(shù)存在0誤差，而且可以通過軟 件調(diào)整每次試驗需要記錄的次數(shù)。

圖1是本實用新型的示意框圖； 圖2中虛線框內(nèi)部分是本實用新型的控制器的示意框圖； 圖3至圖8是控制器原理圖的不同部分，其中相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號表示在物理上連通 的點； 圖3是本實用新型的控制器的CPU部分的電路圖； 圖4是本實用新型的控制器的按鍵輸入、焊機(jī)輸入和模式切換部分電路圖； 圖5是本實用新型的控制器的繼電器輸出電路圖； 圖6是本實用新型的控制器的時鐘芯片接口電路圖 圖7是本實用新型的控制器的串口通信電路圖；[0029] 圖8是本實用新型的控制器的電源部分電路圖； 圖9是本實用新型的微型打印機(jī)框具體實施方式下面結(jié)合圖1-圖9對本實用新型做進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本實施例包括焊機(jī)輸入部分、控制器部分和打印機(jī)部分，其中控制器 部分的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由CPU、按鍵輸入電路、模式切換電路、繼電器輸出電路、時鐘芯片 接口電路、串口通信電路、打印機(jī)接口電路等組成。 如圖3所示，CPU為ATMEL公司的ATmega系列的單片機(jī)，型號為ATmegal6， CPU的 PD0和PD1接到RS232通信電路的U4 (型號是MAX232)芯片上，用以和打印機(jī)通信；CPU的 PB0接焊機(jī)輸入電路，PBO接01 (型號TLP521_4)的15腳；CPU的PB1、PB2接按鍵輸入電路， PB1接01的13腳，PB2接01的11腳；CPU的PB3接模式切換電路，PB3接01的9腳；C5、 C7和Yl晶體為CPU提供時鐘信號；C13、 C14和C15是電源旁路電容；CPU是5V供電的，外 部電源經(jīng)過整流芯片Bl，型號是RS308，然后通過穩(wěn)壓芯片U5，型號是7805將12V的直流電 壓穩(wěn)壓在5V供給CPU的VCC ;CPU的TDI、 TDO、 TMS、 TCK接接口端子JTAG的7， 6， 5， 4，用以 連接JTAG仿真器。 如圖4所示，焊機(jī)輸入電路包括端子Pl、分壓電阻Rl、限流電阻R2、下拉電阻R3、 穩(wěn)壓二極管Z1和光電隔離器件01，各器件的具體連接為焊機(jī)的熱敏開關(guān)的一端串聯(lián)到輸 入端子P1的2腳，端子P1的2腳經(jīng)分壓電阻R1、限流電阻R2連接到光電隔離器件Ol的 1腳，穩(wěn)壓二極管Z1的正向端接入到光電隔離器件Ol的2腳，反向端和限流電阻R2并聯(lián)， CPU的一個管腳和下拉電阻并聯(lián)后接入到光電隔離器件01的15腳。光電隔離器件01的 16腳和2腳分別接端子Pl的1腳和VCC。當(dāng)熱敏開關(guān)閉合時，會有24V的電壓加在Pl端 子上，經(jīng)過電阻Rl分壓和穩(wěn)壓二極管Zl (型號是1N4734A)的穩(wěn)壓使加載到電阻R2和01 的15腳、16腳(發(fā)光二極管)的電壓為5V，從而流過01相應(yīng)發(fā)光二極管的電流為5mA，驅(qū) 動01工作，使其相應(yīng)的三極管導(dǎo)通，01的15腳和16腳直接相連，此時CPU的PBO和VCC連 接，PBO變?yōu)闉楦唠娖剑划?dāng)熱敏開關(guān)斷開時，01停止工作，相應(yīng)的三極管截止，PBO又被下拉 電阻拉成低電平。就這樣CPU通過檢測PBO的高低電平，就會清楚熱敏開關(guān)是斷開還是閉 合的，從而知道焊接電源的狀態(tài)(負(fù)載/復(fù)位)。 如圖4所示，按鍵輸入電路中設(shè)置兩個按鍵，開始按鍵SI和結(jié)束按鍵S2。本電路 板上提供了 5V的電源，開始按鍵輸入電路是由此電源的+5V端經(jīng)過按鍵Sl接入P2端子2 腳，而電源0V接P2端子的1腳；結(jié)束按鍵輸入電路是由電源的+5V經(jīng)過按鍵S2接入P3端 子的2腳，電源的0V接入P3端子的1腳。當(dāng)按鍵Sl按下時，5V的電壓就會加載到端子的 兩端。經(jīng)過限流電阻R4驅(qū)動01工作，此時01相應(yīng)的三極管就會導(dǎo)通，Ol的13腳和14腳 短路，CPU的PB1引腳就會和VCC直接連接變?yōu)楦唠娖健Ｍ?，按鍵S2按下時，CPU的PB2 腳變成高電平；當(dāng)按鍵抬起時，01停止工作，相應(yīng)的三極管就會截止，PB1， PB2分別通過下 拉電阻R5和R7變?yōu)榈碗娖健PU通過PB1， PB2腳高低電平的判斷就可以檢測開始按鍵， 結(jié)束按鍵是否被按下。 如圖4所示，模式切換電路中，由電路板上5V電源的+5V端經(jīng)過開關(guān)的一路接到 端子P4的2腳，電源的0V端經(jīng)過開關(guān)的的另一路接入端子P4的1腳。當(dāng)開關(guān)閉合式，就會有5V的電壓加載到P4端子的兩端，經(jīng)過限流電阻R8驅(qū)動01工作，此時01相應(yīng)的三極 管就會導(dǎo)通，01的9腳和10腳直接相連，CPU的PB3引腳直接和VCC連接變?yōu)楦唠娖剑划?dāng) 開關(guān)斷開時，01停止工作，01相應(yīng)的三極管就會截止，9腳和10腳之間為開路，CPU的PB3 引腳由下拉電阻拉成低電平。CPU通過判斷PB3引腳的高低電平就會選取相應(yīng)的實驗?zāi)Ｊ?(計時模式/計數(shù)模式)。 如圖5所示，在繼電器輸出電路中，CPU的PC0引腳連接到U2 (型號是ULN2003A) 的16腳，U2的l腳和繼電器(線圈的一端)5腳相連，繼電器(線圈的另一端)5腳和VCC 相連；繼電器5腳和VCC之間串聯(lián)一個二極管D2 (型號是IN4007)，繼電器的常開觸點1， 3 分別和端子P8的1，2相連。把端子P8串聯(lián)到外部的蜂鳴器中。當(dāng)CPU的PCO引腳為高電 平時，通過驅(qū)動器U2作用后，變?yōu)榈碗娖酱藭r繼電器4腳和5腳之間有5V的電壓，使線圈 導(dǎo)通，繼電器常開觸點吸合，端子P8的兩端導(dǎo)通，此時蜂鳴器開始鳴叫。當(dāng)CPU的PC0為低 電平時，U2的1腳為高電平，此時繼電器的4腳和5腳之間電壓值為O，繼電器停止工作，常 開觸點斷開，蜂鳴器停止鳴叫。 如圖6所示，在時鐘芯片接口電路中，CPU的PA 口作為地址數(shù)據(jù)復(fù)用線和U1(型 號是DS12C887)相連，PA0 PA7分別和Ul的4 11連接，CPU的PC 口和Ul的控制引腳 連接，PC2腳和Ul的1腳連接，用來選擇時鐘芯片的工作模式(INTEL/MOTOROLA) ，PC3腳接 Ul的14腳，用以所存讀或者寫的地址，PC4腳接U1的15腳，作為寫入U1的信號，PC5腳接 Ul的17腳，作為讀取U1的信號，U1的13腳接GND，片選信號一直有效，U1的18腳接由R20 和C8組成的上電復(fù)位電路。 如圖7所示，在串口通信電路中，通信芯片為MAX232，CPU的PD1(TXD)引腳輸出的 數(shù)字信號傳送到MAX232的T2IN，經(jīng)芯片處理由T20UT輸出，芯片完成TTL電平到RS232電 平的轉(zhuǎn)換；經(jīng)端子P9進(jìn)入到控制器的數(shù)字信號，傳入到MAX232的R2IN，經(jīng)芯片完成電平轉(zhuǎn) 換后從R20UT傳入到CPU的PD0 (RXD)。整個電路完成外部的打印機(jī)和控制器的通信。 如圖9所示，本實施例所使用的打印機(jī)為煒煌公司的微型熱敏打印機(jī)，CPU和打印 機(jī)采用RS232串口通信，端子P9的2、3引腳分別和MAX232的14腳(T20UT) 、8腳(R2IN) 相連接，P9的1腳和GND相連接，打印機(jī)E型端子的19腳(GND) 、 15腳(RXD) 、 13腳(TXD) 分別和P9的1、2、3腳相連接；打印機(jī)通過RXD腳接收CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)。在每次實驗開始和 試驗結(jié)束時，CPU讀取時鐘芯片的時間，然后輸出到打印機(jī)，打印出當(dāng)前的時間。 此測試儀所要檢測的焊接電源是帶熱切斷裝置的限制負(fù)載的手工金屬弧焊電源。 它是通過熱敏開關(guān)實現(xiàn)熱切斷的，當(dāng)焊接電源負(fù)載過大或焊接時間過長時它的溫度會上 升，當(dāng)達(dá)到某一溫度時，熱敏開關(guān)就會斷開，此時焊接電源停止工作；經(jīng)過一段時間的自然 或人工冷卻后，焊接電源的溫度就會下降，當(dāng)下降到某一溫度時熱敏開關(guān)閉合，焊接電源開 始工作。此測試儀所要檢測的就是熱敏開關(guān)的狀態(tài)。進(jìn)而可以清楚焊接電源所處的狀態(tài)。 該設(shè)備在使用時，首先通過模式切換開關(guān)選擇試驗?zāi)Ｊ?，?dāng)開關(guān)閉合時，此時試驗 模式是計時模式，然后按一下開始按鍵，此實驗開始，CPU控制打印機(jī)打印出當(dāng)前時間和發(fā) 熱試驗計時開始，然后CPU就開始檢測焊機(jī)熱敏開關(guān)的狀態(tài)。當(dāng)熱敏開關(guān)第一次閉合時開 始計時，此次閉合的時間為第一次負(fù)載時間；熱敏開關(guān)斷開時，開始記錄第一次復(fù)位時間， 當(dāng)熱敏開關(guān)第二次閉合時，打印出第一次的負(fù)載時間和復(fù)位時間，就這樣依次進(jìn)行；當(dāng)按下 結(jié)束按鍵時，CPU會計算出負(fù)載的平均時間和復(fù)位的平均時間并通過打印機(jī)打印出來，然后再打印出發(fā)熱試驗計時結(jié)束和當(dāng)前的時間；當(dāng)模式切換開關(guān)斷開時，此時的試驗?zāi)Ｊ綖橛?數(shù)模式，然后按一下開始按鍵，此實驗開始，CPU控制打印機(jī)打印出當(dāng)前時間和發(fā)熱試驗計 數(shù)開始，然后CPU就會在熱敏開關(guān)第一次閉合時開始記錄熱敏開關(guān)動作的次數(shù)，當(dāng)記錄到 200次時，CPU控制打印機(jī)打印出記錄次數(shù)200次，計時試驗結(jié)束和當(dāng)前的時間，與此同時 CPU使繼電器常開觸點吸合，端子P8的1、2腳短路，蜂鳴器開始鳴叫，延遲10秒鐘后自動停 止。
權(quán)利要求一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，其特征在于包括CPU、焊機(jī)輸入電路、按鍵輸入電路、模式切換電路、繼電器輸出電路、蜂鳴器、時鐘芯片、時鐘芯片接口電路、串口通信電路和打印機(jī)接口電路；其中焊機(jī)輸入電路的一端與焊機(jī)的熱敏開關(guān)相連，另一端與CPU相連，CPU通過焊機(jī)輸入電路采集焊機(jī)熱敏開關(guān)的斷開或閉合狀態(tài)；按鍵輸入電路與CPU相連，控制CPU的工作狀態(tài)；模式切換電路與CPU相連，控制CPU的工作模式；時鐘芯片通過時鐘芯片接口電路與CPU相連，為CPU提供時間信號；蜂鳴器通過繼電器輸出電路與CPU相連；用于連接打印機(jī)的打印機(jī)接口電路通過串口通信電路與CPU相連；所述的CPU的工作模式有兩種計時模式和計數(shù)模式；所述的計時模式在設(shè)定時間內(nèi)，CPU記錄熱敏開關(guān)每次閉合或斷開的持續(xù)時間，以及計算在設(shè)定時間內(nèi)每次閉合和斷開持續(xù)的平均時間并輸送給打印機(jī)打印；所述的計數(shù)模式CPU記錄熱敏開關(guān)動作的次數(shù)，當(dāng)熱敏開關(guān)動作次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時，CPU控制繼電器輸出電路使蜂鳴器鳴叫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，其特征在于所述的CPU為ATMEL公司的ATmega系列的單片機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，其特征在于所述的焊機(jī)輸入電路包括端子P1、分壓電阻R1、限流電阻R2、穩(wěn)壓二極管Z1和光電隔離器件，各器件的具體連接為焊機(jī)的熱敏開關(guān)串聯(lián)到端子P1的兩端，端子P1的兩端又依次經(jīng)過分壓電阻Rl、限流電阻R2和光電隔離器件01與CPU相連接；穩(wěn)壓二極管Zl與限流電阻R2并聯(lián)，并且穩(wěn)壓二極管Z1的正向端與光電隔離器件連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，其特征在于所述的按鍵輸入電路包括開始按鍵S1、結(jié)束按鍵S2、限流電阻R4、限流電阻R6、端子P2、端子P3和光電隔離器件，各器件之間的具體連接為開始按鍵SI和5V電源串聯(lián)接入到端子P2的兩端，端子P2通過限流電阻R4和光電隔離器件01連接到CPU的一個管腳；結(jié)束按鍵S2和5V電源串聯(lián)接入到端子P3的兩端，端子P3通過限流電阻R6和光電隔離器件01連接到CPU的另一個管腳。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀，其特征在于所述的模式切換電路包括開關(guān)、限流電阻R8和光電隔離器件，各器件之間的具體連接為5V電源的兩端分別通過開關(guān)的兩路接入到端子P4的兩端，端子P4的兩端依次經(jīng)過限流電阻R8和光電隔離器件01與CPU的管腳相連接。
專利摘要本實用新型是一種智能型弧焊電源發(fā)熱試驗測試儀。此測試儀包括焊機(jī)輸入電路、按鍵輸入電路、模式切換電路、繼電器輸出電路、時鐘芯片接口電路、串口通信電路、打印機(jī)接口電路。CPU從按鍵輸入電路和模式切換電路接收實驗開始和模式選擇控制信號，然后CPU開始開始實時的讀取焊機(jī)的輸入信號，并在規(guī)定的動作發(fā)生時，把試驗數(shù)據(jù)通過串口通信輸出到打印機(jī)，由打印機(jī)打印出實驗結(jié)果。本實用新型有兩種試驗?zāi)Ｊ剑谟嫊r模式下，每次負(fù)載時間和復(fù)位時間的誤差在100ms以內(nèi)，負(fù)載的平均時間和復(fù)位的平均時間也控制在100ms以內(nèi)。在計數(shù)模式下，可以自動記錄熱敏開關(guān)閉合和斷開的次數(shù)，記錄的次數(shù)存在0誤差。
文檔編號G01R31/40GK201464627SQ20092010974
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者劉強(qiáng), 宋永倫, 張軍, 黃東龍 申請人:北京工業(yè)大學(xué)