[发明专利]气体保护钨极氩弧焊电压测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接技术领域的电路，具体是一种气体保护钨极氩弧焊电压测量电路。

背景技术

焊接电压信号中含有丰富的焊接过程的信息，因此对焊接电压信号的采集成为弧长控制、焊接质量控制的基础。目前，对气体保护钨极氩弧焊(GTAW)的电压采集及控制主要采样是由弧长控制器(AVC)负责的。由于弧长控制器价格昂贵，设备笨重，不适合对各种工况条件下的焊接电压进行采集。由于当前计算机的普及，采用计算机来对焊接过程电压信号进行采集并分析具有价格便宜，安装灵活的特点，但是气体保护钨极氩弧焊焊接过程中产生高频高压，若不加保护措施，直接使用计算机测量焊接过程中的电压信号，将会对计算机造成巨大损害。因此，必须设计保护电路，通过该电路，将焊接过程的电压信号转换到计算机可以采集的范围内，然后才可以使用计算机对焊接过程的电压信号进行采集。

经过对现有技术文献检索发现，方勇等人发表在《电焊机》(2003，Vol32，No.6：9～13)上的“双面自动TIG立焊过程微机控制系统”，该文采用LV25-P型电压互感器及正反向运算放大电路采集TIG焊接电压，但经试验发现，在正常焊接过程中，该电路工作正常，但在起弧阶段，由于存在高频高压，采用该文的电路有时高频高压会将电压互感器击穿而烧毁后续电路。该电路在隔离起弧阶段的高频高压信号时仍需改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气体保护钨极氩弧焊电压测量电路，通过该电路，可以有效的将气体保护钨极氩弧焊起弧时的高频高压信号滤除，并将焊接电压缩放至计算机可以采集的安全电压范围内，从而可以使用计算机对焊接电压进行实时采集。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：分压保护电路、滤波电路、隔离运算放大器隔离电路、线性光耦隔离电路，其中，

分压保护电路的输入端接弧焊电压，在起弧阶段，分压保护电路将电压箍位在一个稳定的、安全的固定电压，在正常焊接时，分压保护电路将焊接电压按比例进行分配，为后续电路提供一个安全的、可供计算机采集的电压范围，分压保护电路的输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路将焊接过程中产生的高频干扰信号滤除，滤波电路的输出端与隔离运算放大器隔离电路的输入端相连，隔离运算放大器隔离电路将焊接电压与后续电路隔离成两部分，保护后续电路不受意外高频、高压等干扰信号的损坏，隔离运算放大器隔离电路的输出端与线性光耦隔离电路的输入端相连，线性光耦隔离电路将前面的电路与后面连接的计算机实现电气上的完全隔离，在前面电路遭到意外损坏时对计算机做最后一层保护，确保计算机的工作安全。

所述分压保护电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第一双向瞬态抑制二极管(TVS)D1，其中，第一电阻R1的一端接电压输入端，另一端接第二电阻R2及第一双向瞬态抑制二极管D1的一端，第二电阻R2的另一端与第一双向瞬态抑制二极管D1的另一端向连，并接焊接电压的另一个输出端；

所述滤波电路，包括：电感L1、第一电容C1和第二电容C2，其中，第一电容C1的一端与电感L1的一端相连并接第一双向瞬态抑制二极管D1的一端，电感L1的另一端与第二电容C2的一端相连并接隔离运算放大器U1的输入端15，第一电容C1与第二电容C2的另一端与第一双向瞬态抑制二极管D1的另一端相连并接隔离运算放大器U1的输入端16；

所述隔离运算放大器隔离电路，包括：隔离运算放大器U1、第四电阻R4、第五电阻R5、第一运算放大器U2、第三电容C3和第四电容C4，其中，隔离运算放大器U1的1脚与第一个供电电源的正输出端相连，2脚与第一个供电电源的负输出端相连，7脚与第四电阻R4的一端相连，8脚与第二个供电电源的地端相连，9脚与第二个供电电源的正输出端相连，10脚与第二个供电电源的负输出端相连，15脚接第二电容C2的一端，16脚接第二电容C2的另一端，第四电阻R4与第五电阻R5及第三电容C3的一端相连，第五电阻R5的另一端与第四电容C4相连后接第一运算放大器U2的正输入端，第三电容C3的另一端接第一运算放大器U2的负输入端及输出端，第四电容C4的另一端接第二个供电电源的地端；

所述线性光耦隔离电路，包括：第一滑动变阻器R12、第六电阻R6、第十电阻R10、第五电容C5、第七电容C7、第一二极管D3、第二二极管D4、第二运算放大器U3、第三运算放大器U5、第七电阻R7、第十一电阻R11、第一线性光耦U6、第二线性光耦U7、第六电容C6、第八电阻R8、第二滑动变阻器R13、第四运算放大器U4、第九电阻R9、第二双向瞬态抑制二极管D2，其中，