专利名称：智能型弧焊电源发热试验测试仪的制作方法
技术领域：
—种智能型弧焊电源发热试验测试仪，特别涉及一种测试限制负载的手工金属弧
焊电源发热情况的测试仪。应用于检测限制负载的手工金属弧焊电源是否满足国家标准
(GB15579. 6-2008)中的相关规定。
背景技术：
目前，国内尚无厂商可以提供针对限制负载的手工金属弧焊电源热性能测试的装 置。国外也没有出现类似的针对手工金属弧焊电源发热情况测试的装置。 GB15579. 6-2008《弧焊设备第6部分限制负载的手工金属弧焊电源》已发布，并 将于2009年6月1日实施，该标准等同于IEC60974-6 :2003，适用于带热切断装置的、限制 负载的手工金属弧焊电源。新的检测标准增加了对强制性产品的认证，同时也对小型电弧 焊机产品提出来了更高的要求。发热试验即焊接电源在约定的焊接条件下，通过热敏元件 对焊机发热情况进行记录。利用发热试验可以对焊接电源热性能作出评估。
实用新型内容本实用新型提供了一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，该检测仪可以检测限制 负载的手工金属弧焊电源的工作情况并进行记录，从而为判断焊接电源是否满足国家标准 (GB15579. 6-2008)提供分析数据。 为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括CPU、焊机 输入电路、按键输入电路、模式切换电路、继电器输出电路、蜂鸣器、时钟芯片、时钟芯片接 口电路、串口通信电路和打印机接口电路。其中 焊机输入电路的一端与焊机的热敏开关相连，另一端与CPU相连，CPU通过焊机输
入电路采集焊机热敏开关的断开或闭合状态。 按键输入电路与CPU相连，控制CPU的工作状态。 模式切换电路与CPU相连，控制CPU的工作模式。 时钟芯片通过时钟芯片接口电路与CPU相连，为CPU提供时间信号。 蜂鸣器通过继电器输出电路与CPU相连。 用于连接打印机的打印机接口电路通过串口通信电路与CPU相连。 所述的CPU的工作模式有两种计时模式和计数模式 所述的计时模式在设定时间内，CPU记录热敏开关每次闭合或断开的持续时间， 以及计算在设定时间内每次闭合和断开持续的平均时间并输送给打印机打印； 所述的计数模式CPU记录热敏开关动作的次数，当热敏开关动作次数达到设定 值时，CPU控制继电器输出电路使蜂鸣器鸣叫。 所述的CPU为ATMEL公司的ATmega系列的单片机，此款CPU芯片是一款高性能、 低功耗AVR微处理器，采用先进的RISC结构，可达到lMIPS/MHz，可以快速响应外部按键和 焊机输入的信号并进行相应的处理，然后通过串口通信把信息打印出来，CPU芯片上还集成了 16位定时器/计数器并且能够对时钟进行预分频。 所述的焊机输入电路包括端子Pl、分压电阻Rl、限流电阻R2、稳压二极管Zl和光 电隔离器件，各器件的具体连接为焊机的热敏开关串联到端子P1的两端，端子P1的两端
又依次经过分压电阻Rl、限流电阻R2和光电隔离器件01与CPU相连接；稳压二极管Zl与 限流电阻R2并联，并且稳压二极管Z1的正向端与光电隔离器件连接。这样CPU通过检测此 IO引脚的高低电平，就会清楚热敏开关是断开还是闭合的，从而知道焊接电源的状态(负 载/复位)。 所述的按键输入电路包括开始按键S1、结束按键S2、限流电阻R4、限流电阻R6、端 子P2、端子P3和光电隔离器件，各器件之间的具体连接为开始按键S1和5V电源串联接 入到端子P2的两端，端子P2通过限流电阻R4和光电隔离器件01连接到CPU的一个管脚； 开始按键动作时，就会作为控制信号输入到CPU中。结束按键S2和5V电源串联接入到端 子P3的两端，端子P3通过限流电阻R6和光电隔离器件01连接到CPU的另一个管脚。当 结束按键动作时，就会作为控制信号输入到CPU中。 所述的模式切换电路包括开关、限流电阻R8和光电隔离器件，各器件之间的具体 连接为5V电源的两端分别通过开关的两路接入到端子P4的两端，端子P4的两端依次经 过限流电阻R8和光电隔离器件01与CPU的管脚相连接。CPU通过检测此10引脚的高低电 平，进而可以清楚开关所处的状态，以此来选择实验的模式。 CPU从按键输入电路和模式切换电路接收控制信号，经处理，通过串口通信电路输 出到打印机，由打印机打印出实验数据。串口通信电路由MAX232芯片和CPU的TXD和TXD 引脚连接组成，外部的打印机可以通过该接口和CPU通信；由光电隔离芯片组成的焊机输 入电路与CPU的通用10 口连接，CPU根据焊机输入的信号，执行相关的动作；继电器输出电 路由CPU通用的10 口通过驱动器ULN2003和继电器连接；时钟芯片DS12C887的地址数据 复用引脚和CPU的PA 口相连，其它的控制引脚分别和CPU的PC 口连接。 本实用新型，有两种检测焊机发热情况的试验模式计时模式和计数模式。在计时 模式下，每次负载时间和复位时间的误差在100ms以内，负载的平均时间和复位的平均时 间也控制在100ms以内，完全可以达到检测焊机发热标准中的要求。在计数模式下，本实用 新型可以自动记录热敏开关闭合和断开的次数，记录的次数存在0误差，而且可以通过软 件调整每次试验需要记录的次数。
图1是本实用新型的示意框图； 图2中虚线框内部分是本实用新型的控制器的示意框图； 图3至图8是控制器原理图的不同部分，其中相同的网络标号表示在物理上连通 的点； 图3是本实用新型的控制器的CPU部分的电路图； 图4是本实用新型的控制器的按键输入、焊机输入和模式切换部分电路图； 图5是本实用新型的控制器的继电器输出电路图； 图6是本实用新型的控制器的时钟芯片接口电路图 图7是本实用新型的控制器的串口通信电路图；[0029] 图8是本实用新型的控制器的电源部分电路图； 图9是本实用新型的微型打印机框具体实施方式下面结合图1-图9对本实用新型做进一步说明。 如图1所示，本实施例包括焊机输入部分、控制器部分和打印机部分，其中控制器 部分的结构如图2所示，由CPU、按键输入电路、模式切换电路、继电器输出电路、时钟芯片 接口电路、串口通信电路、打印机接口电路等组成。 如图3所示，CPU为ATMEL公司的ATmega系列的单片机，型号为ATmegal6， CPU的 PD0和PD1接到RS232通信电路的U4 (型号是MAX232)芯片上，用以和打印机通信；CPU的 PB0接焊机输入电路，PBO接01 (型号TLP521_4)的15脚；CPU的PB1、PB2接按键输入电路， PB1接01的13脚，PB2接01的11脚；CPU的PB3接模式切换电路，PB3接01的9脚；C5、 C7和Yl晶体为CPU提供时钟信号；C13、 C14和C15是电源旁路电容；CPU是5V供电的，外 部电源经过整流芯片Bl，型号是RS308，然后通过稳压芯片U5，型号是7805将12V的直流电 压稳压在5V供给CPU的VCC ;CPU的TDI、 TDO、 TMS、 TCK接接口端子JTAG的7， 6， 5， 4，用以 连接JTAG仿真器。 如图4所示，焊机输入电路包括端子Pl、分压电阻Rl、限流电阻R2、下拉电阻R3、 稳压二极管Z1和光电隔离器件01，各器件的具体连接为焊机的热敏开关的一端串联到输 入端子P1的2脚，端子P1的2脚经分压电阻R1、限流电阻R2连接到光电隔离器件Ol的 1脚，稳压二极管Z1的正向端接入到光电隔离器件Ol的2脚，反向端和限流电阻R2并联， CPU的一个管脚和下拉电阻并联后接入到光电隔离器件01的15脚。光电隔离器件01的 16脚和2脚分别接端子Pl的1脚和VCC。当热敏开关闭合时，会有24V的电压加在Pl端 子上，经过电阻Rl分压和稳压二极管Zl (型号是1N4734A)的稳压使加载到电阻R2和01 的15脚、16脚(发光二极管)的电压为5V，从而流过01相应发光二极管的电流为5mA，驱 动01工作，使其相应的三极管导通，01的15脚和16脚直接相连，此时CPU的PBO和VCC连 接，PBO变为为高电平；当热敏开关断开时，01停止工作，相应的三极管截止，PBO又被下拉 电阻拉成低电平。就这样CPU通过检测PBO的高低电平，就会清楚热敏开关是断开还是闭 合的，从而知道焊接电源的状态(负载/复位)。 如图4所示，按键输入电路中设置两个按键，开始按键SI和结束按键S2。本电路 板上提供了 5V的电源，开始按键输入电路是由此电源的+5V端经过按键Sl接入P2端子2 脚，而电源0V接P2端子的1脚；结束按键输入电路是由电源的+5V经过按键S2接入P3端 子的2脚，电源的0V接入P3端子的1脚。当按键Sl按下时，5V的电压就会加载到端子的 两端。经过限流电阻R4驱动01工作，此时01相应的三极管就会导通，Ol的13脚和14脚 短路，CPU的PB1引脚就会和VCC直接连接变为高电平。同理，按键S2按下时，CPU的PB2 脚变成高电平；当按键抬起时，01停止工作，相应的三极管就会截止，PB1， PB2分别通过下 拉电阻R5和R7变为低电平。CPU通过PB1， PB2脚高低电平的判断就可以检测开始按键， 结束按键是否被按下。 如图4所示，模式切换电路中，由电路板上5V电源的+5V端经过开关的一路接到 端子P4的2脚，电源的0V端经过开关的的另一路接入端子P4的1脚。当开关闭合式，就会有5V的电压加载到P4端子的两端，经过限流电阻R8驱动01工作，此时01相应的三极 管就会导通，01的9脚和10脚直接相连，CPU的PB3引脚直接和VCC连接变为高电平；当 开关断开时，01停止工作，01相应的三极管就会截止，9脚和10脚之间为开路，CPU的PB3 引脚由下拉电阻拉成低电平。CPU通过判断PB3引脚的高低电平就会选取相应的实验模式 (计时模式/计数模式)。 如图5所示，在继电器输出电路中，CPU的PC0引脚连接到U2 (型号是ULN2003A) 的16脚，U2的l脚和继电器(线圈的一端)5脚相连，继电器(线圈的另一端)5脚和VCC 相连；继电器5脚和VCC之间串联一个二极管D2 (型号是IN4007)，继电器的�？サ�1， 3 分别和端子P8的1，2相连。把端子P8串联到外部的蜂鸣器中。当CPU的PCO引脚为高电 平时，通过驱动器U2作用后，变为低电平此时继电器4脚和5脚之间有5V的电压，使线圈 导通，继电器�？サ阄希俗覲8的两端导通，此时蜂鸣器开始鸣叫。当CPU的PC0为低 电平时，U2的1脚为高电平，此时继电器的4脚和5脚之间电压值为O，继电器停止工作，常 开触点断开，蜂鸣器停止鸣叫。 如图6所示，在时钟芯片接口电路中，CPU的PA 口作为地址数据复用线和U1(型 号是DS12C887)相连，PA0 PA7分别和Ul的4 11连接，CPU的PC 口和Ul的控制引脚 连接，PC2脚和Ul的1脚连接，用来选择时钟芯片的工作模式(INTEL/MOTOROLA) ，PC3脚接 Ul的14脚，用以所存读或者写的地址，PC4脚接U1的15脚，作为写入U1的信号，PC5脚接 Ul的17脚，作为读取U1的信号，U1的13脚接GND，片选信号一直有效，U1的18脚接由R20 和C8组成的上电复位电路。 如图7所示，在串口通信电路中，通信芯片为MAX232，CPU的PD1(TXD)引脚输出的 数字信号传送到MAX232的T2IN，经芯片处理由T20UT输出，芯片完成TTL电平到RS232电 平的转换；经端子P9进入到控制器的数字信号，传入到MAX232的R2IN，经芯片完成电平转 换后从R20UT传入到CPU的PD0 (RXD)。整个电路完成外部的打印机和控制器的通信。 如图9所示，本实施例所使用的打印机为炜煌公司的微型热敏打印机，CPU和打印 机采用RS232串口通信，端子P9的2、3引脚分别和MAX232的14脚(T20UT) 、8脚(R2IN) 相连接，P9的1脚和GND相连接，打印机E型端子的19脚(GND) 、 15脚(RXD) 、 13脚(TXD) 分别和P9的1、2、3脚相连接；打印机通过RXD脚接收CPU发出的数据。在每次实验开始和 试验结束时，CPU读取时钟芯片的时间，然后输出到打印机，打印出当前的时间。 此测试仪所要检测的焊接电源是带热切断装置的限制负载的手工金属弧焊电源。 它是通过热敏开关实现热切断的，当焊接电源负载过大或焊接时间过长时它的温度会上 升，当达到某一温度时，热敏开关就会断开，此时焊接电源停止工作；经过一段时间的自然 或人工冷却后，焊接电源的温度就会下降，当下降到某一温度时热敏开关闭合，焊接电源开 始工作。此测试仪所要检测的就是热敏开关的状态。进而可以清楚焊接电源所处的状态。 该设备在使用时，首先通过模式切换开关选择试验模式，当开关闭合时，此时试验 模式是计时模式，然后按一下开始按键，此实验开始，CPU控制打印机打印出当前时间和发 热试验计时开始，然后CPU就开始检测焊机热敏开关的状态。当热敏开关第一次闭合时开 始计时，此次闭合的时间为第一次负载时间；热敏开关断开时，开始记录第一次复位时间， 当热敏开关第二次闭合时，打印出第一次的负载时间和复位时间，就这样依次进行；当按下 结束按键时，CPU会计算出负载的平均时间和复位的平均时间并通过打印机打印出来，然后再打印出发热试验计时结束和当前的时间；当模式切换开关断开时，此时的试验模式为计 数模式，然后按一下开始按键，此实验开始，CPU控制打印机打印出当前时间和发热试验计 数开始，然后CPU就会在热敏开关第一次闭合时开始记录热敏开关动作的次数，当记录到 200次时，CPU控制打印机打印出记录次数200次，计时试验结束和当前的时间，与此同时 CPU使继电器常开触点吸合，端子P8的1、2脚短路，蜂鸣器开始鸣叫，延迟10秒钟后自动停 止。
权利要求一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，其特征在于包括CPU、焊机输入电路、按键输入电路、模式切换电路、继电器输出电路、蜂鸣器、时钟芯片、时钟芯片接口电路、串口通信电路和打印机接口电路；其中焊机输入电路的一端与焊机的热敏开关相连，另一端与CPU相连，CPU通过焊机输入电路采集焊机热敏开关的断开或闭合状态；按键输入电路与CPU相连，控制CPU的工作状态；模式切换电路与CPU相连，控制CPU的工作模式；时钟芯片通过时钟芯片接口电路与CPU相连，为CPU提供时间信号；蜂鸣器通过继电器输出电路与CPU相连；用于连接打印机的打印机接口电路通过串口通信电路与CPU相连；所述的CPU的工作模式有两种计时模式和计数模式；所述的计时模式在设定时间内，CPU记录热敏开关每次闭合或断开的持续时间，以及计算在设定时间内每次闭合和断开持续的平均时间并输送给打印机打�。凰龅募剖Ｊ紺PU记录热敏开关动作的次数，当热敏开关动作次数达到设定值时，CPU控制继电器输出电路使蜂鸣器鸣叫。
2. 根据权利要求1所述的一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，其特征在于所述的CPU为ATMEL公司的ATmega系列的单片机。
3. 根据权利要求1所述的一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，其特征在于所述的焊机输入电路包括端子P1、分压电阻R1、限流电阻R2、稳压二极管Z1和光电隔离器件，各器件的具体连接为焊机的热敏开关串联到端子P1的两端，端子P1的两端又依次经过分压电阻Rl、限流电阻R2和光电隔离器件01与CPU相连接；稳压二极管Zl与限流电阻R2并联，并且稳压二极管Z1的正向端与光电隔离器件连接。
4. 根据权利要求1所述的一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，其特征在于所述的按键输入电路包括开始按键S1、结束按键S2、限流电阻R4、限流电阻R6、端子P2、端子P3和光电隔离器件，各器件之间的具体连接为开始按键SI和5V电源串联接入到端子P2的两端，端子P2通过限流电阻R4和光电隔离器件01连接到CPU的一个管脚；结束按键S2和5V电源串联接入到端子P3的两端，端子P3通过限流电阻R6和光电隔离器件01连接到CPU的另一个管脚。
5. 根据权利要求1所述的一种智能型弧焊电源发热试验测试仪，其特征在于所述的模式切换电路包括开关、限流电阻R8和光电隔离器件，各器件之间的具体连接为5V电源的两端分别通过开关的两路接入到端子P4的两端，端子P4的两端依次经过限流电阻R8和光电隔离器件01与CPU的管脚相连接。
专利摘要本实用新型是一种智能型弧焊电源发热试验测试仪。此测试仪包括焊机输入电路、按键输入电路、模式切换电路、继电器输出电路、时钟芯片接口电路、串口通信电路、打印机接口电路。CPU从按键输入电路和模式切换电路接收实验开始和模式选择控制信号，然后CPU开始开始实时的读取焊机的输入信号，并在规定的动作发生时，把试验数据通过串口通信输出到打印机，由打印机打印出实验结果。本实用新型有两种试验模式，在计时模式下，每次负载时间和复位时间的误差在100ms以内，负载的平均时间和复位的平均时间也控制在100ms以内。在计数模式下，可以自动记录热敏开关闭合和断开的次数，记录的次数存在0误差。
文档编号G01R31/40GK201464627SQ20092010974
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者刘强, 宋永伦, 张军, 黄东龙 申请人:北京工业大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
