Устройство для измерения сварочного тока

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii 742073

Союз Советских

Социал нстичесних

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2608533/25-27 (5))M. Кд.

В 23 К 11/24 с присоединением заявки,%—

Государственный котентет (23) Приоритет о ABJIBM нзобретеннй н аткрытнй

Опубликовано 25.06.80. В оллетень pk 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (53) УДК 621.791. .763.037 (С88.8) (72) Авторы изобретения

10. А. Петров и Чье Ен Ун

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СВАРОЧНОГО ТОКА

Изобретение относится к контактной точеч. I ной электросварке и может быль иснользовано для измерения мгновенных, амплитудных и декствующих значений сварочного тока.

Известно устройство для измерения амплитуд5 ных и действующих значетптй сварочного тока, содержащее датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского, интегрирующую схему, блок формирования и запоминания тока и измерительный прибор (1).

Данное устройство характеризуется значительной погрешностью измерения сварочного тока от 3 до 6%. При работе сварочной машины на измерительные провода действует ЭДС взаимной индукции, наводимая сварочным током и достигающая значительных величин. Для уменьшения влияния паводок применяют скручивание или экранирование измерительных проводов, но это не позволяет полностью устранить влияние наводок.

Известно также устройство, в котором устранение наводок достигнуто применением дифференциального усилителя с прямым и инверсным входами (2).

Однако это устройство является достаточно сложным и имеет низкую надежность в работе.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для измерения сварочного тока, содержащее датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского. соединенного с интегрирующей схемой, выполненной в виде дифференциальных усилителей, сопротивления, конденсатора и повторителя напряжения, выход которой подклточен ко входу блока формирования и запоминания тока (3).

Это устройство позволяет осуществлять интегрирование синхронно с импульсом сварочного тока, но также обладает значительной погрешностью при измерении сварочного тока, обусловленную действием противо ЭДС при заряде конденсатора и наводками на измерительные провода при работе сварочной машины.

Цель изобретения — повышение точности измерения сварочного тока.

Поставленная цель достигается тем, что пояс Роговского выполнен с заземленной бором 19. Пояс Роговского 1 подсоединен также ко входу схемы 20 управления, выход которой соединен с управляющей цепью электронного ключа 21, а его коммутирующая цепь

1тодключена к конденсатору 15.

Устройство работает следующим образом.

При включении сварочной машины на выходах пояса Роговского 1 формируются напряжения О и О> равные по амплитуде и проти10 воположные по фазе. Величины напряжений

U и О2 пропорциональны производной от сварочного тока - При работе сварочнои маЙсв пины, на измерительные провода действуют наводки от сварочного тока. Причем фазы на15 пряжений паводок О и U> в измерительных проводах совпадают, и величины этих напряжений равны, так как измерительные провода идентичны друг другу и находятся в одинаковых условиях под воздействием паводок. Та20 ким образом,па неинвертирующемвходе дифференциального усилителя 4 действует сумма напряжений U, . Он1, а на инвертирующем вхоДс ДействУет сУмма напРЯжений — Uz + О1л, причем как указано О = -О, ОН1 = О„,. Следовательно, на выходе дифференциального усилителя 4 формируется сигнал О,„, равный

Од,, = А + Он — (— Ог + О} г)=2О (1)

Из выражения (1) видно, что при исполь30 зовании дифференциального усилителя 4 совместно с поясом Роговского 1, выполненного со средпей точкой, напряжения наводки на измерительные провода 2 и 3 вэаимокомпенсируются, а полезный сигнал, пропорциональный

35 производной от сварочного тока, удваивается, что новьппает точность и помехозащищенность устройства. С выхода дифференциального усилителя 4 сигнал U поступает на конденвых сатор 15 через зарядное сопротивление 14, На конденсаторе 15 формируется сигнал О, про40 порцпональный мгновенному значению сварочпого тока„который поступает í- вход повторителя 16 напряжения, а с его выхода в блок 1Ь формирования и запоминания сварочного тока, величина которого считывается измерительным

45 прибором 19.

Выполнение интегрирующей схемы на основе дифференциального усилителя 4, зарядного сопротивления 14, конденсатора 15 и повторители 16 напряжения позволяет осуществить комненсацню противо ЭДС, возникающую при заряде конденсатора 15. Это достигается тем, что часть напряжения сигнала U с выхода повторителя 16 напряжения подается на неинвертирующий вход дифференциального усили55 теля 4 через сопротивление 17 положительнои обратной связи. При этом процесс. интегрирования получается близким к идеальному, почти во всем диапазоне выходного напряжения ин3 74 средней точкой, а два другие его выхода подсоединены ко входам интегрирующей схемы.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения сварочного тока; на фиг. 2 — графики изменения интегрируемого напряжения; на фиг, 3 — временные диаграммы при измерении сварочного тока.

Устройство содержит датчик тока — пояс

Роговского 1, выполненный с заземленной средней точкой для получения двух противофаэных, но равных по амплитуде напряжений, измерительные провода 2 и 3, дифференциальный усилитель с входными сопротивлениями 5 и 6. Дифференциальный усилитель 4 выполнен на операционных усилителях 7-. и 8, включенных по схеме инвертирующих усилителей с единичными коэффициентами передачи, устанавливаемых сопротивленияьли 6, 9, 10 и 5, 11, 12, 13. Дифференциальный усилитель 4 совместно с поясом Роговского 1 предназначен для подавлепня помех, возникающих от паводок па измерительные провода при работе сварочной маплн1ы. В состав устройства также входят зарядное сопротивление 14 и конденсатор 15, служащ1ле для формирова ия напряжения, пропорционального сварочному току путем интегрирования напряжения с пояса Роговского 1, поступающего через дифференциальный усилитель 4, повторитель 16 напряжения с высоким входным сопротивлением для предотвращения самопроизвольного разряда кочценсатора 15, сопротивление 17 положительной обратной связи, предназначенное для компенсации противо ЗДС, возникающей при заряде конденсатора 15. Устройлство содержит также блок 18 формирования и запоминания тока, предназначенный для формирования и запоминания амплитудного и действующего значения сварочного тока, измерительный прибор 19 для отсчета величины сварочного тока, схему 20 управления и электронный ключ 21, предназначенные для осуществления процесса интегрирования синхронно с. импульсом сварочного тока с целью уменьшения погрешности измерения, вызванной действием дрейфа нуля операционных усилителей 7 и 8. Злементы устройства соединены таким образом, vT0 IIosc

Роговского 1 с заземленным средним выводом подсоединен посредством измерительных проводов

2 и 3 через входные сопротивления 5 и 6 ко входам дифференциального усилителя 4, выход которого соединен через зарядное сопротивление 14 с конденсатором 15, один вывод которого заземлен, а другой подсоединен к входу повторителя 16 напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 4 через сопротивление

17 поло>хительной обратной связи и со входом блока 18 формирования и запоминания тока выход KoTopOI 0 соедлнен с измерительным при2073 4

742073

5 тегрирующей схемы, как показано на фиг. 2. (кривая 2). На фиг. 2 график 1 соответствует процессу идеального интегрирования, график 3 соответствует процессу интегрирования известного устройства. Графики на фиг. 2 построены для случая скачкообразного воздействия входного напряжения на интегрирующую схему.

Введение положительной обратной связи по указанной схеме значительно повышает точность измерения сварочного тока. Выполнение интегрирующей схемы в основе дифференциального усилителя 4, состоящего из двух идентичных операционных усилителей 7 и 8 компенсирует ошибку из-за смещения нуля операционных усилителей 7, 8, так как схемы интегрирующих усилителей идентичны, вследствие соответствующего выбора номиналов сопротивления 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, на погрешность, обусловленная смешением нуля и возникающая на первом интегрирующем усилителе, суммируется с примерно равной ей ошибкой второго инвертирующего усилителя, но с противоположным знаком.

Включение конденсатора 15 по предложенной схеме, при которой один вывод конденсатора заземлен, облегчает установку нулевого напряжения на нем, Схема 20 управления и электронный ключ

21 предназначены для осуществления процесса интегрирования синхронно с импульсом сварочного тока. При отсутствии сварочного тока ключ 21 замкнут и шунтирует конденсатор 15.

При включении сварочного тока i, напряжение с выхода пояса Роговского 1 U> поступает на вход схемы 20 управления, которая формирует сигнал О „размыкающий ключ 21, обеспечивая тем самым начало процесса интегрирования. По окончании импульса сварочного тока напряжения 0 на выходе схемы 20 управления изменяется скачком до уровня, нри котором ключ 21 вновь замыкается и шунтирует конденсатор 15. Осушествление процесса интегрирования синхронно с импульсом сварочного тока повышает точность измерения сварочного тока.

Погрешность устройства при,измерении амплитудного значения сварочного тока не превышает 0,5%,,а действующего значения сварочного тока не превышает 0,7% практически во всем диапазоне измерений. Опытная проверка извесптых технических решений показала, что погрешность измерения достигается 3 — 6%, а при измерении малых значений сварочного тока возрастает до 5 — 8%.

Использование данного устройства для контроля сварочного тока, являющегося одним иэ основных параметров режима сварки, позволит повысить качество сварных соединений.

Устройство целесообразно использовать в составе системы автоматического контроля или управления процесса контактной точечной сварки.

Формула изобретения

Устройство для измерения сварочного тока, содержащее датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского, соединенного с интегрируэ5 ющей схемой, выполненной в виде дифференциажньи усилителей, сопротивления, конденсатора и повторителя напряжения, выход которой подключен ко входу блока формирования и запоминания тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, пояс Роговского выполнен с заземленной средней точкой, а два другие его вывода подсоединеньт ко входам интегрирующей схемы.

35 Источники информации, принятые во в:-гимание при экспертизе

1. Орлов Б. Д. и др. Контроль точечной и роликовой электросварки. М., "Машиностроение", 1973, с. 140.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке, Х 2493372/25 — 27 (073444), кл. В 23 К 11/24, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР Н 467797, 45 кл. В 23 К 11/26, 1975.