Устройство для измерения активногоСОпРОТиВлЕНия СВАРОчНОгО КОНТуРА Советский патент 1981 года по МПК B23K11/24 

Изобретеиие Относится к области контактной сварки и может быть использовано для контроля активного сопротивления сварочного контура ИЛИ сварочного контакта.

Известно устройство для измерения активного сопротивления сварочного контакта, содержащее датчик тока, датчи-к напряжения, компенсационное или эталонное сопротивление и индикатор рассогласования 1.

Недостатками известного устройства являются значительная погрешность .измерения и низкое быстродействие из-за наличия механических узлов и поэтому малопригодны для автоматического измерения сопротивления.

Известно устройство для измерения сопротивления сварочного контакта, содержащее датч,ик тока, датчик напряжения, блок деления 2. Однако это устройство имеет значительную погрешность измерения из-за наличия блока деления, техническая 1реализация которого затруднена.

Известно устройство для измерения активного сопротивления сварочного контура, содержащее датчик тока, датчик напряжения и последовательно соединенные первый и второй интеграторы, блок запоминания и индикации {3.

Однако такое устройство имеет низкую точность измерения из-за наличия блока деления, техническая реализация которого затруднена. При измерении сопротшвления 5 таким устройством на сварочных машинах переменного тока появляется дополнительная значительная погрешность измерения, обусловленная неопределен-ностью вычисляемого сопротивлениясварочного контакта в момент времени, когда сварочный ток имеет нулевое значение.

Целью изобретения является повышение точности измерения активного сопротивления сварочного контура.

Поставленная цель достигается тем,

15 что в устройство введены источник опорiHoro напряжения, блок синхронизации и соединенные пос,иедовательно квадратор, третий интегратор, четвертый интегратор и блок сравнения, а между выходами датчи20ков тока и напряжения и входом первого интегратора установлен блок умножения, при этом выходы блока синхронизации соединены со вторыми входами интеграторов,

25 вход квадратора подключен к выходу датчика тока и к входу блока си1нхронизашш, выход блока сравнения соединен с третьими входами второго и четвертого интеграторов, а второй вход блока сравнения под30ключен к Источнику опорного напряжения.

На фиг. 1 изобра ;ена схема устройства, на фнг. 2 - временные диаграммы атри измереНии сопротивления данным устр ойством.

Устройство содерл ит датчик тока 1, датчлк напряжения 2, блок ум1ножения5, квалратор 4, первый интегратор 5, второй пптегратор 6, третий интегратор 7, четвертый интегратор 8, блок сннхронизацнн 9, блок сравнения 10 и блок запоминания н индикации 11. Устройство выполнено на стандартных блоках, не требующих дополнительных разработок.

Датчик тока / нр-едназначен для формирования сигнала пропорционального сварочному току. Датчик напряжения 2 подключается к участку сварочной цепи, сопротивление которого измеряется предложенным устройством. При подключ.ении датчика напряжения 2 ко входным зажимам сварочного контура (выходные зажимы вторичной обмотки сварочного трансформатора) измеряется активное сопротивление этого контура, а при подключелии к сварочным электродам - сопротивление сварочного контакта. Блок умножения 5 служит для вычисления мгновенной мощности путем перемножения сигналов тока н напряжения, а квадратор 4 для вычисления квадратнчного значения тока. Первый интегратор 5 формирует снгнал пропорциональный активной энерпл:, выделяющейся в сварочном контуре за один период тока, а второй интегратор 6 служит для интегрирования сигнала пропорцио«ально.го энергии за один период. Третий интегратор 7 предназначен для формирования сигнала -пропорционального интегралу от квадратичного значения тока за один период тока, а четвертый интегратор 8 служит для интегрирования сигнала с выхода интегратора 7 в конце периода тока. Блок синхронизации 9 осуществляет си-нхронизацию режима работы всех интеграторов. Блок сравнения 10 предназначен для выработки сиГнала прекращения интегрирования ири достижении сигнала пропорционального интегралу от выходного сигнала интегратора 7, заранее установленного постоянного уровня A,const. Блок запоминания и индикации // предназначен для заломинания и ,инд11ка1ции вел-ичины измеряемого сопротивления.

Устройство работает следующим образам.

При :включении сварочной мащины на выходе датчика тока 1 формируется сигнал пронорцнональный мгновенному значению сварочного тока, протекающему по сварочному контуру, а на выходе датчика напряжения 2 - сигнал пропорциональный мгновенному значению напряжения на зажимах сварочного (см. фиг. 2) контура. В блоке умножения 3 вычисляется мгновениая мощность

(1)

Р id, и,

а в квадраторе 4 квадратичное значение сигнала S .(2)

Затем сигналы Р я S подвергаются ннтегрированню в пределах одного периода сварочного тока в интеграторах 5 и 7, соответственно. В результате интегрирования на выходе иитегратора 5 формируется сигнал пропорциональный активной энергии, выделяющейся в сварочном контуре

Q - pdt,

(3)

где Т - период сварочного тока. На выходе квадратора 4 формируется интегральное значение квадратичного тока за один период:

/

G { Sdt.

(4)

Результаты интегрирова)Ния (3) и (4) в ко-нце периода тока запоминаются в инте30 граторах 5 и 7, соответственно;

(5)

F Q(T) (6) 2 G(T),

где FI и FZ представляют собой постоянные уровни сигналов. В конце периода тока включаются одиовременио интеграторы 6 и 8, на входы которых поданы сигналы FI и FZ, соответственно. В результате интегрирования на выходах интеграторов 6 и 8 формируются линейно изменяющиеся сигналы /1 и /2 соответственно:

/, i f ,Л f ,т ; о

(8)

/2 FZT . о

Процессы интегрирования (7) и (8) производятся до момента времени т, при котором величина сигнала /2 «е достигнет заранее установленного постоянного уровня А const. (При условии:

/0 Л

(9)

на выходе блока оравнения 0 формируется сигнал Uynp, переводящий интеграторы 6 и 8 :ИЗ режима интегрирования в режим хранения. Тогда ъелнчнна интеграла /i в момент времени т будет равна активному сопротивлению сварочного контура R. Действительно, величина интеграла (3), соответствующая активной энергии за один период может быть выражена в другой известной форме Q {i-c3/ d/.(10) Но так как величина, соответствующая измеряемому активному сопротивлению, изменяется в действительности незначительно за Период сварочного тока, то можно записать: Q / . о Из выражений (4) и (И) следует, что Q Заменяя в выражении (12) значения Q и G интегралами /i и /а, получим: / -4 - °.: Проведенная замена является справедливой, так как величина /i и /2 являются прямо пропорциональными величинам Q (И G, соответственно. Таким обр-азом, величина сопротивления К, в Момент времени т прямо пропорциональна величине и обратно пропорциональна величине F2. Но так как при / т выполняется условие (9), то есть /2 Л const, то из выражения (13) следует, что ; /(/, ТС i F,dt KF.-c, ,.11,,, где Д 7 1коэффициент про/2порциональности. Отсюда следует, что величина активного сопротивления пропорциональна величине . Блок си1нх:ранизации 9 осуществляет синхронизацию режимов работы интеграторов 5, 6, 7, 8 синхронно с периодами сварочного тока. В начале периода тока сигналы (7(.,,,, с блока синхронизации 9 переводят интеграторы 5 и 7 в режим интегрирования, затем в конце периода тока интеграторы 5 и 7 переводятся в режим запом-инания, а интеграторы 6 и 8 после предварительного об.нуления в режим интегрирования. К началу следующего периода тока сигналы с блока синхронизации обнуляют интеграторы 5 я 6. В блоке запоминания и индикации // происходит хранение измеряемой величины сопротивления R и индикация. Использование устройства для контроля активного сопротивления сварочного контура или сварочного контакта, являющихся важными факторами сварочного процесса, позволяет значительно повысить качество сварного соединения. Устройство целесообразно использовать в составе систем автоматического контроля и управления сварочным процессом с целью иовыщения стабильности сварного соединения. Формула изобретения Устройство для измерения активного сопротивления сварочного контура, содержащее датчик тока, датчик напряжения и последовательно соединенные первый и второй интеграторы, блок запоминания и индикации, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения активного сопротивления сварочного контура, в «его введены источник опорного напряжения, блок си1нхронизации и соединенные последовательно квадратор, третий интеrpaTOip, четвертый интегратор и блок сравнения, а между выхгодами датчиков тока и напряжения и входом первого интегратора установлен блок умножения, при этом выходы блока синхронизации соединены с вторыми входами интеграторов, вход квадратора подключен к выходу датчика тока и к входу блока синхронизации, выход блока сравнения соединен с третьими входами второго и четвертого интеграторов, а второй вход блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 347136, кл. В 23 К ПШ, 1968. 2.Заявка № 2699292/27, кл. В 23 К 11/24, 1978, по которой принято решенне о выдаче авторского свидетельства. 3.Орлов Б. Д. и др. Контроль точечной и роликовой электросварки. М., «Мащиностроение, 1973, с. 170-171.

PffSf

уг. /

r -/j-f-Vv I

1 i

,. 1/Л /Л lA: iA j.:: fTi i - 1 I

f..l

LJ «riiC-

IГ

rr.

f ....j..

I/