Устройство контроля частоты пульсаций электрических параметров при контактной стыковой сварке оплавлением Советский патент 1982 года по МПК B23K11/04 

(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ПУЛЬСАЦИЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ КОНТАКТНОЙ

СТЫКОВОЙ СВАРКЕ ОПЛАВЛЕНИЕМ

1.

Изобретение относится к стыковой контактной сварке и может быть использовано в черной и цветнбй металлургии.

Известно устройство контроля частоты пульсаций тока, реализованное в самонастраивающейся системе регулирования процесса, содержащее чувствительный элемент, подключенный к трансформатору тока, фильтр высокочастотных помех, формирователь импульсных сигналов и частотомер, при этом чувствительный элемент соединен с фильтром высокочастотных помех, который в свою очередь, подсоединен к формирователю импульсных сигналов, подключенному к частотомеру, который преобразует сигналы в потенциальный сигнал 1.

Недостатком этого устройства является необходимость фильтрации сигнала от высокочастотных помех и преобразования импульсных сигналов в потенциальный с помощью частотомера, что снижает достоверность, а следовательно, и точность контроля.

Известно также устройство контроля частоты пульсаций вторичного напряжения, реализующее способ стыковой контактной сварки оплавлением, содержащее последовательно соединенные чувствительный элемент.

фильтры нижних и, верхних частот контролируемого параметра и конденсаторный частотомер 2.

Однако это устройство имеет низкую точность контроля, обусловленную как фильтрацией сигналов, так и преобразованием информационных сигналов с помощью конденсаторного частотомера, токи утечки которого снижают достоверность преобразования.

Наиболее близким по технической сущ10ности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для контроля частоты пульсаций, реализованное в устройстве для контроля процесса стыковой контактной сварки оплавлением, содержащее

15 последовательно соединенные чувствительный элемент, фильтр нижних частот; служащий для защиты от высокочастотных помех, заграждающий фильтр, настроенный на частоту 50 Гц, двухполупериодный выпрямитель, усилитель, ограничитель, частотный де20тектор, преобразующий информационный сиг нал в сигнал постоянного тока, усилитель мощности и самописец-регистратор, произво-. дящий запись в единицах частоты на бумажную ленту и RC-генератор, подключенный

ко входу усилителя и предназначенный для калибровки шкалы, настроенной на частоту 1000 Гц 3.

Недостатком этого устройства является низкая достоверность и точность контроля, обусловленная необходимостью применения элемента фильтрации, двухполупериодного преобразователя и частотного детектора. Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что Б устройство, содержащее чувствительный элемент, усилитель и регистрируюшее устройство, введены последовательно соединенные фильтр постоянной составляющей, первый дифференцирующий элемент, элемент выбора сигналов одной полярности, формирователь. импульсных нормированных сигналов и сумматор, а также последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий элемент и формирователь управляющих сигналов, при этом последний подключей к другому входу сумматора, выход KOToporQ соединен с регистрирующим устройством, а чувствительный элемент через усилитель соединен с компаратором и фильтром постоянной составляющей.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства контроля частоты пульсаций электрических параметров; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства, где Ui - сигнал с чувствительного элемента; U2 - усиленный сигнал; Uj - сигналы с первого дифференцирующего элемента; U - выделенные сигналы одной полярности; Us - импульсные нормированные сигналы; U - сигналы компаратора; Uy - сигналы со второго дифференцирующего элемента; Ug - управляющие сигналы.

Устройство содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, фильтр 3 постоянной составляющей, первый дифференцирующий элемент 4, элемент 5 выбора сигналов одной полярности, формирователь 6 импульсных нормированных сигналов, сумматор 7, компаратор 8, второй дифференцирующий элемент 9, формирователь 10 управляющих сигналов и регистрирующее устройство 11, при этом чувствительный элемент соединен со входом усилителя 2, его выход соединен с последовательно соединенными фильтром 3 постоянной составляющей, первым дифференцирующим элементом 4, элементом 5 выбора сигналов одной полярности, формирователем 6.импульсных нормированных сигналов, выход которого подключен к счетному входу сумматора 7, и с последовательно соединенным компаратором 8, вторым дифференцирующим элементом 9 и формирователем 10 управляющих сигналов, выход которого подсоединен к упрйвляющему входу сумматора, а выход сумматора соединен с регистрирующим устройством 11.

Устройство работает следующим образом.

Чувствительный элемент 1 выполнен в виде двух идентичных преобразователей Холла, установленных по обе стороны от щины неподвижной станины стыкосварочной машины вдоль перемешения подвижной. Преобразователи Холла соединены последовательно, поэтому высокочастотные помехи компенсируются. Тактовые электроды преобразователей Холла подключают либо к стабилизатору тока, либо к датчику вторичного напряжения, подключенного к губкам стыкоссарочной машины, при этом на выходе чувствительного элемента формируется сигнал, пропорциональный току или мощности, соответственно. Усиленный в усилителе 2 информационный сигнал (фиг. 2 поступает на выход фильтра постоянной составляющей 3. Фильтр - выполняет функцию предварительного дифференцирования для выявления слабых пульсаций и формирования переднего и заднего фронтов пульсаций. Роль фильтра постоянной составляющей выполняет, например конденсатор. Сигнал с фильтра поступает на вход первого дифференцирующего элемента 4, который формирует импульсные сигналы Uj равной полярности, соответствующие моментам наступления пульсации. Одной пульсации соответствует два равнополярных сигнала, элементом выбора сигналов одной полярности 5 (например, диодом или поляризо-ванным конденсатором) осуществляют операцию выбора однополярных сигналов Уд. Амплитуда и крутизна полученных сигналов и различна, и для исключения возможной потери импульса эти импульсы преобразуют в импульсные нормированные сигналы Us в формирователе 6. Эти импульсы далее поступают непрерывно на счетный вход сумматора 7. Работой сумматора управляют импульсные сигйалы, сформированные последовательным дифференцированием сигналов и с компаратора 8, подключенного к выходу усилителя и формированием по сигналам U управляющих сигналов Ug. Эти сигналы появляются только в момент, прохождения через нуль основного информационного сигнала.

В это время отсутствуют пульсации, так как наступает технологическая пауза в сплавлении. Длительность управляю1цего сигнала tyc выбирают из условия

t, ty.,

гдet - время считывания информационного сигнала (10 с);

2 - время начала пульсации в следующем полупериоде (3 - 5) X 10 с. поэтому потеря информационного импульса полностью исключается.

Передним фронтом управляющего сигнала производится считывание набранного числа в сумматоре, а задним - сброс и подготовка сумматора к счету импульсов в следующем полупериоде. Таким образом, число пульсаций за полупериод характеризует частоту пульсаций контролируемых электрических параметров. Информация о частоте пульсаций поступает в регистрирующее устройство (например, типа Щ 68000 К), обеспечивающего последовательную распечатку поступающей информации. Для получения аналогового сигнала о частоте пульсации выход сумматора необходимо подключить к цифроаналоговому преобразователю и далее производить запись известными средствами. Использование предлагаемого устройства повыщает точность контроля за счет получения информационного сигнала без высокочастотных помех, предварительного выявления слабых сигналов и последующего их дифференцирования, нормирования сигналов одной полярности и исключения потери информационных импульсов путем осуществления считывания в моменты наступления технологических пауз в оплавлении. Формула изобретения Устройство контроля частоты пульсаций электрических параметров при контактной стыковой сварке оплавлением, содержащее чувствительный элемент, усилитель и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности контроля в него введены последовательно соединенные фильтр постоянной составляющей первый дифференцирующий элемент, элемент выбора сигналов одной полярности, формирователь импульсных нормированных сигналов и сумматор, а также последовательно соединенные компаратор, второй дифференцирующий элемент и формирователь управляющих сигналов, при этом последний подключен к другому входу сумматора, выход которого соединен с регистрирующим устройством, а чувствительный элемент через усилитель соединен с компаратором и ф 1льтром постоянной составляющей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патон Б. Е., Лебедев В. К. Электрооборудование для контактной сварки. М., «Мащиностроение, 1969, с. 233. 2.Авторское свидетельство СССР № 239454, кл. В 23 К 11/04, 20.07.67. 3.Авторское свидетельство СССР № 159247, кл. В 23 К 11/04, 21.02.62 (прототип).