CN210347533U - 一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪，所述空载和有载识别控制电路包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元，电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。本实用新型中的磁粉探伤仪能够通过空载和有载识别控制电路，调整适合的工作脉宽，使磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起仪器损坏以及带来安全风险。

Description

一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪

技术领域

本实用新型涉及磁粉探伤技术领域，特别涉及一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪。

背景技术

利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，利用钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。磁粉探伤是无损检测五大常规方法的一种，也是检验铁磁性材料表面或近表面缺陷的一种常用手段。由于其检测灵敏度高、工艺简单可靠，故被广泛采用。

磁粉探伤仪是用于检查铁制品表面和近表面缺陷的仪器，广泛用于压力容器（锅炉、储气罐、油罐等）、压力管道（气管、油管、水管）、船舶、钢铁、机械装备、航天、航空、电力、汽车、摩托车、石油、化工、铁路、桥梁、电梯、游乐场等的设备的制造、安装、使用过程中。

首先介绍磁粉探伤仪空载和有载两个概念：

空载：是指磁粉探伤仪通磁，探脚悬空，通过空气形成闭合磁回路。

有载：是指磁粉探伤仪通磁，探脚放于导磁介质上，通过导磁介质形成闭合磁回路。

在相同频率、相同脉宽、相同幅值交流电的驱动下，磁粉探伤仪在空载时由于等效电感小，其损耗功率与有载时相比成倍的增加。现有充电式磁粉探伤仪一般由锂电池供电，通过DC/AC变换成交流电来驱动磁粉探伤仪探头工作，由于没有空载与有载识别功能，当探脚接触不良或完全空载时，锂电池的供电成倍增加，将会带来以下问题：

1、空载时，磁粉探伤仪的工作电流超过电路板的设计电流，使得电路板的发热严重，存在电路板烧毁的可能；

2、空载时，电池供电超出其额定电流，使得电路板的发热严重，缩短电池的寿命，并且极易引起电池***等故障；

3、空载时，探头的线圈电流很大，使得线圈发热严重，导致线圈易烧断。

总之，空载时，磁粉探伤仪很容易损坏，并存在安全隐患。因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪，使磁粉探伤仪可以实现空载和有载的识别，从而防止磁粉探伤仪因空载导致仪器损坏。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种空载和有载识别控制电路，包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元，电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述电流采样单元包括电流检测芯片，所述电流检测芯片的第1脚和第2脚接入电流，所述电流检测芯片的第3脚和第4脚输出电流，所述电流检测芯片的第7脚连接电压比较单元，所述电流检测芯片的第8脚连接5V电源。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的CHK端连接电压比较模块。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述电压比较单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，所述运算放大器的反相输入端分别连接第一电阻的一端、第二电阻的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接电流检测芯片的OUT端，所述第二电阻的另一端分别连接运算放大器的输出端和控制芯片的CHK端，所述第一电容的另一端接地，所述运算放大器的同相输入端分别连接第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二电容的一端，所述第三电阻的另一端连接5V电源，所述第四电阻的另一端接地，所述第二电容的另一端接地。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述控制芯片的型号为AT89S52-TQFP。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述电流检测芯片的型号为ACS712ELCTR。

所述的空载和有载识别控制电路中，所述运算放大器的型号为LM358。

一种磁粉探伤仪，所述磁粉探伤仪内设置有如以上任意一项所述的空载和有载识别控制电路。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪，所述空载和有载识别控制电路包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元，电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。本实用新型中的磁粉探伤仪能够通过空载和有载识别控制电路，调整适合的工作脉宽，使磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起仪器损坏以及带来安全风险。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种空载和有载识别控制电路的电路原理图；

图2为本实用新型提供的一种空载和有载识别控制电路中电池供电电流尖峰检测波形图；

图3为本实用新型提供的一种空载和有载识别控制电路的软件流程图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪，使得磁粉探伤仪可以实现空载和有载的识别，防止磁粉探伤仪因空载导致仪器损坏。同时，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型提供的空载和有载识别控制电路的电路原理图，所述空载和有载识别控制电路包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元（图中未示出），电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。

其中，电流采样单元输入磁粉探伤仪的电池电流，且电流采样单元连接电压比较单元的输入端，电压比较单元的输出端连接控制单元，控制单元对磁粉探伤仪的工作脉宽进行调整，具体表现为：在空载时，改为安全脉宽继续工作，在有载时再重新调整回正常工作脉宽工作。因此，通过空载和有载识别控制电路，充电式磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起仪器损坏，不会因为空载而招来不必要的安全风险。

具体来说，所述电流采样单元包括电流检测芯片U1，所述电流检测芯片U1的第1脚和第2脚接入电流，所述电流检测芯片U1的第3脚和第4脚输出电流，所述电流检测芯片U1的第7脚连接电压比较单元，所述电流检测芯片U1的第8脚连接5V电源。

即电池的电流从电流检测芯片U1的第1脚和第2脚流入，然后从电流检测芯片U1的第3脚和第4脚流出，检测芯片采样到电池的电流后，通过第7脚输出与输入电流成比例的电压信号Vo，然后送到电压比较单元做进一步处理。较佳的，所述电流检测芯片的型号选为ACS712ELCTR，当然在其它的实施例中，也可选择其他具有相同功能但不同型号的芯片，本实用新型对此不做限定。

在更具体的实施例中，所述电压比较单元包括运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2，所述运算放大器U2的反相输入端分别连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接电流检测芯片U1的OUT端，所述第二电阻R2的另一端分别连接运算放大器U2的输出端和控制芯片的CHK端，所述第一电容C1的另一端接地，所述运算放大器U2的同相输入端分别连接第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和第二电容C2的一端，所述第三电阻R3的另一端连接5V电源，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第二电容C2的另一端接地。

其中，第一电阻R1和第三电阻R3用于限流，第二电阻R2起到缓冲作用，第一电容C1和第二电容C2用于滤除高频信号。请结合图2，运算放大器U2可以将输入的Vo电压信号与参考电压进行比较，从而输出一个低电平有效的方波信号CHK，这个方波信号的低电平宽度即为电池供电电流尖峰宽度Td。较佳的，所述运算放大器的型号为LM358。

进一步的，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的CHK端连接电压比较模块。当电流低于参考值时，控制芯片检测信号CHK为高电平；反之，则为低电平。低电平这段时间即为电池供电电流尖峰宽度Td，通过控制芯片即可检测出电池供电电流尖峰宽度Td的大小。所述控制芯片的型号优选为AT89S52-TQFP，当然在其它的实施例中，也可选择其他具有相同功能但不同型号的芯片，本实用新型对此不做限定。

此外，本实用新型还提供一种磁粉探伤仪，所述磁粉探伤仪内设置有如以上所述的空载和有载识别控制电路，所述磁粉探伤仪的工作原理如下：

磁粉探伤仪的工作频率和幅值不变，设定磁粉探伤仪正常有载工作的脉宽为TON1，磁粉探伤仪空载工作脉宽为TON2，当以脉宽TON2工作时，即使是空载，磁粉探伤仪各部件电流也不会超过额定值，所以是一个安全工作脉宽。当磁粉探伤仪有载正常工作时，工作脉宽为TON1，控制芯片检测电流尖峰宽度Td；当Td大于最大空载阀值Tdf1时，说明磁粉探伤仪是空载工作，则调整工作脉宽为空载脉宽TON2；之后，控制芯片继续检测电池供电电流的电流尖峰宽度Td，当Td小于有载阀值Tdf2时，说明磁粉探伤仪处于有载工作，此时则调整磁粉探伤仪的工作脉宽为有载脉宽TON1，使得磁粉探伤仪能正常进行探伤作业，由此实现了磁粉探伤仪在空载与有载之间进行工作状态的转换。

在具体的实施例中，请参阅图3，本实用新型提供一种磁粉探伤仪的空载和有载识别控制的软件流程如下：

设定Td为电池供电电流尖峰宽度；TON为工作脉宽，TON1为磁粉探伤仪正常有载工作的脉宽，TON2为磁粉探伤仪空载工作脉宽；Tdf1为空载电池供电电流尖峰宽度阀值，Td>Tdf1即为空载；Tdf2为有载电池供电电流尖峰宽度阀值，Td<Tdf2即为有载；Δt为TON的单位时间增量。

1、启动时，工作脉宽TON初始化为0；

2、如果工作脉宽TON≥TON2，则跳转到第4步；

3、TON步进增加；

4、如果TON<TON2，则跳转到第3步进行下一个循环；

5、如果Td≥Tdf2，表明处于空载状态，则循环执行这一步的检测；

6、有载，如果TON≥TON1，则跳转到第8步；

7、TON步进增加；

8、如果Td<Tdf1，表明还是处于有载状态，跳转到第5步进行下一个循环；

9、空载，工作脉宽设置为空载脉宽TON=TON2，跳转到第2步进行下一个循环。

这样就实现空载与有载识别，在空载时，改为安全脉宽继续工作，在有载时再重新调整回正常工作脉宽工作。这样充电式磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起磁粉探伤仪损坏，不会因为空载而招来不必要的安全风险。

因此，本实用新型存在以下优点：

1、通过软硬件结合，对充电式磁粉探伤仪的电池供电电流尖峰宽度进行检测，根据电流尖峰宽度的变化识别出空载与有载状态；

2、在有载时，磁粉探伤仪能设置工作脉宽为正常工作脉宽，仪器在此脉宽下能正常的进行磁粉检测；

3、在空载时，磁粉探伤仪能设置工作脉宽为空载工作脉宽，仪器在此脉宽下工作时，即使空载，磁粉探伤仪也能安全地长时间连续工作；

4、在有载条件下工作时，磁粉探伤仪能实时检测载荷变化情况，当检测到空载时，立即转到空载脉宽工作；在空载条件下工作时，磁粉探伤仪实时检测载荷变化情况，当检测到有载时，立即转到有载脉宽工作；从而实现空载与有载工作模式的自动切换；

5、具有空载与有载识别功能的充电式磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起仪器损坏，不会因为空载而招来不必要的安全风险。

综上所述，本实用新型提供了一种空载和有载识别控制电路及磁粉探伤仪，所述空载和有载识别控制电路包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元，电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。本实用新型中的磁粉探伤仪能够通过空载和有载识别控制电路，调整适合的工作脉宽，使磁粉探伤仪不管空载和有载都始终能安全工作，不会因为空载而引起仪器损坏以及带来安全风险。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，包括电流采样单元、电压比较单元和控制单元，电流采样单元将通过的电池电流转换为电压信号，然后输出到电压比较单元，电压比较单元将电压信号与参考电压进行比较后，输出低电平有效的方波信号至控制单元，控制单元根据方波信号的低电平宽度调整***工作脉宽。

2.根据权利要求1所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述电流采样单元包括电流检测芯片，所述电流检测芯片的第1脚和第2脚接入电流，所述电流检测芯片的第3脚和第4脚输出电流，所述电流检测芯片的第7脚连接电压比较单元，所述电流检测芯片的第8脚连接5V电源。

3.根据权利要求2所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片的CHK端连接电压比较单元。

4.根据权利要求3所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述电压比较单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，所述运算放大器的反相输入端分别连接第一电阻的一端、第二电阻的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接电流检测芯片的OUT端，所述第二电阻的另一端分别连接运算放大器的输出端和控制芯片的CHK端，所述第一电容的另一端接地，所述运算放大器的同相输入端分别连接第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二电容的一端，所述第三电阻的另一端连接5V电源，所述第四电阻的另一端接地，所述第二电容的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为AT89S52-TQFP。

6.根据权利要求4所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述电流检测芯片的型号为ACS712ELCTR。

7.根据权利要求4所述的一种空载和有载识别控制电路，其特征在于，所述运算放大器的型号为LM358。

8.一种磁粉探伤仪，其特征在于，所述磁粉探伤仪内设置有如权利要求1-7任意一项所述的空载和有载识别控制电路。

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