RU2245236C2 - Electric power digital sampler for spot welding - Google Patents
Electric power digital sampler for spot welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245236C2 RU2245236C2 RU2003103875/02A RU2003103875A RU2245236C2 RU 2245236 C2 RU2245236 C2 RU 2245236C2 RU 2003103875/02 A RU2003103875/02 A RU 2003103875/02A RU 2003103875 A RU2003103875 A RU 2003103875A RU 2245236 C2 RU2245236 C2 RU 2245236C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- welding
- binary
- pulse
- multiplier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контактной точечной сварке и может быть использовано для автоматического контроля и управления силовыми агрегатами оборудования контактной точечной сварки.The invention relates to contact spot welding and can be used for automatic monitoring and control of power units of contact spot welding equipment.
Известны различные устройства контроля и управления процессом контактной точечной сварки [1-7]. Среди них получили распространение устройства, осуществляющие дозирование электроэнергии, выделяемой в зоне сварки:There are various devices for monitoring and controlling the process of contact spot welding [1-7]. Among them, devices that dispense electricity released in the welding zone have spread:
где ΔW - электрическая энергия, выделяемая в зоне сварки;where ΔW is the electric energy released in the welding zone;
uK - мгновенное значение напряжения на электродах;u K is the instantaneous voltage value at the electrodes;
iK - мгновенное значение сварочного тока;i K is the instantaneous value of the welding current;
t1, t2 - время начала и окончания теплового импульса соответственно.t 1 , t 2 - time of the beginning and end of the heat pulse, respectively.
Известен способ [Авторское свидетельство СССР №1816604, кл. В 23 К 11/24, 1991], при котором определяют величины сварочного тока и напряжения между электродами, интегрируют произведение этих величин, характеризующее энергию, выделяемую в сварочном контакте, и сравнивают с заданным значением параметра, определяемого опытным путем. При этом величину тока определяют расчетным путем, измеряя напряжение на электродах и используя заранее измеренные величины активного и реактивного сопротивлений вторичной обмотки трансформатора, а также сопротивления свариваемых деталей между электродами.The known method [USSR Author's Certificate No. 1816604, class. In 23 K 11/24, 1991], in which the values of the welding current and voltage between the electrodes are determined, the product of these values, which characterizes the energy released in the welding contact, is integrated and compared with a given value of a parameter determined experimentally. The current value is determined by calculation, measuring the voltage at the electrodes and using the previously measured values of the active and reactive resistances of the secondary winding of the transformer, as well as the resistance of the parts to be welded between the electrodes.
Устройство для осуществления данного способа содержит электроды машины для контактной сварки, напряжение с которых подается на вычислительное устройство и на один из входов блока перемножения, второй вход блока перемножения соединен с выходом вычислительного устройства. Последовательно с блоком перемножения соединены интегратор и узел сравнения, выход которого подключен к силовому ключу. Устройство содержит также сварочный трансформатор, свариваемые детали и пусковую кнопку.A device for implementing this method contains the electrodes of a resistance welding machine, the voltage from which is supplied to the computing device and to one of the inputs of the multiplication unit, the second input of the multiplying unit is connected to the output of the computing device. The integrator and the comparison unit, the output of which is connected to the power switch, are connected in series with the multiplication unit. The device also contains a welding transformer, welded parts and a start button.
Недостатком устройства является низкая точность измерения значения энергии, выделяемой в зоне сварки из-за отсутствия учета изменения активного сопротивления между электродами в результате теплового нагрева обмоток трансформатора, электродов, свариваемых деталей, поверхностного эффекта и других факторов.The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring the energy released in the welding zone due to the lack of consideration of changes in active resistance between the electrodes as a result of thermal heating of the transformer windings, electrodes, welded parts, surface effect and other factors.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулирующее устройство для контактной сварки [Авторское свидетельство СССР №1098713, кл. В 23 К 11/24, 1983], содержащее выпрямитель, нуль-орган, преобразователь напряжение - частота, последовательно соединенные схему совпадения, счетчик, дешифратор, схему сравнения, блок управления режимом, блок ключей. Устройство снабжено датчиком сварочного тока, датчиком напряжения на электродах и аналоговым умножителем, при этом выходы датчиков тока и напряжения подключены к входу аналогового умножителя, выход которого через выпрямитель и преобразователь напряжение - частота подключен к первому входу схемы совпадения, а выход датчика напряжения на электродах через нуль-орган - ко второму входу схемы совпадения.Closest to the invention in technical essence is a control device for resistance welding [USSR Author's Certificate No. 1098713, class. In 23 K 11/24, 1983], containing a rectifier, a zero-organ, a voltage-frequency converter, a coincidence circuit, a counter, a decoder, a comparison circuit, a mode control unit, a key block, connected in series. The device is equipped with a welding current sensor, a voltage sensor on the electrodes and an analog multiplier, while the outputs of the current and voltage sensors are connected to the input of an analog multiplier, the output of which is connected to the first input of the matching circuit through a rectifier and a voltage-frequency converter, and the output of the voltage sensor on the electrodes is null-organ - to the second input of the coincidence circuit.
К недостаткам данного устройства можно отнести низкую точность дозирования из-за использования аналогового умножителя с выпрямителем, а также то, что в качестве датчика тока используется трансформатор тока с очень большим коэффициентом трансформации (так как рабочий сварочный ток достигает нескольких тысяч ампер), что приводит к необходимости увеличения размеров и стоимости датчика тока. Другим существенным недостатком устройства является внесение дополнительной погрешности измерения электроэнергии нуль-органом, который обладает конечным порогом чувствительности, в результате чего, при совпадении моментов времени, когда синусоидальное напряжение на электродах близко к нулю или равно нулю и моментов появления импульсов с выхода преобразователя напряжение - частота, последний не будет посчитан счетчиком числа квантов электроэнергии.The disadvantages of this device include low dosing accuracy due to the use of an analog multiplier with a rectifier, as well as the fact that a current transformer with a very large transformation ratio is used as a current sensor (since the working welding current reaches several thousand amperes), which leads to the need to increase the size and cost of the current sensor. Another significant drawback of the device is the introduction of an additional error in measuring electricity by a null organ, which has a finite sensitivity threshold, as a result of which, when the moments of time coincide, when the sinusoidal voltage at the electrodes is close to zero or equal to zero and the moments of the appearance of pulses from the voltage-frequency converter output , the latter will not be counted by the counter of the number of quanta of electricity.
Задачей настоящего изобретения является улучшение качества сварки путем повышения точности дозирования теплового импульса в зоне сварки одновременно с расширением диапазона измеряемого сварочного тока.The objective of the present invention is to improve the quality of welding by increasing the accuracy of the metering of the heat pulse in the welding zone while expanding the range of the measured welding current.
Поставленная задача достигается тем, что в цифровом дозаторе электроэнергии для точечной сварки, содержащем прерыватель тока, включенный в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора, датчики тока и напряжения, соединенные с аналоговым умножителем, блок цифровой индикации текущего значения электроэнергии, блок управления прерывателем тока, двоично-десятичный преобразователь кода, устройство сравнения кодов, блок задания числа квантов электроэнергии и последовательно соединенные импульсный интегратор и двоичный счетчик числа квантов электроэнергии, к выходу которого подключены блок индикации текущего значения электроэнергии и двоично-десятичный преобразователь кода, а к входу устройства сравнения кодов подключены двоично-десятичный преобразователь кода и блок задания числа квантов электроэнергии, датчик тока выполнен на основе пояса Роговского, в качестве аналогового умножителя использовано импульсное перемножающее устройство, служащее источником прямоугольных импульсов для управления прерывателем тока, выполненным на симисторе, и блок управления прерывателем тока соединен с одним из выходов импульсного перемножающего устройства.The task is achieved by the fact that in the digital metering device for spot welding, containing a current chopper included in the primary circuit of the welding transformer, current and voltage sensors connected to an analog multiplier, a digital indication unit for the current value of electricity, a control unit for the current chopper, binary decimal code converter, code comparison device, unit for setting the number of quanta of electricity and series-connected pulse integrator and binary number counter of electric power cables, the output of which is connected to the current power value display unit and the binary-decimal code converter, and the binary-decimal code converter and the unit for setting the number of electricity quanta are connected to the input of the code comparison device, the current sensor is based on the Rogowski belt, as an analog multiplier a pulsed multiplier is used, which serves as a source of rectangular pulses for controlling a current chopper made on a triac, and a control unit for a current chopper is connected to one of the outputs of the pulse multiplying device.
На фиг.1 приведена структурная схема цифрового дозатора электроэнергии для точечной сварки, а на фиг.2 - принципиальные схемы блоков 3, 4, 5, 6 с указанием электрических связей между ними.Figure 1 shows the structural diagram of a digital electric power meter for spot welding, and figure 2 is a schematic diagram of blocks 3, 4, 5, 6 with an indication of the electrical connections between them.
Цифровой дозатор электроэнергии для точечной сварки содержит прерыватель тока 1, включенный в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора 2 и соединенный с блоком управления прерывателем тока 3. Во вторичную цепь сварочного трансформатора включены датчик тока 4, датчик напряжения 5, выходы которых соединены с импульсным перемножающим устройством 6. Один из выходов импульсного перемножающего устройства 6 соединен с импульсным интегратором 7, второй его выход соединен с блоком управления прерывателем тока 3. Последовательно с импульсным интегратором 7 включен двоичный счетчик числа квантов электроэнергии 8, ко второму входу которого подключен ключ сброса счетчика в нулевое положение 9. Выход двоичного счетчика числа квантов 8 подключен к двоично-десятичному преобразователю кода 10 и к блоку цифровой индикации текущего значения электроэнергии 11. Устройство сравнения кодов 12, к входам которого подключены выходы двоично-десятичного преобразователя кода 10, цифрового блока задания числа квантов электроэнергии 13 и ключ запуска установки 14, своим выходом соединено с блоком управления прерывателем тока 3.The digital metering device for spot welding contains a current chopper 1 included in the primary circuit of the
Датчик тока 4 содержит пояс Роговского 15, R-C интегратор, состоящий из резистора 16, конденсатора 17 и подключенный к усилителю сигнала, выполненному на операционном усилителе (ОУ) 18 с резисторами 19, 20 в цепи обратной связи (ОС), разделительный конденсатор 21 и нагрузочный резистор 22.The current sensor 4 contains a Rogowski
Датчик напряжения 5 содержит трансформатор 23, к выходу которого подключен делитель напряжения, выполненный на резисторах 24, 25; стабилитрон 26, соединенный параллельно с резистором 25 и предотвращающий возникновение перенапряжений, опасных для интегральных схем.The voltage sensor 5 contains a
Импульсное перемножающее устройство 6 включает в себя повторитель напряжения, выполненный на ОУ 27, ко входу которого подключается датчик тока; инвертор, состоящий из ОУ 28 и резисторов 29, 30,31; компаратор, к одному из входов которого подключен датчик напряжения и состоящий из ОУ 32, нагрузочного резистора 33; генератор линейно изменяющегося напряжения повышенной частоты, состоящий из ОУ 34, 35, резисторов 36, 37, 38, конденсатора 39 и подключенный ко второму входу компаратора; электронный ключ 40, ко входам которого подключены повторитель напряжения, инвертор и компаратор; нагрузочный резистор 41; фильтр нижних частот, состоящий из резистора 42 и конденсатора 43; усилитель сигнала, состоящий из ОУ 44, резисторов 45-48 в цепи питания и резисторов 49, 50 в цепи ОС.The pulse multiplying device 6 includes a voltage follower made on the
Блок управления прерывателем тока 3 состоит из электронного ключа 51; инвертора, выполненного на ОУ 52 и резисторах 53, 54; диодов 55, 56; резисторов 57-61, подключенных к базам n-р-n транзисторов 62, 63; импульсного трансформатора со средней точкой в первичной обмотке 64; диодного моста, состоящего из элементов 65-68.The control unit for the current chopper 3 consists of an
Работает цифровой дозатор электроэнергии для точечной сварки следующим образом. С помощью позиционных ключей цифрового блока задания числа квантов электроэнергии 13 в устройство сравнения кодов 12 заносится трехразрядный десятичный код числа квантов электроэнергииA digital power meter for spot welding works as follows. Using the position keys of the digital unit for setting the number of quanta of electricity 13, a three-digit decimal code of the number of quanta of electricity is entered into the code comparison device 12
где W3 - заданное количество электроэнергии;where W 3 - a given amount of electricity;
ΔW0 - величина одного кванта электроэнергии.ΔW 0 - the value of one quantum of electricity.
Перед запуском установки сбрасываются показания двоичного счетчика числа квантов электроэнергии 8 предшествующего цикла сварки с помощью ключа сброса счетчика в нулевое положение 9. При нажатии ключа запуска установки 14 на электронный ключ 51 блока управления прерывателем тока 3 с устройства сравнения кодов 12 подается уровень напряжения, разрешающий прохождение прямоугольных импульсов для управления прерывателем тока с частотой следованияBefore starting the installation, the binary counter of the number of quanta of
где T0 - период следования импульсов;where T 0 is the pulse repetition period;
fсети - частота сетевого напряжения (50 Гц),f network - the frequency of the mains voltage (50 Hz),
которые непрерывно поступают от импульсного перемножающего устройства 6. Прерыватель тока 1, выполненный на симисторе, замыкает цепь - при замкнутых электродах сварочной установки через свариваемую деталь во вторичной цепи трансформатора начинает протекать сварочный ток i(t). Информация о мгновенных значениях сварочного тока и напряжения, приложенного к зоне сварки, снимается с помощью датчика тока 4 и датчика напряжения 5. Сигналы с датчиковwhich continuously come from a pulse multiplying device 6. A current chopper 1, made on a triac, closes the circuit - when the electrodes of the welding installation are closed, the welding current i (t) begins to flow through the welded part in the secondary circuit of the transformer. Information about the instantaneous values of the welding current and voltage applied to the welding zone is taken using the current sensor 4 and voltage sensor 5. Signals from the sensors
ui=kiik(t), uu=kuuk(t),u i = k i i k (t), u u = k u u k (t),
где ki, ku - коэффициенты пропорциональности датчика тока и датчика напряжения соответственно;where k i , k u are the proportionality coefficients of the current sensor and voltage sensor, respectively;
ik (t) - мгновенное значение сварочного тока;i k (t) is the instantaneous value of the welding current;
uk (t) - мгновенное значение напряжения между электродами,u k (t) is the instantaneous voltage value between the electrodes,
пропорциональные измеряемым величинам, поступают на вход импульсного перемножающего устройства 6, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный среднему за период значению мгновенной мощности, выделяемой в зоне сварки:proportional to the measured values, fed to the input of the pulse multiplying device 6, the output of which appears a signal proportional to the average over the period the value of the instantaneous power allocated in the welding zone:
up=kppcp(t),u p = k p p cp (t),
где kp - коэффициент пропорциональности импульсного перемножающего устройства;where k p is the proportionality coefficient of the pulse multiplying device;
pср (t) - среднее за период значение мгновенной мощности, выделяемой в зоне сварки.p cf (t) is the average over the period value of the instantaneous power released in the welding zone.
Сигнал с импульсного перемножающего устройства 6 поступает на вход импульсного интегратора 7, в котором осуществляется функция квантования по вольт-секундной площади кривой up. Импульсы с импульсного интегратора 7 поступают на вход двоичного счетчика числа квантов электроэнергии 8, с выхода которого код в двоичном виде поступает на вход двоично-десятичного преобразователя кода 10 и на вход блока цифровой индикации текущего значения электроэнергии 11. С выхода двоично-десятичного преобразователя кода 10 на устройство сравнения кодов 12 поступает десятичный код текущего значения числа квантов электроэнергииThe signal from the pulse multiplying device 6 is fed to the input of the pulse integrator 7, in which the quantization function is carried out by the volt-second area of the curve u p . The pulses from the pulse integrator 7 are fed to the input of a binary counter of the number of quanta of
где W(t) - текущее значение электроэнергии, выделившейся в зоне сварки.where W (t) is the current value of the electricity released in the welding zone.
В момент равенства кодов на выходах двоично-десятичного преобразователя кода 10 и блока задания числа квантов электроэнергии 13 на выходе устройства сравнения кодов 12 исчезает сигнал, разрешающий прохождение импульсов управления прерывателем тока, непрерывно поступающих от импульсного перемножающего устройства 6, прерыватель тока 1 переводится в непроводящее состояние, сварочный цикл прекращается.At the moment of equality of the codes at the outputs of the binary-decimal code converter 10 and the unit for setting the number of quanta of electricity 13 at the output of the code comparison device 12, the signal disappears allowing the control pulses of the current chopper to continuously pass from the pulse multiplier 6, the current chopper 1 is transferred to a non-conducting state , the welding cycle ends.
Предлагаемое устройство позволяет осуществлять дозирование электроэнергии практически в неограниченном диапазоне значений сварочного тока, для этого в соответствии с измеряемой величиной сварочного тока определяются параметры датчика тока, выполнение которого не связано со значительными затратами (в отличие от массивного трансформатора тока).The proposed device allows dosing of electricity in an almost unlimited range of values of the welding current, for this, in accordance with the measured value of the welding current, the parameters of the current sensor are determined, the implementation of which is not associated with significant costs (unlike a massive current transformer).
Импульсное перемножающее устройство, использованное в цифровом дозаторе электроэнергии для точечной сварки, не требует дополнительного выпрямителя (как в схеме прототипа), позволяет повысить точность измерения (погрешность составляет сотые доли процента), а также служит источником прямоугольных импульсов для управления прерывателем тока. Благодаря данному схемному решению в качестве прерывателя тока может быть использован любой тип тиристоров.The pulse multiplying device used in the digital electric power meter for spot welding does not require an additional rectifier (as in the prototype circuit), it allows to increase the measurement accuracy (the error is hundredths of a percent), and also serves as a source of rectangular pulses for controlling the current chopper. Thanks to this circuit design, any type of thyristors can be used as a current chopper.
Источники информацииSources of information
1. Авторское свидетельство СССР №967729, кл. В 23 К 11 /24, 1981. 1. USSR author's certificate No. 967729, cl. B 23 K 11/24, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР №1098713, кл. В 23 К 11/24, 1983 (прототип).2. USSR author's certificate No. 1098713, cl. In 23 K 11/24, 1983 (prototype).
3. Авторское свидетельство СССР №1214368, кл. В 23 К 11/24, 1984.3. Copyright certificate of the USSR No. 1214368, cl. B 23K 11/24, 1984.
4. Авторское свидетельство СССР №1283004, кл. В 23 К 11/10, 11/24, 1985.4. Copyright certificate of the USSR No. 1283004, cl. B 23K 11/10, 11/24, 1985.
5. Авторское свидетельство СССР №1412908, кл. В 23 К 11/10, 1986.5. Copyright certificate of the USSR No. 1412908, cl. B 23K 11/10, 1986.
6. Авторское свидетельство СССР №1512736, кл. В 23 К 11/24, 1987.6. Copyright certificate of the USSR No. 1512736, cl. B 23K 11/24, 1987.
7. Авторское свидетельство СССР №1816604, кл. В 23 К 11/24, 1991.7. Copyright certificate of the USSR No. 1816604, class. B 23K 11/24, 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003103875/02A RU2245236C2 (en) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Electric power digital sampler for spot welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003103875/02A RU2245236C2 (en) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Electric power digital sampler for spot welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003103875A RU2003103875A (en) | 2004-08-27 |
| RU2245236C2 true RU2245236C2 (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=35139184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003103875/02A RU2245236C2 (en) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Electric power digital sampler for spot welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2245236C2 (en) |
-
2003
- 2003-02-10 RU RU2003103875/02A patent/RU2245236C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1245289A (en) | Rms calculation circuit for digital circuit interrupters | |
| KR100232437B1 (en) | Current measuring apparatus for solid state motor controller | |
| US4459546A (en) | Electronic kilowatthour meter | |
| US5450268A (en) | Method and apparatus for RMS current approximation | |
| RU2245236C2 (en) | Electric power digital sampler for spot welding | |
| US5164660A (en) | True, power, RMS current, and RMS voltage measuring devices | |
| US4859937A (en) | Pulse width modulator in an electronic watt-hour meter with up and down integration for error correction | |
| RU2190861C2 (en) | Electronic electricity meter | |
| GB2093300A (en) | Multi-range measuring apparatus with automatic range changing | |
| RU2138825C1 (en) | Method and device for measuring short- circuit current in single-phase supply mains | |
| RU36329U1 (en) | Resistance Measurement Device | |
| US4531086A (en) | Device for stabilizing the voltage of a single- or multi-phase a-c network | |
| SU1689860A1 (en) | Nonreversible counter of power | |
| SU920938A1 (en) | Active power relay | |
| SU1679331A1 (en) | Device for determining heat capacity of thermal dependent members | |
| SU648916A1 (en) | Arrangement for measuring parameters of two-element resonance electric circuits | |
| SU757992A1 (en) | Automatic variable potential meter | |
| JPS59152028A (en) | Device for controlling specific resistance for electric discharge machining | |
| RU2053516C1 (en) | Kilowatt-hour meter | |
| SU661378A1 (en) | Digital power meter | |
| SU920586A1 (en) | Device for measuring semiconductor gate parameters | |
| RU2054677C1 (en) | Electricity meter | |
| SU1150567A2 (en) | Device for measuring physical values | |
| RU4417U1 (en) | THREE-PHASE ELECTRICAL INSTALLATION MODE CONTROL DEVICE | |
| SU1126889A1 (en) | Power factor measuring method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070211 |