专利名称：一种电阻点焊质量在线监测装置的电压信号调理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业生产工况检测技术领域，尤其是一种电阻点焊质量在线监测装置的电压信号调理电路。
背景技术：
随着对电阻点焊质量要求的不断提高，现有的检验方法已经不能满足低成本、高效率的现代化生产，因此，建立基于过程参数的电阻点焊质量评定系统非常必要。焊点质量与各参数在点焊过程中发生的变化密切相关。随着现代信号分析和信息处理技术的迅速发展，基于焊接过程动态信号特征分析进行焊接质量监测受到广泛关注。但建立质量评价系·统的首要任务就是用适当传感器将点焊工艺参数的物理信号转换为一定范围内的小电压信号，经过调理电路输入到计算机内。在点焊过程中，金属在焊接电流焦耳热的作用下熔化，断电后随之冷却、凝固，焊接区的电导性和回路阻抗相应变化，电极间电压呈相应规律变化，因此电极间电压能够反映出点焊过程中金属固一液态转换的过程，同时也能反映电源电压波动、焊接次级回路阻抗变化和装配间隙不合适等引起的焊点质量的变化，因此在电阻点焊众多工艺参数里，电极间电压是反映点焊质量最重要的参数之一，是比较理想的质量监控信息。由于焊接电流通过时的强磁场使感应电动势附加在电极间电压上，进而影响真实电压的测量，造成精密测量电极间电压比较困难。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种能将取自电阻点焊质量在线监测装置上下电极间的电压信号转换成适合A/D转换信号的电压信号调理电路。为解决上述技术问题本实用新型的技术方案为一种电阻点焊质量在线监测装置的电压信号调理电路，其特征在于所述电压调理电路由接口电路、滤波电路和电源组成。所述接口电路由反向放大电路、线性半波整流电路和保护电路组成。所述反向放大电路包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，U4D中13脚为反相输入端，12脚为同相输入端，反并联IN4007 二极管D9和D10，14脚接输出端。所述线性半波整流电路包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，第一级U4C反相输入端接TL084运放的9脚，同相输入端接10脚，串联小电阻R28并接地，输出端接8脚；第二级U3B反相输入端接TL084运放的6脚，同相输入端接5脚，串联小电阻R23并接地，输出端接7脚。所述保护电路包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，运放U4A反相输入端接TL084运放的2脚，同相输入端接3脚，3脚VCC接+5V电源，输出端接I脚。[0011]所述滤波电路设置电解电容C17和C18来滤除高频信号，设置电容C16和C19来滤除低频信号，滤波电路C18与电源T5的-12V端连接，Cl7与电源T5的+12V端连接，Cl5电解电容与电源T5的+5V端连接，运算放大器TL084的11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16。所述电源连接滤波电路并向运算放大器供电，滤波电路C18与电源T5的-12V端连接，C17与电源T5的+12V端连接。通过实施本实用新型可以取得以下有益技术效果在电阻点焊操作中，安装在电阻点焊设备上的电压传感器和电流传感器对电阻点焊过程的电压、电流信号参数变化进行采集，通过电压信号调理电路精密测量电极间电压信号，与电流信号进行融合后绘制出U-I曲线，然后可根据质量判定准则判定点焊是否合格，并发出警报，因此该电路大幅提高电阻点焊设备的焊接精度。

图I是本实用新型电压信号调理电路接口电路原理图；图2是本实用新型电压信号调理电路电源示意图；图3是本实用新型电压信号调理电路滤波电路原理图；图中1、反向放大电路，2、线性半波整流电路，3、保护电路。
具体实施方式
以下结合附图1、2、3和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明一种用于电阻点焊工艺参数实时在线计算机监测系统中的电压信号调理电路包括电压信号接口电路、滤波电路和电源组成，电极间电压从焊机的上下电极夹直接引线取出。其中，由于监测系统数据采集卡设定接受信号范围为0-1. 25V，因此，电压信号接口电路包括反向放大电路I、线性半波整流电路2、保护电路3。焊接时，由于电极间电压较小，直接取自上下电极间的电压信号不超过2V，而A/D转换的基准电压为5V，信号过小会严重影响系统的检测精度，因此，需要采用由U4D组成的放大电路对电压信号进行了放大，附图I中I为反向差动放大电路，电路采用TL084型四运算放大器，运算放大器对信号具有抑制的性能，但这个性能是在规定的共模电压信号和电压范围内才具备，超出此范围，运算放大器的共模抑制性能大为下降，甚至器件损坏，为保护运算放大器，有必要把反向输入端脚电压限位。反向放大电路U4D中13脚为反相输入端，12脚为同相输入端，14脚接输出端，反并联的IN4007 二极管D7和D8将运放脚12的输入电压限位于±0. 7V，R32、R31限流作用，W6使运算放大器的正相输入端电阻可调，且电位器W6的调节可以改善电压波形，使输出不行具有良好的对称性；为防止运放的失调，在积分电容C13上并联电位器W5避免运放的输出饱和且电位器W5用于调节放大倍数。附图I中2为线性半波整流电路，这是由于原始电压信号为交流信号，为简化A/D输入电路，对交流信号进行线性半波整流。电路采用TL084型四运算放大器，线性半波整流电路2第一级U4C中9脚为反相输入端，10脚为同相输入端，同时串联小电阻R28并接地防止短路，8脚接输出端，线性半波整流电路2第二级U4B反相输入端接TL084运放的6脚，同相输入端接5脚，同时串联小电阻R23并接地防止短路，输出端接7脚，通过电流传感器输出的信号经过差动积分和线性半波整流电路后，电流输入电路的最终输出为单片机可接受的单极性、0-1. 25V的信号。附图I中3为保护电路，目的为保护PCL1800高速采集卡，并将采集卡的输入电压箝位在5V以下，保护电路3的运放U4A反相输入端接TL084运放的2脚，同相输入端接3脚，3脚VCC接+5V电源，输出端接I脚。当2脚信号大于5伏时，D4导通，则信号送往3脚与R20接地，以此保证信号不超过5V。附图2为电源示意图，电源为郎特宁Q-120B四路输出开关电源，电源连接滤波电路并向运算放大器供电，电路向运算放大器TL084提供±12V电源。附图3为滤波电路示意图，由于采集的焊接电流和电极间电压属于交流陡变信号，且为微分信号，对此在信号进入采集前需要对采集信号进行滤波和抗干扰处理，滤波电路的电解电容C17和C18来滤除高频信号，设置电容C16和C19来滤除低频信号，滤波电路C18与电源T5的-12V端连接，C17与电源T5的+12V端连接，C15电解电容与电源T5的 +5V端连接，运算放大器TL084的11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型保护范围并不局限于此，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电阻点焊质量在线监测装置的电压信号调理电路，其特征在于所述电压调理电路由接口电路、滤波电路和电源组成； 所述接口电路由反向放大电路(I)、线性半波整流电路(2)和保护电路(3)组成； 所述反向放大电路(I)包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，U4D中13脚为反相输入端，12脚为同相输入端，反并联IN4007 二极管D9和D10，14脚接输出端； 所述线性半波整流电路(2)包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，第一级U4C反相输入端接TL084运放的9脚，同相输入端接10脚，串联小电阻R28并接地，输出端接8脚；第二级U3B反相输入端接TL084运放的6脚，同相输入端接5脚，串联小电阻R23并接地，输出端接7脚； 所述保护电路(3)包括TL084型四运算放大器，运放TL084的4脚接+12V电源，11脚接-12伏电源，11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16，运放U4A反相输入端接TL084运放的2脚，同相输入端接3脚，3脚VCC接+5V电源，输出端接I脚；所述滤波电路设置电解电容C17和C18来滤除高频信号，设置电容C16和C19来滤除低频信号，滤波电路C18与电源T5的-12V端连接，Cl7与电源T5的+12V端连接，C15电解电容与电源T5的+5V端连接，运算放大器TL084的11脚连接滤波电路的电容C19，4脚连接滤波电路的电容C16; 所述电源连接滤波电路并向运算放大器供电，滤波电路C18与电源T5的-12V端连接，C17与电源T5的+12V端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种电阻点焊质量在线监测装置的电压信号调理电路，包括电极间电压接口电路、滤波电路和电源，所述接口电路由反向放大电路(1)、线性半波整流电路(2)和保护电路(3)组成，电阻点焊设备电极间电压信号取自上下电极，电压传感器输出的电压信号经过放大得到正比于点焊电压信号的信号，电压信号经过半波精密整流电路，该信号转变为检测系统的数据卡设定接受的0-1.25V的电压信号，并进入工控机对信号进行处理，该电路测量精度高、实际操作方便，因此具有广阔的市场前景。
文档编号G01R19/25GK202693703SQ20122033844
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者江滨, 李如雄, 欧阳羽林, 吴旭 申请人:江西昌兴航空装备有限公司