Устройство для регулирования величины деформации проводника при сварке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 9) (И) 1109292 А В 23 К 20 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Виноградов Ю. Д. и др. ЭлектроннЫе и ЗмЕритЕл ьн ыЕ СиСтем ы для КантрОля малых перемещений М., Машиностроение, 1976, С, 48.2. Авторское свидетельство СССР740445, кл, В 23 К 20/10, 1976 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОВОДНИКА ПРИ СВАРКЕ, содержащее элемент Холла, постоянный магнит, сварочную головку, шаговый привод, блок управления механизмом вертикальных перемещений с установленным на нем элементом Холла, сварочную головку с постоянным магнитом и последовательно соединенные первый усилитель, аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, первый ком паратор, триггер и ультразвуковой генератор, а также делитель напряжения и ждущий мультивибратор, причем управляющий вход аналогового ключа подключен к входу ультразвукового генератора и к выходу триггера, второй выход которого соединен с входом ждущего мульти вибратора, выход которого подключен к второму входу пикового детектора, вхад пЕрвОгО уСилитЕ.я СОЕдинЕн С вцхадам элемента Холла, второй вход первого компаратора подключен к выходу аналогового ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом делителя на пряжения с отрицательны м опорны м напряжением на входе, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и прочности сва рки и уте м учета разновысотности свариваемых изделий и повышения точности измерения деформации при переходе от первого к второму уровня м сварки, в него допол нительно введены последовательно соединенные второй усили- щ тель, второй компаратор с узлом опорного напряжения на втором входе и второй триггер, при этом вход второго усил ителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого триггера соединен с выходом второго ком паратора, второй вход второго триггера подключен к выходу первого компаратора, а выход второго триггера - к блоку управления шаговым приводом.Устройство относится к микроэлектронике, а именно к соорке полупроводниковых приборов и интегральных схем.Известно устройство, содержащее датчик деформации, выхо г которого подключен к входу усилителя, делитель гацряжеция и последовательно соедиценньге трипер., логический элемент и ультразвуковой генератор 11.Недостатком устройства является то, что первоначальный уровень сигнала от дат гика перемещений, в момент запуска ультразвукового генератора, функционально це связан с уровнем срабатывания порогового устройства.Наиболее близким к изобретению являлся устройство для регулирования величины деформации проводника при сварке, включающее датчик деформации, выход которого подключен к входу усилителя, делитель напряжения и последовательно соединенные триггер, логический элемент и ультразвуковой генератор, последовательно соединенные аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, компаратор и ждущий мультивибратор, причем к входу аналогового ключа подсоединен выход усилителя, а к управляющему входу аналогового ключа - выход логической схемы и вход ультразвукового генератора, к выходу аналогового ключа подключены один из входов компаратора и пикового детектора, выход последнего соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом усилителя напряжения, на вход которого подано отрицательное опорное напряжение, а выход сумггатора подключен к второму входу комцарытора, выход которого соединен с первым входом триггера, ца второй вход которого подается начальный импульс запуска, при этом ждущий мультивибратор подсоединен входом ко второму выходу триггера и выходам ко второму входу пикового детектора 2.Однако известное устройство це может обеспечить высокой прочности сварных соединений из-за отсутствия возможности исклкчения ошибки измеренная деформагни проводника при сварке из-за разцовысотцости приборов и низкой точцости измерения деформации проводника при переходе от пер вого ко второму уровшо сварки ввиду гелинейцости характеристики датчика, что неизбежно приводит к измегзенгцо начального уровня отсчета деформации, т. е. гувствительцости датчика, определяемую величиной индукции магнитного поля постоянного магнита в области элемента Холла лигейной характеристики и поэтому зависимую от расстояния элемента Холла от гостоягшого магнита, а следовательно, при одинаковых приращениях напряжения, снимаемого с датчика Холла1 х к различным величинам одноосной деформации ц цривариваемого проводника. Пель изобретения - повышение качества и прочности сварки за счет исключения ошибки измерения величины деформации проводника при сварке ггхтем учета разновысотцости сваривыемых изделий и повышения точности измерения деформации при переходе от первого к второму уровню сварки.Поставггеццая цель достигается тем, чтов устройство для регулирования величины дсформаггии проводника цри сварке, содержагпее элемент Холла, постоянный магнит, сварочную головку, блок управления шаговым приводом, соединенный с шаговым приводом, механизм вертикальных перемещений с установленным на нем элементом Холла, механизм вертикальных перемегггений.несущий сварочную головку и постояцный магнит, последовательно соединенные усилитель, аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, компаратор, триггер и ультразвуковой генератор, а также делитель цапряже ния и ждущий мультивибратор, при этомуправляюгций вход аналогового ключа подключен ко входу ультразвукового генератора и к выходу триггера, второй выход кото.рого соединен со входом ждущего мультивибратора, выходом подключенного ко второму входу пикового детектора, вход усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход компаратора подключен к выходу аналогового ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом делителя напряжения с 30 отрицательным опорным напряжением цавходе, дополнительно введены последователь :ю соединенные второй усилитель, второй комцаратор с узлом опорного напряжения на втором входе и второй триггер, при этом выход второго усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого триг.:ера соединен с выходом второго компаратора, второй вход второго триггера подклк, чсц к выходу первого компаратора, а выход ьгорого триггера - к блоку управления гпа говым приводом.1-1 а чертеже изображена структурная схема устройства для регулирования величины деформации проводника при сварке.Устройство содержит элемент Холла 1,оследовательно соединенные первый усилитель 2, аналоговый ключ 3, пиковый детекгор 4, сумматор 5, первый комцаратор 6, первыи трипер 7 и ультразвуковой гецерагор 8, а также ждущий мультивибратор 9.де ггпель 10 напряжения с отрицательным опорным напряжением ца входе, цослсдова- .эОтельно сое;гиненные второй усилитель 1, второй комцаратор 12, второй трип р 13.блок управления шаговым приводом1, соедицегцого с шаговым приводом 15, а также узел опорного напряжения 6, сварочную ,Б головку 17, постоянный магнит 18, механизмвертикальных церемегцеций 19, несущий сварочцхю головку 17 и постоянный магнит 18, мсхаггизгя вертикального перемегцеция 20, 109292несущий элемент Холла 1, при этом входы усилителя 2 и усилителя 11 соединены с выходом элемента Холла 1, второй вход компаратора 6 соединен с выходом аналогового ключа 3, управляющий вход которого подключен с первым выходом первого триггера 7, второй вход сумматора 5 соединен с делитвтем напряжения 10, второй вход первого триггера 7 подключен к входу ждущего мультивибратора 9, выходом соединенного с вторым входом пикового детектора 4, второй вход второго компаратора 12 соединен с узлом опорного напряжения 16, а выход - с вторым входом первого триггера 7, второй вход второго триггера 13 подключен к выходу первого компаратора 6, а его выход - к блоку управления шаговым приводом 14.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии первый триггер 7 находится в состоянии, при котором аналоговый ключ 3 закрыт и запуск ультразвукового генератора 8 запрещен, а второй триггер 13 находится в состоянии, при котором на олок управления шаговым приводом 14 приходит сигнал, разрешающий опускание шагового привода 15.После подачи сигнала Пуск ца блок управления шаговым приводом 14 происходит опускание шагового привода 15, механизма вертикальных перемещений 19 со сварочной головкой 17 и постоянным магнитом 18 и механизма вертикальных перемещений 20, несущего элемент Холла 1. После касания инструментом свариваемых материалов движение механизма вертикальных перемещений 9 прекращается и сварочная головка 17 и постоянный магнит 18 фиксируется в исходном положении перед началом сварки, но идет дальнейшее опускание механизма вертикальных перемещений 20, несущего элемент Холла 1. С выхода элемента Холла 1 снимается сигнал, который подается на вход второго усилителя 1, где он усиливается и на выходе второго усилителя 11 равених=К Д 1 В,где Х - коэффициент усиления усилителя;д - чувствительность датчика;- ток усиления; Ь -индукция магнитного поля постоянного магнита 18 в области элемента Холла 1, величина которой зависит от расстоя ция между постоянным магнитом 18 и элементом Холла 1.Сигнал с выхода второго усилителя 11 подается на первый вход второго компаратора 12, ца второй вход которого приходит сигнал с выхода узла 16 опорного напряжения, равный Гоп = гп с 1, где гп - коэффициент пропорциональности; с - расстояние между элементом Холла и постоянным магнитом, которое выбирается в пределах 20 - 50 мкм, так как в этой области ха 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рактерцстика датчика наиболее близка к линейной. На втором компараторе 12 оба эти сигнала сравниваются, и, когда напряжения на его входах станут одинаковыми, второй компаратор 12 переключается, а на его выходе появляется сигнал, который поступает на первый вход второго триггера 13 и переводит последций в состояние, противоположное исходному, сигнал с выхода второго триггера 13 поступает на блок управления шаговым приводом 14. который производит остановку шагового привода 15. При этом прекращается опускание механизма вертикальных перемещений 20 и элемент Холла 1 фиксируется в исходном состоянии перед началом сварки. Одновременно при переключении второго компаратора 12 сигнал с его выхода подается ца второй вход первого триггера 7, переводит последний в противоположное состояние, а сигнал с первого выхода первого триггера 7 переключает ультразвуковой генератор 8 в режим Сварка и открывает аналоговый ключ 3. При этом сигнал с выхода элемента Холла 1 поступает ца вход первого усилителя 2, где он усиливается ц через аналоговый ключ 3 поступает ца вход пикового детектора 4, где происходит запоминание напряжения. определяюцего положение элемента Холла 1 относительно постоянного магнита 18 в момент начала подачи сварочного импульса с ультразвукового генератора 8. В то же время сигнал с выхода аналогового ключа 3 поступает на второй вход первого компаратора 6.,Чля срабатывания первого компаратора 6 в момент достижения деформаций заданного значения ца делитель напряжения 10. подается отрицательное опорное напряжение 1. оп. С выхода делителя напряжения, равное 1 с, д 1, где с,заданная величина перемещения сварочного инструмента; 1 с, - коэффициент усиления первого усилителя 2. На первый вход сумматора 5 приходит сигнал с пикового детектора 4. Сумматор 5 осуществляет операцию вычитания сигнала с делителя напряжения 10 цз сигналанач с пикового детектора 4. Затем преобразованный сигнал поступает на первый вход первого компаратора 6.Таким образом, в момент достижения деформацией заданной величины сигналы ца оооих входах первого компаратора 6 сравниваются и оц вырабатывает сигнал, поступающий на первый вход первого триггера 7 и цавторой вход второго триггера 13 и переключающий последние в исходное состояние. Прц этом закрывается аналоговый ключ 3 ц отключается ультразвуковой генератор 8, и на блок управления шаговым приводом 14 поступает сигнал, разрешающий движение шагового привода5 вверх. Одновременно сигнал с второго выхода первого триггера 7 поступает на вход эдущего мультцвибратора 9, производит его запуск ц тот подает ко1109292 Составитель В. Каратеев Редактор А. Шандор Техред И. Версс Корректор М. Демчик Заказ 568 /11 Тираж 1037 11 одписиое ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4манду на сброс пикового детектора 4 с некоторой задержкой, что объясняется конечным быстродействием аналогового ключа 3. В противном случае может произойти запоминание случайного сигнала после сброса пикового детектора 4.Применение дополнительных элементов - второго усилителя второго компаратора с узлом опорного напряжения на втором входе второго триггера позволяет исключить ошибку измерения величины деформации проводника при сварке путем учета разновысотности приборов и повышения точности измерения при переходе от первого ко второму уровням сварки. В результате воспроизводимость прочности сварочных соединений повышается на 7 - 9/о, что влечет за собой увеличение выхода годных приборов на 0,8 - 0,9 о/о.