Устройство для измерения сварочного тока

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 742073 Союз СоветскихСоциал нстичеснихРеспублик(23) Приоритет по делан изобретений н открытий(72) Авторы изобретения 10, А. Петров и Чье Ен Ун Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВАРОЧНОГО ТОКАИзобретение относится к контактной точеч 1ной электросварке и может быль иснользованодля измерения мгновенных, амплитудных и декствующих значений сварочного тока,Известно устройство для измерения амплитуд 5ных и действующих значений сварочного тока,содержащее датчик тока, выполненный в видепояса Роговского, интегрирующую схему, блокформирования и запоминания тока и измерительный прибор 11,Данное устройство характеризуется значительной погрешностью измерения сварочного токаот 3 до 6%, При работе сварочной машины наизмерительные провода действует ЭДС взаимной индукции, наводимая сварочным током идостигающая значительных величин. Для уменьшения влияния паводок применяют скручива.ние или экранирование измерительных проводов, но это не позволяет полностью устранитьвлияние наводок.Известно также устройство, в котором устранение наводок достигнуто применением дифференциального усилителя с прямым и инверсным входами 21. Однако это устройство является достаточно сложным и имеет низкую надежность в работе.Наиболее близким техническим решениемк предложенному является устройство для измерения сварочного тока, содержащее датчиктока, выполненный в виде пояса Роговского.соединенного с интегрирующей схемой, выполнетшой в виде дифференциальных усилителей,сопротивления, конденсатора и повторителянапряжения, выход которой подклточен ко входу блока формирования и запоминания тока 31.Это устройство позволяет осуществлятьинтегрирование синхронно с импульсом свароч.ного тока, но также обладает значительнойпогрешностью при измерении сварочного тока,обусловленную действием противо ЭДС призаряде конденсатора и наводками на иэмери.тельные провода при работе сварочной машины,Цель изобретения - повышение точностиизмерения сварочного тока.Поставленная цель достигается тем, чтопояс Роговского выполнен с заземленной3 74 средней точкой, а два другие его выхода подсоединены ко входам интегрирующей схемы.На фп. 1 изображена схема устройства для измерения сварочного тока; на фиг. 2 - графики изменения интегрируемого напряжения; на фиг, 3 - временные диаграммы при измерении сварочного тока.Устройство содержит датчик тока - пояс Роговского 1, выполненный с заземленной средней точкой для получения двух противофазцых, но равных по амплитуде напряжений, измерительные провода 2 и 3, дифференциальный усилитель с входными сопротивлениями 5 и б. Дифферец. циальный усилитель 4 выполнен ца операционных усилителях 7. и 8, включенных по схеме инвертирующпх усилителей с единичными коэф. фициецтами передачи, устанавливаемых сопротивлещляьли б, 9, 10 и 5, 11, 12, 13, Дифференциальный усилитель 4 совместно с поясом Роговского 1 предназначен для подавления помех, возникающих от паводок ца измерительные провода при работе сварочной мацпц 1 ы. В со. став устройства также входят зарядное сопро. тивление 14 и конденсатор 15, служагцие для формирования напряжения, пропорционального сварочному току путем интегрирования напря. женил с пояса Роговского 1, поступающего через дифференциальный усилитель 4, повторитель 16 напряжения с высоким входным сопро. тивлением для предотвращения самопроизвольного разряда кочценсатора 15, сопротивлецие 17 положительной обратной связи, предназначенное для компенсации противо ЗДС, возникающей при заряде конденсатора 15. Устройство содержит также блок 18 формирования и запомина. ния тока, предназначенный для формирования и запоминания амплитудного и децствующего значения сварочного тока, измерительный прибор 19 для отсчета величины сварочного тока, схему 20 управления и электронный ключ 21, предназначенные для осуществления процесса интегрирования синхронно с. импульсом свароч. ного тока с целью уменыпецця погрешности измерения, вызванной действием дрейфа нуля операционных усилителей 7 и 8. Элементы устройства соединены таким образом, что пояс Роговского 1 с заземленным средним выводом подсоединен посредством измерительных проводов 2 и 3 через входные сопротивления 5 и б ко входам дифференциального усилителя 4, выход которого соединен через зарядное сопротивление 14 с конденсатором 15, один вывод которого заземлен, а другой подсоединен к входу повторителя 16 напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 4 через сопротивление 17 положительной обратной связи и со входом блока 18 формирования и запоминания тока выход котороо соедлнен с измерительным при. 2073 бором 19, Пояс Роговского 1 подсоединен также ко входу схемы 20 управления, выход которой соединен с управляющей цепью электронного ключа 21, а его коммутирующая цепьподключена к конденсатору 15.Устройство работает следующим образом,При включении сварочной машины на выходах пояса Роговского 1 формируются напряжения О, и Оравные по амплитуде и проти 10 воположные по фазе. Величины напряженийОи Ог пропорциональны производной от сва.рочного тока При работе сварочнои маЙсвчшины, на измерительные провода действуютнаводки от сварочного тока. Причем фазы на пряжений паводок Он, и Онг в измерительныхпроводах совпадают, и величины этих напряже.ций равны, так как измерительные проводаидентичны друг другу и находятся в одинаковых условиях под воздействием паводок, Та.20 ким образом,панеинвертирующемвходе диффсрсщиального усилителя 4 действует сумманапряжений О, т Оц а на инвертирующемвходе действует сумма напряжений - Ог + Онг,причем как указано О 1= Ог Он = Онг Следовательно, на выходе дифференциального уси.лителч 4 формируется сигнал О равныйОвь, = О 1 + Он 1 - ( - Ог + Омг)=2 О 1 (1)Из выражения 1) видно, что при использовании дифференциального усилителя 4 совместно с поясом Роговского 1, выполненногосо средпей точкой, напряжения наводки на измерительные провода 2 и 3 вэаимокомпенсируются, а полезный сигнал, пропорциональный 35производной от сварочного тока, удваивается,что цовьццает точность и помехозащищенностьустройства. С выхода дифференциального усилителя 4 сигнал О поступает на конденвыхсатор 15 через зарядное сопротивление 14, Наконденсаторе 15 формируется сигнал О, пропорцпоцальцый мгновенному значению сварочного токакоторый поступает на вход повторителя 16 напряжения, а с его выхода в блок 1 Ьформирования и запоминания сварочного тока,величина которого считывается измерительным 45прибором 19.Выполнение интегрирующей схемы на основе дифференциального усилителя 4, зарядногосопротивления 14, конденсатора 15 и повторители 16 напряжения позволяет осуществитькомненсаццю противо ЭДС, возникающую призаряде конденсатора 15. Это достигается тем,что часть напряжения сигнала О с выхода пов.торцтеля 16 напряжения подается на неин.вертирующий вход дифференциального усилителя 4 через сопротивление 17 положительноиобратной связи, При этом процесс интегрирования получается близким к идеальному, почтиво всем диапазоне выходного напряжения ин742073 5тегрирующей схемы, как показано на фиг. 2(кривая 2). На фиг. 2 график 1 соответствуетпроцессу идеального интегрирования, график 3соответствует процессу интегрирования известного устройства. Графики на фиг. 2 построены для случая скачкообразного воздействиявходного напряжения на интегрирующую схему,Введение положительной обратной связи поуказанной схеме значительно повышает точностьизмерения сварочного тока. Выполнение интегрирующей схемы в основе дифференциальногоусилителя 4, состоящего из двух идентичныхоперационных усилителей 7 и 8 компенсируетошибку из-за смещения нуля операционныхусилителей 7, 8, так как схемы интегрирующихусилителей идентичны, вследствие соответствующего выбора номиналов сопротивления 5, 6,9, 10, 11, 12, 13, но погрешность, обусловленная смешением нуля и возникающая на первоминтегрирующем усилителе, суммируется с примерно равной ей ошибкой второго инвертирующего усилителя, но с противоположным знаком.Включение конденсатора 15 по предложенной схеме, при которой один вывод конденсатора заземлен, облегчает установку нулевогонапряжения на нем,Схема 20 управления и электронный ключ21 предназначены для осуществления процессаинтегрирования синхронно с импульсом сварочного тока, При отсутствии сварочного токаключ 21 замкнут и шунтирует конденсатор 15.При включении сварочного тока , напряжение с выхода пояса Роговского 1 О, поступает на вход схемы 20 управления, котораяформирует сигнал 0 размыкающий ключ 21,обеспечивая тем самым начало процесса интегрирования. По окончании импульса сварочноготока напряжения О на выходе схемы 20 управления изменяется скачком до уровня, нрикотором ключ 21 вновь замыкается и шунтирует конденсатор 15. Осуществление процессаинтегрирования синхрокно с импульсом сварочного тока повышает точность измерениясварочного тока. 6Погрешность устройства при,измерении амплитудного значения сварочного тока не пре.вышает 0,5%а действующего значения свароч.ного тока не превышает 0,7% практически вовам диапазоне измерений. Опытная проверкаизвестных технических решений показала, чтопогрешность измерения достигается 3 - 6% апри измерении малых зкачений сварочного то.ка возрастает до 5 - 8%,Использование данного устройства дляконтроля сварочного тока, являющегося однимиз основных параметров режима сварки, позволит повысить качество сварных соединений,Устройство целесообразно использовать в составе системы автоматического контроля илиуправления процесса контактной точечной сварки. уо Формула изобретения Устройство для измерения сварочного тока,содержащее датчик тока, выполненный в виде пояса Роговского, соединенного с интегрируэ 5 ющей схемой, выполнекной в виде дифференциапных усилителей, сопротивления, конден.сатора и повторителя напряжения, выход кото.рой подключен ко входу блока формирования и запоминания тока, о т л и ч а в щ е е с я 3 О тем, что, с целью повышения точности измере.нпя, пояс Роговского выполнен с заземленной средней точкой, а два другие его вывода подсоединены ко входам интегрирующей схемы,35 Источники информации,принятые во вимание при экспертизе1, Орлов Б, Д. и др. Контроль точечнойи роликовой электросварки, М., "Машиностро.ение", 1973, с, 140.40 2. Авторское свидетельство СССР по заявке,11 О 2493372/25 - 27 (073444), кл, В 23 К 11/24,1977.3. Авторское свидетельство СССР Но 467797,кл. В 23 К 11/26, 1975.74 гО 73 аказ 3565/3 Филиал ППП нт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 цни Уи аж 116 Подпис