自調透光度的遮光裝置的製作方法
2023-04-29 15:43:11
專利名稱：自調透光度的遮光裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可根據光源的光強度變化自動調整透光度的護目器材，它由保護玻璃，液晶器件，強光信號提取及信號處理，控制電路構成，本實用新型適用於作為焊工面罩的觀察窗或有弧光等其它強光工作場合的護目器材。
中國專利CN87213259中公開了一種自動遮光片，該專利的目的是提供一種在光照強度經常大幅度變化的環境裡使透射光強度基本恆定的遮光玻片，它由夾在透明玻璃片間的液晶材料，透明導電電極及光敏電阻材料，設置於透明玻璃片外的光偏振片組成，該專利的不足在於當裝置的電路發生故障時，將使操作人員的眼睛直接處於強光照射下而損害其視力，其次，該專利中的遮光玻片的遮光度是在強光到達後才開始改變，而目前成本允許，且能大批量生產的液晶盒，扭曲向列型，其反應時間一般為幾十毫秒，那麼在強光到達後到玻片處於低透過率狀態前這一段時間內，使用者眼睛仍處於強光照射下(人的眼睛每天允許的紫外線照射量在30mW／cm″情況下為0.1S，擇自美國工業衛生醫師會議ACGIH)，因此專利CN87213259所提供的裝置是不能實際應用於焊接的。
本實用新型的目的在於克服上述已有技術的不足，提供一種具有保護功能的自調透光度的遮光裝置，該裝置在使用中發生故障時，保護電路使遮光裝置可處於低透光狀態，並可使遮光裝置在強光到達之前即轉為低透光狀態。
本實用新型目的可通過下述措施實現設置監測電路，由強光信號取出電路和監測電路輸出的強光信號及故障信號通過邏輯電路控制液晶器件處於高透光狀態或低透光狀態。
本實用新型中保護電路部分的基本思想是採用多路信號，當其中任何一個電路發生故障時，都能使遮光裝置處於低透光狀態，使使用者眼睛不受傷害，其基本邏輯關係為「或」邏輯。
為克服專利CN87213259中響應時間的困難，本實用新型採用了新的信號提取方式，即在焊接迴路中聯接電阻，或在焊接迴路附近設置感應線圈，以及使用長波限在紅外線波段的光敏材料，它是立足於以下實驗事實焊接時發光的部分主要是電弧，它由陰極部分、弧柱、陽極部分組成。電弧的產生先進行引弧，將焊條與焊件接觸短路，因電流密度大，使焊條末端和焊件迅速加熱至白熱熔化狀態，然後將焊條稍稍提起，這個瞬間大電流由熔化狀的金屬細頸通過，當焊條與焊件分開，空氣變熱電離而產生電弧，從短路時開始，隨著焊點溫度的升高即已開始輻射出大量的紅外線，在短路時有超過焊接最大電流50％以上的短路電流通過。
引弧時空氣瞬間受熱還不夠，為了使陰極上有高速電子飛出，要求引弧開始時的電壓比電弧正常燃燒時的電壓高。
從接觸短路開始至將接觸點拉開引弧，發出強弧光，有一短暫的時間，一般手工焊，這個反應時間大約在0.1S以上，已足夠液晶盒關閉。
高頻引弧情況下可以採用將高頻輸出信號延遲的辦法，在高頻信號輸出前通過控制電路將液晶盒關閉。
以下結合附圖對本實用新型作進一步解說。
附
圖1為本實用新型的基本實現方式，其中1為強光信號取出電路，2為監測電路，3為「或」邏輯電路，4為液晶器件，5為報警裝置。
當無強光時，強光信號取出電路1輸出非強光信號，在被監測電路無故障時，監測電路2輸出無故障信號，「或」邏輯電路3輸出低電平信號，使液晶器件4處於高透光率狀態；當有強光時，強光信號取出電路1輸出強光信號，「或」邏輯電路3即輸出高電平信號，使液晶器件4處於低透光狀態。當被監測電路發生故障時，監測電路2輸出故障信號，此時無論強光信號取出電路1有無強光信號輸出，「或」邏輯電路3均輸出高電平使液晶器件4處於低透光率狀態，一般來講，易發生故障的電路主要是強光信號提取電路1，因此，被監測電路應是強光信號提取電路為好。此外，以上所述的液晶器件是在高電平下處於低透光狀態，只需在附
圖1中的「或」邏輯電路3和液晶器件4之間加一反相器即可使液晶器件在低電平下處於低透光狀態。當然，也可採用相應的其它邏輯電路來代替「或」邏輯電路3實現，報警裝置的設置，使被監測電路發生故障時，除予以保護外，還可報警，報警裝置可採用聲響裝置或光顯示裝置。
附圖2為一種監測方式，其中6為被檢測電路，通過電源在電阻上建立一電勢，當被檢測電路產生故障時，電阻電勢發生改變，而這一電勢的改變值即作為故障信號。
附圖3為採用電阻的強光信號取出方式，它是在焊接迴路7中串接一個電阻，取出電阻兩端電壓，利用焊接迴路的通斷所引起的電壓的變化作為強光信號。
電阻取出方式中的電阻，可使用電阻柱，也可使用電阻纜線，還可利用焊接迴路中的固有電阻，如接觸電阻或是電纜電阻，手工焊可將電阻柱封在焊槍焊把內，電阻纜線一端可與焊槍相接，另一端與焊接電纜相接，串於焊接迴路中，這種方式交直流通用，但其發熱問題必須考慮，且需大倍數放大器。
附圖4為電感取出方式，它是在焊接迴路附近設置感應線圈，感應出電焊的通斷信號，比較好的方式是將其套在電纜線上，手工焊時可將其封在焊槍把手裡。
附圖5是另一種強光信號取出裝置，它使用光敏元件。該光敏元件應採用長波限在紅外波段的元件為佳，最好以金屬在500℃所發出的紅外波長為限。實驗表明弧光產生前，首先有劇烈溫升，並且有大量紅外線輻射，採用長波限在紅外波段的光敏元件｀保障在強光到達前遮光片變為低透過率狀態。
附圖6為本實用新型的又一種實現方式，其中1為強光信號取出電路，它可以是附圖3至附圖5中的任一種，強光信號送入調製振蕩器8，處理後經天線9發射出去，天線9′接收後經調諧放大器10選頻送入邏輯電路3，控制液晶器件4處於不同的透光狀態，當有強光時或被檢測電路發生故障時，使液晶器件4處於低透光狀態，採用本方式可使信號取出電路與控制電路分離。
附圖7提供另一種類型的信號輸入，它由兩個強光信號提取線路構成，其輸出分別接「或」門的兩個輸入端，兩個電路互為備用電路，信號提取電路也可以是其它形式，49為振蕩器，4為液晶盒。
其次，本實用新型也可採用信號無線傳輸的方式實現。
附圖8為觀察窗幾種器件的組合方式，22為防護玻璃，使用普通平板玻璃即可，其作用是保護黑玻璃和液晶盒，21為低標號黑玻璃或半透半反射式，其作用是不讓紅外線和紫外線通過，而讓大部分可見光通過，4為液晶盒，其作用是調節可見光的強度。
本實用新型的優點在於1.可以最大限度更可靠地保護操作人員免受強光的傷害。
2.採用電阻法或感應法以獲取電焊信號，不僅更為可靠，並且因焊接時從引弧到電弧穩定燃燒有一段時間，從焊點短路到發出強光也有一段時間，使用電阻或電感是從電路剛一接通即開始反應，在強光到達之前使液晶盒處於低透光狀態，保護效果更佳，使用長波限在紅外波段並且峰值也近紅外波段，可以使焊點升溫尚未發出強可見光時即開始反應，也可達到同樣效果。
3.整個電路沒有機械裝置，大大提高了裝置的可靠性。
4.在液晶材料外加置低遮光號玻璃或半透半反射玻璃，既可更為有效地保護液晶器件，又可進一步增強對有害光線的遮擋效果。
5.使用電阻電感取出電焊信號比從焊機上取更為方便，它們可以接在焊槍上，大大縮短了引線的長度，特別是感應線圈，更為方便，它可以直接套在電纜線上，對現有的焊工設備不需改裝即可，而且對各種焊機通用。
6.使用無線傳輸信號，可以不受引線的制約，更為方便，並且使同一焊點使用面具的數量不受限制，而且避免了數個焊點間的相互幹擾。
以下提供本實用新型的幾個實施例。
附圖9是本實用新型的第一個實施例，其中電阻12設置於電焊迴路中，其兩端引線與放大器輸入端相接，信號迴路中用電源16建立起一電流，13的輸出端與「或」邏輯電路3的輸出端聯結，3的輸出端與邏輯電路11聯結，並控制液晶器件4工作，在13輸出端上接另一放大器14，放大器14的輸出端與另一「非」門25相接，非門的輸出與「或」邏輯3的另一輸入端連結。本圖工作原理為當焊機接通時，在12兩端有電壓降，此時13向3輸出高電平，使液晶器件4處於低透狀態，在無強光時16所建立的電勢為一定值，13據此輸出一相對於3的低電平，該電平經放大器14放大後對「非」門為高電平，「非」門輸出相對3的低電平，使4處於高透光率狀態，當有強光信號時，在12兩端原有電壓降基礎上再加一個信號電壓，兩個電壓加起來經13放大後對「或」門3輸出為高電平，使3輸出高電平，使4處於低透光狀態。當被檢測電路發生故障開路時，電源16的電動勢將主要降在焊點處，13據此輸出一低電平經14放大後對「非」門為低電平，使「非」門對「或」門3輸出高電平，而控制4處於低透光狀態，其中5為故障報警裝置，可採用聲響或光顯示裝置，假如4採用的液晶器件是在低電平時處於高透率狀態，則用反相的方式完成與上述相同的功能。
附
圖10，11是無線傳輸的實施例，附
圖10是信號發送裝置電路圖，附
圖11是信號控制裝置電路圖。
圖10中放大器13前的電路與圖9的類似，也是在信號提取迴路上建立電勢。無強光信號時由此電勢使13輸出一信號使開關管T2導通，振蕩器50輸出一等幅振蕩波作為無故障信號；當有強光時，由12兩端產生一電壓降，13輸出一強光信號通過T2進行調製，振蕩器50產生一等幅波經天線9輸出。當被監測迴路發生故障時，13無信號輸出，使T2關閉，50無信號發出，以無信號發出作為故障信號。
附
圖11中，天線9′收到的信號經選頻迴路18選頻後送T4放大，高頻部分也即振蕩器發出的等幅振蕩基波，經C3、D2送入「異或」門20中作為故障信號，低頻部分，即強光信號經L2、C4、D3送入「異或」門20作為強光信號，當裝置不工作時，
圖11所示裝置沒信號輸入，「異或」門20輸出低電平，振蕩器不起振，液晶盒處於低透光狀態；工作時，無強光信號，
圖11所示裝置收到一等幅高頻信號，「異或」門20輸出高電平，振蕩器起振，液晶盒處於高透光狀態。當有強光信號時，
圖11所示裝置收到一調幅波，高低頻迴路都有信號輸入，「異或」門20輸出低電平，液晶盒處於低透光狀態。當
圖10和
圖11的任何地方發生故障時，都使液晶盒兩端沒有電壓，液晶盒處於低透光狀態。為防止液晶盒4老化，本例中採用19所示的硬激勵振蕩器供給4交流電壓。
附
圖12為本實用新型的另一實施例，其中23為液晶器件組，1強光信號提取裝置。本例中採用扭曲向列型液晶材料，其前後置偏振面互相平行的偏振片，如此處理的液晶盒，在低電平時呈透光狀態，而在加高電平後呈低透光狀態。本例當無強光時1的電阻遠大於R1，電壓因加在23兩端，而使液晶盒處於高透光狀態，當有強光時，1電阻下降近零，兩端電壓也下降，使4處於低透光狀態。如電路中任一點開路，也使23兩端電壓下降，使23中的液晶盒呈低透光狀態，從而實現保護的功能，23包括硬激勵振蕩器和液晶盒4。
附
圖13為本實用新型的又一實施例，其中27為設置在電焊迴路旁的感應線圈，當然也可是其它如電阻或光敏材料等，4為液晶盒，25為「非」門，28為電容，35為一電阻。
本例工作原理為當裝置無故障工作時，電源在電阻35兩端建立一電勢差，對「非」門25輸出高電平，使25對液晶盒4輸出低電平，當電路中任一點出現斷路或導通不良時，電動勢將主要降在故障點，從而使電阻35兩端輸出為低電平，「非」門輸出高電平，使液晶盒呈低透光狀態，電容的作用是隔斷直流，而只讓感應圈27感應出的交流信號通過。
圖14、15為本實用新型的又一實施例，27為設置於焊接迴路旁的感應線圈，41為整流二極體，42為振蕩器，9為發射天線，
圖15中，44為選頻接收回路，4為液晶盒，46為振蕩器，47為倒相器，48為光敏電阻。
工作原理當有焊接信號時，感應線圈27兩端感應出一電動勢，經41整流後，對硬激勵振蕩器供電，使其發出一調頻波，被
圖15所示裝置中選頻接收回路44收到，經T5管放大後加至液晶盒上，在稍後的極短時間內，光敏電阻48收到強光信號，電阻降低，使與之並聯的「非」門輸出高電平，振蕩器46起振，將信號加至液晶盒4上，這兩種裝置構成「或」邏輯，互為備用電路。
權利要求1.一種自調透光度的遮光裝置，由保護玻璃，液晶盒，信號提取與處理電路及控制電路構成，其特徵在於液晶盒由邏緝電路控制，邏緝電路的一輸入端接強光信號，另一輸入端接故障信號，在被監測電路中建立用於取出故障信號的電勢。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於遮光器件由保護玻璃，對紅外線和紫外線為低透過率或不透過而對可見光為高透過率的材料及液晶盒組成。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於強光提取裝置為設置於電焊迴路旁的感應線圈。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於強光提取裝置為設置於電焊迴路中的電阻。
5.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於強光提取裝置為一光敏元件，其長波限在紅外波段。
6.根據權利要求1、2、3、4所述的裝置，其特徵在於信號提取裝置與調製振蕩器相連，調製振蕩器與發射天線相接，信號處理控制系統由接收天線、選頻放大器、邏輯電路和液晶盒組成。
7.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於電感信號提取裝置與一整流二極體相接，二極體與一硬激勵振蕩器相接，振蕩器與發射天線相接，接收天線與選頻放大器相接，放大器經電容與液晶盒相接，光敏電阻與一「非」門並聯，「非」門與一硬激勵振蕩器相連，振蕩器與液晶盒相連。
專利摘要本實用新型公開一種具有自我故障監測和可根據外界光強變化而自動改變其透光度的護目器材。本實用新型利用液晶屏作為可見光遮光裝置，與以前的專利相比，本實用新型採用了新的強光提取裝置，它可使液晶屏在強光到達前即關閉。故障監測和保護電路，可使裝置在出現故障時呈低透過狀態，保護使用者的眼睛不受傷害。液晶屏由接入強光信號及故障信號的邏輯電路來控制。使用無線傳輸信號的方式，可使其使用更為方便。本實用新型特別適用於電焊工作者使用。
文檔編號G02C7/16GK2088701SQ89218449
公開日1991年11月13日 申請日期1989年10月23日 優先權日1989年10月23日
發明者李朝暉 申請人:李朝暉