一種程控觸發器及其觸發方法與流程
2023-12-05 05:19:21 1
本發明涉及電弧焊技術領域，特別涉及一種應用於電焊機捕捉電焊瞬間快照的程控觸發器及其觸發方法。
背景技術：
目前，公知的電弧焊接監控系統中，需要對電弧焊接過程的熔滴圖像進行拍照或者錄像顯示，以利於控制質量；而在焊接過程中，由於電弧及熔滴頸縮後產生的飛濺現象的存在，有的時候拍照的圖像模糊不清，為了使照相機拍照出來的圖像清晰可辨，熔滴圖像需要在短路時進行拍照，然後顯示，如圖1所示是短路過渡焊接過程圖；但是現有技術沒有在短路時進行拍照的技術方案。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種程控觸發器及其觸發方法，所要解決的技術問題：在焊接過程中，由於電弧及熔滴頸縮後產生的飛濺現象的存在，有的時候拍照的圖像模糊不清。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種程控觸發器，包括
電流傳感器，用於對焊機電流進行感應，輸出電流感應信號；
阻抗匹配電路，其與電流傳感器通過線路連接，用於對電流感應信號進行阻抗匹配；
增益放大器，其與阻抗匹配電路通過線路連接，用於對阻抗匹配後的電流感應信號進行增益放大；
模數轉換器，其與增益放大器通過線路連接，用於對增益放大後的電流感應信號進行模數轉換，生成數字電流感應信號；
fpga處理器，其與模數轉換器通過線路連接，用於採集數字電流感應信號的波峰值和波底值，則分別生成波峰信號和波底信號，分別對波峰信號和波底信號進行數字濾波；同時將採集的波峰值和波底值分別與其設定閾值進行比較，當波峰值和波底值不在設定閾值範圍內時，則對數字濾波後的波峰信號和波底信號分別進行電平控制，將波峰信號和波底信號調整至設定閾值內，生成正負邊緣信號；根據正負邊緣信號觸發生成觸發信號；
緩衝器，其與fpga處理器通過線路連接，用於對觸發信號進行ttl電平匹配和輸出緩衝。
本發明的有益效果是：電流傳感器、阻抗匹配電路、增益放大器、模數轉換器、fpga處理器和緩衝器協調運作，能有效在短路時產生觸發信號，傳輸至外部的照相裝置，觸發照相裝置進行拍照，使照相機拍照出來的圖像清晰可辨，同時增益放大器的放大量能夠程控調節以適應不同的焊接環境。
進一步，還包括按鍵，所述按鍵與所述fpga處理器連接，所述按鍵用於生成按鍵信號，所述fpga處理器對按鍵信號進行處理，生成控制信號，並根據控制信號生成觸發信號。
進一步方案的有益效果：可以手動按鍵，生成觸發信號，便於進行手動控制進行觸發照相裝置進行拍照，提升便利性。
進一步，還包括數碼管，所述數碼管與所述fpga處理器連接，所述fpga處理器根據控制信號驅動進行動態掃描，生成顯示信號，所述數碼管根據顯示信號進行數碼顯示。
進一步方案的有益效果：實現可變計數器，使得焊接圖像的顯示即能夠滿足人眼的視覺暫留效應，又不致於太快看不清楚，同時可以節省焊接圖像存儲空間。同時在fpga內部實現輸出脈衝正負邊沿變換的功能，以滿足數位相機觸發的要求。
進一步，還包括數模轉換器，所述數模轉換器的輸入端與所述fpga處理器連接，其輸出端與增益放大器連接；所述fpga處理器向數模轉換器輸出電壓信號，數模轉換器對電壓信號進行數模轉換，生成模擬電壓信號傳輸至增益放大器，所述增益放大器根據電流感應信號和模擬電壓信號之間差模電壓調整增益。
進一步方案的有益效果：增益放大器根據數模轉換器轉換的模擬電壓信號和電流感應信號之間的差模電壓進行調整增益，以適應不同的焊接環境。
進一步，所述fpga處理器內設置有時鐘分頻單元，所述時鐘分頻單元對fpga處理器內進行時鐘分頻。
本發明解決上述技術問題的另一技術方案如下：一種程控觸發器的觸發方法，包括以下步驟：
步驟s1.電流傳感器對焊機電流進行感應，輸出電流感應信號；阻抗匹配電路對電流感應信號進行阻抗匹配；增益放大器對阻抗匹配後的電流感應信號進行增益放大；模數轉換器對增益放大後的電流感應信號進行模數轉換，生成數字電流感應信號；
步驟s2.fpga處理器採集數字電流感應信號的波峰值和波底值，則分別生成波峰信號和波底信號，分別對波峰信號和波底信號進行數字濾波；同時將採集的波峰值和波底值分別與其設定閾值進行比較，當波峰值和波底值不在設定閾值範圍內時，則對數字濾波後的波峰信號和波底信號分別進行電平控制，將波峰信號和波底信號調整至設定閾值內，生成正負邊緣信號；根據正負邊緣信號觸發生成觸發信號；
步驟s3.緩衝器對觸發信號進行ttl電平匹配和輸出緩衝。
本發明的有益效果是：電流傳感器、阻抗匹配電路、增益放大器、模數轉換器、fpga處理器和緩衝器協調運作，能有效在短路時產生觸發信號，傳輸至外部的照相裝置，觸發照相裝置進行拍照，使照相機拍照出來的圖像清晰可辨，同時增益放大器的放大量能夠程控調節以適應不同的焊接環境。
進一步，還包括以下步驟：按鍵生成按鍵信號，所述fpga處理器對按鍵信號進行處理，生成控制信號，並根據控制信號生成觸發信號。
進一步方案的有益效果：可以手動按鍵，生成觸發信號，便於進行手動控制進行觸發照相裝置進行拍照，提升便利性。
進一步，還包括以下步驟：fpga處理器根據控制信號驅動進行動態掃描，生成顯示信號，所述數碼管根據顯示信號進行數碼顯示。
進一步方案的有益效果：實現可變計數器，使得焊接圖像的顯示即能夠滿足人眼的視覺暫留效應，又不致於太快看不清楚，同時可以節省焊接圖像存儲空間。同時在fpga內部實現輸出脈衝正負邊沿變換的功能，以滿足數位相機觸發的要求。
進一步，還包括以下步驟：所述fpga處理器向數模轉換器輸出電壓信號，數模轉換器對電壓信號進行數模轉換，生成模擬電壓信號傳輸至增益放大器，所述增益放大器根據電流感應信號和模擬電壓信號之間差模電壓調整增益。
進一步方案的有益效果：增益放大器根據數模轉換器轉換的模擬電壓信號和電流感應信號之間的差模電壓進行調整增益，以適應不同的焊接環境。
附圖說明
圖1為短路過渡焊接過程圖；
圖2為本發明一種程控觸發器的模塊框圖；
圖3為fpga處理器的運行原理圖；
圖4為本發明fpga處理器、緩衝器、按鍵和數碼管的電路原理圖；
圖5為本發明一種程控觸發器的觸發方法的流程圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
1、電流傳感器，2、阻抗匹配電路，3、增益放大器，4、模數轉換器，5、fpga處理器，6、緩衝器，7、按鍵，8、數碼管，9、模數轉換器。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
如圖2至圖4所示，一種程控觸發器，包括
電流傳感器1，用於對焊機電流進行感應，輸出電流感應信號；
阻抗匹配電路2，其與電流傳感器1通過線路連接，用於對電流感應信號進行阻抗匹配；
增益放大器3，其與阻抗匹配電路2通過線路連接，用於對阻抗匹配後的電流感應信號進行增益放大；
模數轉換器4，其與增益放大器3通過線路連接，用於對增益放大後的電流感應信號進行模數轉換，生成數字電流感應信號；
fpga處理器5，其與模數轉換器4通過線路連接，用於採集數字電流感應信號的波峰值和波底值，則分別生成波峰信號和波底信號，分別對波峰信號和波底信號進行數字濾波；同時將採集的波峰值和波底值分別與其設定閾值進行比較，當波峰值和波底值不在設定閾值範圍內時，則對數字濾波後的波峰信號和波底信號分別進行電平控制，將波峰信號和波底信號調整至設定閾值內，生成正負邊緣信號；根據正負邊緣信號觸發生成觸發信號；
緩衝器6，其與fpga處理器5通過線路連接，用於對觸發信號進行ttl電平匹配和輸出緩衝。
上述實施例中，電流傳感器1、阻抗匹配電路2、增益放大器3、模數轉換器4、fpga處理器5和緩衝器6協調運作，能有效在短路時產生觸發信號，傳輸至外部的照相裝置，觸發照相裝置進行拍照，使照相機拍照出來的圖像清晰可辨，同時增益放大器的放大量能夠程控調節以適應不同的焊接環境。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括按鍵7，所述按鍵7與所述fpga處理器5連接，所述按鍵7用於生成按鍵信號，所述fpga處理器5對按鍵信號進行處理，生成控制信號，並根據控制信號生成觸發信號。
上述實施例中，可以手動按鍵，生成觸發信號，便於進行手動控制進行觸發照相裝置進行拍照，提升便利性。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括數碼管8，所述數碼管8與所述fpga處理器5連接，所述fpga處理器5根據控制信號驅動進行動態掃描，生成顯示信號，所述數碼管8根據顯示信號進行數碼顯示。
上述實施例中，實現可變計數器，使得焊接圖像的顯示即能夠滿足人眼的視覺暫留效應，又不致於太快看不清楚，同時可以節省焊接圖像存儲空間。同時在fpga內部實現輸出脈衝正負邊沿變換的功能，以滿足數位相機觸發的要求。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括數模轉換器9，所述數模轉換器9的輸入端與所述fpga處理器5連接，其輸出端與增益放大器3連接；所述fpga處理器5向數模轉換器9輸出電壓信號，數模轉換器9對電壓信號進行數模轉換，生成模擬電壓信號傳輸至增益放大器3，所述增益放大器3根據電流感應信號和模擬電壓信號之間差模電壓調整增益。
上述實施例中，增益放大器3根據數模轉換器轉換的模擬電壓信號和電流感應信號之間的差模電壓進行調整增益，以適應不同的焊接環境。
可選的，作為本發明的一個實施例：所述fpga處理器5內設置有時鐘分頻單元，所述時鐘分頻單元對fpga處理器5內進行時鐘分頻。
如圖5所示，一種程控觸發器的觸發方法，包括以下步驟：
步驟s1.電流傳感器1對焊機電流進行感應，輸出電流感應信號；阻抗匹配電路2對電流感應信號進行阻抗匹配；增益放大器3對阻抗匹配後的電流感應信號進行增益放大；模數轉換器4對增益放大後的電流感應信號進行模數轉換，生成數字電流感應信號；
步驟s2.fpga處理器5採集數字電流感應信號的波峰值和波底值，則分別生成波峰信號和波底信號，分別對波峰信號和波底信號進行數字濾波；同時將採集的波峰值和波底值分別與其設定閾值進行比較，當波峰值和波底值不在設定閾值範圍內時，則對數字濾波後的波峰信號和波底信號分別進行電平控制，將波峰信號和波底信號調整至設定閾值內，生成正負邊緣信號；根據正負邊緣信號觸發生成觸發信號；
步驟s3.緩衝器6對觸發信號進行ttl電平匹配和輸出緩衝。
上述實施例中，電流傳感器1、阻抗匹配電路2、增益放大器3、模數轉換器4、fpga處理器5和緩衝器6協調運作，能有效在短路時產生觸發信號，傳輸至外部的照相裝置，觸發照相裝置進行拍照，使照相機拍照出來的圖像清晰可辨，同時增益放大器的放大量能夠程控調節以適應不同的焊接環境。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括以下步驟：按鍵7生成按鍵信號，所述fpga處理器5對按鍵信號進行處理，生成控制信號，並根據控制信號生成觸發信號。
上述實施例中，可以手動按鍵，生成觸發信號，便於進行手動控制進行觸發照相裝置進行拍照，提升便利性。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括以下步驟：fpga處理器5根據控制信號驅動進行動態掃描，生成顯示信號，所述數碼管8根據顯示信號進行數碼顯示。
上述實施例中，實現可變計數器，使得焊接圖像的顯示即能夠滿足人眼的視覺暫留效應，又不致於太快看不清楚，同時可以節省焊接圖像存儲空間。同時在fpga內部實現輸出脈衝正負邊沿變換的功能，以滿足數位相機觸發的要求。
可選的，作為本發明的一個實施例：還包括以下步驟：所述fpga處理器5向數模轉換器9輸出電壓信號，數模轉換器9對電壓信號進行數模轉換，生成模擬電壓信號傳輸至增益放大器3，所述增益放大器3根據電流感應信號和模擬電壓信號之間差模電壓調整增益。
上述實施例中，增益放大器根據數模轉換器轉換的模擬電壓信號和電流感應信號之間的差模電壓進行調整增益，以適應不同的焊接環境。
本發明的技術方案，可以與特殊照相機配套使用於電弧焊接監控系統中，在短路時進行觸發拍照，清晰地拍照顯示電弧焊接過程的熔滴圖像。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。