一種用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路的製作方法
2023-10-21 18:50:02 2
本實用新型涉及電力電子技術領域，具體地說是一種用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路。
背景技術：
氣保焊是一種常見的焊接方式。在實際焊接場合，由於施工場地供電不便、環境惡劣、電磁輻射對人體健康存在危害等原因，焊工需要將焊接電源與送絲設備，即氣保焊主機與分體機分開使用。得益於分體機機體分離、體積小、攜帶方便、同時採用自帶數顯與調節功能的優點，焊接人員在複雜、多區域的焊接工作中，可以有效地減少來回操作浪費的工時，同時減少主機電磁輻射對人體健康的影響。
在分體機的設計中，由於增加了數顯與調節功能，控制信號需要在主機與分體機之間傳遞，此時控制信號的長距離傳輸是關鍵的一環。由於整個機器的控制信號一般是低電壓信號，在長距離的傳輸過程中電磁幹擾、傳輸線的內阻等均會引起電壓信號的波動，從而極易導致控制信號失控影響焊機的正常使用。
因此，需要設計一種能夠保證控制信號在長距離傳輸後依舊準確的用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路，以使分體機得以正常使用。
技術實現要素：
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供了一種能夠保證控制信號在長距離傳輸後依舊準確的用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路，以使分體機得以正常使用。
為了達到上述目的，本實用新型是一種用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路，包括電源、電阻、電容、二極體、三極體、穩壓管、開關管、光耦合器、比較器、自恢復保險絲和單片機，其特徵在於：分體機的單片機信號發送端串聯電阻七後，與光耦合器一的3號腳連接 ，光耦合器一的2號腳分兩路分別與電容四的一端以及+5V1電源連接，電容四的另一端接地，光耦合器一的5號腳接地，光耦合器一的7號腳分四路分別與光耦合器一的8號腳、電容一的一端、電阻六的一端以及+5V2電源連接，電容一的另一端接地，電阻六的另一端分兩路分別與光耦合器一的6號腳以及開關管的門極連接，開關管的漏極接地，開關管的源極依次串聯電阻四和電阻五後，分三路分別與電阻一的一端、穩壓管的陽極以及三極體的基極連接，電阻一的另一端分五路分別與穩壓管的陰極、+24V電源、電阻二的一端、電阻三的一端以及二極體一的陰極連接，電阻二的另一端分兩路分別與電阻三的另一端以及三極體的發射極連接，三極體的集電極分兩路分別與二極體一的陽極以及信號傳輸線的一端連接，信號傳輸線的另一端分五路分別與保險絲的一端、二極體二的陰極、二極體三的陽極、電容二的一端以及比較器的同相輸入端一連接，保險絲的另一端分兩路分別與電阻八的一端以及電阻九的一端連接，電阻八的另一端以及電阻九的另一端接地，二極體二的陽極接地，二極體三的陰極與+24V電源連接，電容二的另一端接地，比較器的供電端與+24V電源連接，比較器的接地端接地，比較器的反相輸入端一分三路分別與電阻十一的一端、電阻十二的一端以及比較器的同相輸入端二連接，電阻十一的另一端分兩路分別與比較器的輸出端二以及電阻十的一端連接，電阻十的另一端接地，電阻十二的另一端分兩路分別與電阻十三的一端以及 +5V2電源連接，電阻十三的另一端分三路分別與比較器的輸出端一、比較器的反相輸入端二以及電阻十五的一端連接，電阻十五的另一端與光耦合器二的3號腳連接，光耦合器二的2號腳與 +5V2電源連接，光耦合器二的5號腳接地，光耦合器二的7號腳分四路分別與光耦合器二的8號腳、電容三的一端、電阻十四的一端以及+5V3電源連接，電容三的另一端接地，電阻十四的另一端分兩路分別與光耦合器二的6號腳以及主機的單片機信號接收端連接。
所述的光耦合器一、所述的光耦合器二是型號為6N137的單通道高速光耦合器。
所述的開關管的型號為2N7002K。
所述的開關管為金屬-氧化物半導體場效應電晶體。
所述的比較器的型號為LM393。
所述的+5V1電源，+5V2電源，+5V3電源互相隔離。
所述的三極體為PNP型三極體。
本實用新型同現有技術相比，電路簡單可靠，利用電流對噪聲不敏感的特點，將有無電流作為開關量來傳遞控制信號。同時，在控制信號發送端通過恆流源進行信號的傳遞，起到了兩方面的作用：一、在一定範圍內，幾乎不受電磁幹擾產生的疊加電動勢的影響； 二、在一定範圍內，傳輸線的內阻不會影響電流大小。在信號接收端，採用了遲滯比較器結構，進一步降低了信號接收端可能產生的電壓波動的幹擾。
附圖說明
圖1為本實用新型分體機的電路圖。
圖2為本實用新型主機的電路圖。
具體實施方式
現結合附圖對本實用新型做進一步描述。
參見圖1-2，本實用新型一種用於氣體保護焊機分體機的長線通訊電路，包括電源、電阻、電容、二極體、三極體、穩壓管、開關管、光耦合器、比較器、自恢復保險絲和單片機。分體機的單片機信號發送端串聯電阻七R7後，與光耦合器一U1的3號腳連接 ，光耦合器一U1的2號腳分兩路分別與電容四C4的一端以及+5V1電源連接，電容四C4的另一端接地，光耦合器一U1的5號腳接地，光耦合器一U1的7號腳分四路分別與光耦合器一U1的8號腳、電容一C1的一端、電阻六R6的一端以及+5V2電源連接，電容一C1的另一端接地，電阻六R6的另一端分兩路分別與光耦合器一U1的6號腳以及開關管T1的門極連接，開關管T1的漏極接地，開關管T1的源極依次串聯電阻四R4和電阻五R5後，分三路分別與電阻一R1的一端、穩壓管Z1的陽極以及三極體Q1的基極連接，電阻一R1的另一端分五路分別與穩壓管Z1的陰極、+24V電源、電阻二R2的一端、電阻三R3的一端以及二極體一D1的陰極連接，電阻二R2的另一端分兩路分別與電阻三R3的另一端以及三極體Q1的發射極連接，三極體Q1的集電極分兩路分別與二極體一D1的陽極以及信號傳輸線的一端連接，信號傳輸線的另一端分五路分別與保險絲F1的一端、二極體二D2的陰極、二極體三D3的陽極、電容二C2的一端以及比較器U2的同相輸入端一3連接，保險絲F1的另一端分兩路分別與電阻八R8的一端以及電阻九R9的一端連接，電阻八R8的另一端以及電阻九R9的另一端接地，二極體二D2的陽極接地，二極體三D3的陰極與+24V電源連接，電容二C2的另一端接地，比較器U2的供電端8與+24V電源連接，比較器U2的接地端4接地，比較器U2的反相輸入端一2分三路分別與電阻十一R11的一端、電阻十二R12的一端以及比較器U2的同相輸入端二5連接，電阻十一R11的另一端分兩路分別與比較器U2的輸出端二7以及電阻十R10的一端連接，電阻十R10的另一端接地，電阻十二R12的另一端分兩路分別與電阻十三R13的一端以及 +5V2電源連接，電阻十三R13的另一端分三路分別與比較器U2的輸出端一1、比較器U2的反相輸入端二以及電阻十五R15的一端連接，電阻十五R15的另一端與光耦合器二U3的3號腳連接，光耦合器二U3的2號腳與 +5V2電源連接，光耦合器二U3的5號腳接地，光耦合器二U3的7號腳分四路分別與光耦合器二U3的8號腳、電容三C3的一端、電阻十四R14的一端以及+5V3電源連接，電容三C3的另一端接地，電阻十四R14的另一端分兩路分別與光耦合器二U3的6號腳以及主機的單片機信號接收端連接。
本實用新型中，光耦合器一U1、光耦合器二U3是型號為6N137的單通道高速光耦合器。
開關管T1的型號為2N7002K。開關管T1為金屬-氧化物半導體場效應電晶體。
比較器U2的型號為LM393。
+5V1電源，+5V2電源，+5V3電源互相隔離。
三極體Q1為PNP型三極體。
本實用新型工作時，分體機的單片機信號輸出端輸出單片機信號，並按如下原理完成信號傳輸：
由於單片機信號為高電平或者低電平，以下分別就輸出高電平與低電平進行分析。
分體機的單片機信號輸出端輸出高電平信號時，信號發送端：光耦合器一U1的3號腳為高電平，光耦合器一U1的使能端為高電平，通過上拉電阻六R6，光耦合器一U1輸出為高電平TX。高電平TX驅動開關管T1門極，使開關管T1源極與漏極導通。由三極體Q1，穩壓管Z1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5構成的恆流源開始工作。
恆流源工作原理：在恆流源輸出適用範圍內，三極體Q1的發射極與基極之間存在固定壓降，同時由於穩壓管Z1的穩壓作用，並聯的電阻二R2與電阻三R3兩端電壓恆定，由歐姆定律可知，此時三極體Q1的發射極電流恆定。再根據三極體Q1的特性，負載端能夠得到恆定的灌電流。
傳輸過程：控制信號轉化為恆定電流經過信號傳輸線傳輸，由於恆流源的存在，傳輸過程中的噪音與傳輸線電阻幾乎不會對傳輸電流造成影響。
信號接收端：並聯電阻八R8與電阻九R9進行電壓採樣，因為電流恆定，採樣電壓值也恆定。採樣電路中串聯自恢復保險絲F1，用於過流過熱保護，防止電路中的器件由於電流、溫度過大損壞。
兩個比較器組成遲滯比較器，進一步降低信號接收端可能產生的電壓波動的幹擾。二極體二D2與二極體三D3鉗位。比較器的同相輸入端一3存在電壓時，比較器的輸出端一1輸出高電平，電阻十三R13為上拉電阻。
輸出端通過光耦合器二U3進行電氣隔離，實現對主機單片機輸入高電平。
分體機的單片機信號輸出端輸出低電平信號時，信號發送端：光耦合器一U1的3號腳為低電平，光耦合器一U1的使能端為高電平，光耦合器一輸出為低電平TX。低電平無法驅動開關管T1門極。由三極體Q1，穩壓管Z1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5構成的恆流源不工作。
傳輸過程：傳輸線上不存在電流。
信號接收端： 兩個比較器組成遲滯比較器，進一步降低信號接收端可能產生的電壓波動的幹擾。二極體二D2與二極體三D3鉗位。比較器的同相輸入端一3電壓為0時，比較器的輸出端一1輸出低電平，電阻十三R13為上拉電阻。
輸出端通過光耦合器二U3進行電氣隔離，實現對主機單片機輸入低電平。