实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路

摘要

本发明涉及一种实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其通过第一开关能选择与收弧连接端、常规连接端及自锁连接端对应连接，根据第一开关切换至常规连接端、自锁连接端、收弧连接端对应位置时的信号，实现焊枪开关操作下的输入信号开关状态的检测，然后再根据第二开关的状态，按照预定的“常规”、“自锁”、“收弧”连接状态的变换达到控制焊机输出信号的目的，以及焊接规范的转换。本发明在焊接长焊缝厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧处出现弧坑，在进入收弧状态时，转换到较低焊接电流或电压填满弧坑，使得焊缝成型美观，采用全数字集成电路设计，实现了用最少器件完成了复杂的收弧逻辑控制要求，电路简单，可靠性高。

权利要求

1.一种实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其特征是：包括收弧连接端、常规连接端及自锁连接端，所述收弧连接端的一端与第七电阻（R7）的一端及第八电阻（R8）的一端相连；所述第八电阻（R8）的另一端与电源VCC相连，第七电阻（R7）的另一端分别与第一反相器（IC4A）的输入端、第七或非门（IC4C）的一输入端、第九或非门（IC3D）的一输入端及与非门（IC4F）的一输入端相连；

第一反相器（IC4A）的输出端与第六或非门（IC3C）的一输入端及第三或非门（IC2B）的一输入端相连；第七或非门（IC4C）的另一输入端与第四或非门（IC3B）的输出端及第二或非门（IC3A）的一输入端相连，第七或非门（IC4C）的输出端与第一触发器（IC1A）的R端相连，第九或非门（IC3D）的另一输入端与第二触发器（IC1B）的Q端相连；与非门（IC4F）的另一输入端与第九电阻（R9）的一端相连，第九电阻（R9）的另一端与自锁连接端相连，并通过第十电阻（R10）与电源VCC相连；所述收弧连接端、常规连接端及自锁连接端均能与第一开关（S1）的动触头相连，第一开关（S1）的静触头接地；与非门（IC4F）的输出端与第二反相器（IC4B）的输入端相连，第二反相器（IC4B）的输出端与第五或非门（IC2C）的一输入端相连；

第六或非门（IC3C）的另一输入端分别与第一触发器（IC1A）的Q端、第二触发器（IC1B）的J端及第五电阻（R5）的一端相连，所述第五电阻（R5）的另一端与三极管（Q1）的基极端及第六电阻（R6）的一端相连；第六电阻（R6）的另一端与三极管（Q1）的发射极端相连后接地；三极管（Q1）的集电极端通过继电器（RL）的线圈与电源VCC相连，继电器（RL）常闭触点的一端与电源VCC相连，另一端通过第一可变电阻（VR1）接地，继电器（RL）的常开触点闭合时，电源VCC能通过第二可变电阻（VR2）接地；第六或非门（IC3C）的输出端及第九或非门（IC3D）的输出端分别与第四或非门（IC3B）的输入端相连，第四或非门（IC3B）的输出端与第二或非门（IC3A）的一输入端相连；第二或非门（IC3A）的另一输入端与第一或非门（IC2A）的输出端相连，第二或非门（IC3A）的输出端通过第四电阻（R4）接地，且第二或非门（IC3A）的输出端形成焊机输出控制端OUT；

第一或非门（IC2A）的一输入端与第三反相器（IC4E）的输出端及第一触发器（IC1A）的时钟端相连，第一或非门（IC2A）的另一输入端与第五或非门（IC2C）的输出端、第一触发器（IC1A）的J端及第八或非门（IC2D）的一输入端相连；第八或非门（IC2D）的另一输入端与第三反相器（IC4E）的输入端及第二触发器（IC1B）的时钟端相连，第八或非门（IC2D）的输出端与第二触发器（IC1B）的R端相连，第二触发器（IC1B）的K端与第一触发器（IC1A）的端及第三或非门（IC2B）的另一输入端相连；第三或非门（IC2B）的输出端与第一触发器（IC1A）的K端相连，第一触发器（IC1A）及第二触发器（IC1B）的S端均接地；

第五或非门（IC2C）的另一输入端与第二电阻（R2）的一端相连，第二电阻（R2）的另一端通过第二开关（S2）接地，且第二电阻（R2）的另一端通过第三电阻（R3）与电源VCC相连；

第三反相器（IC4E）的输入端还通过第一电阻（R1）与电源VCC相连，且第三反相器（IC4E）的输入端还通过焊枪开关（TS1）接地。

2.根据权利要求1所述的实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其特征是：所述继电器（RL）线圈的两端并联有二极管（D1），二极管（D1）的阳极端与三极管（Q1）的集电极端相连，二极管（D1）的阴极端与电源VCC相连。

3.根据权利要求1所述的实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其特征是：所述第一触发器（IC1A）及第二触发器（IC1B）均为JK触发器。

4.根据权利要求1所述的实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其特征是：所述第一可调电阻（VR1）的可调端与V1连接端相连，第二可调电阻（VR2）的可调端与V2连接端相连。

说明书

实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种全数字集成电路，尤其是一种实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，属于气体保护焊机数字电子控制的技术领域。

背景技术

[0002] 高效、节能、环保的电子控制的气体保护焊机已广泛应用于各种金属材料高效、高质量焊接中。各类CO2/MAG（metal active-gas welding）/MIG（metal inert-gas welding）或TIG（Tungsten Inert Gas welding）气体保护焊机程序控制复杂，采用了大量电子元器件才能满足电路设计需求，从而导致控制电路结构复杂，可靠性低。

发明内容

[0003] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，其电路简单，可靠性高，适用范围广。

[0004] 按照本发明提供的技术方案，所述实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字集成电路，包括收弧连接端、常规连接端及自锁连接端，所述收弧连接端的一端与第七电阻的一端及第八电阻的一端相连；所述第八电阻的另一端与电源VCC相连，第七电阻的另一端分别与第一反相器的输入端、第七或非门的一输入端、第九或非门的一输入端及与非门的一输入端相连；

[0005] 第一反相器的输出端与第六或非门的一输入端及第三或非门的一输入端相连；第七或非门的另一输入端与第四或非门的输出端及第二或非门的一输入端相连，第七或非门的输出端与第一触发器的R端相连，第九或非门的另一输入端与第二触发器的Q端相连；与非门的另一输入端与第九电阻的一端相连，第九电阻的另一端与自锁连接端相连，并通过第十电阻与电源VCC相连；所述收弧连接端、常规连接端及自锁连接端均能与第一开关的动触头相连，第一开关的静触头接地；与非门的输出端与第二反相器的输入端相连，第二反相器的输出端与第五或非门的一输入端相连；

[0006] 第六或非门的另一输入端分别与第一触发器的Q端、第二触发器的J端及第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与三极管的基极端及第六电阻的一端相连；第六电阻的另一端与三极管的发射极端相连后接地；三极管的集电极端通过继电器的线圈与电源VCC相连，继电器常闭触点的一端与电源VCC相连，另一端通过第一可变电阻接地，继电器的常开触点闭合时，电源VCC能通过第二可变电阻接地；第六或非门的输出端及第九或非门的输出端分别与第四或非门的输入端相连，第四或非门的输出端与第二或非门的一输入端相连；第二或非门的另一输入端与第一或非门的输出端相连，第二或非门的输出端通过第四电阻接地，且第二或非门的输出端形成焊机输出控制端OUT；

[0007] 第一或非门的一输入端与第三反相器的输出端及第一触发器的时钟端相连，第一或非门的另一输入端与第五或非门的输出端、第一触发器的J端及第八或非门的一输入端相连；第八或非门的另一输入端与第三反相器的输入端及第二触发器的时钟端相连，第八或非门的输出端与第二触发器的R端相连，第二触发器的K端与第一触发器的 端及第三或非门的另一输入端相连；第三或非门的输出端与第一触发器的K端相连，第一触发器及第二触发器的S端均接地；

[0008] 第五或非门的另一输入端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端通过第二开关接地，且第二电阻的另一端通过第三电阻与电源VCC相连；

[0009] 第三反相器的输入端还通过第一电阻与电源VCC相连，且第三反相器的输入端还通过焊枪开关接地。

[0010] 所述继电器线圈的两端并联有二极管，二极管的阳极端与三极管的集电极端相连，二极管的阴极端与电源VCC相连。

[0011] 所述第一触发器及第二触发器均为JK触发器。所述第一可调电阻的可调端与V1连接端相连，第二可调电阻的可调端与V2连接端相连。

[0012] 本发明的优点：用于各类气体保护焊机中，在气体保护焊中，焊接长焊缝，采用“自锁”方式免得焊工操作疲劳，按下焊枪开关后放开焊枪开关仍然焊接；在焊接长焊缝厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧处出现弧坑，在进入收弧状态时，转换到较低焊接电流或电压填满弧坑，使得焊缝成型美观，实现气体保护焊机“常规、自锁、收弧”三种逻辑控制功能；采用全数字集成电路设计，实现了用最少器件完成了复杂的收弧逻辑控制要求，电路简单，可靠性高。

附图说明

[0013] 图1为本发明的电路原理图。

[0014] 图2为本发明第一开关与常规连接端相连时电路的时序图。

[0015] 图3为本发明第一开关与自锁连接端相连时电路的时序图。

[0016] 图4为本发明第一开关与收弧连接端相连时电路的时序图。

具体实施方式

[0017] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0018] 如图1所示：本发明实现气体保护焊机收弧控制逻辑的全数字电路包括收弧连接端、常规连接端及自锁连接端，所述收弧连接端的一端与第七电阻R7的一端及第八电阻R8的一端相连；所述第八电阻R8的另一端与电源VCC相连，第七电阻R7的另一端分别与第一反相器IC4A的输入端、第七或非门IC4C的一输入端、第九或非门IC3D的一输入端及与非门IC4F的一输入端相连；

[0019] 第一反相器IC4A的输出端与第六或非门IC3C的一输入端及第三或非门IC2B的一输入端相连；第七或非门IC4C的另一输入端与第四或非门IC3B的输出端及第二或非门IC3A的一输入端相连，第七或非门IC4C的输出端与第一触发器IC1A的R端相连，第九或非门IC3D的另一输入端与第二触发器IC1B的Q端相连；与非门IC4F的另一输入端与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端与自锁连接端相连，并通过第十电阻R10与电源VCC相连；所述收弧连接端、常规连接端及自锁连接端均能与第一开关S1的动触头相连，第一开关S1的静触头接地；与非门IC4F的输出端与第二反相器IC4B的输入端相连，第二反相器IC4B的输出端与第五或非门IC2C的一输入端相连；

[0020] 第六或非门IC3C的另一输入端分别与第一触发器IC1A的Q端、第二触发器IC1B的J端及第五电阻R5的一端相连，所述第五电阻R5的另一端与三极管Q1的基极端及第六电阻R6的一端相连；第六电阻R6的另一端与三极管Q1的发射极端相连后接地；三极管Q1的集电极端通过继电器RL的线圈与电源VCC相连，继电器RL常闭触点的一端与电源VCC相连，另一端通过第一可变电阻VR1接地，继电器RL的常开触点闭合时，电源VCC能通过第二可变电阻VR2接地；所述继电器RL线圈的两端并联有二极管D1，二极管D1的阳极端与三极管Q1的集电极端相连，二极管D1的阴极端与电源VCC相连。所述第一可调电阻VR1的可调端与V1连接端相连，第二可调电阻VR2的可调端与V2连接端相连。

[0021] 第六或非门IC3C的输出端及第九或非门IC3D的输出端分别与第四或非门IC3B的输入端相连，第四或非门IC3B的输出端与第二或非门IC3A的一输入端相连；第二或非门IC3A的另一输入端与第一或非门IC2A的输出端相连，第二或非门IC3A的输出端通过第四电阻R4接地，且第二或非门IC3A的输出端形成焊机输出控制端OUT；

[0022] 第一或非门IC2A的一输入端与第三反相器IC4E的输出端及第一触发器IC1A的时钟端相连，第一或非门IC2A的另一输入端与第五或非门IC2C的输出端、第一触发器IC1A的J端及第八或非门IC2D的一输入端相连；第八或非门IC2D的另一输入端与第三反相器IC4E的输入端及第二触发器IC1B的时钟端相连，第八或非门IC2D的输出端与第二触发器IC1B的R端相连，第二触发器IC1B的K端与第一触发器IC1A的 端及第三或非门IC2B的另一输入端相连；第三或非门IC2B的输出端与第一触发器IC1A的K端相连，第一触发器IC1A及第二触发器IC1B的S端均接地；所述第一触发器IC1A及第二触发器IC1B均为JK触发器，第二触发器IC1B的 端悬置。

[0023] 第五或非门IC2C的另一输入端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端通过第二开关S2接地，且第二电阻R2的另一端通过第三电阻R3与电源VCC相连；

[0024] 第三反相器IC4E的输入端还通过第一电阻R1与电源VCC相连，且第三反相器IC4E的输入端还通过焊枪开关TS1接地。

[0025] 本发明实施例中第一触发器IC1A、第二触发器IC1B采用一片集成电路型号4027的双JK触发器。第一或非门IC2A、第二或非门IC3A、第三或非门IC2B、第四或非门IC3B、第五或非门IC2C、第六或非门IC3C、第八或非门IC2D、第九或非门IC3D为采用两片集成电路型号均为4001的二输入或非门得到。第七或非门IC4C、第一反相器IC4A、第二反相器IC4B、第三反相器IC4E及与非门IC4F采用一片型号为4572集成电路。

[0026] 第一开关S1能选择与收弧连接端、常规连接端及自锁连接端对应连接，根据第一开关S1切换至常规连接端、自锁连接端、收弧连接端对应位置时的信号，实现焊枪开关TS1操作下的输入信号“IN”开关状态（ON，OFF）的检测，然后再根据第二开关S2的状态，按照预定的“常规”、“自锁”、“收弧”连接状态的变换达到控制焊机输出信号的目的，以及焊接规范的转换，其中，第二开关S2是焊接电流有无信号的检测开关。焊接规范转换是图1中通过继电器RL的线圈的带电状态，控制继电器RL的常开触点、常闭触点的闭合状态，达到焊接规范V1与焊接规范V2之间的转换。图1中，IN端为用于检测焊枪开关状态的连接端，TP1端为测试点。

[0027] 下面通过分析第一开关S1分别连接至收弧连接端、常规连接端、自锁连接端后，同时操作焊枪开关TS1时，整个电路输出及时序的变化。具体为：

[0028] 1）、如图1所示，将第一开关S1切换至常规连接端位置时，即第一开关S1处于空档位置，按下焊枪开关TS1后焊机输出控制端OUT就有信号输出，即焊机输出控制端OUT处于“高电平”，此时，焊机有输出开始工作，放开焊枪开关TS1后，焊机输出控制端OUT处于“低电平”状态，焊机无输出，停止工作，时序动作如图2。

[0029] 具体实现过程：当第一开关S1切换连接至常规连接端时，则第一反相器IC4A、第九或非门IC3D的输入为高电平，经第一反相器IC4A反相后输出低电平，即第一反相器IC4A输出为低电平，由于此时第一触发器IC1A的Q端输出也为低电平，则第六或非门IC3C的输出端为高电平；当第六或非门IC3C输出为高电平，且第六或非门IC3C的输出端与第四或非门IC3B的输入端相连，则使得第四或非门IC3B的输出端输出为低电平。第四或非门IC3B输出的低电平输入第二或非门IC3A内，当此时焊枪开关TS1按下后，焊枪开关TS1将第三反相器IC4E输入端的电平拉低为低电平，则经第三反相器IC4E反相后输出为高电平。第三反相器IC4E输出的高电平输入第一或非门IC2A内，使得第一或非门IC2A的输出端输出为低电平。此时，输入第二或非门IC3A的两个输入信号均为低电平，则第二或非门IC3A的输出端输出高电平，即焊机输出控制端OUT为高电平，焊机有输出。反之，放开焊枪开关TS后，由于第一电阻R1与电源VCC配合下，使得第三反相器IC4E输入端的电平为高电平，经第三反相器IC4E反相后，输入第一或非门IC2A输入端的电平为低电平；第五或非门IC2C在第二电阻R2、第三电阻R3及电源VCC作用下输出低电平，则第一或非门IC2A输出高电平。当第一或非门IC2A输出为高电平、第四或非门IC3B输出为低电平时，第二或非门IC3A输出端的输出变为低电平，即焊机输出控制端OUT为低电平，焊机无输出。

[0030] 2）、当第一开关S1切换连接至自锁连接端时，且当焊枪开关TS1按下后，焊机输出控制端OUT为高电平，焊机有输出；放开焊枪开关TS1后，焊机输出控制端OUT仍有输出，当再次按下焊枪开关TS1后，焊机输出控制端OUT无输出，停止工作，时序如图3所示。

[0031] 具体实现过程如图1所示：当第一开关S1切换连接至自锁连接端切按下焊枪开关TS1时，此时与第一开关S1连接至常规连接端且按下焊枪开关TS1的情况相同，此时第四或非门IC3B输出为低电平，第一或非门IC2A输出低电平，则第二或非门IC3A的输出端为高电平，即焊机输出控制端OUT呈高电平，焊机有输出。

[0032] 但是当焊枪开关TS1放开时，由于第一开关S1切换连接至自锁连接端，使得与非门IC4F输出为高电平，导致第二反相器IC4B输出为低电平，此时由于第二开关S2状态为有焊接电流低电平状态，使得第五或非门IC2C输出为高电平，使第一或非门IC2A输出低电平；由于第四或非门IC3B输出也为低电平，因此，虽然焊枪开关TS1松开，但仍能使得第二或非门IC3A输出仍为高电平，即焊机输出控制端OUT输出高电平，焊机有仍有输出。当再次按下焊枪开关TS1后，由于第一触发器IC1A电路JK触发器作用，使得第四或非门IC3B输出为高电平，从而第二或非门IC3A输出为低电平，这样焊机无输出，停止了工作。

[0033] 3）、当第一开关S1切换连接至收弧连接端时，且按下焊枪开关TS1后，焊机有输出，放开焊枪开关TS1后，焊机有输出，再次按下焊枪开关TS1后保持有输出，但此时三级管Q1导通、继电器RL的触点动作，将焊机的输出规范由原“V1”切换至“V2”，处于收弧状态，再次放开焊枪开关TS1，焊机无输出，时序图如图4所示。

[0034] 具体实现过程如下：当第一开关S1连接至收弧连接端后，当焊枪开关TS1第一次按下以及第一次放开后，整个电路的时序动作和对应电路逻辑关系过程同上述第一开关S1连接至自锁连接端后，焊枪开关TS1第一次按下及第一次放开后的状态一致；即当第一开关S1连接至收弧连接端后，然后按下焊枪开关TS1后，第一或非门IC2A输出低电平；同时第九或非门IC3D输入端的连接电平均为低电平，则第九或非门IC3D输出高电平，则第四或非门IC3B输出为低电平，则第二或非门IC3A输出高电平，即焊机输出控制端OUT的输出呈高电平，此时焊机有输出。

[0035] 但是当再次按下焊枪开关TS1后，第三反相器IC4E输出为高电平，第三反相器IC4E与第一触发器IC1A的时钟端相连，此时第一触发器IC1A的Q端输出高电平，通过第五电阻R5使得三极管Q1导通，三极管Q1导通后继电器RL的线圈带电，继电器RL的触点动作，即继电器RL的常闭触点断开，然后常开触点闭合，使焊机输出规范由原“V1”切换至“V2”，实现了“收弧”处理功能，此时由于第一开关S1切换连接至收弧连接端，使得第九或非门IC3D输入和第一反相器IC4A输入为低电平，这样在此次按下焊枪开关TS1，导致第二触发器IC1B的Q端输出为低电平，因此导致第九或非门IC3D输出高电平，第四或非门IC3B输出为低电平，第二或非门IC3A输出为高电平，即焊机输出控制端OUT为高电平，焊机有输出。但当再次放开焊枪开关TS1后，第二触发器IC1B翻转，第二触发器IC1B的Q端输出高电平，则使得第九或非门IC3D输出为低电平，第四或非门IC3B输出为高电平，进而第二或非门IC3A输出为低电平，即焊机输出控制端OUT为低电平，焊机无输出，这样就完成了整个“收弧”状态的逻辑控制功能。

[0036] 本发明用于各类气体保护焊机中，在气体保护焊中，焊接长焊缝，采用“自锁”方式免得焊工操作疲劳，按下焊枪开关后放开焊枪开关仍然焊接；在焊接长焊缝厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧处出现弧坑，在进入收弧状态时，转换到较低焊接电流或电压填满弧坑，使得焊缝成型好，实现气体保护焊机“常规、自锁、收弧”三种逻辑控制功能。本发明的气体保护焊机的收弧逻辑控制电路，采用全数字集成电路设计，实现了用最少器件完成了复杂的收弧逻辑控制要求，电路简单，可靠性高。