專利名稱：實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種全數字集成電路，尤其是一種實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，屬于氣體保護焊機數字電子控制的技術領域。
背景技術：
高效、節能、環保的電子控制的氣體保護焊機已廣泛應用于各種金屬材料高效、高質量焊接中。各類 C02/MAG(metal active-gas welding)/MIG(metal inert-gas welding)或TIG (Tungsten Inert Gas welding)氣體保護焊機程序控制復雜,采用了大量電子元器件才能滿足電路設計需求，從而導致控制電路結構復雜，可靠性低。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其電路簡單，可靠性高，適用范圍廣。按照本發明提供的技術方案，所述實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，包括收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端，所述收弧連接端的一端與第七電阻的一端及第八電阻的一端相連；所述第八電阻的另一端與電源VCC相連，第七電阻的另一端分別與第一反相器的輸入端、第七或非門的一輸入端、第九或非門的一輸入端及與非門的一輸入端相連；第一反相器的輸出端與第六或非門的一輸入端及第三或非門的一輸入端相連；第七或非門的另一輸入端與第四或非門的輸出端及第二或非門的一輸入端相連，第七或非門的輸出端與第一觸發器的R端相連，第九或非門的另一輸入端與第二觸發器的Q端相連；與非門的另一輸入端與第九電阻的一端相連，第九電阻的另一端與自鎖連接端相連，并通過第十電阻與電源VCC相連；所述收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端均能與第一開關的動觸頭相連，第一開關的靜觸頭接地；與非門的輸出端與第二反相器的輸入端相連，第二反相器的輸出端與第五或非門的一輸入端相連；第六或非門的另一輸入端分別與第一觸發器的Q端、第二觸發器的J端及第五電阻的一端相連，所述第五電阻的另一端與三極管的基極端及第六電阻的一端相連；第六電阻的另一端與三極管的發射極端相連后接地；三極管的集電極端通過繼電器的線圈與電源VCC相連，繼電器常閉觸點的一端與電源VCC相連，另一端通過第一可變電阻接地，繼電器的常開觸點閉合時，電源VCC能通過第二可變電阻接地；第六或非門的輸出端及第九或非門的輸出端分別與第四或非門的輸入端相連，第四或非門的輸出端與第二或非門的一輸入端相連；第二或非門的另一輸入端與第一或非門的輸出端相連，第二或非門的輸出端通過第四電阻接地，且第二或非門的輸出端形成焊機輸出控制端OUT ;第一或非門的一輸入端與第三反相器的輸出端及第一觸發器的時鐘端相連，第一或非門的另一輸入端與第五或非門的輸出端、第一觸發器的J端及第八或非門的一輸入端相連；第八或非門的另一輸入端與第三反相器的輸入端及第二觸發器的時鐘端相連，第八或非門的輸出端與第二觸發器的R端相連，第二觸發器的K端與第一觸發器的泛端及第三或非門的另一輸入端相連；第三或非門的輸出端與第一觸發器的K端相連，第一觸發器及第二觸發器的S端均接地；第五或非門的另一輸入端與第二電阻的一端相連，第二電阻的另一端通過第二開關接地，且第二電阻的另一端通過第三電阻與電源VCC相連；第三反相器的輸入端還通過第一電阻與電源VCC相連，且第三反相器的輸入端還通過焊槍開關接地。所述繼電器線圈的兩端并聯有二極管，二極管的陽極端與三極管的集電極端相連，二極管的陰極端與電源VCC相連。所述第一觸發器及第二觸發器均為JK觸發器。所述第一可調電阻的可調端與Vl 連接端相連，第二可調電阻的可調端與V2連接端相連。本發明的優點用于各類氣體保護焊機中，在氣體保護焊中，焊接長焊縫，采用“自鎖”方式免得焊工操作疲勞，按下焊槍開關后放開焊槍開關仍然焊接；在焊接長焊縫厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧處出現弧坑，在進入收弧狀態時，轉換到較低焊接電流或電壓填滿弧坑，使得焊縫成型美觀，實現氣體保護焊機“常規、自鎖、收弧”三種邏輯控制功能；采用全數字集成電路設計，實現了用最少器件完成了復雜的收弧邏輯控制要求，電路簡單，可靠性高。
圖I為本發明的電路原理圖。圖2為本發明第一開關與常規連接端相連時電路的時序圖。圖3為本發明第一開關與自鎖連接端相連時電路的時序圖。圖4為本發明第一開關與收弧連接端相連時電路的時序圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示本發明實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字電路包括收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端，所述收弧連接端的一端與第七電阻R7的一端及第八電阻R8的一端相連；所述第八電阻R8的另一端與電源VCC相連，第七電阻R7的另一端分別與第一反相器IC4A的輸入端、第七或非門IC4C的一輸入端、第九或非門IC3D的一輸入端及與非門IC4F的一輸入端相連；第一反相器IC4A的輸出端與第六或非門IC3C的一輸入端及第三或非門IC2B的一輸入端相連；第七或非門IC4C的另一輸入端與第四或非門IC3B的輸出端及第二或非門IC3A的一輸入端相連，第七或非門IC4C的輸出端與第一觸發器IClA的R端相連，第九或非門IC3D的另一輸入端與第二觸發器IClB的Q端相連；與非門IC4F的另一輸入端與第九電阻R9的一端相連，第九電阻R9的另一端與自鎖連接端相連，并通過第十電阻RlO與電源VCC相連；所述收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端均能與第一開關SI的動觸頭相連，第一開關SI的靜觸頭接地；與非門IC4F的輸出端與第二反相器IC4B的輸入端相連,第二反相器IC4B的輸出端與第五或非門IC2C的一輸入端相連；
第六或非門IC3C的另一輸入端分別與第一觸發器IClA的Q端、第二觸發器IClB的J端及第五電阻R5的一端相連，所述第五電阻R5的另一端與三極管Ql的基極端及第六電阻R6的一端相連；第六電阻R6的另一端與三極管Ql的發射極端相連后接地；三極管Ql的集電極端通過繼電器RL的線圈與電源VCC相連，繼電器RL常閉觸點的一端與電源VCC相連，另一端通過第一可變電阻VRl接地，繼電器RL的常開觸點閉合時，電源VCC能通過第二可變電阻VR2接地；所述繼電器RL線圈的兩端并聯有二極管D1，二極管Dl的陽極端與三極管Ql的集電極端相連，二極管Dl的陰極端與電源VCC相連。所述第一可調電阻VRl的可調端與Vl連接端相連，第二可調電阻VR2的可調端與V2連接端相連。第六或非門IC3C的輸出端及第九或非門IC3D的輸出端分別與第四或非門IC3B的輸入端相連，第四或非門IC3B的輸出端與第二或非門IC3A的一輸入端相連；第二或非門IC3A的另一輸入端與第一或非門IC2A的輸出端相連，第二或非門IC3A的輸出端通過第四電阻R4接地，且第二或非門IC3A的輸出端形成焊機輸出控制端OUT ；第一或非門IC2A的一輸入端與第三反相器IC4E的輸出端及第一觸發器IClA的 時鐘端相連，第一或非門IC2A的另一輸入端與第五或非門IC2C的輸出端、第一觸發器IClA的J端及第八或非門IC2D的一輸入端相連；第八或非門IC2D的另一輸入端與第三反相器IC4E的輸入端及第二觸發器IClB的時鐘端相連，第八或非門IC2D的輸出端與第二觸發器IClB的R端相連，第二觸發器IClB的K端與第一觸發器IClA的泛端及第三或非門IC2B的另一輸入端相連；第三或非門IC2B的輸出端與第一觸發器IClA的K端相連,第一觸發器IClA及第二觸發器IClB的S端均接地；所述第一觸發器IClA及第二觸發器IClB均為JK觸發器，第二觸發器IClB的泛端懸置。第五或非門IC2C的另一輸入端與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端通過第二開關S2接地，且第二電阻R2的另一端通過第三電阻R3與電源VCC相連；第三反相器IC4E的輸入端還通過第一電阻Rl與電源VCC相連，且第三反相器IC4E的輸入端還通過焊槍開關TSl接地。本發明實施例中第一觸發器IC1A、第二觸發器IClB采用一片集成電路型號4027的雙JK觸發器。第一或非門IC2A、第二或非門IC3A、第三或非門IC2B、第四或非門IC3B、第五或非門IC2C、第六或非門IC3C、第八或非門IC2D、第九或非門IC3D為采用兩片集成電路型號均為4001的二輸入或非門得到。第七或非門IC4C、第一反相器IC4A、第二反相器IC4B、第三反相器IC4E及與非門IC4F采用一片型號為4572集成電路。第一開關SI能選擇與收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端對應連接，根據第一開關SI切換至常規連接端、自鎖連接端、收弧連接端對應位置時的信號，實現焊槍開關TSl操作下的輸入信號“IN”開關狀態(ON，OFF)的檢測，然后再根據第二開關S2的狀態，按照預定的“常規”、“自鎖”、“收弧”連接狀態的變換達到控制焊機輸出信號的目的，以及焊接規范的轉換，其中，第二開關S2是焊接電流有無信號的檢測開關。焊接規范轉換是圖I中通過繼電器RL的線圈的帶電狀態，控制繼電器RL的常開觸點、常閉觸點的閉合狀態，達到焊接規范Vl與焊接規范V2之間的轉換。圖I中，IN端為用于檢測焊槍開關狀態的連接端，TPl端為測試點。下面通過分析第一開關SI分別連接至收弧連接端、常規連接端、自鎖連接端后，同時操作焊槍開關TSl時，整個電路輸出及時序的變化。具體為
I)、如圖I所示，將第一開關SI切換至常規連接端位置時，即第一開關SI處于空檔位置，按下焊槍開關TSl后焊機輸出控制端OUT就有信號輸出，即焊機輸出控制端OUT處于“高電平”，此時，焊機有輸出開始工作，放開焊槍開關TSl后，焊機輸出控制端OUT處于“低電平”狀態，焊機無輸出，停止工作，時序動作如圖2。具體實現過程當第一開關SI切換連接至常規連接端時，則第一反相器IC4A、第九或非門IC3D的輸入為高電平，經第一反相器IC4A反相后輸出低電平，即第一反相器IC4A輸出為低電平，由于此時第一觸發器IClA的Q端輸出也為低電平,貝U第六或非門IC3C的輸出端為高電平；當第六或非門IC3C輸出為高電平，且第六或非門IC3C的輸出端與第四或非門IC3B的輸入端相連，則使得第四或非門IC3B的輸出端輸出為低電平。第四或非門IC3B輸出的低電平輸入第二或非門IC3A內，當此時焊槍開關TSl按下后，焊槍開關TSl將第三反相器IC4E輸入端的電平拉低為低電平，則經第三反相器IC4E反相后輸出為高電平。第 三反相器IC4E輸出的高電平輸入第一或非門IC2A內，使得第一或非門IC2A的輸出端輸出為低電平。此時，輸入第二或非門IC3A的兩個輸入信號均為低電平,貝U第二或非門IC3A的輸出端輸出高電平，即焊機輸出控制端OUT為高電平，焊機有輸出。反之，放開焊槍開關TS后，由于第一電阻Rl與電源VCC配合下，使得第三反相器IC4E輸入端的電平為高電平，經第三反相器IC4E反相后,輸入第一或非門IC2A輸入端的電平為低電平；第五或非門IC2C在第二電阻R2、第三電阻R3及電源VCC作用下輸出低電平，則第一或非門IC2A輸出高電平。當第一或非門IC2A輸出為高電平、第四或非門IC3B輸出為低電平時，第二或非門IC3A輸出端的輸出變為低電平，即焊機輸出控制端OUT為低電平，焊機無輸出。2)、當第一開關SI切換連接至自鎖連接端時，且當焊槍開關TSl按下后，焊機輸出控制端OUT為高電平，焊機有輸出；放開焊槍開關TSl后，焊機輸出控制端OUT仍有輸出，當再次按下焊槍開關TSI后，焊機輸出控制端OUT無輸出，停止工作，時序如圖3所示。具體實現過程如圖I所示當第一開關SI切換連接至自鎖連接端切按下焊槍開關TSl時，此時與第一開關SI連接至常規連接端且按下焊槍開關TSl的情況相同，此時第四或非門IC3B輸出為低電平，第一或非門IC2A輸出低電平，則第二或非門IC3A的輸出端為高電平，即焊機輸出控制端OUT呈高電平，焊機有輸出。但是當焊槍開關TSl放開時，由于第一開關SI切換連接至自鎖連接端，使得與非門IC4F輸出為高電平，導致第二反相器IC4B輸出為低電平，此時由于第二開關S2狀態為有焊接電流低電平狀態，使得第五或非門IC2C輸出為高電平，使第一或非門IC2A輸出低電平；由于第四或非門IC3B輸出也為低電平，因此，雖然焊槍開關TSl松開，但仍能使得第二或非門IC3A輸出仍為高電平，即焊機輸出控制端OUT輸出高電平，焊機有仍有輸出。當再次按下焊槍開關TSl后，由于第一觸發器IClA電路JK觸發器作用，使得第四或非門IC3B輸出為高電平，從而第二或非門IC3A輸出為低電平，這樣焊機無輸出，停止了工作。3)、當第一開關SI切換連接至收弧連接端時，且按下焊槍開關TSl后，焊機有輸出，放開焊槍開關TSl后，焊機有輸出，再次按下焊槍開關TSl后保持有輸出，但此時三級管Ql導通、繼電器RL的觸點動作，將焊機的輸出規范由原“VI”切換至“V2”，處于收弧狀態，再次放開焊槍開關TSl，焊機無輸出，時序圖如圖4所示。具體實現過程如下當第一開關SI連接至收弧連接端后，當焊槍開關TSl第一次按下以及第一次放開后，整個電路的時序動作和對應電路邏輯關系過程同上述第一開關SI連接至自鎖連接端后，焊槍開關TSl第一次按下及第一次放開后的狀態一致；即當第一開關SI連接至收弧連接端后，然后按下焊槍開關TSl后，第一或非門IC2A輸出低電平；同時第九或非門IC3D輸入端的連接電平均為低電平，則第九或非門IC3D輸出高電平，則第四或非門IC3B輸出為低電平，則第二或非門IC3A輸出高電平，即焊機輸出控制端OUT的輸出呈高電平，此時焊機有輸出。但是當再次按下焊槍開關TSl后，第三反相器IC4E輸出為高電平，第三反相器IC4E與第一觸發器IClA的時鐘端相連，此時第一觸發器IClA的Q端輸出高電平，通過第五電阻R5使得三極管Ql導通，三極管Ql導通后繼電器RL的線圈帶電，繼電器RL的觸點動作，即繼電器RL的常閉觸點斷開，然后常開觸點閉合，使焊機輸出規范由原“VI”切換至“V2”，實現了“收弧”處理功能，此時由于第一開關SI切換連接至收弧連接端，使得第九或非門IC3D輸入和第一反相器IC4A輸入為低電平,這樣在此次按下焊槍開關TSl,導致第二觸發器IClB的Q端輸出為低電平，因此導致第九或非門IC3D輸出高電平，第四或非門IC3B輸出為低電平，第二或非門IC3A輸出為高電平，即焊機輸出控制端OUT為高電平，焊機有輸出。但當再次放開焊槍開關TSl后，第二觸發器IClB翻轉，第二觸發器IClB的Q端輸出高電平，則使得第九或非門IC3D輸出為低電平，第四或非門IC3B輸出為高電平，進而第二或 非門IC3A輸出為低電平，即焊機輸出控制端OUT為低電平，焊機無輸出，這樣就完成了整個“收弧”狀態的邏輯控制功能。本發明用于各類氣體保護焊機中，在氣體保護焊中，焊接長焊縫，采用“自鎖”方式免得焊工操作疲勞，按下焊槍開關后放開焊槍開關仍然焊接；在焊接長焊縫厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧處出現弧坑，在進入收弧狀態時，轉換到較低焊接電流或電壓填滿弧坑，使得焊縫成型好，實現氣體保護焊機“常規、自鎖、收弧”三種邏輯控制功能。本發明的氣體保護焊機的收弧邏輯控制電路，采用全數字集成電路設計，實現了用最少器件完成了復雜的收弧邏輯控制要求，電路簡單，可靠性高。
權利要求
1.一種實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其特征是包括收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端，所述收弧連接端的一端與第七電阻(R7)的一端及第八電阻(R8)的一端相連；所述第八電阻(R8)的另一端與電源VCC相連，第七電阻(R7)的另一端分別與第一反相器(IC4A)的輸入端、第七或非門(IC4C)的一輸入端、第九或非門(IC3D)的一輸入端及與非門(IC4F)的一輸入端相連； 第一反相器(IC4A)的輸出端與第六或非門(IC3C)的一輸入端及第三或非門(IC2B)的一輸入端相連；第七或非門(IC4C)的另一輸入端與第四或非門(IC3B)的輸出端及第二或非門(IC3A)的一輸入端相連，第七或非門(IC4C)的輸出端與第一觸發器(IClA)的R端相連，第九或非門(IC3D)的另一輸入端與第二觸發器(IC1B)的Q端相連；與非門(IC4F)的另一輸入端與第九電阻(R9)的一端相連，第九電阻(R9)的另一端與自鎖連接端相連，并通過第十電阻(RlO)與電源VCC相連；所述收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端均能與第一開關(SI)的動觸頭相連，第一開關(SI)的靜觸頭接地；與非門(IC4F)的輸出端與第二反相器(IC4B)的輸入端相連,第二反相器(IC4B)的輸出端與第五或非門(IC2C)的一輸入端相連； 第六或非門(IC3C)的另一輸入端分別與第一觸發器(IC1A)的Q端、第二觸發器(IC1B)的J端及第五電阻(R5)的一端相連，所述第五電阻(R5)的另一端與三極管(Ql)的基極端及第六電阻(R6)的一端相連；第六電阻(R6)的另一端與三極管(Ql)的發射極端相連后接地；三極管(Ql)的集電極端通過繼電器(RU的線圈與電源VCC相連，繼電器(RL)常閉觸點的一端與電源VCC相連，另一端通過第一可變電阻(VRl)接地，繼電器(RL)的常開觸點閉合時，電源VCC能通過第二可變電阻(VR2)接地；第六或非門(IC3C)的輸出端及第九或非門(IC3D)的輸出端分別與第四或非門(IC3B)的輸入端相連，第四或非門(IC3B)的輸出端與第二或非門(IC3A)的一輸入端相連；第二或非門(IC3A)的另一輸入端與第一或非門(IC2A)的輸出端相連，第二或非門(IC3A)的輸出端通過第四電阻(R4)接地，且第二或非門(IC3A)的輸出端形成焊機輸出控制端OUT ； 第一或非門(IC2A)的一輸入端與第三反相器(IC4E)的輸出端及第一觸發器(IClA)的時鐘端相連，第一或非門(IC2A)的另一輸入端與第五或非門(IC2C)的輸出端、第一觸發器(IClA)的J端及第八或非門(IC2D)的一輸入端相連；第八或非門(IC2D)的另一輸入端與第三反相器(IC4E)的輸入端及第二觸發器(IClB)的時鐘端相連，第八或非門(IC2D)的輸出端與第二觸發器(IClB)的R端相連，第二觸發器(IClB)的K端與第一觸發器(IClA)的泛端及第三或非門(IC2B)的另一輸入端相連；第三或非門(IC2B)的輸出端與第一觸發器(IClA)的K端相連，第一觸發器(IClA)及第二觸發器(IClB)的S端均接地； 第五或非門(IC2C)的另一輸入端與第二電阻(R2)的一端相連，第二電阻(R2)的另一端通過第二開關(S2)接地，且第二電阻(R2)的另一端通過第三電阻(R3)與電源VCC相連； 第三反相器(IC4E)的輸入端還通過第一電阻(Rl)與電源VCC相連，且第三反相器(IC4E)的輸入端還通過焊槍開關(TSl)接地。
2.根據權利要求I所述的實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其特征是所述繼電器(RU線圈的兩端并聯有二極管(D1)，二極管(Dl)的陽極端與三極管(Ql)的集電極端相連，二極管(DI)的陰極端與電源VCC相連。
3.根據權利要求I所述的實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其特征是所述第一觸發器(IClA)及第二觸發器(IClB)均為JK觸發器。
4.根據權利要求I所述的實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其特征是所述第一可調電阻(VRl)的可調端與Vl連接端相連，第二可調電阻(VR2)的可調端與V2連接端相連。
全文摘要
本發明涉及一種實現氣體保護焊機收弧控制邏輯的全數字集成電路，其通過第一開關能選擇與收弧連接端、常規連接端及自鎖連接端對應連接，根據第一開關切換至常規連接端、自鎖連接端、收弧連接端對應位置時的信號，實現焊槍開關操作下的輸入信號開關狀態的檢測，然后再根據第二開關的狀態，按照預定的“常規”、“自鎖”、“收弧”連接狀態的變換達到控制焊機輸出信號的目的，以及焊接規范的轉換。本發明在焊接長焊縫厚件中，采用“收弧”方式，免得在收弧處出現弧坑，在進入收弧狀態時，轉換到較低焊接電流或電壓填滿弧坑，使得焊縫成型美觀，采用全數字集成電路設計，實現了用最少器件完成了復雜的收弧邏輯控制要求，電路簡單，可靠性高。
文檔編號B23K9/16GK102794545SQ20121031242
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者李春光, 李明杰 申請人:無錫市南方電器制造有限公司