專利名稱：自調(diào)透光度的遮光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可根據(jù)光源的光強(qiáng)度變化自動(dòng)調(diào)整透光度的護(hù)目器材，它由保護(hù)玻璃，液晶器件，強(qiáng)光信號(hào)提取及信號(hào)處理，控制電路構(gòu)成，本實(shí)用新型適用于作為焊工面罩的觀察窗或有弧光等其它強(qiáng)光工作場(chǎng)合的護(hù)目器材。
中國專利CN87213259中公開了一種自動(dòng)遮光片，該專利的目的是提供一種在光照強(qiáng)度經(jīng)常大幅度變化的環(huán)境里使透射光強(qiáng)度基本恒定的遮光玻片，它由夾在透明玻璃片間的液晶材料，透明導(dǎo)電電極及光敏電阻材料，設(shè)置于透明玻璃片外的光偏振片組成，該專利的不足在于當(dāng)裝置的電路發(fā)生故障時(shí)，將使操作人員的眼睛直接處于強(qiáng)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(qiáng)光到達(dá)后才開始改變，而目前成本允許，且能大批量生產(chǎn)的液晶盒，扭曲向列型，其反應(yīng)時(shí)間一般為幾十毫秒，那么在強(qiáng)光到達(dá)后到玻片處于低透過率狀態(tài)前這一段時(shí)間內(nèi)，使用者眼睛仍處于強(qiáng)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(yè)衛(wèi)生醫(yī)師會(huì)議ACGIH)，因此專利CN87213259所提供的裝置是不能實(shí)際應(yīng)用于焊接的。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種具有保護(hù)功能的自調(diào)透光度的遮光裝置，該裝置在使用中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)電路使遮光裝置可處于低透光狀態(tài)，并可使遮光裝置在強(qiáng)光到達(dá)之前即轉(zhuǎn)為低透光狀態(tài)。
本實(shí)用新型目的可通過下述措施實(shí)現(xiàn)設(shè)置監(jiān)測(cè)電路，由強(qiáng)光信號(hào)取出電路和監(jiān)測(cè)電路輸出的強(qiáng)光信號(hào)及故障信號(hào)通過邏輯電路控制液晶器件處于高透光狀態(tài)或低透光狀態(tài)。
本實(shí)用新型中保護(hù)電路部分的基本思想是采用多路信號(hào)，當(dāng)其中任何一個(gè)電路發(fā)生故障時(shí)，都能使遮光裝置處于低透光狀態(tài)，使使用者眼睛不受傷害，其基本邏輯關(guān)系為“或”邏輯。
為克服專利CN87213259中響應(yīng)時(shí)間的困難，本實(shí)用新型采用了新的信號(hào)提取方式，即在焊接回路中聯(lián)接電阻，或在焊接回路附近設(shè)置感應(yīng)線圈，以及使用長(zhǎng)波限在紅外線波段的光敏材料，它是立足于以下實(shí)驗(yàn)事實(shí)焊接時(shí)發(fā)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(chǎn)生先進(jìn)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(tài)，然后將焊條稍稍提起，這個(gè)瞬間大電流由熔化狀的金屬細(xì)頸通過，當(dāng)焊條與焊件分開，空氣變熱電離而產(chǎn)生電弧，從短路時(shí)開始，隨著焊點(diǎn)溫度的升高即已開始輻射出大量的紅外線，在短路時(shí)有超過焊接最大電流50％以上的短路電流通過。
引弧時(shí)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(shí)的電壓比電弧正常燃燒時(shí)的電壓高。
從接觸短路開始至將接觸點(diǎn)拉開引弧，發(fā)出強(qiáng)弧光，有一短暫的時(shí)間，一般手工焊，這個(gè)反應(yīng)時(shí)間大約在0.1S以上，已足夠液晶盒關(guān)閉。
高頻引弧情況下可以采用將高頻輸出信號(hào)延遲的辦法，在高頻信號(hào)輸出前通過控制電路將液晶盒關(guān)閉。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步解說。
附


圖1為本實(shí)用新型的基本實(shí)現(xiàn)方式，其中1為強(qiáng)光信號(hào)取出電路，2為監(jiān)測(cè)電路，3為“或”邏輯電路，4為液晶器件，5為報(bào)警裝置。
當(dāng)無強(qiáng)光時(shí)，強(qiáng)光信號(hào)取出電路1輸出非強(qiáng)光信號(hào)，在被監(jiān)測(cè)電路無故障時(shí)，監(jiān)測(cè)電路2輸出無故障信號(hào)，“或”邏輯電路3輸出低電平信號(hào)，使液晶器件4處于高透光率狀態(tài)；當(dāng)有強(qiáng)光時(shí)，強(qiáng)光信號(hào)取出電路1輸出強(qiáng)光信號(hào)，“或”邏輯電路3即輸出高電平信號(hào)，使液晶器件4處于低透光狀態(tài)。當(dāng)被監(jiān)測(cè)電路發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)測(cè)電路2輸出故障信號(hào)，此時(shí)無論強(qiáng)光信號(hào)取出電路1有無強(qiáng)光信號(hào)輸出，“或”邏輯電路3均輸出高電平使液晶器件4處于低透光率狀態(tài)，一般來講，易發(fā)生故障的電路主要是強(qiáng)光信號(hào)提取電路1，因此，被監(jiān)測(cè)電路應(yīng)是強(qiáng)光信號(hào)提取電路為好。此外，以上所述的液晶器件是在高電平下處于低透光狀態(tài)，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于低透光狀態(tài)。當(dāng)然，也可采用相應(yīng)的其它邏輯電路來代替“或”邏輯電路3實(shí)現(xiàn)，報(bào)警裝置的設(shè)置，使被監(jiān)測(cè)電路發(fā)生故障時(shí)，除予以保護(hù)外，還可報(bào)警，報(bào)警裝置可采用聲響裝置或光顯示裝置。
附圖2為一種監(jiān)測(cè)方式，其中6為被檢測(cè)電路，通過電源在電阻上建立一電勢(shì)，當(dāng)被檢測(cè)電路產(chǎn)生故障時(shí)，電阻電勢(shì)發(fā)生改變，而這一電勢(shì)的改變值即作為故障信號(hào)。
附圖3為采用電阻的強(qiáng)光信號(hào)取出方式，它是在焊接回路7中串接一個(gè)電阻，取出電阻兩端電壓，利用焊接回路的通斷所引起的電壓的變化作為強(qiáng)光信號(hào)。
電阻取出方式中的電阻，可使用電阻柱，也可使用電阻纜線，還可利用焊接回路中的固有電阻，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(nèi)，電阻纜線一端可與焊槍相接，另一端與焊接電纜相接，串于焊接回路中，這種方式交直流通用，但其發(fā)熱問題必須考慮，且需大倍數(shù)放大器。
附圖4為電感取出方式，它是在焊接回路附近設(shè)置感應(yīng)線圈，感應(yīng)出電焊的通斷信號(hào)，比較好的方式是將其套在電纜線上，手工焊時(shí)可將其封在焊槍把手里。
附圖5是另一種強(qiáng)光信號(hào)取出裝置，它使用光敏元件。該光敏元件應(yīng)采用長(zhǎng)波限在紅外波段的元件為佳，最好以金屬在500℃所發(fā)出的紅外波長(zhǎng)為限。實(shí)驗(yàn)表明弧光產(chǎn)生前，首先有劇烈溫升，并且有大量紅外線輻射，采用長(zhǎng)波限在紅外波段的光敏元件｀保障在強(qiáng)光到達(dá)前遮光片變?yōu)榈屯高^率狀態(tài)。
附圖6為本實(shí)用新型的又一種實(shí)現(xiàn)方式，其中1為強(qiáng)光信號(hào)取出電路，它可以是附圖3至附圖5中的任一種，強(qiáng)光信號(hào)送入調(diào)制振蕩器8，處理后經(jīng)天線9發(fā)射出去，天線9′接收后經(jīng)調(diào)諧放大器10選頻送入邏輯電路3，控制液晶器件4處于不同的透光狀態(tài)，當(dāng)有強(qiáng)光時(shí)或被檢測(cè)電路發(fā)生故障時(shí)，使液晶器件4處于低透光狀態(tài)，采用本方式可使信號(hào)取出電路與控制電路分離。
附圖7提供另一種類型的信號(hào)輸入，它由兩個(gè)強(qiáng)光信號(hào)提取線路構(gòu)成，其輸出分別接“或”門的兩個(gè)輸入端，兩個(gè)電路互為備用電路，信號(hào)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(shí)用新型也可采用信號(hào)無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。
附圖8為觀察窗幾種器件的組合方式，22為防護(hù)玻璃，使用普通平板玻璃即可，其作用是保護(hù)黑玻璃和液晶盒，21為低標(biāo)號(hào)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(diào)節(jié)可見光的強(qiáng)度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.可以最大限度更可靠地保護(hù)操作人員免受強(qiáng)光的傷害。
2.采用電阻法或感應(yīng)法以獲取電焊信號(hào)，不僅更為可靠，并且因焊接時(shí)從引弧到電弧穩(wěn)定燃燒有一段時(shí)間，從焊點(diǎn)短路到發(fā)出強(qiáng)光也有一段時(shí)間，使用電阻或電感是從電路剛一接通即開始反應(yīng)，在強(qiáng)光到達(dá)之前使液晶盒處于低透光狀態(tài)，保護(hù)效果更佳，使用長(zhǎng)波限在紅外波段并且峰值也近紅外波段，可以使焊點(diǎn)升溫尚未發(fā)出強(qiáng)可見光時(shí)即開始反應(yīng)，也可達(dá)到同樣效果。
3.整個(gè)電路沒有機(jī)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(hào)玻璃或半透半反射玻璃，既可更為有效地保護(hù)液晶器件，又可進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)有害光線的遮擋效果。
5.使用電阻電感取出電焊信號(hào)比從焊機(jī)上取更為方便，它們可以接在焊槍上，大大縮短了引線的長(zhǎng)度，特別是感應(yīng)線圈，更為方便，它可以直接套在電纜線上，對(duì)現(xiàn)有的焊工設(shè)備不需改裝即可，而且對(duì)各種焊機(jī)通用。
6.使用無線傳輸信號(hào)，可以不受引線的制約，更為方便，并且使同一焊點(diǎn)使用面具的數(shù)量不受限制，而且避免了數(shù)個(gè)焊點(diǎn)間的相互干擾。
以下提供本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施例。
附圖9是本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例，其中電阻12設(shè)置于電焊回路中，其兩端引線與放大器輸入端相接，信號(hào)回路中用電源16建立起一電流，13的輸出端與“或”邏輯電路3的輸出端聯(lián)結(jié)，3的輸出端與邏輯電路11聯(lián)結(jié)，并控制液晶器件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(jié)。本圖工作原理為當(dāng)焊機(jī)接通時(shí)，在12兩端有電壓降，此時(shí)13向3輸出高電平，使液晶器件4處于低透狀態(tài)，在無強(qiáng)光時(shí)16所建立的電勢(shì)為一定值，13據(jù)此輸出一相對(duì)于3的低電平，該電平經(jīng)放大器14放大后對(duì)“非”門為高電平，“非”門輸出相對(duì)3的低電平，使4處于高透光率狀態(tài)，當(dāng)有強(qiáng)光信號(hào)時(shí)，在12兩端原有電壓降基礎(chǔ)上再加一個(gè)信號(hào)電壓，兩個(gè)電壓加起來經(jīng)13放大后對(duì)“或”門3輸出為高電平，使3輸出高電平，使4處于低透光狀態(tài)。當(dāng)被檢測(cè)電路發(fā)生故障開路時(shí)，電源16的電動(dòng)勢(shì)將主要降在焊點(diǎn)處，13據(jù)此輸出一低電平經(jīng)14放大后對(duì)“非”門為低電平，使“非”門對(duì)“或”門3輸出高電平，而控制4處于低透光狀態(tài)，其中5為故障報(bào)警裝置，可采用聲響或光顯示裝置，假如4采用的液晶器件是在低電平時(shí)處于高透率狀態(tài)，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?shù)膶?shí)施例，附
圖10是信號(hào)發(fā)送裝置電路圖，附
圖11是信號(hào)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(hào)提取回路上建立電勢(shì)。無強(qiáng)光信號(hào)時(shí)由此電勢(shì)使13輸出一信號(hào)使開關(guān)管T2導(dǎo)通，振蕩器50輸出一等幅振蕩波作為無故障信號(hào)；當(dāng)有強(qiáng)光時(shí)，由12兩端產(chǎn)生一電壓降，13輸出一強(qiáng)光信號(hào)通過T2進(jìn)行調(diào)制，振蕩器50產(chǎn)生一等幅波經(jīng)天線9輸出。當(dāng)被監(jiān)測(cè)回路發(fā)生故障時(shí)，13無信號(hào)輸出，使T2關(guān)閉，50無信號(hào)發(fā)出，以無信號(hào)發(fā)出作為故障信號(hào)。
附
圖11中，天線9′收到的信號(hào)經(jīng)選頻回路18選頻后送T4放大，高頻部分也即振蕩器發(fā)出的等幅振蕩基波，經(jīng)C3、D2送入“異或”門20中作為故障信號(hào)，低頻部分，即強(qiáng)光信號(hào)經(jīng)L2、C4、D3送入“異或”門20作為強(qiáng)光信號(hào)，當(dāng)裝置不工作時(shí)，
圖11所示裝置沒信號(hào)輸入，“異或”門20輸出低電平，振蕩器不起振，液晶盒處于低透光狀態(tài)；工作時(shí)，無強(qiáng)光信號(hào)，
圖11所示裝置收到一等幅高頻信號(hào)，“異或”門20輸出高電平，振蕩器起振，液晶盒處于高透光狀態(tài)。當(dāng)有強(qiáng)光信號(hào)時(shí)，
圖11所示裝置收到一調(diào)幅波，高低頻回路都有信號(hào)輸入，“異或”門20輸出低電平，液晶盒處于低透光狀態(tài)。當(dāng)
圖10和
圖11的任何地方發(fā)生故障時(shí)，都使液晶盒兩端沒有電壓，液晶盒處于低透光狀態(tài)。為防止液晶盒4老化，本例中采用19所示的硬激勵(lì)振蕩器供給4交流電壓。
附
圖12為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，其中23為液晶器件組，1強(qiáng)光信號(hào)提取裝置。本例中采用扭曲向列型液晶材料，其前后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(shí)呈透光狀態(tài)，而在加高電平后呈低透光狀態(tài)。本例當(dāng)無強(qiáng)光時(shí)1的電阻遠(yuǎn)大于R1，電壓因加在23兩端，而使液晶盒處于高透光狀態(tài)，當(dāng)有強(qiáng)光時(shí)，1電阻下降近零，兩端電壓也下降，使4處于低透光狀態(tài)。如電路中任一點(diǎn)開路，也使23兩端電壓下降，使23中的液晶盒呈低透光狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能，23包括硬激勵(lì)振蕩器和液晶盒4。
附
圖13為本實(shí)用新型的又一實(shí)施例，其中27為設(shè)置在電焊回路旁的感應(yīng)線圈，當(dāng)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(dāng)裝置無故障工作時(shí)，電源在電阻35兩端建立一電勢(shì)差，對(duì)“非”門25輸出高電平，使25對(duì)液晶盒4輸出低電平，當(dāng)電路中任一點(diǎn)出現(xiàn)斷路或?qū)ú涣紩r(shí)，電動(dòng)勢(shì)將主要降在故障點(diǎn)，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(tài)，電容的作用是隔斷直流，而只讓感應(yīng)圈27感應(yīng)出的交流信號(hào)通過。
圖14、15為本實(shí)用新型的又一實(shí)施例，27為設(shè)置于焊接回路旁的感應(yīng)線圈，41為整流二極管，42為振蕩器，9為發(fā)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(dāng)有焊接信號(hào)時(shí)，感應(yīng)線圈27兩端感應(yīng)出一電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)41整流后，對(duì)硬激勵(lì)振蕩器供電，使其發(fā)出一調(diào)頻波，被
圖15所示裝置中選頻接收回路44收到，經(jīng)T5管放大后加至液晶盒上，在稍后的極短時(shí)間內(nèi)，光敏電阻48收到強(qiáng)光信號(hào)，電阻降低，使與之并聯(lián)的“非”門輸出高電平，振蕩器46起振，將信號(hào)加至液晶盒4上，這兩種裝置構(gòu)成“或”邏輯，互為備用電路。
權(quán)利要求1.一種自調(diào)透光度的遮光裝置，由保護(hù)玻璃，液晶盒，信號(hào)提取與處理電路及控制電路構(gòu)成，其特征在于液晶盒由邏緝電路控制，邏緝電路的一輸入端接強(qiáng)光信號(hào)，另一輸入端接故障信號(hào)，在被監(jiān)測(cè)電路中建立用于取出故障信號(hào)的電勢(shì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于遮光器件由保護(hù)玻璃，對(duì)紅外線和紫外線為低透過率或不透過而對(duì)可見光為高透過率的材料及液晶盒組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于強(qiáng)光提取裝置為設(shè)置于電焊回路旁的感應(yīng)線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于強(qiáng)光提取裝置為設(shè)置于電焊回路中的電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于強(qiáng)光提取裝置為一光敏元件，其長(zhǎng)波限在紅外波段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的裝置，其特征在于信號(hào)提取裝置與調(diào)制振蕩器相連，調(diào)制振蕩器與發(fā)射天線相接，信號(hào)處理控制系統(tǒng)由接收天線、選頻放大器、邏輯電路和液晶盒組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于電感信號(hào)提取裝置與一整流二極管相接，二極管與一硬激勵(lì)振蕩器相接，振蕩器與發(fā)射天線相接，接收天線與選頻放大器相接，放大器經(jīng)電容與液晶盒相接，光敏電阻與一“非”門并聯(lián)，“非”門與一硬激勵(lì)振蕩器相連，振蕩器與液晶盒相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種具有自我故障監(jiān)測(cè)和可根據(jù)外界光強(qiáng)變化而自動(dòng)改變其透光度的護(hù)目器材。本實(shí)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(shí)用新型采用了新的強(qiáng)光提取裝置，它可使液晶屏在強(qiáng)光到達(dá)前即關(guān)閉。故障監(jiān)測(cè)和保護(hù)電路，可使裝置在出現(xiàn)故障時(shí)呈低透過狀態(tài)，保護(hù)使用者的眼睛不受傷害。液晶屏由接入強(qiáng)光信號(hào)及故障信號(hào)的邏輯電路來控制。使用無線傳輸信號(hào)的方式，可使其使用更為方便。本實(shí)用新型特別適用于電焊工作者使用。
文檔編號(hào)G02C7/16GK2088701SQ89218449
公開日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1989年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月23日
發(fā)明者李朝暉 申請(qǐng)人:李朝暉