專利名稱：遠程感測引線大小及極性檢測控制器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于具有焊接電纜和遠程感測引線(remote sense lead)的焊接電源(welding power supply )的控制系統(tǒng)，以及更具體
制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電弧焊接技術(shù)利用在電極和工件之間傳送電流的電源。通常，電 極包括從焊絲的巻筒(drum)或巻軸(reel)中引出并經(jīng)過接觸端
(contact tip)的焊絲，用于把焊絲熔敷(deposit)到工件上。焊接機 的電源通常包括連接到電極的第一接線柱(stud)以及連接到工件的 第二接線柱。這些連接是經(jīng)由焊接電纜實現(xiàn)的，這些焊接電纜可以很 長并具有各種阻抗變量，例如基于電纜的長度、位置和形狀的感抗
(inductive reactance )。在焊接過程期間，電源接收命令信號以在電 極和工件之間產(chǎn)生特定輸出信號，其可以是脈沖波。更多普通電源之 一是由俄亥俄州的克利夫蘭市的The Lincoln Electric Company銷售的 Power Wave。焊接機必須通過控制在焊接程序期間可能變化的電壓來 精確地控制輸出信號，例如恒定的電壓輸出或脈沖形狀的波形。為了 確保電極和工件之間的期望焊接操作，輸出信號或命令信號是基于來
自實際焊接操作的反饋而產(chǎn)生的。這種反饋包括電弧電流和/或電弧電 壓。然而，電極和工件之間的電弧電壓不能由電源的各輸出接線柱之 間的電壓來確定。電壓不僅受電纜的阻抗影響而且還受^fe流圏(choke ) 以及焊接操作中的其它阻抗產(chǎn)生元件的影響。為了確保電壓的精確反 饋，電壓感測引線被互連在到電極的電源控制器和工件之間。來自電 壓感測引線的電壓確定從控制器到電源的命令信號。因此，如果電壓 感測引線從焊接電路中斷開，則會出現(xiàn)影響焊接質(zhì)量的負面結(jié)果。由 于電源的電壓命令由電壓反饋信號確定，所以錯接或斷開的感測引線 將提供指示錯誤的電弧電壓變化的反饋信號。
通常，感測引線的安裝要求操作員打開其設備并根據(jù)他將使用的感測引線的類型和才及性來配置電源。雙列直插式組件開關(Dip switch ) 會告知電源哪些感測引線將被連接并具有什么極性。如果感測引線被 不正確地配置或安裝，則焊接質(zhì)量會受影響并且在許多情況下可能致 使工件不能使用。材料成本、生產(chǎn)停工時間(production downtime) 以及新元件的裝配可能累積成相當大的損失。在某些情況下，感測引 線也可能損壞或以其它方式從電極或工件中斷開。爐襯燒損(burn back)將很可能導致造成焊嘴的損耗以及工件的潛在返工。因此，通 過使用自動檢測感測引線配置并相應地自動調(diào)整反饋的電源來減少 裝配時間和損失的生產(chǎn)成本將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例消除了現(xiàn)有技術(shù)的焊接電源的缺點。根據(jù)一個實 施例，結(jié)合反饋信號發(fā)生裝置以便與焊接電源一起使用。焊接電源包 括相反極性的功率輸出端子(即正的(positive )和負的(negative )), 焊接電纜被可拆卸地連接到這些端子用于在焊接過程期間輸送焊接 電流。焊接電纜包括電極和工件電纜。第一和第二相反極性的感測引 線被連接到電極和工件，用于傳送第一和第二感測引線信號，這些信 號表示在焊接工作現(xiàn)場檢測的電參數(shù)(其可為電壓)。該裝置包括與 接收第 一和第二感測引線信號的感測引線電連通的信號調(diào)節(jié)電路，其 將這些信號分成一個或多個信號分量以便確定感測引線的極性。邏輯 處理器被電連通以接收來自信號調(diào)節(jié)電路的信號以便計算焊接電源 反饋信號，該焊接電源反饋信號是響應于第 一 和第二感測引線的極性 而生成的。該邏輯處理器用反饋信號詢問焊接電源。
信號調(diào)節(jié)電路包括用于接收第 一 感測引線信號的第 一 輸入和用 于接收第二感測引線信號的第二輸入，其中該信號調(diào)節(jié)電路包括縮放 (scaling)電路，其可包括用于調(diào)節(jié)(condition)第一和第二感測引 線信號的電阻分壓器網(wǎng)絡。該分壓器網(wǎng)絡可被連接在第 一和第二輸入 與參考或基準信號之間。第一和第二感測引線信號可以是由遠程焊接 感測引線在工作現(xiàn)場處檢測到的電壓信號。因而，參考信號可以是被 用于與本發(fā)明的實施例 一起使用的預定電壓設置。參考電壓的范圍可 為0-9伏特。
信號調(diào)節(jié)電路可包括分壓器網(wǎng)絡，其利用電阻器并具有至少第一節(jié)點。第一和第二感測引線信號可被分壓器網(wǎng)絡調(diào)節(jié)或縮放，隨后被 傳送到邏輯處理器。
邏輯處理器可結(jié)合用于計算反饋信號的數(shù)字邏輯電路。該電路可 以是硬連線電路或?qū)Ｓ秒娐罚浔痪唧w配置成響應于來自第一和第二 感測引線的輸入信號而生成反饋信號。邏輯處理器可結(jié)合布爾邏輯以 處理調(diào)節(jié)后的輸入信號。具體地，邏輯處理器可利用現(xiàn)場可編程門陣
列，其能夠通過邏輯表而定序(s叫uence)以便得到反饋信號。
一種控制焊接電源的方法包括經(jīng)過反饋感測電路來感測遠程焊 接感測引線的極性，該反饋感測電路檢測在工作現(xiàn)場處的電焊接參數(shù) 的大小和極性，其中將該極性與參考信號進行比較以及基于所感測的 遠程焊接感測引線的極性來計算反饋控制信號。然后，反饋信號可被 傳送到焊接電源從而響應于該反饋信號來自動地調(diào)整電源輸出。
在另一個實施例中， 一種計算反饋的方法包括提供信號調(diào)節(jié)電 路以及與該信號調(diào)節(jié)電路電連通的邏輯處理器；檢測來自相關聯(lián)感測 引線的至少第一感測引線信號；將所述至少第一感測引線信號分成一 個或多個信號分量；響應于所述一個或多個信號分量的大小來確定感 測引線的極性連接；以及響應于感測引線的極性連接來計算反饋控制 信號。
本發(fā)明的實施例的方法的 一 個方面包括對感測引線信號進行縮 放并且把該感測引線信號分成一個或多個整流信號分量和/或反相信 號分量。然后這些信號分量可被數(shù)字轉(zhuǎn)換并且隨后經(jīng)由時鐘信號以同 步方式被移送到邏輯處理器內(nèi)。
被檢測或感測的這些信號可以是來自焊接工作現(xiàn)場的電壓信號。 第一和第二電壓信號可通過遠程焊接感測引線來檢測。此外，電壓信
號可在電源的功率輸出端子處進行檢測。所有檢測的信號可相對于公 共的參考信號進行縮放。在信號被縮放之后，每個信號可以被數(shù)字轉(zhuǎn) 換并同時移送到邏輯處理器內(nèi)以填充邏輯表，該邏輯表可被用來選擇 用于計算反饋信號的布爾邏輯函數(shù)。邏輯處理器可比較這些信號以確 定是否存在焊接短路或者遠程焊接感測引線是否已拆卸。


圖1是結(jié)合本發(fā)明的實施例的焊接電源和遠程感測引線的框圖及示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反饋調(diào)節(jié)電路的組合框圖及布線圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出整流電路和反相電路的分壓器網(wǎng) 絡的組合框圖及布線圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反相精密整流器(inverting precision rectifier)的一種配置的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的精密整流器的另一種配置的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的信號調(diào)節(jié)反饋電路(signal conditioning feedback circuit)的組合才匡圖及布線圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了邏輯處理器的邏輯輸出的表。
圖8.1是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出連接遠程感測引線的一種配置 的焊接機的示意圖。
圖8.2是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出連接遠程感測引線的另一種配 置的焊接機的示意圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例響應于遠程感測引線的極性連接 (polarity connection )來計算反饋信號的方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中這些圖示僅僅為了說明該發(fā)明的實施例而不 是為了限制該發(fā)明的實施例，圖l示出了通常以l描繪的焊接機。該 焊接機1包括以虛線示出的電源3或動力源3。在下文中描述的電源 3實際上是示例性的。照此，本領域的技術(shù)人員會容易理解將本發(fā)明 的實施例應用于包括DC和AC輸出功率二者的焊接電源(welding power supply)。 電源3圖示為高切換速度的逆變器(inverter), 例 如由俄亥俄州的克利夫蘭市的The Lincoln Electric Company制造的 Power Wave。在本實施例中，由輸入電力線L1， L2和L3所示的三相 電力(three phase power) 6被引導至電源整流器8，電源整流器8經(jīng) 過導體10產(chǎn)生DC信號，其中DC信號可被進一步引導至逆變器13 的輸入。該逆變器13包括變壓器15,該變壓器15以本領域熟知的方 式而具有初級繞組和次級繞組。來自次級繞組的輸出可被引導至整流器18，以分另'J向功率輸出端子(power output terminal) 23， 24 (也被稱為接線柱23， 24)提供正電源和負電源。電源3可進一步包括功率輸出控制器27，其被電連通到整流器(rectifier) 18用于計量或控制焊接過程期間接線柱23, 24處的輸出功率。在一個實施例中，控制器27可包括脈沖波調(diào)制器(pulse wave modulator ) 27，或PWM27'。焊接電纜33， 34可被連接到電源3,且更具體地連接到接線柱23,24，用于通過電極45和工件連接器47將焊接電流傳送到工件51。通常，焊接電纜33， 34較長并具有上述提及的固有阻抗特性。電極45可包括從連續(xù)源比如送絲裝置(wire feeder)(未示出)供給經(jīng)過接觸端39的焊絲37，正焊接電纜33被電連接到其。類似地，焊接電纜34可包括工件連接器47以便電連接焊接電纜34和工件51。
繼續(xù)參照圖1，依照標準焊接技術(shù)，控制器27還可包括波形發(fā)生器或其它數(shù)字信號處理器(DSP ) 28。該控制器27可用來控制電極和工件連接器47之間的功率輸出。通過根據(jù)經(jīng)由遠程焊接感測引線55,58的命令信號或輸出使能信號和反饋信號來接合脈寬調(diào)制器27，，從而啟動焊接。照此，控制器27可利用反饋信號來調(diào)整接線柱處的功率輸出以保持高質(zhì)量的焊接。遠程焊接感測引線55, 58可分別被電連接到電源3和電極35之間以及電源3和工件51之間，以引導表示焊接現(xiàn)場的操作參數(shù)的反饋信號。這樣，來自感測引線55, 58的反饋信號可與數(shù)字信號處理器28中的命令信號組合以根據(jù)需要來調(diào)整功率輸出。每條遠程焊接感測引線55, 58可被連接到電極45或工件47中的任一個。更特別地，遠程焊接感測引線55, 58可以被可互換地連接到電極或工件，而無需配置電源3并且也不會負面影響由控制器27管理的功率輸出。如下面將詳細描述的，可結(jié)合反饋調(diào)節(jié)電路31以接收經(jīng)過感測引線55, 58生成的信號并得到反饋信號，該反饋信號可被控制器27用來調(diào)整功率輸出供給同時補償感測引線55， 58連接的任何配置，包括錯接和斷開或切斷的感測引線。因此，該發(fā)明的實施例可涉及反饋控制器，該反饋控制器針對感測引線的任何連接自動地調(diào)整反饋信號而無需配置電源3。
在焊接過程的準備中，操作員可以在第一端處將感測引線55, 58連接到位于焊接電源上的相應感測引線連接器，而在第二端處將它們分別連接到電極45和工件47。在進行本發(fā)明的實施例之前，操作員必須根據(jù)所用的感測引線的連接和類型來配置電源。現(xiàn)有技術(shù)的電源 可以以一種設置一組特定開關的次序的方式來配置，其中這組特定開 關發(fā)信號給控制器以用規(guī)定的方式處理來自感測引線的輸入。然而， 那些感測引線相對于開關設置的錯接會導致焊接質(zhì)量較差并且在某 些情況下造成對工件的不可彌補的損害。相比而言，本發(fā)明的實施例
對感測引線55, 58的連接配置進行感測，并且響應于感測引線的連 接經(jīng)由反饋調(diào)節(jié)電路31自動地調(diào)整控制器27所用的反饋信號。
繼續(xù)參照圖1，反饋調(diào)節(jié)電路31可包括信號調(diào)節(jié)電路42、采樣 電路81和邏輯處理器99。該信號調(diào)節(jié)電路42接收經(jīng)過感測引線55, 58生成的信號，縮放(scale)輸入信號并把這些信號分成表示大小和 極性二者的單獨信號分量。然后由采樣電路81將這些信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號。此后，數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號被移送到邏輯處理器99內(nèi)，該邏輯 處理器99基于輸入信號的大小和感測引線的極性得到反饋信號。來 自處理器的輸出隨后可被傳送到控制器27以便在將其和命令信號組 合時對調(diào)節(jié)的反饋信號進行訪問以相應地調(diào)整功率信號(for access to the conditioned feedback signal in combining it with the command signal to adjust the power signal accordingly )。
現(xiàn)在參照圖2,信號調(diào)節(jié)電路42可包括分壓器網(wǎng)絡65。如先前 所提及的，在工件51處檢測的輸入信號可經(jīng)過感測引線55， 58進行 引導，其中輸入信號可以是表示焊接過程的 一 個或多個電參數(shù)的模擬 信號。例如，由感測引線55返回的第一感測引線信號可表示電極E 處的操作電壓。類似地，經(jīng)由感測引線58的第二感測引線信號可表 示工件W處的操作電壓。輸入信號或來自感測引線55， 58的信號可 被引導至分壓器網(wǎng)絡65,該分壓器網(wǎng)絡65可包括電阻器或其它電阻 性元件(包括無源器件和/或有源器件)的網(wǎng)絡，用于縮放典型的信號。 出于示例性目的，分壓器網(wǎng)絡65將使用電阻器元件62進行描述。然 而，通過合理的工程判斷，可選擇任何用于縮放輸入信號的裝置。分 壓器網(wǎng)絡65可利用多個串聯(lián)連接的電阻器元件62來形成分壓器網(wǎng)絡 65。節(jié)點68可^皮定義為電阻器元件62之間的4^點(junction)。在分 壓器網(wǎng)絡65的一個支路中，兩個電阻器Rl和R2可被串聯(lián)連接在感 測引線中的一條感測引線和參考電壓V貼n之間。并聯(lián)支路可類似地
連接在另一條感測引線和共同的參考電壓VREn之間。本領域的技術(shù)人員要明白，縮放的輸入信號可分別從電阻器Rl和R2之間的節(jié)點68中引出。縮放的程度(degree)自然取決于電阻器Rl和R2以及參考電壓VREF!的值。在一個實施例中，Rl的電阻器值大約為IOO千歐姆而R2大約為5千歐姆。然而，可依照本發(fā)明的實施例來選擇適于縮放輸入信號的Rl和R2的任何電阻值比。這里要注意，分壓器網(wǎng)絡65的每個支路可以以相同方式縮放這些信號。換言之，分壓器網(wǎng)絡65可包含具有電阻器62的一個或多個基本上等同的支路，該電阻器
照此，在并聯(lián)支路的相應節(jié)點68, 68，中的每一個節(jié)點處會存在相似的縮放的輸入信號值。
現(xiàn)在參照圖2和圖3，信號調(diào)節(jié)電路42可進一步包括多個并聯(lián)支路整流電路75,這些整流電路75進一步調(diào)節(jié)從節(jié)點68， 68，取得的中間反饋信號。在一個實施例中，如虛線所示的每條并聯(lián)分支電路75可包括整流電-各77和反相整流電3各(inverting rectifying circuit) 79。由分壓器網(wǎng)絡65縮放的輸入信號可被引導至每個整流電路77, 79內(nèi)以一企測感測引線55, 58的大小和-f及性。例如，A人電才及E引導的第一信號可被分壓器網(wǎng)絡65縮放，并且隨后被引導至整流電路77內(nèi)。整流電路77可為半波整流器，其僅放大信號的正分量。在并聯(lián)支路中，反相電路79使信號反相(invert)并對反相信號進行整流。類似地，從工件W引導的第二輸入信號可被一組并聯(lián)的反相電路及整流電路調(diào)節(jié)，還將第二輸入信號分成單獨分量。因此整流電路77, 79分解(breakdown)由感測引線55， 58接收的輸入信號以供邏輯處理器和/或其它電^各處理，從而確定感測引線55， 58的極性連接。
現(xiàn)在參照圖4和圖5,在一個實施例中輸入信號可使用精密整流器進行整流和反相。精密整流器可使用運算放大器61 (運算放大器)來實施并并且可在反饋回路中包括一個或多個二才及管63。這有效地消除了二極管的正向電壓降，使得低電平信號仍能以最小誤差進行整流。圖4描繪了精密整流器的一種配置，其中輸入信號既被整流又被反相。在這個實施例中，精密整流器可為半波整流器，其中輸入信號值被反相。負值上至特定電平被剪掉(crop)。圖5描述了精密整流器的另一配置，其剪掉特定范圍內(nèi)的負輸入信號值但放大正信號。放大的程度可取決于電阻器元件R3到R8的值，這些值可以是根據(jù)本發(fā)明的實施例而選擇的適于放大中間信號的任何值。例如，R3和R4可 為100千歐姆。R5和R7大約為100歐姆。R6和R8可為1.5千歐姆。 應當注意，這些電阻值實際上是示例性的。照此，通過合理的工程判 斷，可以選擇任何電阻器值。如圖3所示，整流電路77和反相電路 79可被并聯(lián)連接。這起到分割(segment)輸入信號的作用，該使用 將與本發(fā)明的實施例的繼續(xù)描述一起進行進一 步的討論。
再參照圖l和圖2,由感測引線55， 58檢測的輸入信號可為模擬 信號。模擬輸入信號被分壓器網(wǎng)絡65縮放并被整流電路75分割。因 而，來自信號調(diào)節(jié)電路42的信號輸出也可以是模擬信號。中間模擬 信號隨后可被引導至如圖2中由虛線所示的采樣電路81內(nèi)。采樣電 路81可將中間模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號以由數(shù)字邏輯處理器進行后 續(xù)處理，這將在后續(xù)段落中進一步討論。在一個實施例中，采樣電路 81可包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器91或A/D轉(zhuǎn)換器91，其采樣、保持并轉(zhuǎn)換中間 模擬信號，由此將模擬信號值轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器的一個示 例是由Texas Instruments制造的ADS7886,其以高達1 MSPS (每秒 鐘取百萬個樣本(Mega-Samples-Per-Second ))的速率來取樣。ADS7886 可把模擬信號轉(zhuǎn)換成12位二進制數(shù)。反饋調(diào)節(jié)電路31可包括用于每 個分割的中間模擬信號的一個A/D轉(zhuǎn)換器91。照此，每個分割值基 本上同時被數(shù)字轉(zhuǎn)換。換言之，整流電路和反相電路中的每一個都可 被電連接到單個對應的A/D轉(zhuǎn)換器91，因而包括多個并聯(lián)支路以便 進行同時操作。雖然上述的采樣電路81是用市場上可以買到的特定 型號來描述，但是應該理解在不偏離本發(fā)明的實施例的范圍的情況 下，可使用A/D轉(zhuǎn)換器的任何型號或任何其它用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號的電路。換言之，通過合理的工程判斷，可選擇任何對中間 模擬信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換的方式。從A/D轉(zhuǎn)換器91到邏輯處理器99的 數(shù)據(jù)通信可以由所有元件91， 99所共用的時鐘信號進行同步。在一 個實施例中，邏輯處理器99可包括多個數(shù)據(jù)輸入用于在相同時鐘周 期期間接收每個輸入通道中的數(shù)據(jù)。因而，來自感測引線55, 58的 調(diào)節(jié)反饋數(shù)據(jù)由邏輯處理器99以同步且基本同時的方式接收。
現(xiàn)在再次參照圖1和圖2以及圖6,邏輯器件或邏輯處理器99被 分類成兩個大類固定和可編程。當然，不可以改變固定邏輯器件中 的電路。另一方面，隨時可以改變可編程邏輯處理器以執(zhí)行任何數(shù)量的功能。在本發(fā)明的一個實施例中，邏輯處理器99可包含可編程邏輯處理器99,例如經(jīng)常被稱為FPGA的現(xiàn)場可編程門陣列99，。 FPGA原理上與可編程只讀存儲器集成電路類似，但具有比可編程只讀存儲器集成電路更廣泛的潛在應用。FPGA是含有可編程邏輯元件和可編程互連的半導體器件，其可被編程以復制基本邏輯門(例如AND，OR,XOR,NOT)的功能性或者甚至更復雜的算術(shù)功能。根據(jù)布爾邏輯函數(shù)(Boolean logic function),邏輯處理器99可以以預定的方式將從A/D轉(zhuǎn)換器91中接收的一個或多個二進制輸入組合成一個或多個輸出。具體地，如圖7所示，處理器的邏輯可被物理實施為小查找表存儲器。然而，處理器的邏輯可被替代性地實施為一組復用器和/或門。這里要注意，雖然邏輯處理器99被示例為FPGA，但是要解釋的是在不偏離本發(fā)明的實施例的意在范圍的情況下，通過合理的工程判斷，可選擇任何類型的固定和/或可編程的邏輯器件來實施這里所描述的邏輯函數(shù)。
再次參照圖6，類似于用于調(diào)節(jié)來自感測引線55, 58的輸入信號
,/ " a — 、m 1_ a r~ 、ii ，卜厶，一 rTtt 一 L 士 一 丄A /丄、L二a個 乙L
日3 ^iJJ務，反《貴丁月"P吧-合Jl 口J近一y巴3吝乂干J 丁》J衣不"f史^^土 /J， 乂的操-作參數(shù)(以及更具體地電壓)的信號進行縮放和放大的附加電路。如圖6所示，這些電路被引導經(jīng)過分壓器網(wǎng)絡65，、整流電路77，以及被相應的A/D轉(zhuǎn)換器91，數(shù)字地轉(zhuǎn)換。隨后，這些信號連同來自感測引線55， 58的調(diào)節(jié)信號一起以同步方式被移送到邏輯處理器99中。照此，DIN2接收表示來自正接線柱23的縮放信號的數(shù)據(jù)，而DIN3接收來自負接線柱24的縮放信號。注意，來自接線柱23， 24的信號可以不像來自感測引線55, 58的信號那樣被分割。就是說，來自接線柱23， 24的信號可被整流和/或放大，但不能被反相。這些信號中的每一個都可與來自感測引線55， 58的信號結(jié)合使用以得到輸出反饋信號，這由圖7所示的邏輯表確定。
現(xiàn)在參照圖4到圖6，如上所述，來自感測引線55, 58的輸入信號可表示在焊接現(xiàn)場焊接過程的 一 個或多個操作參數(shù)，并且更具體的是表示電壓。每條感測引線返回輸入信號，該輸入信號可被分割并且用來確定感測引線55， 58的極性并得到反饋信號用以校正接線柱23,24處的功率輸出。每個輸入信號， 一個表示電極E而另一個表示工件W,它們可經(jīng)由分壓器網(wǎng)絡65進行縮放，隨后被引導至并聯(lián)精密整流器電路中，該并聯(lián)精密整流器電路分別對信號進行整流和反相，由 此得到每個輸入信號的至少兩個單獨分量。整流電路的輸出以及隨后
數(shù)字轉(zhuǎn)換的當量Equivalent)可被引導至邏輯處理器99中，該邏輯 處理器99可對數(shù)據(jù)執(zhí)行邏輯函數(shù)由此得到反饋值。從圖6將容易得 看出，邏輯處理器99的輸入DIN O對應于來自電極E的反相信號。 類似地，DIN 1對應于電極E的整流信號。同樣，DIN 4和DIN 5分 別對應于來自工件的反相信號和整流信號。圖7所描繪的邏輯表示出 了用于邏輯處理輸入數(shù)據(jù)的一種關系。因而，邏輯處理器99可響應 于由輸入通道DIN 0到DIN 5接收的調(diào)節(jié)輸入信號的值來計算輸出反 饋信號。
參照圖6和圖7,由邏輯處理器99的數(shù)字輸入接收的信號數(shù)據(jù)可 用來填充邏輯表的邏輯輸入。在一個實施例中，數(shù)字輸入值可與基值 或閾值進行比較以確定感測引線的連接性并且對應地確定哪個信號 參數(shù)將用來計算反饋信號。因而，對于低于閾值的輸入信號，零(O) 將被放置在特定輸入列(例如DIN 0, DIN 1 )下的邏輯表中。類似地， 對于大于閾值的輸入信號值，一 (1 )將被放置在對應列中。注意， 實際信號值的大小并沒有因與閾值的比較而改變。當然，得到的數(shù)據(jù) 可存儲在存儲器的內(nèi)部或外部以供處理器在計算反饋信號時訪問。應 當注意，由于輸入信號可被分壓器網(wǎng)絡65, 65，縮放，所以閾值可被 選擇成與調(diào)節(jié)的輸入信號值一致。然而，可選擇任何適用于與本發(fā)明
的實施例一起使用的閾值。例如，如果電極E處的信號為正，則DIN 1將接收與電極處的信號大小成比例的縮放值，而DIN 0的值基本為 零。此外，如果工件W處的信號為零，則相應地DIN 4和DIN 5也 將基本為零。邏輯處理器99可相對于閾值將邏輯處理器輸入的值(即 DIN0-DIN5)進行比較。邏輯輸入可被填充，然后檢查邏輯表以確定 哪個邏輯函數(shù)將用來得到反饋信號。在DIN1的正值達到或超過閾值 的情況下，邏輯處理器99可分配一 (1)的值給邏輯表中對應于這個 數(shù)字輸入的邏輯輸入。因此，如邏輯表所規(guī)定的，邏輯處理器99可 計算反々貴信號值作為DIN 1值和DIN 3值之差。在DIN 1處接收的信 號的值為正但低于閾值的情況下，零(0)值將被分配給DIN1列中的 邏輯表。在這種情況下，邏輯處理器99可基于DIN2值和DIN3值之 差來計算反饋信號值。 一旦反饋信號的值被計算出來，其就可被存儲
14在邏輯處理器99的存儲器單元中。在一個實施例中，邏輯處理器99可以是FPGA 99，并且存儲器單元可以是可由控制器27訪問的內(nèi)部寄存器。然而，通過合理的工程判斷，可選擇用于存儲和傳送所計算的反饋信號值的任何方式。
現(xiàn)在參照圖8.1和圖9，現(xiàn)在將描述反饋調(diào)節(jié)電路31的操作的另一示例。接線柱23， 24處的焊接功率輸出可分別為正的最大大小和負的最大大小之間。圖8.1示出了連接到工件的感測引.線58以及連接到電極45的感測引線55。感測引線55, 58可分別經(jīng)過反饋調(diào)節(jié)電路31的端子E, W來引導輸入信號。應該意識到，DIN0和DIN1表示由感測引線55生成的信號，并且類似地DIN4和DIN5表示來自感測引線58的信號。電極E處的正信號值可導致DINO基本上等于零(0)，以及DIN1等于與大于閾值的電極E信號大小成比例的值。此外，DIN4可接收與大于閾值的工件W信號大小成比例的正值，而DIN5可基本為零(0)?；谶壿嫳碇?，反饋信號將基于DINO和DIN4之差，這將容易被視為由感測引線55, 58返回的縮放值。
繼續(xù)參照圖8.1和圖9，上面描述的示例可表示焊接機1的一種^^乘作狀況，其中感測引線55， 58^皮正確連接到電壓3。然而，在感測引線55， 58之一斷開的情況下，反饋條件電路31可針對該斷開進行自動調(diào)整。如果在該示例中，感測引線55可能與將輸入信號傳送到反饋調(diào)節(jié)電路31中的連接斷開。在相應的邏輯處理器輸入DIN0，DIN1處"^矣收的信號可基本為零，因而DINO和DIN1的邏輯表將相應地為零(0)。反饋調(diào)節(jié)電路31可通過調(diào)整用于計算反饋信號的邏輯函數(shù)來快速地補償所斷開的引線。具體地，反饋值現(xiàn)在將基于DIN2和DIN4之差，它與正接線柱23和反相感測引線58的縮;改值有關。注意，反饋調(diào)節(jié)電路31經(jīng)由邏輯處理器針對斷開快速進行調(diào)整。上述示例指出反饋調(diào)節(jié)電路31的魯棒性。就是說反饋調(diào)節(jié)電路31可快速響應焊接機1的變化。這可歸因于輸入信號的基本同時調(diào)節(jié)以及將數(shù)據(jù)同步移送進入邏輯處理器99。
現(xiàn)在參照圖8.2,焊接機1的操作員可相對于圖1所示的配置切換感測引線55， 58的連接，而不必配置電源3以及不會對焊接過程產(chǎn)生負面影響。對于感測引線連接的這種配置，輸入信號值E, W可被分別反相。因而，DINO的邏輯表值可為一(1 )而DIN1可為零(O)。此外，DIN4的邏輯表值可為零(0)而DIN5可為一 (1 )。因此，反 饋信號將基于在DIN5和DIN0處接收的實際值之差。因而，在電極 和工件之間的感測引線的并置(juxtaposition)可能會導致反饋信號的 自動調(diào)整。
如先前提及的， 一旦邏輯處理器99完成了反饋信號的計算，其 就可將該值存儲在內(nèi)部寄存器中?？刂破?7可被電連通到邏輯處理 器99以便訪問寄存器。因此，可通過將先前計算的命令信號與從邏 輯處理器99中檢索的新反饋信號組合來調(diào)整命令信號。
此處參照優(yōu)選實施例描述了該發(fā)明。顯然，其他人在閱讀和理解 本說明書之后會想到修改和變更。意在包括這些修改和變更使其落入 所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于焊接電源的反饋信號發(fā)生裝置，該焊接電源具有用于生成命令信號的功率輸出控制器以及第一和第二功率輸出接線柱，該焊接電源采用相反極性的感測引線以及被電連接到功率輸出接線柱的焊接電纜，該反饋信號發(fā)生裝置包括信號調(diào)節(jié)電路，被電連通以接收來自相關聯(lián)感測引線的至少第一感測引線信號，其中所述信號調(diào)節(jié)電路生成至少第一信號調(diào)節(jié)電路輸出；以及邏輯處理器，被可操作地連通到信號調(diào)節(jié)電路以便響應于相關聯(lián)感測引線的連接極性來計算反饋信號，其中所述邏輯處理器被電連接以將反饋信號傳送至用于生成命令信號的相關聯(lián)功率輸出控制器。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述信號調(diào)節(jié)電路將所述至少 第一感測引線信號分成一個或多個信號分量；以及其中所述邏輯處理器響應于所述一個或多個信號分量的大小來 計算反饋信號，該邏輯處理器被可操作地連通以接收來自信號調(diào)節(jié)電 路的一個或多個信號分量。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述信號調(diào)節(jié)電路包括 縮放電路，用于生成與至少第一感測引線信號成比例縮放的至少第一縮放電路輸出信號；以及整流電路，被電連通到縮放電路以將至少第一縮放電路輸出信號 整流成一個或多個信號分量。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述整流電路進一步包括 反相電路，相對于該整流電路并聯(lián)連接以使至少第 一輸出信號反相。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，進一步包括采樣電路，被電連接到整流電路和邏輯處理器之間以數(shù)字化 一 個 或多個信號分量。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述采樣電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述采樣電路包括并聯(lián)連接的 多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器以將一個或多個信號分量轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中響應于時鐘信號來將所述二進制數(shù)同步傳送給邏輯處理器。
9. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述邏輯處理器對一個或多個信號分量執(zhí)行至少第 一 布爾邏輯函數(shù)以確定相關聯(lián)感測引線的極性 連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述邏輯處理器將一個或多 個信號分量的大小與閾值進行比較以確定感測引線的連接極性。
11. 一種計算用來調(diào)節(jié)焊接電源的功率輸出的反饋信號的方法， 該焊接電源具有相反極性的功率輸出端子、連接到功率輸出端子的焊 接電纜以及相反極性的感測引線，該方法包括以下步驟提供信號調(diào)節(jié)電路以及與所述信號調(diào)節(jié)電路電連通的邏輯處理器；檢測來自感測引線的至少第 一感測引線信號；確定感測引線的極性連接；以及響應于感測引線的極性連接來計算反饋信號。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括以下步驟 將至少第一感測引線信號分成一個或多個信號分量；并且其中確定感測引線的極性連接的步驟包括以下步驟響應于一個或多個信號 分量的大小來確定感測引線的極性連接。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟 將一個或多個信號分量的大小與閾值進行比較。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟 縮放至少第一感測引線信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述信號調(diào)節(jié)電路包括整流 電路和反相電路，并且其中將至少第一感測引線信號分成一個或多個 信號分量的步驟包括以下步驟將至少第一感測引線信號分成一個或多個整流信號分量以及分 成一個或多個反相信號分量。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括以下步驟 提供在信號調(diào)節(jié)電路和邏輯處理器之間電連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；并且進一步包括以下步驟對一個或多個信號分量進行數(shù)字轉(zhuǎn)換；以及 將數(shù)字轉(zhuǎn)換的一個或多個信號分量移送到邏輯處理器。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括以下步驟 將一個或多個信號分量的大小與閾值進行比較，從而確定感測？ 1 線的極性連接。
18.控制裝置，該焊接電源具有第二和第二相'反極性的功率輸出端子、電 連接到功率輸出端子的焊接電纜以及用于分別傳送第 一和第二感測 引線信號的第 一和第二相反極性的感測引線，其中控制裝置自動感測 第 一 和第二感測引線的極性，該反饋控制裝置包括分壓器網(wǎng)絡，具有多個串聯(lián)連接在相關聯(lián)感測引線和參考電壓之 間的電阻器元件，該分壓器網(wǎng)絡具有至少第一節(jié)點；整流電路，具有與分壓器網(wǎng)絡的至少第一節(jié)點電連通的至少一個 或多個輸入，該整流電路具有多個整流輸出；以及邏輯處理器，具有用于多個整流輸出中的每一個的至少 一個相應 輸入，該邏輯處理器可操作來通過布爾邏輯函數(shù)循環(huán)，以便響應于多 個整流輸出來生成反饋信號。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，進一步包括多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被分別電連接在多個整流輸出中的每一個和邏 輯處理器的輸入之間。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中整流電路包括 至少第一精密整流電路，具有至少第一整流信號輸出；以及至少第 一 精密整流反相電路，相對于至少第 一 精密整流電路并聯(lián) 連接在分壓器網(wǎng)絡和邏輯處理器之間。
全文摘要
在焊接電源中，反饋電路感測來自功率輸出接線柱和來自遠程焊接感測引線的電信號。反饋控制電路縮放電信號并將這些信號轉(zhuǎn)換成分別具有大小位和極性位的二進制數(shù)。表示這些信號的二進制數(shù)被同時移送到邏輯處理器內(nèi)以便基于數(shù)字化的輸入來計算反饋信號。反饋信號是基于由二進制數(shù)表示的遠程焊接感測引線的連接性極性來計算的。然后，反饋信號被饋送到電源輸出控制器以自動調(diào)整電弧焊機的功率輸出。
文檔編號B23K9/10GK101528404SQ200780038835
公開日2009年9月9日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者E·M·富爾曼 申請人:林肯環(huán)球公司