专利名称：智能塑料电熔焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型智能塑料电熔焊接机，是对聚乙烯塑料管材进行电热熔焊接的一种设备，特别涉及焊接过程的智能化和自动化。
背景技术：
由于聚乙烯材质的塑料管材具有耐腐蚀、耐高压、制造工艺简单、成本低、敷设施工方便等特点，在管路敷设工程中得到了广泛的应用。在施工过程中对管材接头的连接，在国内外当前都采用热熔焊接的方法，智能塑料电熔焊接机就是采用电热熔焊接方法的一种多功能、小型自动化的焊接设备。目前国内已有厂家生产，其设备存在的主要缺欠就是电源的适应性差；对现场环境温度、湿度适应范围比较窄，在恶劣条件下，可能对设备造成损坏；在不同环境温度条件下施工，对管件的焊接时间不能进行温度补偿；对250组焊接结果数据不能打印输出；系统自诊断和报警功能不完善；对管件参数指标逐个手工输入，没有条码解读功能，出错率高等。上述国内现有设备的不完善，特别是不能适应燃气管路敷设施工的严格要求。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术塑料电熔焊接机的缺欠，使之智能化和自动化，达到国际标准的要求。提高电源适应范围、增加环境和设备温度的检测、增加条码识读功能、采用大容量存储器、对管件焊接时间进行温度补偿、增加系统的自诊断和警示功能、采用LCD大型显示屏、以微处理器为核心的硬件电路在软件程序的配合下，使焊接过程达到智能化和自动化。
本实用新型智能塑料电熔焊接机的技术方案中包括机箱、机箱防护架、机箱防护支架、机箱防护垫、电源插头、电源线、绕线勾、电源开关、可控硅散热器、机箱前面板、按键电路板、液晶显示器、主控电路板、焊接执行电路单元的移相控制电路、同步信号电路、焊接变压器、功率驱动电路、焊接电压输出端子、主控电路单元的微处理器、多路转换分配器、A/D转换器、FLASH存储器、实时时钟发生电路。其特征在于温度检测电路单元的环境温度传感器通过I/W信号转换器，设备温度传感器通过I/V信号转换器，将检测到的温度信号经过多路转换分配器、A/D转换器、ADC总线连接至微处理器进行数据处理后发出控制指令；焊接电压采样电路单元的分压取样电路，从功率驱动电路的输出端进行取样送至均方根值转换电路，再经过多路转换分配器、A/D转换器、通过ADC总线连接至微处理器；信息参数输入电路单元的条码扫描器，将条码信号经PS/2接口电路的译码器插座送至微处理器；键盘上的设置键、+正向键、-负向键、确认键、复位键经按键电路板与微处理器连接；主控电路单元的实时时钟电路是一个实时时钟模块，通过ADC总线与微处理器连接，以中断方式进行信息交换；FLASH存储器是采用串行I2C总线结构的电可擦除的可编程序存储器(12C EEPROM)，与微处理器连接，其信息交换是按照串行I2C总线协议进行的；信息参数输出电路单元的LCD液晶显示器和打印机都是采用并行接口方式与微处理器连接；故障警示电路单元的三极管V3和由IC14组成的音频振荡器通过ADC总线与微处理器连接，在发生故障时扬声器发出不同的报警声，在LCD液晶显示器上显示故障信息。
本实用新型的优点和积极效果是供电电源适应范围宽了，已达到220V±15％。由于产品结构的改进，提高了防护性能，相对湿度在90％的情况下能可靠运行，使用环境温度延伸至-10℃。条码扫描器的使用，由设备自动识别管件的焊接参数，降低了出错率，提高了工作效率。增加了焊接时间的自动温度补偿功能，由设备自动完成焊接，提高了设备的智能化自动化运行功能。由于增加了打印机，可随时打印一组或多组焊接数据。故障警示功能可以保证焊接质量，同时还能保证设备和操作人员的安全。大屏幕LCD显示器的使用，使人机界面友好，操作方便，工作效率高。
图1智能塑料电熔焊接机各部分连接示意图。
图2智能塑料电熔焊接机正视结构示意图。
图3智能塑料电熔焊接机打开机箱前面板结构示意图。
图4-1，图4-2智能塑料电熔焊接机主控电路单元(A)。
图5智能塑料电熔焊接机信息参数输入电路单元。(B)。
图6智能塑料电熔焊接机温度检测电路单元(C)。
图7智能塑料电熔焊接机焊接电压取样电路单元(D)。
图8智能塑料电熔焊接机焊接执行电路单元(E)。
图9智能塑料电熔焊接机信息参数输出电路单元(F)。
图10智能塑料电熔焊接机故障警示电路单元(G)。
其中，1.条码扫描器、2.PS/2接口电路、3.键盘、4.环境温度传感器、5.I/V信号转换器、6.设备温度传感器、7.I/V信号转换器、8.均方根值转换器、9.分压取样电路、10.多路转换分配器、11.A/D转换器、12.微处理器、13.实时时钟电路、14.FLASH存储器、15.供电电源、16.同步信号电路、17.移相控制电路、18.功率驱动电路、19.焊接变压器、20.焊接端子、21.焊接端子、22.管件、23.液晶显示器、24.打印机、25.声音报警电路、26.电源开关、27.电源插头、28.绕线勾、29.电源线、30.主控电路板、31.机箱防护架、32.机箱、33.可控硅散热器、34.机箱防护架垫、35.可控硅、36.机箱前面板、37.机箱防护支架、38.设置键、39.+正向键、40.-负向键、41.确认键、42.复位键、43.译码器插座、44.按键电路板。
实施例结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步描述在机箱(32)上装上4个机箱防护支架(37)，4个机箱防护架垫(34)，再装上2个机箱防护架(31)，在机箱防护支架(37)上装上绕线勾(28)，在绕线勾(28)上装上电源线(29)；在机箱(32)内装有系统供电电源(15)、焊接变压器(19)、可控硅(35)、可控硅散热器(33)、环境温度传感器(4)；在焊接变压器(19)上装有设备温度传感器(6)；在机箱前面板(36)上装有液晶显示器(23)、主控电路板(30)、电源开关(26)、按键电路板(44)、打印机(24)、译码器插座(43)、焊接端子(20)(21)；在键盘(3)上装有设置键(38)、+正向键(39)、-负向键(40)、确认键(41)、复位键(42)。
本实用新型是以微处理器为核心的硬件，在软件的配合下完成智能化和自动化运行。其硬件是由八个电路单元组成。
A、主控电路单元(见图4-1、4-2)包括有微处理器(12)、地址译码器(IC7)、地址锁存器(ICg)、I/O扩展电路(IC9、IC10)、实时时钟发生电路(13)、多路转换分配器(10)、A/D转换电路(11)、FLASH存储器(14)，通过地址总线A-BUS、数据总线D-BUS和控制总线C-BUS(ADC总线)与各电路单元连接，进行信息交换，数据处理，传递指令。
B、信息参数输入电路单元(见图5)包括键盘输入电路(3)、条码扫描电路(2)。键盘输入电路直接与微处理器(12)连接，共有5个按键，设置键(38)、+正向键(39)、-负向键(40)、确认键(41)、复位键(42)，通过键盘输入信息控制软件的运行。条码扫描器(1)通过PS/2接口电路(2)与微处理器(12)连接，扫描输入管件(22)的条码参数。
C、温度检测电路单元(见图6)包括环境温度传感器(4)、设备温度传感器(6)、2个I/V信号转换器(5、7)。2个双端电流输出型的集成温度传感器AD590通过精密电阻R1、R2，将电流信号变成电压信号，送至多路信号转换分配器(10)，再经A/D转换器(11)转换成数字信号送到ADC总线上。
D、焊接电压取样电路单元(见图7)包括分压取样电路(9)和均方根值转换电路(8)。焊接电压VL经分压取样后送至均方根值转换器(IC1)的1脚，将转换后的均方根值电压送至IC2的14脚。
E、焊接执行电路单元(见图8)包括同步信号电路(16)、移相控制电路(17)、功率驱动电路(18)、焊接变压器(19)和焊接电压输出端子(20、21)。由供电电源(15)提供一个同步信号给微处理器(12)控制移相控制电路(17)。在PW端输出的移相触发脉冲信号的控制下，可控硅在交流电的每半个周波都以一定的延迟时间导通，控制焊接电压，焊接电压加在管件RL的两端完成焊接。
F、信息参数输出电路单元(见图9)包括液晶显示器(23)和打印机(24)。液晶显示器(23)和打印机(24)都是以并行接口方式与微处理器连接的，都是由生产厂家提供的控制指令编辑一定的程序来完成的。
G、故障警示电路单元(见图10)是由时基电路555组成的音频振荡器、扬声器A3组成。当系统检测到故障时，微处理器(12)根据不同的故障从BJ线送出不同频率的脉冲信号，控制三极管V3的导通和截止，使IC14及外围元件组成的音频振荡器的起振或停振，使扬声器发出不同的报警声。报警的内容有管件(22)断路报警、温度传感器(4、6)断路报警、时钟模块故障报警。除有声音报警外，在液晶显示器(23)上也给出故障提示信息。
H、电源电路单元，为目前普遍采用的开关电源，属于公知技术。
输入电压220V.AC±15％；输入频率50±1Hz输出电压+5V.DC±5％，5A；-5V.DC±5％，0.5A；+12V.DC±5％，1A。
上述电路单元的电子元器件分别安装在按键电路板(44)和主控电路板(30)上，电子元器件的型号及参数见附图上的标注。图5～图10各电路单元的信息流程由图上的标注箭头表示输入和输出。
本实用新型智能塑料电熔焊接机采用低压大电流方式。在焊接过程中，通过键盘(3)上装的5个按键进行操作，就能完成智能化、自动化的焊接工作。由于软件键控程序精练、科学、，操作简单，人机界面友好，能充分发挥大屏幕LCD显示器的作用。各按键功能如下设置键切换光标指针指向各菜单项、参数项或命令项。
+键正向调整当前光标指示的参数项。
-键负向调整当前光标指示的参数项。
确认键确认并执行当前光标指示的命令或状态。
复位键系统复位或系统启动后出现异常现象时停止系统工作并恢复到初始状态。
按设置键(38)可进入工作参数设置、数据查询打印、系统参数设置子菜单，选择其中一项按确认键(41)进入；当进入工作参数设置子菜单后，LCD显示屏上显示键盘输入参数、条码输入参数、返回；当选择键盘输入参数时，LCD显示屏上显示熔接电压39.5V、熔接时间0100S；当选择条码输入参数时，LCD显示屏上显示请扫描条码。条码扫描后，屏幕上显示所扫描的管件的条码信息，包括管件类别(直通、三通、弯头、变径)、熔接电压(例如40V)、熔接时间(例如0050S)、启动、返回；当选择数据查询打印或系统参数设置子菜单时，其操作过程与上述基本相同，不同之处在于LCD显示屏显示的内容不同，按指令进行操作即可。在操作设备过程中需要返回初始状态或启动设备后由于某种原因要返回初始状态，按复位键即可。
本实用新型的主要技术指标如下焊接电压设定范围(均方根值)10～50V.AC；焊接时间设定范围1～1999s；环境温度测量范围-20～50℃；环境温度对焊接时间的补偿量20℃时每变化10℃，焊接时间±4％；日期调整范围2000年～2099年；实时时钟记时精度±10s/月；使用环境温度-10～40℃；湿度≤80％(RH)；额定输入电压及频率220V.AC±15％，50±1Hz。
权利要求1.一种智能塑料电熔焊接机包括机箱(32)、机箱防护架(31)、机箱防护支架(37)、机箱防护垫(34)、电源插头(27)、电源线(25)、绕线勾(28)、电源开关(26)、可控硅散热器(33)、机箱前面板(36)、按键电路板(24)、液晶显示器(23)、主控电路板(30)、焊接执行电路单元的移相控制电路(17)、同步信号电路(16)、焊接变压器(19)、功率驱动电路(18)、焊接电压输出端子(20)(21)、主控电路单元(A)的微处理器(12)、多路转换分配器(10)、A/D转换器(11)、FLASH存储器(14)、实时时钟发生电路(13)。其特征在于温度检测电路单元(C)的环境温度传感器AD590(4)通过I/V信号转换器(5)，设备温度传感器AD590(6)通过I/V信号转换器(7)，将检测到的温度信号经过多路转换分配器(10)、A/D转换器(11)、ADC总线连接至微处理器(12)进行数据处理后发出控制指令；焊接电压采样电路单元(D)的分压取样电路(9)，从功率驱动电路(18)的输出端进行取样送至均方根值转换电路(8)，再经过多路转换分配器(10)、A/D转换器(11)、用ADC总线连接至微处理器(12)；信息参数输入电路单元(B)的条码扫描器(1)，将条码信号经PS/2接口电路(2)的译码器插座(43)送至微处理器(12)；键盘(3)上的设置键(38)、+正向键(39)、-负向键(40)、确认键(41)、复位键(42)经按键电路板(24)与微处理器(12)连接；主控电路单元(A)的实时时钟电路(13)是一个实时时钟模块DS12887(IC12)，通过ADC总线与微处理器(12)连接，以中断方式进行信息交换；FLASH存储器是采用串行I2C总线结构的电可擦除的可编程序存储器(I2C EEPROM)，与微处理器(12)连接，其信息交换是按照串行I2C总线协议进行的；信息参数输出电路单元(E)的LCD液晶显示器(23)和打印机(24)都是采用并行接口方式与微处理器(12)连接；故障警示电路单元(F)的三极管V3和由IC14组成的音频振荡器通过ADC总线与微处理器(12)连接，在发生故障时扬声器(A3)发出不同的报警声，在LCD液晶显示器(23)上显示故障信息。
2.如权利要求1所述智能塑料电熔焊接机，其特征在于环境温度传感器A1(4)、设备温度传感器A2(6)都采用双端电流输出型的集成温度传感器(AD590)。
3.如权利要求1所述智能塑料电熔焊接机，其特征在于实时时钟发生电路采用一模块电路(DS12887)。
4.如权利要求1所述智能塑料电熔焊接机，其特征在于在均方根值转换电路(8)上装有专用的均方根值转换器IC1(AD536A)。
专利摘要本实用新型智能塑料电熔焊接机，是对聚乙烯塑料管材进行电热熔焊接的一种设备，特别涉及焊接过程的智能化和自动化。提高了电源适用范围，开恩可达到220V±15％，由于产品结构的改进，提高了防护性能，相对湿度在90％的情况下能可靠运行，使用环境温度延伸至－10℃。由于装有环境温度和设备温度检测电路单元，对管件焊接时间自动进行补偿，提高了焊接质量和设备的安全。采用条码扫描器增加了识读功能，减少了出错率。系统有自诊断和报警显示功能。增加了打印机可及时打印焊接管件输出参数。
文档编号B29C65/04GK2668381SQ03211768
公开日2005年1月5日 申请日期2003年3月7日 优先权日2003年3月7日
发明者刘云宝, 曲力 申请人:刘云宝