带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路及工作方法与流程

本发明涉及带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路及工作方法。

背景技术：

焊接作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。

为了避免电弧产生的紫外线和红外线的有害辐射、以及焊接强光对眼睛造成的伤害，各种电焊防护面罩为满足市场需求应运而生，例如专利号为cn207871052u的一种手持式电焊面罩，手持式电焊面罩是以普通的黑玻璃片作为镜组，价格低廉,但存在系列问题。手持式电焊面罩不具备自动变光功能，电焊工必须移开电焊面罩引弧,但裸眼接触有害电焊弧光易造成眼部的损伤，且手持面罩占用了电焊工的一只手，故遇到需要用手来固定焊接件的情况时，会对操作造成不便。另外，这种电焊面罩只有一种遮光号,难以适应不同的焊接需要。光控电焊面罩是市场上目前最为先进的电焊防护面罩，例如专利号为cn207627484u的一种自动变光电焊面罩，但光控电焊面罩透光度的改变过程需要时间，故而起弧的瞬间弧光的作用不可能完全避免，但在起弧瞬间辐射强度达到极大值，因此电焊弧光仍然会对人眼造成伤害。与此同时，引弧与点焊操作时弧光强度大小的不稳定会导致光控电焊面罩色号的连续变化，从而造成电焊工人无法清晰观测电焊工况以及眼部受电焊弧光伤害的情况。

综上所述，在市场现有电焊防护面罩无法完全阻隔有害弧光、实现定位和运条平稳过渡以及精确点焊的情况下，如何发明一种能够完全避免有害弧光对人眼造成伤害、实现定位和运条的平稳过渡和精确点焊的电焊面罩，具有十分重大的意义。

技术实现要素：

本发明提供了带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路及工作方法，其克服了背景技术的所存在的不足。本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路，其特征在于：电焊面罩安装有平光摄像头、滤光摄像头、液晶显示屏、光敏传感器e1和视频自动切换电路，所述视频自动切换电路包括信号采集模块、信号放大模块、延时模块、开关切换模块，所述延时模块包括计时电容模块、比较电路、开关激发电路、放电电路，信号采集模块输入端与光敏传感器e1信号连接，信号采集模块输出端与信号放大模块输入端相连接，信号放大模块输出端与计时电容模块输入端相连接，计时电容模块输出端与比较电路输入端相连接，比较电路输出端与开关激发电路输入端相连接，开关激发电路输出端与开关切换模块相连接，放电电路输入端与计时电容模块输出端相连接，放电电路输出端与比较电路输入端相连接；开关切换模块包括继电器k1，平光摄像头与继电器k1常闭触点v2相连接，滤光摄像头与继电器常开触点v1相连接，液晶显示屏与继电器公共端v3相连接；计时电容模块包括计时电容ec1；

光敏传感器e1将光信号转化为电信号并传输至信号采集模块，信号采集模块将电信号传输至信号放大模块，信号放大模块将电信号进行放大并将电信号传输至计时电容模块：

当有弧光且持续一段时间t1时，信号放大模块输出高电位，计时电容模块中的计时电容ec1进行充电至充满，比较电路输入端获得高电位，使得比较电路输出端为高电位，进而使开关激发电路输出端为高电位，继电器k1线圈导通，继电器公共端v3与继电器常开触点v1相接触，液晶显示屏与滤光摄像头相接通；

当断弧且持续一段时间t2时，信号放大模块输出低电位，计时电容模块的计时电容ec1通过放电电路进行放电至放完，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

当点焊时，信号放大模块输出高低相间的电位且高低电位间隔时间小于t2，计时电容模块的计时电容ec1通过放电电路进行充放电，比较电路输入端始终保持低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通。

一较佳实施例中，所述信号采集模块包括光敏传感器u1、电阻r12、连接点tp1、连接点tp2、三极管q2、电阻r11、连接点tp3、连接点tp10、电阻r1、电阻r2,光敏传感器u1一端与三极管q2基极相连，三极管q2集电极与电阻r11相连，电阻r11与连接点tp3相连，三极管q2发射极接地，电阻r12两端分别与三极管q2基极、光敏传感器u1另一端相连，光敏传感器u1另一端与三极管q2发射极相连，电阻r1和电阻r2串联，连接点tp1与电阻r2和信号放大模块相连，连接点tp2与电阻r1和信号放大模块相连，连接点tp3与开关激发电路相连，连接点tp10与三极管q2集电极、脉冲清零放电电路相连。

一较佳实施例中，所述放电电路包括三极管q3和电阻r10，三极管q3集电极与计时电容模块的计时电容ec1正极、比较电路输入端相连，三极管q3基极与连接点tp10相连，三极管q3发射极与电阻r10相连，电阻r10与计时电容ec1负极、接地端相连。

一较佳实施例中，所述信号放大模块包括比较器u1a，比较器u1a正极输入端与连接点tp1相连，比较器u1a负极输入端与比较器u1a输出端相连，比较器u1a输出端与计时电容模块输入端相连。

一较佳实施例中，所述计时电容模块还包括电阻r4、电阻r3、电容c1，电容c1一端与电源端相连，电容c1另一端与电阻r3一端、接地端相连，电阻r3另一端与比较电路相连，电阻r4一端与比较器u1a输出端相连，电阻r4另一端计时电容ec1正极、比较电路输入端相连。

一较佳实施例中，所述比较电路包括比较器u1b、电阻r5和连接点tp9，比较器u1b负极输入端与计时电容模块的电阻r3、电阻r5相连，电阻r5与比较器u1b输出端相连，比较器u1b正极输入端与电阻r4、三极管q3集电极、计时电容ec1相连，连接点tp9与接地端相连。

一较佳实施例中，所述开关激发电路包括连接点tp4、电阻r6、电阻r7、比较器u2a、电阻r8、电容c2、连接点tp8，连接点tp4与接地端相连，电阻r6一端与信号采集模块的连接点tp3、连接点tp8相连，电阻r6另一端与比较器u2a正输入端、电阻r7相连，电阻r7另一端与连接点tp4、电容c2相连，电容c2另一端与电源端相连，电阻r8一端与比较器u2a输出端相连，电阻r8另一端与开关切换模块输入端相连。

一较佳实施例中，所述开关切换模块还包括电阻r9、三极管q1、二极管d1、连接点tp6、连接点tp7、连接点tps，连接点tp6与继电器k1常开触点v1相连，连接点tp7与继电器k1常闭触点v2相连，连接点tps与液晶显示屏相连，电阻r9一端与三极管q1的基极、电阻r8相连，电阻r9另一端与三极管q1集电极相连，三极管q1发射极与继电器k1线圈一端、二极管d1负极相连，继电器k1线圈另一端与二极管d1正极、电容c2相连。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：应用上述任意一项所述的带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路的工作方法，包括：

有弧光时，光敏传感器接收到弧光信号并将光信号转换为电信号传输至信号采集模块，信号采集模块将电信号传输至信号放大模块，信号放大模块将电信号放大后再传输至计时电容模块，信号放大模块输出高电位，以对计时电容进行充电：

若弧光持续时间大于等于t1，放电电路与计时电容ec1断开，计时电容ec1充满电量，比较电路输入端获得高电位，使得比较电路输出端为高电位，进而使开关激发电路输出端为高电位，继电器k1线圈导通，继电器公共端v3与继电器常开触点v1相接触，液晶显示屏与滤光摄像头相接通；

若弧光持续时间小于t1，计时电容ec1未充满电量，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

断弧时，光敏传感器未接收到弧光信号，信号采集模块输出低电位，信号放大模块输出低电位，计时电容进行放电：

若断弧持续时间大于等于t2，信号放大模块输出低电位，计时电容ec1通过放电电路进行放电至放完，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

若点焊且断弧时持续时间小于t2、有弧光时持续时间小于t1，信号放大模块输出高低相间的电位，有弧光时放电电路与计时电容ec1断开、计时电容ec1充电但未充满，断弧时计时电容ec1通过放电电路进行放电，比较电路输入端始终获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.由于电焊面罩设置有平光摄像头和滤光摄像头，通过该视频自动切换电路可以根据电焊过程中出现的弧光状态进行自动切换，无需手动切换，增加了电焊面罩使用的便利性。

2.当有弧光时，三极管q2导通，连接点tp10接地，使得三极管q3断开，放电电路与计时电容ec1断开，计时电容ec1断开只能进行充电；没有弧光时，三极管q2断开，连接点tp10为高电位，使得三极管q3导通，计时电容ec1通过放电电路进行放电。能保证有弧光时计时电容ec1仅充电，没有弧光时计时电容ec1仅放电，使得在点焊时持续间断的充电放电，计时电容ec1的正极始终保持低电位，不会产生误操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了电焊面罩的正面示意图。

图2绘示了电焊面罩的a-a剖视示意图。

图3绘示了电焊面罩的纵向剖视图。

图4绘示了视频自动切换电路的电路框图。

图5绘示了视频自动切换电路的流程图。

图6绘示了视频自动切换电路的信号采集模块的局部电路图。

图7绘示了视频自动切换电路的整体电路图。

具体实施方式

请查阅图1至图7，带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路一较佳实施例。

电焊面罩安装有平光摄像头1、滤光摄像头2、液晶显示屏3、光敏传感器e1和视频自动切换电路4。

如图1至图3，电焊面罩包括面罩本体10和安装座20，面罩本体10对应眼部的位置设置有安装孔，安装座20安装在安装孔处，平光摄像头1、滤光摄像头2均安装在安装座20且左右间隔布置，视频自动切换电路4安装在安装座20且位于两个摄像头后侧，液晶显示屏3安装在安装座20且位于视频自动切换电路4的后侧。面罩本体10顶端还设有容置腔11，容置腔11内放置有供电电池12，以对视频自动切换电路4进行供电。当进行引弧、点焊时，可通过平光摄像头1进行拍摄并将图像通过液晶显示屏3显示出来；当稳定运条时可通过滤光摄像头2进行拍摄并将图像通过液晶显示屏3显示出来，滤光摄像头2通过滤除部分弧光后通过液晶显示屏3能清晰观察运条过程中电焊熔池的状态。采用两个摄像头轮流切换，无需人眼直接观察，从而避免人眼直视电弧而受到有害弧光的伤害。

所述视频自动切换电路包括信号采集模块、信号放大模块、延时模块、开关切换模块，所述延时模块包括计时电容模块、比较电路、开关激发电路、放电电路。

信号采集模块输入端与光敏传感器e1信号连接，信号采集模块输出端与信号放大模块输入端相连接，信号放大模块输出端与计时电容模块输入端相连接，计时电容模块输出端与比较电路输入端相连接，比较电路输出端与开关激发电路输入端相连接，开关激发电路输出端与开关切换模块相连接，放电电路输入端与计时电容模块输出端相连接，放电电路输出端与比较电路输入端相连接；开关切换模块包括继电器k1，平光摄像头与继电器k1常闭触点v2相连接，滤光摄像头与继电器常开触点v1相连接，液晶显示屏与继电器公共端v3相连接；计时电容模块包括计时电容ec1；

光敏传感器e1将光信号转化为电信号并传输至信号采集模块，信号采集模块将电信号传输至信号放大模块，信号放大模块将电信号进行放大并将电信号传输至计时电容模块：

当有弧光且持续一段时间t1时，信号放大模块输出高电位，计时电容模块中的计时电容ec1进行充电至充满，比较电路输入端获得高电位，使得比较电路输出端为高电位，进而使开关激发电路输出端为高电位，继电器k1线圈导通，继电器公共端v3与继电器常开触点v1相接触，液晶显示屏与滤光摄像头相接通；

当断弧且持续一段时间t2时，信号放大模块输出低电位，计时电容模块的计时电容ec1通过放电电路进行放电至放完，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

当点焊时，信号放大模块输出高低相间的电位且高低电位间隔时间小于t2，计时电容模块的计时电容ec1通过放电电路进行充放电，比较电路输入端始终保持低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通。

本实施例中，所述信号采集模块包括光敏传感器u1、电阻r12、连接点tp1、连接点tp2、三极管q2、电阻r11、连接点tp3、连接点tp10、电阻r1、电阻r2,光敏传感器u1一端与三极管q2基极相连，三极管q2集电极与电阻r11相连，电阻r11与连接点tp3相连，三极管q2发射极接地，电阻r12两端分别与三极管q2基极、光敏传感器u1另一端相连，光敏传感器u1另一端与三极管q2发射极相连，电阻r1和电阻r2串联，连接点tp1与电阻r2和信号放大模块相连，连接点tp2与电阻r1和信号放大模块相连，连接点tp3与开关激发电路相连，连接点tp10与三极管q2集电极、脉冲清零放电电路相连。

本实施例中，所述放电电路包括三极管q3和电阻r10，三极管q3集电极与计时电容模块的计时电容ec1正极、比较电路输入端相连，三极管q3基极与连接点tp10相连，三极管q3发射极与电阻r10相连，电阻r10与计时电容ec1负极、接地端相连。

本实施例中，所述信号放大模块包括比较器u1a，比较器u1a正极输入端与连接点tp1相连，比较器u1a负极输入端与比较器u1a输出端相连，比较器u1a输出端与计时电容模块输入端相连。

本实施例中，所述计时电容模块还包括电阻r4、电阻r3、电容c1，电容c1一端与电源端相连，电容c1另一端与电阻r3一端、接地端相连，电阻r3另一端与比较电路相连，电阻r4一端与比较器u1a输出端相连，电阻r4另一端计时电容ec1正极、比较电路输入端相连。

本实施例中，所述比较电路包括比较器u1b、电阻r5和连接点tp9，比较器u1b负极输入端与计时电容模块的电阻r3、电阻r5相连，电阻r5与比较器u1b输出端相连，比较器u1b正极输入端与电阻r4、三极管q3集电极、计时电容ec1相连，连接点tp9与接地端相连。

本实施例中，所述开关激发电路包括连接点tp4、电阻r6、电阻r7、比较器u2a、电阻r8、电容c2、连接点tp8，连接点tp4与接地端相连，电阻r6一端与信号采集模块的连接点tp3、连接点tp8相连，电阻r6另一端与比较器u2a正输入端、电阻r7相连，电阻r7另一端与连接点tp4、电容c2相连，电容c2另一端与电源端相连，电阻r8一端与比较器u2a输出端相连，电阻r8另一端与开关切换模块输入端相连。

本实施例中，所述开关切换模块还包括电阻r9、三极管q1、二极管d1、连接点tp6、连接点tp7、连接点tps，连接点tp6与继电器k1常开触点v1相连，连接点tp7与继电器k1常闭触点v2相连，连接点tps与液晶显示屏相连，电阻r9一端与三极管q1的基极、电阻r8相连，电阻r9另一端与三极管q1集电极相连，三极管q1发射极与继电器k1线圈一端、二极管d1负极相连，继电器k1线圈另一端与二极管d1正极、电容c2相连。

应用所述的带有双摄像头电焊面罩的视频自动切换电路的工作方法，包括：

有弧光时，光敏传感器接收到弧光信号并将光信号转换为电信号传输至信号采集模块，信号采集模块将电信号传输至信号放大模块，信号放大模块将电信号放大后再传输至计时电容模块，信号放大模块输出高电位，以对计时电容进行充电：

若弧光持续时间大于等于t1，放电电路与计时电容ec1断开，计时电容ec1充满电量，比较电路输入端获得高电位，使得比较电路输出端为高电位，进而使开关激发电路输出端为高电位，继电器k1线圈导通，继电器公共端v3与继电器常开触点v1相接触，液晶显示屏与滤光摄像头相接通；本实施例中，t1取值为1.5秒；

若弧光持续时间小于t1，计时电容ec1未充满电量，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

断弧时，光敏传感器未接收到弧光信号，信号采集模块输出低电位，信号放大模块输出低电位，计时电容进行放电：

若断弧持续时间大于等于t2，信号放大模块输出低电位，计时电容ec1通过放电电路进行放电至放完，比较电路输入端获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；本实施例中，t2取值为1秒；

若点焊且断弧时持续时间小于t2、有弧光时持续时间小于t1，信号放大模块输出高低相间的电位，有弧光时放电电路与计时电容ec1断开、计时电容ec1充电但未充满，断弧时计时电容ec1通过放电电路进行放电，比较电路输入端始终获得低电位，使得比较电路输出端为低电位，进而使开关激发电路输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通。

具体地：

有弧光时，光敏传感器e1产生电信号，该电信号使得三极管q2导通，连接点tp10为低电位，使得三极管q3断开，放电电路与计时电容ec1断开；且，该电信号通过连接点tp1进入比较器u1a的输入端，比较器u1a的输出端输出高电位，该高电位流经电阻r4后进入比较器u1b的输入端，与此同时，对计时电容ec1进行充电：

若弧光持续时间大于等于t1，计时电容ec1充满电，比较器u1b的输出端输出高电位并输送至比较器u2a，比较器u2a输出端输出高电位，以使继电器k1线圈导通，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

若弧光持续时间小于t1，计时电容ec1未充满电量，比较器u1b输入端获得低电位，使得比较器u1b输出端为低电位，进而使比较器u2a输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

断弧时，光敏传感器未接收到弧光信号，三极管q2断开，连接点tp10为高电位，三极管q3导通，tp1位低电位，比较器u1a输入端为低电位，使得比较器u1a输出端为低电位，计时电容ec1通过三极管q3进行放电：

若断弧持续时间大于等于t2，计时电容ec1通过三极管q3放电完毕，比较器u1b输入端获得低电位，使得比较器u1b输出端为低电位，进而使比较器u2a输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通；

若点焊且断弧时持续时间小于t2、有弧光时持续时间小于t1，信号放大模块输出高低相间的电位，有弧光时比较器u1a输出高电位、放电电路与计时电容ec1断开、计时电容ec1充电但未充满，断弧时比较器u1a输出低电位、计时电容ec1通过三极管q3进行放电，比较器u1b输入端始终获得低电位，使得比较器u1b输出端为低电位，进而使比较器u2a输出端为低电位，继电器k1线圈断开，继电器公共端v3与继电器常闭触点v2相接触，液晶显示屏与平光摄像头相接通。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。