專利名稱：快速充電、點焊、起動電馬達多用機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子技術領域。
目前，充電機，點焊機種類很多，如各種普通充電機，快速充電機及各種類型的點焊機等，其工作原理和工作方法各不相同。
本實用新型的目的是設計一種功能多，電路簡單，集快速充電，點焊及起動汽車電馬達于一身的多用機。
本實用新型的方框圖如


圖1所示，主要由控制電源電路，充電控制電路，充電主電路，放電電路及點焊控制電路組成；下面分別就其工作原理和電路結構結合圖2予以詳述。
控制電源電路220V交流電經變壓器T1變壓后，再經二極管D1－D4整流，電容C1、C2濾波及穩壓器IC1穩壓后得到穩定電壓；此電壓由開關K1選擇，可選擇接通a或b點，即充電控制電路或點焊控制電路。
充電控制電路本電路具有快速充電的功能；蓄電池的充電速度主要取決于兩塊極板在進行化學反應時由硫酸鉛轉化為鉛或二氧化鉛時的速度；而這種反應進行的速度主要取決于兩個方面，一是兩塊極板上的硫酸鉛與溶液接觸面積的大小；二是單位時間內移向兩塊極板的H＋離子和O－－離子的數量的多少。前者因素比較復雜，后者主要取決于充電時外電源所加電壓的高低，在正常情況下，隨著兩塊極板上的硫酸鉛不斷地生成鉛和二氧化鉛，則剩余的硫酸鉛的面積在不斷地減少，它與溶液的接觸面積也在不斷的減少，此時電瓶的電動勢呈增長趨勢，其內電阻也在不斷的增加，使流經溶液的充電電流在不斷減小，充電速度變慢，此時如果為了提高充電速度而提高充電電壓，使充電電流增大，不僅無法加快充電速度，反而會導致蓄電池的損壞。當充電電流增大時，大量的H＋離子移到負極板附近，而負極板表面的硫酸鉛這時已有一部分轉變成了鉛，反應速度變慢，因此來不及與大量擁來的H＋離子反應，則H＋離子將所帶正電荷交給負極板后變為氫氣(H2)，從負極板周圍以及極板孔隙內逸出，則會產生很大的壓力，使負極板上的活性物質變酥、變脆而脫落，同時，來不及逸出的氫氣(H2)附著在負極板上和它的周圍，增大了蓄電池的內電阻、使反應無法進行，這就是充電過程中的極板極化的現象，強行增大的電流在通過蓄電池的內電阻時會產生大量的熱量，使溶液汽化揮發除去，降低了液面的高度，使極板外露，加速了極板的氧化，過熱還會促使兩極板上活性物質的脫落，造成蓄電池損壞。本技術正是針對以上現象設計出的一種新的快速充電法，即用脈沖大電流充電和瞬時脈沖大電流放電交替進行，以達到去極化，加快充電速度的目的。這種方法的原理是當極板一出現極化現象時，立即斷開充電電源，同時把正負極間接一個阻值很小的電阻，使蓄電池大電流放電，在放電的過程中，由于電場的極性反了過來，此時，集聚在負極板附近的H＋離子很快被推開去，向相反方向移動，使負極板上剩余的硫酸鉛能與溶液重新保持良好的接觸，減小了蓄電池的內電阻，放電時間很短，只需幾秒到幾十秒就可完成，然后重新接通充電電源，繼續充電，由于極化的去除，蓄電池內阻減小，所以第二次充電時，充電電流仍然很大(不需提高充電電壓)，這樣充－放－充－放反復交替進行，蓄電池的兩塊極板可很快完全轉變為鉛和二氧化鉛，蓄電池也就充好了。
充電控制電路由計數電路和充放電控制電路組成(1)計數電路計數電路的功能是當充、放電每進行一個周期所發的一個脈沖，由計數電路進行計數，計數電路達到一定數值時，就發出信號，切斷整機電源，最后停機，同時接通聲Y、光D10報警器，進行報訊，表示電源已充好。計數電路主要由IC3及少量外圍元件所組成，IC3為可逆計數器，是按二進制加計數方法連接的，與AN2按鈕相接，接高電平置數，低電平清零，5腳是開關控制端，與電源負極相接，低電平打開，高電平閉鎖，7腳為進位端子，與R3相接，每當計數器數子計滿后，向外發一低電平，使高一位計數器計數，8腳接電源負端，16腳接電源正端，9腳為高電平時接二進制計數，低電平按十進制計數，這里接高電平，10腳為高電平做加計數，低電平做減計數，15腳為計數脈沖輸入端，8421碼由2、14、11、6腳輸出、預置數由3、13、12、4腳輸入。本電路IC3是按二進制加計數方法連接的，輸出信號由7腳進位端子取出，4個置數端子中，3腳與13腳固定接低電平，12腳和4腳分別通過開關K4、K3可任與高低電平變換連接，可對計數器預置“0000”到“0011”之間的數，因此，計數器由開始計數到計滿數為止，所計的數值在16到13間變化，當計數器未滿數時，7腳為高電平，此電平通過R3使BG1正向偏置而導通，則繼電器J吸合，J2－1接通充放電循環控制電路，使其工作以控制主電路對蓄電池進行往復循環充放電。控制電路在每控制主電路進行一次循環時，便向IC3發一個正脈沖和一個負脈沖，IC3只對正脈沖計數，當脈沖個數積累到使計數器內的數為“1111”時，再計一個脈沖，就使計數值恢復到“0000”，同時通過7腳發出一個低電平信號，此低電平使BG1截止，J2斷開，J2－1切斷控制電路電源，則充、放電循環過程結束，整機停止工作；按動AN2按鈕，使1腳瞬間接高電平，則J2，J1的狀態便被預置到計數器內，緊接著，AN2復位，1腳再次接低電平，便可對計數脈沖計數，當整機停止工作時，若再壓一下AN2按鈕，整機便可以再重復進行一遍前面的全過程。
(2)、充電控制電路此電路的功能是控制充、放電的周期，并在每一個充電周期末端向計數電路發一正脈沖，使計數器作加“1”計數。其具體工作原理如下本電路主要由IC4及少量外圍元件組成，IC4接成無穩工作狀態，當J2－1常開觸點閉合時，接通了IC4的電源，電源開始經過R6－R9向C7充電，開始瞬間C7兩端電壓為零，即IC4的2、6腳電壓均為零，此時與3腳相接的J3吸合，J3－1接通，使BG4的基極電位為零，則集電極電位為12V，J5不能吸合，同時J3－2接通，J3－3斷開，電源通過C6向IC3發一負脈沖，此脈沖不能使IC3計數，只是為下一次動作發正脈沖做準備，此時，BG3得到正向偏值而飽和導通，J4吸合，J4－1接通了SCR1的觸發電路，使充電開始進行，C7兩端電壓逐漸升高，即對蓄電池充電過程當電壓升高到一定程度時，腳3的輸出跳變為零，J3斷開，J3－2也斷開，J3－3接通，電容C3向IC3發一正脈沖，計數器做加“1”計數，同時BG3失去偏值電壓而截止，J4斷開。J4－1斷開充電電路，充電停止，由于此處接有電容C9，BG3是延時截止的，J4也是延時斷開的。J3－1斷開后，電源通過R11向C10充電，BG4延時導通，J5延時吸合，J5－1接通，蓄電池通過C13向單向可控硅SCR1發一個正脈沖，使其導通，則蓄電池開始了放電過程。
當IC4的3腳輸出端變成低電平時，電容C7經過R9－IC47腳－IC4內部放電開關向地端放電，經過放電，C7兩端電壓降低，當電壓降到一定時，IC4的輸出3腳又一次跳變為12V。此后，將反復自動重復這個過程，電池就自動地被充－放－充－放，形成循環，電容器C9、C10分別接于BG3、BG4的基極，用于使BG3、BG4延時導通，具體說有以下作用首先可保證J4的斷開在J5的吸合之前來完成，如果兩個繼電器同時動作，或者J4后動作，則由于變壓器T2未完全停止工作，在其次級繞組仍有電動勢存在，會使可控硅SCR2兩端在瞬間存在反電勢或是限制SCR2，在導通初期電流的增長速度，從而SCR2不能可靠地被觸發導通。其次，當最后完成充電過程而停機時，保證在J2動作時，J5尚未來得及動作，由于IC4最后一次通過J3的觸點J3－2、J3－3向IC3發出脈沖，使IC3的7腳變為低電平，則BG1截止，J2斷電，J2－1常開觸點動作，整個過程需要一定時間，如果在J2斷電前，J5先動作的話，會使SCR2再一次被觸發導通，則蓄電池再一次開始放電，整機無法停止工作。再次，保證J4的吸合在J5的斷開之后來完成，這是為了防止當J4吸合后，J5尚未斷開，會使可控硅SCR2處于導通狀態，交流脈沖流經SCR2產生很大的電流，造成SCR2損壞。
(3)、充電主電路充電主電路由SCR1、T2、D8、W4、C13、D10－D13、R12－R15等組成，該電路的功能是a)、調整220V正弦交流電流經T2時的平均值；b)、由BD兩端輸出15V交流大電流供點焊時用；c)、由A、C兩端輸出100Hz脈沖電流供啟動車輛馬達；d)、由A、B兩端輸出50Hz脈沖電流供充電用。SCR1在此接成正弦波觸發電路，當J1－1或J4－1其中之一接通時，220V正弦交流電流經T2初級繞組－W4－R14－J1－1(或J4－1)－C11，對C11充電，當電壓充到雙向二極管DS的擊穿電壓時，DS被擊穿，電流流經SCR1的觸發極，則SCR觸發導通。調正W2可以調整C11的充電速度，也就調正了SCR1的導通角，起到了調整流經T2正弦交流電平均值的作用，C12的接入，改善了感性負載的特征，避免SCR1擊穿。
(4)、放電電路其功能為使蓄電池能夠流經SCR2向T2次級繞組直流大電流放電，具體來說為當J4－1斷開，J5－1接通時，蓄電池的正極經過C13向單向可控硅SCR2發一個正脈沖，使SCR2被觸發導通，蓄電池電流流經R17及SCR2向T2次級繞組放電，一段時間后，由充一放電循環控制電路斷開J5－1，然后接通J4－1繼續前述的充電過程。充電開始時，由T2次級輸出電壓，當此電壓處于某一半周時，使T2處于上負下正時，由于此時SCR2尚處于導通狀態，使此電壓與蓄電池電壓成串聯狀態，使蓄電池瞬間放電電流增大，而當緊接著的下一個正弦交流電的半周到來時，使T2變為上正下負，SCR2兩端承受的電壓為此電壓與蓄電池電壓的差值。SCR2此時成為反向連接自動關斷，放電過程結束，第二次充電過程開始。電路中R15的接入是為了使在SCR2導通瞬間，T2次級繞組所產生的自感電勢降低，使SCR2順利導通。保險管BS2的作用一是防止意外原因使充電整流二極管或SCR2燒毀時，交變電流直接加到蓄電池，造成蓄電池受損，再者利用BS2的內阻進行充電限流，R3可進行放電限流，避免過大的放電電流損壞蓄電池。
(5)、點焊控制電路當K2處在閉合狀態時，NE555時基集成塊的2、6腳被同時對地短接，此時再壓下AN1按鈕，則IC2得電開始工作，由于其2、6腳均為“0”電平，因而輸出端3腳呈“1”電平，即輸出約等于電源電壓12V，使繼電器J1吸合，其一組常開觸點J1－1接通了雙向可控硅SCR1的觸發電路，使SCR1導通，變壓器T2得電開始工作，由T2的次級繞組B、D兩端輸出15V交流電壓，可直接進行點焊，調整W2可調節SCR1的導通角，改變了T2上交流電的平均值，達到了調整點焊電壓、電流的目的。
當K2處在斷開位置時，IC2的2、6腳通過電容C3接地，此時NE555時基集成塊被接成單穩狀態，當AN1被壓下時，由于電容C3兩端初始電壓為零，即2、6腳均為“0”電平，輸出為“1”電平，此時情況與上述情況相同，隨著時間的推移，C3兩端電壓由于C3經由W1、R3組成的串聯支路被充電而逐漸升高，當此電壓達到2／3VCC即8V時，電路開始翻轉，即輸出端3腳電壓由12V跳變為0V，此時繼電器J1斷開，點焊停止，達到定時點焊的目的，調W1可調整對C3充電的快慢，即調整了定時時間。
本技術與現有技術相比，可以一機多用，由于采用了數字電路技術，使得電路充、放電自動進行，從而即可真正達到快速充電的目的，又不致損壞充電電池。
圖1為本實用新型的方框圖；圖2為本實用新型的電路圖；本實用新型的實施可如圖2所示，具有快速充電、點焊及啟動馬達的功能，T1為P≥6W的變壓器，次級電壓為15V，T2為P≥25KW的變壓器，次級電壓為15伏，IC1為AN7812，IC2、IC4為NE555，IC3為CD4029，D1－D9均采用1N4001，D10－D13用2CE50，繼電器全部為JRX－13F。
權利要求一種由控制電源電路、充電電路及點焊控制電路組成的快速充電、點焊、啟動馬達多用機，其特征在于所述多用機是由控制電源電路、充電控制電路、充電主電路、放電電路和點焊控制電路組成，其中各部分的具體組成為控制電源電路由變壓器T1，整流二極管D1-D4，濾波電容C1、C2及穩壓塊IC1組成一穩定電壓提供系統；充電控制電路由計數電路和充放電控制電路組成，計數電路集成塊IC3的1腳接開關AN2，3腳通過電阻R6與地線相接，4腳通過電阻R7接開關K3，5、8腳與地線相接，7腳與三極管BG1的基極間串有電阻R3，9、10、16腳與開關K1的a點相聯，12腳與開關K4間接有電阻R5，13腳接開關AN2及開關K4的一端，15腳接繼電器J3的觸點J3-2及J3-3端，三極管BG1集電極與開關K1的a點間接有繼電器J2；繼電器J2常閉觸點J2-2與地線之間串接有發光二極管D10及訊響器Y，用于表示電池已充好；充放電控制電路的555時基塊IC4接成無穩工作狀態，腳1與電源負極相接，腳5與電源負極間串有電容C3，腳2、腳6與電阻R9的一端及電解電容C7的正極相接，腳7接電阻R8、R9的一端，腳4、腳8接繼電器J2的觸點J2-1，腳3接繼電器J3的一端，并與三極管BG3間串有一電阻R10，BG3的基極與地之間還接有電容器C9，三極管BG3集電極相接有繼電器J4，三極管BG4基極接電阻R11、電容器C10及繼電器J3的常開觸點J3-1，其集電極接繼電器J5充電主電路由SCR1、T2、D3、W8、C12、D10-D13、R12-15組成，SCR1接成一正弦波觸發電路，其一端接電容C11、R12及220V電源的一端，另一端接變壓器T2初級線圈及W2的一端，觸發控制端與雙向二極管DS之間接有電阻R13，雙向二極管的另一端接電阻R12，電容C11的另一端及常開觸點J1-1、J4-1的一端，而J1-1、J4-1的另一端與R14相聯，變壓器T2初級的另一端接220V電源，在T2初級并有電阻R15及C12，在變壓器T2的次級兩端并接有二極管D10-D13組成的整流器，由T2次級經整流器整流后的電源正極通過保險管BS2與電阻R17相接，并作為輸出端A端，T2次級的另一端作為充電器的B端；放電電路是由單向可控硅SCR2、電容C13、電阻R16、R17及變壓器T2組成，SCR2的正極接R17的一端，負極接變壓器T2次級的一端，并作為點焊機的輸出B端、SCR2的控制極接電阻R16，電容C11的一端，而R16、C15的另一端接常開觸點J5-1，而J5-1的另一端接輸出端A端；點焊控制電路由集成電路IC2、繼電器J1、電容器C3、C4、C5、電阻R2、W1及開關AN1、K2組成，IC2的2、6腳接電容器C3，電阻R2及K2的一端，腳5接電容器C4的一端，而C3、C4、K2的另一端及腳1接地線，腳4、腳8接開關AN1及W1的一端、AN1的另一端接K1的b點，且并聯有電容器C5，腳3與地線之間接有繼電器J。
專利摘要快速充電、點焊、起動電馬達多用機是由控制電源電路、充電控制電路、充電主電路、放電電路和點焊控制電路組成，該多用機具有自動充放電功能，充電速度快，耗能少，充電效果好，不會產生充電過程中極板的極化現象和過充電現象，且具有點焊及起動電馬達的功能。
文檔編號B23K9/10GK2109653SQ91226930
公開日1992年7月8日 申請日期1991年10月16日 優先權日1991年10月16日
發明者康伯如 申請人:康伯如