一种气泵双电源供电自动识别电路和切割机

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种气泵双电源供电自动识别电路和切割机。

背景技术

目前，内置气泵的等离子切割机，在切割机实现双电源供电时，通过大型自耦变压器和大功率继电器切换，将380V供电转换为220V，为内置气泵供电，这种方案中，自耦变压器和大功率继电器的体积大，耗能也大，不利于减轻等离子切割机重量和降低能耗，另一种方案是采用电阻型固体调压器及控制电路，将380V供电转换为220V，为内置气泵供电，但这种方法中的电阻型固体调压器也会损耗电能，不利于等离子切割机降低能耗。

且以上方案，都是要把380V供电转换为220V供电，气泵的供电是单一的，不能与切割机同步供电，给控制增加难度。

因此，如何实现气泵与切割机同步双电源供电，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气泵双电源供电自动识别电路和切割机，自动识别电路的电源电压检测电路用于检测电网电压，将检测结果与设定值进行比较，根据比较结果，控制电路输出控制信号，切换电路根据控制信号进行气泵绕组的连接方式切换，在气泵开关信号有效时，实现气泵供电与切割机供电的同步，实现气泵与切割机真正的双电源供电。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种气泵双电源供电自动识别电路，包括依次连接的电源电压检测电路、控制电路、切换电路，电源电压检测电路用于检测供电电源电压的大小，并根据检测结果输出检测信号给控制电路，控制电路根据检测信号，输出控制信号给切换电路，切换电路根据控制信号，进行气泵电源绕组的连接方式切换，以适应不同的输入电源电压，实现气泵的双电源供电。

本发明进一步设置为：电源电压检测电路包括依次连接的分压电路和比较电路，分压电路用于对电源电压进行分压，比较电路用于将分压结果与设定电压进行比较，根据比较结果，输出检测信号。

本发明进一步设置为：控制电路包括气泵控制电路和检测控制电路，气泵控制电路用于根据气泵开关信号输出气泵控制信号给切换电路，检测控制电路用于根据检测信号输出检测控制信号给切换电路。

本发明进一步设置为：气泵控制电路包括第一开关电路，其控制端接气泵开关信号输出端，其输出接切换电路第一端。

本发明进一步设置为：检测控制电路包括第二开关电路，其控制端接检测信号输出端，其输入接切换电路第二端。

本发明进一步设置为：切换电路包括二个继电器控制电路，第一继电器控制电路的输入侧的一端连接到控制电路的第一端，其开关侧包括两个开关端，分别为第一开关端与第二开关端，第二继电器控制电路的输入侧的一端连接到控制电路的第二端，其开关侧包括四个开关端，分别为第三开关端、第四开关端、第五开关端和第六开关端，气泵电源线包括四个引出端，第一引出端连接到第三开关端，第二引出端连接到第四开关端，第三引出端连接到第六开关端，第四引出端连接到第五开关端，第一引出端通过第一绕组连接到第三引出端，第二引出端通过第二绕组连接到第四引出端，第一开关端用于接电源的一端，第三开关端用于接电源的另一端，在气泵开关动作、第一电源电压供电时，根据控制电路的控制信号，切换电路将第五开关端与第四开关端连接，将第三开关端与第六开关端连接；在气泵开关动作、第二电源电压供电时，根据控制电路的控制信号，切换电路将第五开关端与第六开关端连接。

本发明进一步设置为：第一继电器控制电路包括第一继电器，其开关侧的开关端连接到第二继电器控制电路开关侧的第四开关端，其开关端的常开端连接到供电电源的一端，常闭端悬空。

本发明进一步设置为：第二继电器控制电路包括第二继电器和第三继电器，第二继电器的输入侧和第三继电器的输入侧并联连接，第二继电器的开关侧包括二个开关端，分别为第三开关端和第七开关端，第三继电器的开关侧包括三个开关端，分别为第四开关端、第五开关端和第六开关端，第二继电器开关侧的第三开关端连接到供电电源的另一端，第六开关端连接第七开关端。

本发明进一步设置为：第三开关端接第二继电器的常开端，第七开关端接第二继电器的开关端，第四开关端接第三继电器的常开端，第五开关端接第三继电器的开关端，第六开关端接第三继电器的常闭端。

第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种内置气泵双电源供电自动识别切割机，包括本申请所述气泵双电源供电自动识别电路，用于切割机双电源供电和气泵双电源供电，气泵电源线包括四个引出端，第一引出端通过第一绕组连接到第三引出端，第二引出端通过第二绕组连接到第四引出端，在切割机接第一电源电压时，气泵双电源供电自动识别电路检测到第一电源电压供电，控制电路输出控制信号，切换电路根据气泵开关信号和控制信号，将气泵电源线的第一引出端与第四引出端连接，将第三引出端与第二引出端连接，气泵绕组并联连接，气泵的第一引出端与第二引出端连接第一电源电压；在切割机接第二电源电压时，气泵双电源供电自动识别电路检测到第二电源电压供电，控制电路输出控制信号，切换电路根据气泵开关信号和控制信号，将气泵电源线的第三引出端与第四引出端连接，气泵绕组串联连接，第一引出端与第二引出端连接到第二电源电压。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请通过对气泵不同绕组的串联与并联切换连接，在串联连接时，接入220V输入电源，在并联连接时，接入380V输入电源，实现气泵的双电源自动识别，实现切割机与气泵同步双电源供电；

2.进一步地，本申请通过检测电网电压，将检测结果与设定值比较，获得电网电压，相应地调整气泵的绕组连接方式，实现气泵电源的切换；

3.进一步地，本申请通过切换电路中继电器，改变气泵的绕组连接方式，降低了能耗，减小了切割机体积与重量。

附图说明

图1是本申请一个具体实施例的自动识别电路结构示意图；

图2是本申请一个具体实施例的控制电路与切换电路结构示意图；

图3是本申请一个具体实施例的电源电压检测电路结构示意图；

图4是本申请一个具体实施例的检测控制电路结构示意图；

图5是本申请一个具体实施例的气泵控制电路和切换电路结构示意图；

图6是本申请一个具体实施例的气泵线圈连接方式示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

本申请的一种气泵双电源供电自动识别电路，如图1所示，包括电源电压检测电路、控制电路和切换电路，电源电压检测电路和切换电路连接到供电电源AC，电源电压检测电路对供电电源电压进行采样，将采样值与设定值进行比较，得到检测结果，将检测结果传输给控制电路，控制电路根据检测结果，输出控制信号给切换电路，切换电路根据控制信号，切换气泵电源绕组的不同连接方式，气泵电源绕组不同的连接方式对应不同的电源电压供电，实现气泵的双电源供电自动识别，在气泵开关信号有效时，启动双电源供电，将气泵的双电源自动识别设置在切割机内，实现了气泵与切割机的同步双电源自动识别供电，减小了切割机体积和重量，降低了能耗。

气泵电源绕组的引出端分别为A1/A2/A3/A4，其中，第一引出端A1与第三引出端A3之间设置有第一线圈绕组，第二引出端A2与第四引出端A4之间设置有第二线圈绕组，当第一引出端A1与第四引出端A4连接，第二引出端A2与第三引出端A3连接时，第一线圈绕组与第二线圈绕组并联，第一引出端A1与第二引出端A2用于连接供电电源电压为220V交流电输入；当第三引出端A3与第四引出端A4连接时，第一线圈绕组与第二线圈绕组串联，第一引出端A1与第二引出端A2用于连接供电电源电压为380V交流电输入。

电源电压检测电路包括依次连接的分压电路和比较电路，因为电网电压为交流电，其电压值有一定的变化区间，对供电电源交流电经过分压后直接采样，其采样电压对应的设定值为第一设定值，若对供电电源交流电经过整流成直流，对直流电进行分压后再采样，其采样电压对应的设定值为第二设定值，考虑到供电电源电压的波动，将设定值限定一定区间，以确定对比结果正确。将采样电压与对应的设定值进行比较，得到检测结果。

控制电路包括气泵控制电路和检测控制电路，气泵控制电路根据气泵开关信号，输出气泵控制信号给切换电路，检测控制电路根据检测信号输出检测控制信号给切换电路，在气泵控制信号和检测控制信号的双重控制下，控制切换电路动作，实现气泵线圈绕组的不同连接方式，进行气泵电源的双电源供电自动识别。

切换电路包括第一继电器控制电路和第二继电器控制电路。

如图2所示，切换电路包括第一继电器控制电路和第二继电器控制电路。

气泵控制电路包括第一开关电路，第一开关电路的输入端连接气泵开关信号的输出端，其输出连接到第一继电器控制电路，气泵开关信号控制第一开关电路动作，输出气泵控制信号，第一继电器控制电路根据气泵控制信号，控制第一继电器动作。

检测控制电路包括第二开关电路，第二开关电路的输入端连接检测信号的输出端，其输出连接到第二继电器控制电路，用于控制第二继电器和第三继电器的动作。

第一继电器控制电路包括二个输出端，分别为第一开关端B1和第二开关端B2，第二继电器控制电路包括四个输出端，分别为第三开关端B3、第四开关端B4、第五开关端B5和第六开关端B6，第二开关端B2连接到第四开关端B4。第三开关端B3用于连接到气泵电源的第一引出端A1，第四开关端B4用于连接到气泵电源的第二引出端A2，第五开关端B5用于连接到气泵电源的第三引出端A3，第六开关端B6用于连接到气泵电源的第四引出端A4。

供电电源的一端连接到第一开关端B1，另一端连接到第三开关端B3。

在本申请的一个具体实施例中，第一开关电路和第二开关电路都是高电平有效控制电路，在气泵开关信号为高电平时，第一开关电路导通，输出低电平气泵控制信号，第一继电器控制电路在低电平气泵控制信号的作用下，控制第一继电器动作，开关侧的第一开关端B1与第二开关端B2闭合，将供电电源的一端B1连接到第二继电器控制电路的第四开关端B4；在气泵开关信号为低电平时，第一开关电路截止，输出高电平气泵控制信号，第一继电器控制电路在高电平气泵控制信号时不动作，供电电源的一端B1与第四开关端B4断开，此时不给气泵电源供电，即气泵开关不动作时，气泵电源不供电，节约电能，提高安全性，只有气泵开关动作时，根据检测信号，控制气泵电源线圈的连接方式，实现气泵的双电源供电。

在本申请的另一个具体实施例中，若第一电源电压220V供电，检测信号为高电平，若第二电源电压380V供电，检测信号为低电平。

在检测信号为高电平时，第二开关电路导通，输出低电平检测控制信号给第二继电器控制电路，第二继电器控制电路控制继电器动作，将第三开关端B3与第六开关端B6连接，第四开关端B4与第五开关端B5连接，使气泵电源线圈并联连接，在气泵开关信号有效时，气泵的第一引出端与第二引出端之间接220V电压。

在检测信号为低电平时，第二开关电路截止，输出高电平检测控制信号给第二继电器控制电路，第二继电器控制电路控制继电器不动作，第六开关端B6与第五开关端B5连接，使气泵电源线圈串联连接，在气泵开关信号有效时，气泵的第一引出端与第二引出端之间接380V电压。

在本申请的另一个具体实施例中，第一开关电路和第二开关电路都是低电平有效控制电路时，调整第一开关电路与第二开关电路的结构，使低电平有效时，第一开关电路输出低电平，第二开关电路输出低电平。

改变第一开关电路结构、第二开关电路结构，都能够实现，在其输入控制信号有效时，第一开关电路输出低电平，第二开关电路也输出低电平。

调整第一继电器控制电路结构和/或第二继电器控制电路结构，在控制信号有效时，控制继电器动作，有效的控制信号是低电平，或是高电平。在本具体实施例中，以低电平为有效控制信号进行说明，高电平为有效控制信号的情况，以此类推，不再赘述。

本申请的一种内置气泵双电源供电自动识别切割机，在等离子切割机内置气泵，采用本申请的气泵双电源供电自动识别电路，在切割机采用双电源供电时，气泵也能同步采用双电源供电，提高切割机的安全性，减小体积与重量。

在本申请的一个具体实施例中，如图3所示，采用切割机的开关电源板，采样供电电源电压，将采样值V1传输给切割机的主控制板，主控制板根据采样值输出倍压信号BY，将倍压信号BY做为检测信号传输给检测控制电路，实现检测控制，减少了电路结构，降低了成本。

本申请的一个具体实施例中，在供电电压为220V时，采样切割机的开关电源板的采样电压值在第一设定值范围内时，在这里第一设定值范围为2.0V-2.9V，主控制板输出高电平倍压信号，若采样值V1大于第一设定值范围的上限值，说明供电电压为380V，主控制板输出低电平倍压信号。

检测控制电路，如图4所示，是一个高电平有效的开关电路，包括NMOS管Q2及其外围电路，NMOS管Q2的栅极通过电阻R11接倍压信号BY输出端、电阻R8的一端、电容C2的一端、稳压管ZD2的稳压端，电阻R8的另一端、电容C2的另一端、稳压管ZD2的另一端接地，NMOS管Q2的源极接地，其漏极接CN5接线端口的1端、切割机主电路倍压电路的一端，主电路倍压电路的另一端接24V电源。

在倍压信号BY为高电平时，NMOS管Q2导通，将CN5接线端口的1端拉为低电平，主电路倍压电路中的继电器D3动作，其开关侧的触点3与触点4断开。

气泵控制电路和切换电路结构，如图5所示，气泵控制电路包括NPN管Q1及其外围电路，NPN管Q1的基极通过电路R3接气泵开关信号输出端，其发射极接地，其集电极接第一继电器J1输入侧线圈的一端，第一继电器J1输入侧线圈的另一端接24V电源。

切换电路包括第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3，三个继电器引出六个开关端。

在第一继电器J1输入侧线圈的两端并联第一指示灯电路，第一指示灯电路包括串联连接的第一限流电阻R1和第一发光二极管LED1。

第一继电器J1的开关侧，包括第一开关端和第二开关端，第一开关端连接到接线端口CN1的1端。其中，第二开关端为动触点，第一开关端为常开触点。

第二继电器J2的线圈输入侧与第三继电器J3的线圈输入侧并联连接，同时并联第二指示灯电路，第二指示灯电路包括串联连接的第二限流电阻R2和第二发光二极管LED2。

CN5接线端口的1端连接到CN4接线端口的1端，在检测控制信号为高电平时，NMOS管Q2导通时，第二继电器J2线圈的一端、第三继电器J3线圈的一端接低电平，第二继电器J2线圈的另一端、第三继电器J3线圈的另一端接24V电源电压，为高电平，第二继电器J2、第三继电器J3动作，在检测控制信号为低电平时，NMOS管Q2截止时，第二继电器J2线圈的两端、第三继电器J3线圈的两端都是高电平，第二继电器J2、第三继电器J3不动作。

在本申请中24V继电器电源电压与继电器要求相关，不同的继电器，施加的直流电源电压不同，不再赘述。

第二继电器J2的开关侧，包括第三开关端和第七开关端，第三开关端连接到接线端口CN1的2端。其中，第三开关端为动触点，第七开关端为常开触点。

第三继电器J3的开关侧，包括第四开关端、第五开关端、第六开关端，第四开关端连接到第一继电器J1的第二开关端，第六开关端连接到第二继电器J2的第七开关端。其中，第四开关端为常开触点，第五开关端为动触点，第六开关端为常闭触点。

气泵电源包括四个引出端，分别为第一引出端，对应图中的白线；第二引出端，对应图中的棕线；第三引出端，对应图中的蓝线；第四引出端，对应图中的黄线。

切换电路的第一开关端与第三开关端连接到接线端口CN1的两个接线端上，用于输入供电电源，同时，第三开关端连接到气泵电源的第一引出端。

第二开关端连接到第四开关端，并连接到气泵电源的第二引出端；第五开关端连接到气泵电源的第三引出端；第六开关端连接到气泵电源的第四引出端。

在第二继电器J2、第三继电器J3不动作时，气泵电源的第三引出端与第四引出端连接，气泵电源的两个线圈串联；在第二继电器J2、第三继电器J3动作时，气泵电源的第一引出端与第四引出端连接，第二引出端与第三引出端连接，气泵电源的两个线圈并联；如图6所示。

当气泵开关信号为低电平时，第一继电器J1不动作时，供电电源的一端与气泵电源的第二引出端断开，此时气泵电源的第一引出端、第二引出端之间不施加电源电压。当气泵开关信号为低电平时，第一继电器J1动作时，供电电源的一端与气泵电源的第二引出端连接，此时气泵电源的第一引出端、第二引出端之间施加电源电压，施加的电源电压值根据第二继电器J2、第三继电器J3的状态决定。

本申请的控制电路采用N型开关电路，在高电平时导通，本领域的技术人员，很容易地将开关电路改为P型开关电路，在低电平时导通，相应地调整P型开关电路连接到继电器的电源端，实现继电器电源的接入与否控制，基于是常规改换，本申请不再赘述。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。