Электросхема светофильтра сварочной маски «Хамелеон»

Принципиальная электрическая схема контроллера светофильтра

После падения сварочной маски «Хамелеон» с высоты около 0,7 м её светофильтр перестал работать. Интереса ради, по топосхеме платы контроллера светофильтра 9049ABM09 (рис. 1) нарисовал его электрическую схему (рис. 2).

Рис. 1. Внешний вид платы управления светофильтром сварочной маски «Хамелеон»

Рис. 2. Восстановленная принципиальная электрическая схема контроллера WH400S20090xx9 светофильтра 9049ABM09 сварочной маски «Хамелеон»

Контроллер питается от литиевой батарейки В2 (CR2450 на 3В) через ключ на транзисторе V9 (bc847b). Ключ управляется солнечной батареей В1 подачей её «+» напряжения в базу транзистора V9. В темноте транзистор будет закрыт, и контроллер будет отключён. Такое решение экономит энергию батарейки на время хранения маски в темноте.

Алгоритм работы схемы

Электрическая дуга сопровождается выделением лучистой энергии в широком диапазоне волн: от инфракрасной до ультрафиолетовой. Мощное инфракрасное излучение дуги считается её однозначным и достаточным признаком. Потому все автоматические светофильтры в качества признака дуги используют её инфракрасное излучение, которое воздействует на инфракрасные фотодиоды светофильтра с максимумом чувствительности на длине волны в 940 нм.

Попадание на фотодиоды V1, V2 инфракрасного излучения увеличивает их проводимость, что запускает генератор на А1.1 (27Ll2C). Второй усилитель А1.2 на своем выходе формирует из сигнала А1.1 прямоугольные импульсы. Эти импульсы поступают на схему сложения: А2.5, А2.6, V5, V6, V7 и схему задержки просветления: А2.3, А2.4, V8, V4, C6, C7, R13. Схема повышает напряжение питания D2 (cd4047bm) для обеспечения требуемого затенения ЖК светофильтра 6–6,5 В. Напряжение питания D2 может изменяться резистором R17, что позволяет регулировать степень затемнения фильтра.

Доработка контроллера

Сложность и избыточность описанной схемы побудили меня разработать более простой контроллер фильтра, схема которого представлена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема контроллера светофильтра сварочной маски «СР» («Своими Руками»)

Алгоритм работы этого контроллера следующий. Инфракрасное излучение элекродуги снижает сопротивление фотодиодов V2, V3. Напряжение на «−»-входе компаратора А1 (lf355n) понижается, и когда оно станет ниже напряжения на «+»-входе компаратора, на его выходе вырабатывается напряжение высокого уровня. Оно подаётся на базу транзистора V6 через диод V5. Транзистор V6 открывается, и на входы D2.4,5,6 (cd4047bm) подается логическая единица, которая запускает генератор D2. На его выходах D2.10, D2.11 появляются противофазные импульсы, изменяющие поляризацию жидких кристаллов фильтра, и фильтр затемняется. Изменением напряжения питания D2 резистором R9 устанавливается желаемая степень затемнения фильтра. Конденсатор С6 необходим для частотной коррекции цепи питания D2 через резистор R9 (параллельно включённый С5 увеличивает крутизну фронта импульсов на выходах D2).

С прекращением дуги инфракрасное излучение исчезает, сопротивление фотодиодов V2, V3 возрастает. Напряжение на «−»-входе компаратора А1 повышается. Когда оно превысит напряжение на его «+»-входе, на выходе компаратора вырабатывается напряжение низкого уровня. Спад этого напряжения с помощью дифференцирующей цепи C2, R5 формирует импульс низкого уровня (логический ноль), запускающий таймер D1 (ne555p). Посредством времязадающей цепи C3, R6 таймер формирует импульс высокого уровня (логическая единица) длительностью около 2 секунд. Этот импульс поступает на базу транзистора V6 через диод V5, удерживая его в открытом состоянии ещё 2 секунды после исчезновения дуги. Благодаря этому, D2 продолжает работу, затемняя ЖК фильтра до безопасного для глаз свечения раскалённого электродугой металла.

Рис. 4. Контроллер светофильтра сварочной маски «СР» («Своими Руками»)

Питание платы можно осуществлять напряжением 6В от двух включенных последовательно литиевых батареек cr2450. Регулировка чувствительности светофильтра на практике мною не востребована, и в схеме отсутствует. Регулировку степени затемнения фильтра считаю тоже излишней, т.к. газосварщики пользуются тёмными очками, а при работе с шлифмашинами сварочную маску во избежание её запыления лучше не использовать. Следовательно, C5 и R9 можно из схемы удалить. Диод V0 рекомендован для защиты схемы от неверной полярности напряжения питания при использовании элемента типа «Крона».