Maschera per saldatura con otturatore LCD automatico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
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È noto che quando si eseguono lavori di saldatura, il saldatore deve proteggere gli occhi e la pelle del viso con una maschera speciale.
Il pericolo per gli occhi sono le radiazioni ultraviolette e infrarosse. Se gli occhi non sono protetti da un filtro luminoso che indebolisce il flusso luminoso, allora a causa dell'inerzia del sistema visivo, la retina ha il tempo di ricevere gran parte della radiazione (per catturare un "coniglio"). La maschera in fibra ora ampiamente utilizzata contiene una serie di filtri luminosi sostituibili. Il principio del suo funzionamento è semplice: con la maschera ripiegata, il saldatore esegue i lavori preparatori, quindi accende l'arco elettrico e solo dopo abbassa la maschera. È qui che possono verificarsi danni visivi.
L'idea di utilizzare un otturatore dinamico nella maschera di un saldatore è nata diversi decenni fa. I primi otturatori dinamici erano meccanici, come una fotocamera, la loro affidabilità ed efficienza era bassa. Più di 20 anni fa apparvero otturatori automatici basati su modulatori LCD ad alta velocità, a volte chiamati "camaleonti". L'otturatore automatico consente di liberare entrambe le mani del saldatore e di concentrarsi sulla qualità della saldatura. Il suo utilizzo fornisce una protezione per gli occhi ultra affidabile e riduce l'affaticamento del saldatore.
Ora le maschere con otturatore LCD automatico sono prodotte da numerose aziende in Francia, Giappone, Germania, Svezia e Svizzera. I principali produttori di queste maschere in Europa sono la società svedese ESAB e la società svizzera OPTREL. La cassetta dell'otturatore LCD è un modulo separato ed è fissata alla parte anteriore della maschera, formando un'unica struttura del casco.
Il dispositivo del modulo ottico o filtro dinamico è mostrato in Fig.1. Egli contiene:
- un filtro protettivo in policarbonato di 1,2 mm di spessore, che protegge le superfici ottiche esterne da influenze ambientali meccaniche, fumi di gas nocivi nella zona di saldatura, gocce fuse del materiale da saldare, sabbia e polvere;
- filtro luce UV e IR composito;
- due o tre celle LCD successive ad alta velocità (Fig. 2), fornendo, da un lato, una rapida transizione da uno stato trasparente a uno opaco e, dall'altro, la necessaria trasmittanza nella parte visibile dello spettro per la modalità di saldatura selezionata;
- filtro protettivo in policarbonato di spessore 1,2 mm.
La cella LC (Fig. 2) contiene film polarizzanti con un alto coefficiente di assorbimento nella gamma UV e risolve il problema del filtraggio UV. Se viene utilizzato un filtro IR di tipo assorbente nella gamma IR della radiazione dell'arco elettrico, il filtro stesso e l'intero otturatore LCD diventeranno molto caldi. Pertanto, nella progettazione vengono utilizzati filtri riflettenti LC basati su rivestimenti di film di interferenza compositi, che consistono in un'alternanza di sottili film di metallo (argento) e di ossido (SiO2 o In2O3). Come substrato viene utilizzato il vetro speciale del marchio C3C21.
Le celle LCD sono controllate da un modulo elettronico che contiene:
- due fotosensori (uno ciascuno sui lati sinistro e destro della cassetta dell'otturatore LCD) e un amplificatore di segnale da essi;
- circuito di controllo per due modulatori LCD;
- un microcontrollore che fornisce la selezione della modalità di funzionamento dell'otturatore (trasmittanza allo stato chiuso), l'accoppiamento con fotosensori, l'indicazione sul display LCD della modalità di saldatura selezionata dal saldatore e la formazione di un diagramma per il circuito di controllo dei modulatori LCD;
- batterie solari da 9 o più sezioni di celle solari a base di silicio amorfo, che forniscono tensione da 4,5 a 8 V e corrente in modalità operativa fino a 2-3 mA;
- fonte di backup su una batteria al litio da 3 V, un condensatore a bassa dispersione ad alta capacità o su una batteria ad energia solare;
- tastiera funzionale (3-4 pulsanti), di norma di tipo a membrana;
- encoder o resistore variabile per controllare la densità ottica (livello di protezione).
La Figura 3 mostra il circuito di controllo automatico dell'otturatore LCD. Il grado di complessità dello schema di controllo è determinato dalla classe e dal costo della maschera del saldatore. I modelli semplici ed economici con velocità dell'otturatore LCD basse (10-20 ms) di solito non dispongono di microcontrollore, display LCD o tastiera funzionale. L'alimentazione è fornita da una batteria tipo "Krona" con attivazione manuale.
I modelli costosi ($ 400-500) offrono un'ampia gamma di livelli di protezione, attivazione automatica quando si avvicina un saldatore, selezione delle modalità di saldatura e protezione utilizzando una tastiera e un display funzionali.
Autore: A. Samarin
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