Schweißmaske mit automatischem LCD-Shutter. Schema, Beschreibung

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Schweißmaske mit automatischem LCD-Verschluss. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Es ist bekannt, dass der Schweißer bei Schweißarbeiten die Augen und die Gesichtshaut mit einer speziellen Maske schützen muss.

Gefährlich für die Augen sind ultraviolette und infrarote Strahlung. Wenn die Augen nicht durch einen Lichtfilter geschützt sind, der den Lichtfluss schwächt, hat die Netzhaut aufgrund der Trägheit des Sehsystems Zeit, einen großen Teil der Strahlung zu empfangen (um einen „Hasen“ zu fangen). Die mittlerweile weit verbreitete Fasermaske enthält einen Satz austauschbarer Lichtfilter. Das Funktionsprinzip ist einfach: Bei zurückgeklappter Maske führt der Schweißer vorbereitende Arbeiten durch, zündet dann den Lichtbogen und senkt erst danach die Maske ab. Hier kann es zu optischen Schäden kommen.

Die Idee, einen dynamischen Verschluss in einer Schweißermaske zu verwenden, entstand vor mehreren Jahrzehnten. Die ersten dynamischen Verschlüsse waren wie eine Kamera mechanisch, ihre Zuverlässigkeit und Effizienz war gering. Vor mehr als 20 Jahren erschienen automatische Verschlüsse auf Basis von Hochgeschwindigkeits-LCD-Modulatoren, manchmal auch „Chamäleons“ genannt. Durch den automatischen Verschluss haben Sie beide Hände des Schweißers frei und können sich auf die Qualität der Schweißnaht konzentrieren. Seine Verwendung sorgt für einen äußerst zuverlässigen Augenschutz und eine geringere Ermüdung des Schweißers.

Mittlerweile werden Masken mit automatischem LCD-Verschluss von einer Reihe von Unternehmen in Frankreich, Japan, Deutschland, Schweden und der Schweiz hergestellt. Die wichtigsten Hersteller dieser Masken in Europa sind das schwedische Unternehmen ESAB und das Schweizer Unternehmen OPTREL. Die LCD-Verschlusskassette ist ein separates Modul und wird an der Vorderseite der Maske befestigt und bildet eine einzige Helmstruktur.

Schweißmaske mit automatischem LCD-Shutter

Das Gerät des optischen Moduls oder dynamischen Filters ist in Abb. 1 dargestellt. Er enthält:

ein Schutzfilter aus 1,2 mm dickem Polycarbonat, der die äußeren optischen Flächen vor mechanischen Umwelteinflüssen, schädlichen Gasdämpfen in der Schweißzone, geschmolzenen Tropfen des zu schweißenden Materials, Sand und Staub schützt;
zusammengesetzter UV- und IR-Lichtfilter;
zwei oder drei aufeinanderfolgende Hochgeschwindigkeits-LCD-Zellen (Abb. 2), die einerseits für einen schnellen Übergang vom transparenten in den undurchsichtigen Zustand und andererseits für die notwendige Transmission im sichtbaren Teil des Spektrums sorgen für den gewählten Schweißmodus;
Schutzfilter aus Polycarbonat 1,2 mm dick.

Schweißmaske mit automatischem LCD-Shutter

Die LC-Zelle (Abb. 2) enthält polarisierende Filme mit einem hohen Absorptionskoeffizienten im UV-Bereich und löst das Problem der UV-Filterung. Wenn im IR-Bereich der Lichtbogenstrahlung ein IR-Filter vom absorbierenden Typ verwendet wird, wird der Filter selbst und der gesamte LCD-Verschluss sehr heiß. Daher werden bei der Konstruktion LC-Reflektionsfilter verwendet, die auf zusammengesetzten Interferenzfilmbeschichtungen basieren, die aus abwechselnd dünnen Metall- (Silber) und Oxidfilmen (SiO2 oder In2O3) bestehen. Als Substrat wird Spezialglas der Marke C3C21 verwendet.

Die LCD-Zellen werden von einem elektronischen Modul gesteuert, das Folgendes enthält:

zwei Fotosensoren (je einer auf der linken und rechten Seite der LCD-Verschlusskassette) und ein Signalverstärker von ihnen;
Steuerschaltung für zwei LCD-Modulatoren;
ein Mikrocontroller, der die Auswahl des Verschlussbetriebsmodus (Durchlässigkeit im geschlossenen Zustand), die Kopplung mit Fotosensoren, die Anzeige des vom Schweißer ausgewählten Schweißmodus auf dem LCD-Display und die Erstellung eines Diagramms für den Steuerkreis von LCD-Modulatoren ermöglicht;
Solarbatterien aus 9 oder mehr Abschnitten von Solarzellen auf Basis von amorphem Silizium, die eine Spannung von 4,5 bis 8 V und einen Strom im Betriebsmodus von bis zu 2-3 mA liefern;
Backup-Quelle auf einer 3-V-Lithiumbatterie, einem Kondensator mit hoher Kapazität und geringem Leckstrom oder auf einer wiederaufladbaren Batterie aus einer Solarbatterie;
Funktionstastatur (3-4 Tasten), in der Regel Folientyp;
Encoder oder variabler Widerstand zur Steuerung der optischen Dichte (Schutzstufe).

Abbildung 3 zeigt den automatischen LCD-Verschluss-Steuerkreis. Der Grad der Komplexität des Kontrollschemas wird durch die Klasse und die Kosten der Schweißermaske bestimmt. Einfache, preiswerte Modelle mit kurzen LCD-Verschlusszeiten (10–20 ms) verfügen in der Regel nicht über einen Mikrocontroller, ein LCD oder eine Funktionstastatur. Die Stromversorgung erfolgt über eine Batterie vom Typ „Krona“ mit manueller Aktivierung.

Schweißmaske mit automatischem LCD-Shutter

Bei teuren Modellen (400–500 US-Dollar) ist ein breites Spektrum an Schutzstufen, automatische Aktivierung bei Annäherung eines Schweißers und Auswahl der Schweiß- und Schutzmodi über eine funktionale Tastatur und ein Display verfügbar.

Autor: A. Samarin

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