Máscara de solda com obturador LCD automático. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
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Sabe-se que ao realizar trabalhos de soldagem, o soldador deve proteger os olhos e a pele do rosto com uma máscara especial.
A radiação ultravioleta e infravermelha representa um perigo para a visão. Se os olhos não estiverem protegidos com um filtro de luz que enfraqueça o fluxo luminoso, então devido à inércia do sistema visual, a retina do olho consegue receber grande parte da radiação (pegar um “coelho”). A máscara de fibra agora amplamente utilizada contém um conjunto de filtros de luz substituíveis. O princípio de seu funcionamento é simples: com a máscara dobrada para trás, o soldador realiza os trabalhos preparatórios, depois acende o arco elétrico e só depois abaixa a máscara. É aqui que podem ocorrer danos à visão.
A ideia de usar um obturador dinâmico na máscara de um soldador surgiu há várias décadas. Os primeiros obturadores dinâmicos eram mecânicos, como os de uma câmera; sua confiabilidade e eficiência eram baixas. Há mais de 20 anos, surgiram persianas automáticas baseadas em moduladores LCD de alta velocidade, às vezes chamados de “camaleões”. O obturador automático permite ao soldador libertar ambas as mãos e concentrar-se na qualidade da soldadura. Seu uso proporciona proteção ocular ultra confiável e menos fadiga ao soldador.
Agora, as máscaras com obturador automático de LCD são produzidas por diversas empresas na França, Japão, Alemanha, Suécia e Suíça. Os principais fabricantes destas máscaras na Europa são a empresa sueca ESAB e a empresa suíça OPTREL. O cassete do obturador LCD é um módulo separado e é fixado na parte frontal da máscara, formando um único design de capacete.
O projeto de um módulo óptico ou filtro dinâmico é mostrado na Fig. Ele contém:
- filtro protetor em policarbonato com espessura de 1,2 mm, protegendo as superfícies ópticas externas de influências ambientais mecânicas, vapores de gases nocivos na zona de soldagem, gotas derretidas do material a ser soldado, areia e poeira;
- filtro composto de luz UV e IR;
- duas ou três células LCD sequenciais de alta velocidade (Fig. 2), proporcionando, por um lado, uma rápida transição do estado transparente para o opaco e, por outro, a transmitância necessária na parte visível do espectro para o modo de soldagem selecionado;
- filtro protetor em policarbonato com 1,2 mm de espessura.
A célula LC (Fig. 2) contém filmes polarizadores que possuem alto coeficiente de absorção na faixa UV e resolvem o problema de filtração UV. Se você usar um filtro absorvente de infravermelho na faixa de radiação de arco elétrico, o próprio filtro e todo o obturador do LCD ficarão muito quentes. Portanto, o projeto utiliza filtros refletivos de LCD baseados em revestimentos de filmes de interferência compostos, que consistem em filmes finos alternados de metal (prata) e filmes de óxido (SiO2 ou In2O3). O vidro especial da marca C3C21 é utilizado como substrato.
As células LCD são controladas por meio de um módulo eletrônico, que contém:
- dois fotossensores (um nos lados esquerdo e direito do cassete do obturador LCD) e um amplificador de sinal deles;
- circuito de controle para dois moduladores LCD;
- um microcontrolador que permite a seleção do modo de operação da veneziana (transmitância no estado fechado), interface com fotossensores, indicação no display LCD do modo de soldagem selecionado pelo soldador e formação de diagrama para o circuito de controle dos moduladores LCD;
- baterias solares compostas por 9 ou mais seções de células solares baseadas em silício amorfo, fornecendo tensão de 4,5 a 8 V e corrente em modo de operação de até 2-3 mA;
- fonte de backup usando uma bateria de lítio de 3 V, um capacitor de alta capacidade com baixas correntes de fuga ou uma célula de bateria recarregada a partir de uma bateria solar;
- teclado funcional de botões (3-4 botões), geralmente tipo membrana;
- um codificador ou resistor variável para regular a densidade óptica (nível de proteção).
A Figura 3 mostra o circuito de controle automático do obturador LCD. O grau de complexidade do circuito de controle é determinado pela classe e custo da máscara do soldador. Modelos simples e baratos com baixa velocidade do obturador LCD (10-20 ms), via de regra, não possuem microcontrolador, display LCD ou teclado funcional. A energia é fornecida por uma bateria tipo Krona com acionamento manual.
Modelos caros (US$ 400-500) oferecem uma ampla gama de níveis de proteção, ativação automática quando um soldador se aproxima, seleção de modos de soldagem e proteção usando um teclado e display funcionais.
Autor: A. Samarin
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