Máscara de soldadura con obturador LCD automático. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
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Se sabe que al realizar trabajos de soldadura, el soldador debe proteger los ojos y la piel de la cara con una máscara especial.
Peligro para los ojos son la radiación ultravioleta e infrarroja. Si los ojos no están protegidos por un filtro de luz que debilita el flujo de luz, entonces, debido a la inercia del sistema visual, la retina tiene tiempo para recibir una gran parte de la radiación (para atrapar un "conejito"). La máscara de fibra ahora ampliamente utilizada contiene un conjunto de filtros de luz reemplazables. El principio de su funcionamiento es simple: con la máscara doblada hacia atrás, el soldador realiza un trabajo preparatorio, luego enciende el arco eléctrico y solo después baja la máscara. Aquí es donde pueden ocurrir daños visuales.
La idea de utilizar un obturador dinámico en una máscara de soldador surgió hace varias décadas. Los primeros obturadores dinámicos eran mecánicos, como una cámara, su fiabilidad y eficiencia era baja. Hace más de 20 años, aparecieron las persianas automáticas basadas en moduladores LCD de alta velocidad, a veces llamados "camaleones". El obturador automático le permite liberar ambas manos del soldador y concentrarse en la calidad de la soldadura. Su uso proporciona una protección ocular ultra confiable y menos fatiga del soldador.
Ahora, varias empresas de Francia, Japón, Alemania, Suecia y Suiza fabrican máscaras con un obturador LCD automático. Los principales fabricantes de estas mascarillas en Europa son la empresa sueca ESAB y la suiza OPTREL. El casete del obturador LCD es un módulo separado y está unido al frente de la máscara, formando una sola estructura de casco.
El dispositivo del módulo óptico o filtro dinámico se muestra en la Fig.1. El contiene:
- un filtro protector hecho de policarbonato de 1,2 mm de espesor, que protege las superficies ópticas exteriores de las influencias ambientales mecánicas, humos de gases nocivos en la zona de soldadura, gotas fundidas del material que se está soldando, arena y polvo;
- filtro de luz UV e IR compuesto;
- dos o tres celdas LCD sucesivas de alta velocidad (Fig. 2), proporcionando, por un lado, una transición rápida de un estado transparente a un estado opaco, y, por otro lado, la transmitancia necesaria en la parte visible del espectro para el modo de soldadura seleccionado;
- Filtro protector fabricado en policarbonato de 1,2 mm de espesor.
La celda LC (Fig. 2) contiene películas polarizantes con un alto coeficiente de absorción en el rango UV y resuelve el problema del filtrado UV. Si se utiliza un filtro IR de tipo absorbente en el rango IR de la radiación del arco eléctrico, el filtro mismo y todo el obturador de la pantalla LCD se calentarán mucho. Por lo tanto, en el diseño se utilizan filtros reflectantes LC basados en recubrimientos de película de interferencia compuesta, que consisten en películas alternas de metal delgado (plata) y óxido (SiO2 o In2O3). Como sustrato se utiliza vidrio especial de la marca C3C21.
Las celdas LCD están controladas por un módulo electrónico que contiene:
- dos fotosensores (uno en cada uno de los lados izquierdo y derecho del casete del obturador LCD) y un amplificador de señal de ellos;
- circuito de control para dos moduladores LCD;
- un microcontrolador que proporciona selección del modo de operación del obturador (transmitancia en estado cerrado), emparejamiento con fotosensores, indicación en la pantalla LCD del modo de soldadura seleccionado por el soldador y formación de un diagrama para el circuito de control de los moduladores LCD;
- baterías solares de 9 o más secciones de células solares a base de silicio amorfo, que proporcionan voltaje de 4,5 a 8 V y corriente en modo operativo de hasta 2-3 mA;
- fuente de respaldo en una batería de litio de 3 V, un condensador de baja fuga de alta capacidad o en una batería recargable de una batería solar;
- teclado funcional (3-4 botones), por regla general, tipo membrana;
- codificador o resistencia variable para controlar la densidad óptica (nivel de protección).
La figura 3 muestra el circuito de control automático del obturador LCD. El grado de complejidad del esquema de control está determinado por la clase y el costo de la máscara del soldador. Los modelos simples y económicos con velocidades de obturación LCD bajas (10-20 ms) generalmente no tienen un microcontrolador, LCD o teclado de funciones. La alimentación se suministra a partir de una batería tipo "Krona" con activación manual.
En los modelos caros ($400-500), se proporciona una amplia gama de niveles de protección, activación automática cuando se acerca un soldador, selección de modos de soldadura y protección mediante un teclado funcional y una pantalla.
Autor: A. Samarin
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