Переносной шахтный сигнализатор метана

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ(71) Государственный проектно-корукторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация"(56) 1, Портативный сигигорючих газов метана и идели СРфирмы "РикенПроспект фирмы "Рикен".2, Метанометр модели АГД "Сигер",Великобритания, Проспект фирмы "Сигер."3. Карпов Е.Ф. Физико-техническиеосновы автоматической защиты от выделений метана.-М.: Наука, 1981,с. 159-160 (прототип).(54)(57) ПЕРЕНОСНОЙ П 1 АХТНЬ 1 Й СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА, содержащий датчик метана, соединенный с блоком сигналиЯО 1115537 запии, один из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана, источник питания, плюсовая шина которого соединена с одним извходов блока сигнализации и управляющим элементом стабилизатора напряжения, а минусовая шина подключена к стабилизатору напряжения, блоку сигнализации, измерителю концентрации и одному из входов датчика метана, другой вход которого объединен с другим входом блока сигнализации и подключен к выходу управляемого элемента стабилизатора напряжения, о,т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы сигнали затора, он снабжен пороговым блоком, выполненным на ключевом транзисторе и оптопаре, причем оптопара соедине" С на с ключевым транзистором, который подключен к управляющему элементустабилизатора напряжения, при этом минусовая шина источника питания подМаий ключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсовая - к оп. - топаре. Ю537 1115Изобретение относится к техникебезопасности на угольных шахтах, аименно к автоматическим средствамгазовой защиты, и может быть использовано для непрерывного автоматичес"кого контроля содержания метана вшахтной атмосфере и сигнализации опревышении допустимых норм содержания метана в шахте.Известны переносные шахтные сигна.О лиэаторы метана - приборы СРяпонской фирмы "Рикен" 1 и АУЛ английской Фирмы "Сигер" 2, которые имеют аналогичное структурное построение. Они предназначены для непрерыв-И ного автоматического контроля содержания метана в атмосФере угольных шахт, опасных по газу, и для подачи звукового и светового сигналов лриФ достижении в контролируемой атмосфе ре предельно допустимой, регламентируемой правилами безопасности концентрации метана, Сигнализаторы используются как в тупиковых забоях подготовительных выработок, так и в 2 других местах шахт, недоступных для стационарных и встроенных приборов.Наиболее близким по функциям и конструктивному исполнению к заявляемому является сигнвлиэатор метана Зр СММ, выпускаемый серийно Омским заводом "Электроточприбор". Переносной ,шахтный сигнализатор метана содержит источник питания, подключенный через стабилизатор напряжения с управляемым элементом кпоследовательно соединенным датчику метана и блоку сигнализа- . ции и соединенному с ними измерителю концентрации метана 31 .В некоторых ситуациях проявляется фо недостаточная надежность этого лркбора. При разряде аккумуляторных батарей, несмотря на срабатывание блока контроля напряженкя, прибор продолжает давать показания, в шахте он не может быть выключен шахтером, потому что для обеспечения непрерывного автоматического контроля метана блок аккумуляторных батарей пломбируется. Такая ситуация на практике встречает"50 ся чаще всего тогда, когда по вине обслуживающего персонала шахты или из-за неисправности зарядного устройства прибор выдается шахтеру с непол" ностью звряженньм блоком аккумулято- э ров. При этом показание прибора будет неверньм, что даст ошибочное представление о степени опасности газовой ситуации в шахте. Следователь"но, снижается надежность работы прибора.Кроме того, срабатывание сигнализации о разряде блока аккумуляторовприбора в шахте не предотвращает глубокого разряда аккумуляторных батарейи снижается их долговечность, онипреждевременно выходят иэ строя, чтосвязано с увеличением затрат на эксплуатацию и ремонт сигнализатораСИМза счет замены вьппедших изстроя аккумуляторов,11 ель изобретения - ловьппение йадежности работы прибора и долговечности аккумуляторных батарей за счетпредотвращения выдачи прибором неверной информации о газовой обстановке в шахте и исключения глубокого разряда аккумуляторных батарей.Цель достигается тем, что переносной шахтный сигнализатор метана,содержащий датчик метана, соединен-,ный с блоком сигнализации, один извыходов которого подключен к измерителю концентрации метана, источниклитания, плюсовая шина которого соединена с одним из входов блока сигна. лизации и управляющим элементом стабилизвтора напряжения, а минусоваяшина подключена к стабилизатору ка" пряжения, блоку сигнализации, изме" рителю концентрации и одному из вы"ходов датчика метана, другой входкоторого объединен с другим входомблока сигнализации и лодюпочен к выходу управляемого элемента стабилизатора напряжения, снабжен пороговымблоком, вылолненньм на ключевом транзисторе и оптопвре, причем оптопара соединена с ключевьм транзистором,который подключен к управлякппему эле. менту стабилизатора напряжения, приэтом минусовая шика источника питания подключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсовая - к олтопаре,1 На чертеже представлена принципиальная электрическая схема сигналиэаторв.Ререносной шахтный сигналиэатор метана содержит датчикметана и подключенный к его выходу блок 2 сиг. нализации, питаемые через стабилизатор 3 напряжения с управляемым элементом (транзистором) 4 от источника 5 питания аккумуляторных бата" рей 1. Блок 2 сигнализации имеет усиз 115литель 6 сигнала, компараторы 7 и 8,ключевой транзистор 9 и ряд резисторов. Все эти элементы блока сигнализации смонтированы на общей плите.На выходе блока сигнализации предусмотрены измеритель 1 О концентрацииметана и светодиод 11. Минусовая шина источника 5 питания соединена общим проводом 12 с датчикам 1 метанаи блоком сигнализации 2, 0Отличительной особенностью данного сигнализатора является введениепорогового блока в виде оптопары 13и ключевого транзистора 14, В качестве регулятора порога срабатывания на 15входе оптопары 13 предусмотрен подстроечный резистор 15. При фототранзисторе оптопары имеются базовый 16и нагрузочный 17 резисторы, при ключевом транзисторе 14 имеется базовый 20резистор 18. Указанные резисторыпредусмотрены для обеспечения необходимых параметров схемы, Вход оптопары 13 одним концом соединен с ми"нусовьм проводом 12 питания датчика 25метана 1 и блока 2 сигнализации, адругим концом соединен с входом 19управляемого элемента 4 стабилизатора 3 напряжения. Ключевой транзистор 14 подключен между выходом оптоцары 13 и управляемым элементом 4стабилизатора напряжения. Оптопара 3,транзистор 4 и резисторы 15-18 смонтированы на общей плате со стабилизатором 3 напряжения,Сигнализатор работает следующим образом.При наличии метана на термокаталитическом датчике 1 метана, включенном в измерительный мост, сигнал че рез усилитель 6 поступает на вход комцаратора 7. При превьппении заданного значения концентрации метана сигнал на выходе компаратора 7 резко возрастает, поскольку величина сигна ла на выходе усилителя 6 превьппает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 7, которое задается потенциометром уставки срабатывания сигнализации. Положительный потенци" 50 ал с выхода компаратора 7 открывает ключевой транзистор 9 и загорается светодиод 11 сигнализации. Измеритель 10 концентрации метана, подключенный к выходу усилителя 6, показывает зна чение концентрации метана в шахтной атмосфере, При отсутствии метана показание измерителя О должно быть 537 41равно нулю, поскольку измерительный мост сбалансирован потенциометромнастройки нуля, который включен визмерительный мост. Калибруется измерительный тракт усилитель 6, измеритель 1 О) потенциометром на входе усилителя 6 путем подачи на датчик метана аттестованной метановоздушной смеси. При разряде аккумуляторных батарей 5 срабатывает компаратор 8 контроля напряжения, при этом напряжениена его выходе резко возрастает и открывается ключевой транзистор 9, врезультате чего загорается светодиод 11 сигнализации. Уставка срабатывания компаратора 8 контроля напряжения задается потенциометром на неинвертирующем входе компаратора, а инвертирующий вход этого компаратора подключен к плюсовой шине аккумуляторных батарей, Стабилизатор 3 напряжения с управляемым элементом 4 настраивается с помощью цотенциометра на инвертирующем входе операционного усилителя стабилизатора, неинвертирующий вход подключен к стабистору, который является источником опорного напряхення по компенсационной схеме. Напряжение с положительного вывода аккумуляторных батарей 5 поступает на вход 1 Ч управляемого элемента 4 (в данном случае транзистора) а стабилизированное напряжение снимается с эмиттера транзистора 4.Пороговый блок в виде транзисторной оптопары 13 работает следующим образом. Когда напряжение аккумуляторных батарей соответствует номинальному, светодиод оптопары 13, который питается от аккумуляторных батарей через подстроечный резистор 15, находится в зажженном состоянии. При этом ои своим световым потоком воздействует на фототранзистор оптопары 13 и удерживает его в открытом состоянии, вследствие чего ключевой транзистор 14 закрыт и не шунтирует вход (базу) управляемого элемента транзистора) 4 стабилизатора. При снижении напряжения аккумуляторных батарей ниже заданной величины, которая определяется подстроечным резистором 15, задающим ток через светодиод оптопары, светодиод гаснет, при этом закрывается фототранзистор оптопары 13, вследствие чего открьг вается ключевой транзистор 14, котож 446 венног Подписноета СССРытийкая наб., д. 4/5 комит и отк Раув рете а, М( Филиал ППП "Патент" г, Ужгород, ул. Проектна рый шунтирует базу управляемого тран зистора 4 стабилизатора 3 напряжения. Управляемый транзистор 4 закрывается и ток, потребляемый сигнализатором метана, резко снижается до ничтожно малой величины, поскольку напряжение на эмиттере транзистора резко падает. Прибор перестает выдавать показания концентрации метана, которые в этом случауже были бы неточными и предотвращается глубокий разряд аккумуляторной батареи. Уставка срабатывания порогового блока выбирается ниже велйчины срабатывания блока контроля напряжения, который сохраняет свои функции предупреждения о разряде аккумуляторных батарей,Экономический эффект достигается благодаря введению порогового устройства на оптопаре и ключевого транзистора, воздействующего на управляемый элемент стабилизатора напряжения. При разряде аккумуляторных бата рей предотвращается выдача ложныхпоказаний, а также не допускается глубокий разряд аккумуляторных батарей, Это повьппает надежность работы прибора и долговечность блока акку муляторных батарей,Кроме прямой экономии, предлагаемый сигнализатор обеспечивает и существенный эффект в повьппении без= 15 опасности труда щахтеров за счетисключения использования сигнализатора метана в таком состоянии, когда он дает неточныепоказания,