Система шахтной искробезопасной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 9) Б 51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ое объединение дств автоматиОхмуш, вич и А, В. Ко ва шахтнои свяи автоматизация в/ЦНИЭИугол ь.(54) СИСТЕОПАСНОЙ ГРИ ПРЕДУПРЗАЦИИ(57) Изобретениесвязи и сигнализацитиях и позволяетискробезопасность иУстр-во состоит изворящей связи и абонВ состав станции МА ШАХТНОЙ ОМКО ГОВОРЯ ЕДИТЕЛ ЪНОЙ ИСКРОБЕЗЩЕЙ СВЯЗИ СИГНАЛИотносится к технике и на горных предприяповысить надежность, удобство эксплуатации.станции 1 громкогоентских постов (АП) 2.входят взрывозащиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7) Научно-производственпо созданию и выпуску срзации горных машин(56) Аппаратура и средстзи. - Обзор. Механизацияпроизводственных процессоМ., 1971, с. 40 - 42. щенные сетевой 3 и автономный 4 источники питания (ИП), устр-во 5 блокировки питающих напряжений, блок 6 усиления мощности, блок 7 искрозащиты, блок 8 генератора предупредительных сигналов (ПС), реле контроля 9 подачи ПС и управления 10, блок 11 заряда, блокировочный разъединитель 12, блок 13 индикации и электронное промежуточное реле 28. Подключением к АП 2 концевого блока 17 образуется концевой АП 18. При наличии напряжения питания сети устр-во работает в режиме подачи ПС передачи и приема сигналов речи. При подаче управляющего сигнала на реле 10 включается блок 8 и на блок 7 АП 2 И блок 17 подается ПС. При поступлении ПС на блок 17 срабатывает реле 9 и реле 10 отключает блок 8. При отсутствии напряжения в сети (оборудование очистного забоя обесточено) устр-во работает только в режиме передачи и приема сигналов речи. Питание устр-ва производится от ИП 4. Цепи питания реле 10, 28 и светодиода на блоке 13 блокируются устр-вом 5. Аккумулятор. ная батарея ИП 4 находится постоянно в заряженном состоянии. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.Изобретение относится к технике связи и сигнализации и может быть использовано в отраслях промышленности, где необходимо организовать громкоговорящук связь и подачу предупредительного сигнала на расстояние до 400 м в условиях взрывоопасной с )эеды.Целью изобретения являетс я повышение надежности, искробезопасности и удобства эксплуатации.На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -9 принципиальные схемы отдельных его блоков,Система шахтной искробезопасной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации состоит из станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2. В состав станции громкоговорящей связи входят взрывозащищенный комбинированный источник питания, состоящий из сетевого 3 и автономного аккумуляторного 4 источников питания, устройство 5 блокировки питакнцих напряжений, блок 6 усилителя мощности, блок 7 искрозащиты, блок 8 генератора предупредительного сигнала, реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала, реле О управления, блок 1 заряда на феррорезонансном стабилизаторе напряжения, блокировочный разъединитель 12 и блок 13 индикации. В состав абонентского поста 2 входят микрофонный усилитель 14, акустический блок 5, ключ управления Связь 16.11 утем подключения к абонентскому посту 2 концевого блока 17 образуется концевой абонентский пост 18 (фиг. 8).Система работает следующим образом.При включении рукоятки блокировочного разьединителя 12 замыкаются его контакты в цепи сетевого источника 3 питания и блок-контакт в цепи аккумуляторного источника 4. С выхода источника 3 сетевого питания переменное напряженис подается на феррорезонансный стабилизатор 19, 20 и выпрямительный мост 21 блока 1 заряда (фиг, 3). С выхода выпрямителя 2 через цепь 22 в -26, предназначенную для регулирования выходного напряжения блока 11 заряда, выпрямленное пульсирующее напряжение подается на автономный аккумуляторный источник 4 питания, Этим напряжением производится зарядка аккумуляторной батареи 27 источника 4 (фиг. 4).С выхода выпрямителя (не показан) источника 3 сетевого питания постоянное напряжение (+, - ) подается на все функциональные узлы и блоки станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2.Плюс питания подается: на реле О управления; на промежуточное электронное реле 28, состоящее из элементов 29- - 32 и управляемое контактом 33 реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала 5; на световые индикаторы (светодиоды) 34 и 35 блока 13 индикации для контроля наличия напряжения питания и ггодачи преду 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 предительного сигнала соответственно 6; через диод 36 устройства 5 блокировки питающих напряжений на блок 6 усилителя мощности; через диод 36 и замыкающий контакт (не показан) реле 10 управления на блок 8 генератора предупредительного сигнала; через диод 36, резистор 37, первичную обмотку входного трансформатора 38 блока 6 усилителя мощности и размыкающий контакт 39 реле 1 О управления на абонентские посты 2; через диод 36 на стабилизирующую цепь 40 - 43 устройства 5 блокировки питающих напряжений (фиг. 7), Минус питания подается: на реле 10 управления; на светодиод 34 блока 13 индикации, электронное промежуточное реле 28, среднюю точку диодов 43 и 44 устройства 5 блокировки питающих напряжений; через диод 44 (средняя точка диодов 43 и 44, а. также диодов 44 и 45 устройства 5 блокировки) на блок 6 усилителя мощности; с анода стабилитрона 40 устройства 5 блокировки питающих напряжений на общую шину станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2, блок 8 генератора предупредительного сигнала и светодиоды 46 и 47 блока 13 индикации.В результате вся схема устройства находится под напряжением в рабочем состоянии и готова к выполнению своих функций, о чем говорит свечение светодиода 34, подключенного к выходу постоянного напряжения сетевого источниа 3, светодиода 47, включенного параллельно стабилитрону 40 через 37, 38), с которого снимается напряжение питания, подаваемое па абонентские посты 2. Светодиод 48, подключенный параллельно регулирующим элементам 22 -26, показывает, что через источник автономного аккумуляторного питания протекает ток заряда аккумуляторной батареи 27. Последнее зозможно, так как при включении блок-контакта олокировочного разъединителя 12 через электронное блокировочное реле источника автономного аккумуляторного питания, контролируюгцее наличие напряжения питания сети, собранное на элементах 49 -54, через ограничительные резисторы 55 и 56 протекает ток, достаточный для егорабатывания. Реле 49 включено и своими контактами 57 и 58 подключает аккумуляторную батарею 27 к выходу выпрямителя блока 11 заряда. Свечение светодиода 48 говорит о том, что идет заряд аккумуляторной батареи (фиг. 3 и 5).При отсутствии напряжения питания (но при включенном блокировочном разъединителе 12) питание схемы производится от аккумуляторной батареи 27 через контакты 57, 58 реле 49, так как последнее получает питание от аккумуляторной батареи 27. Г 1 оложительный полюс батареи подключается к схеме через диод 59 (аналогично подключению плюса сетевого источника через диод 36), а отрицательный -- через диод 45устройства 5 блокировки питающих напряжений (аналогично подключению минуса сетевого источника через диод 44). При этом за счет наличия диодов 44 и 36 блокируются цепи питания реле 10 управления, электронного промежуточного реле 28 и светодиода 34, который прекращает светиться, что говорит об отсутствии сетевого напряжения питания.Кроме того, вследствие наличия диода 60, начальный ток стабилизации стабилитрона 40 определяется не суммой сопротивлений резисторов 41 и 42 устройства 5 блокировки питающих напряжений, как это происходит при питании от сети, а только величиной резистора 41, что дает возможность задать рабочий ток стабилитрона 40 и обеспечит его нормальную работу при более низком напряжении, поступающем с аккумуляторной батареи 27, т.е. подать на абонентские посты 2 то же необходимое для их нормальной работы напряжение, что и при наличии напряжения сети, но при меньшем количестве аккумуляторных банок батареи 27 по сравнению с прототипом.Указанные меры позволили сократить габариты и массу аккумуляторной батареи, а следовательно, и всей станции громкоговорящей связи в целом.Вследствие того, что постоянное напряжение, поступающее от выпрямителя сетевого источника 3 питания при наличии сети, всегда выше, чем напряжение батареи 27, последняя автоматически отсекается от схемы устройства диодами 60, 45, 59 и подключается к зарядному устройству при помощи электронного блокировочного реле 49 наличия сети как это было описано.При отсутствии напряжения сети диоды 60, 45, 59 открываются и аккумуляторная батарея работает в режиме питания схемы устройства, компенсируя отсутствие напряжения сети.Заряд аккумуляторной батареи, происходит через регулирующую цепочку 22 - 26, параметры которой выбраны таким образом, что уменьшение разности потенциалов, приложенной к ней, происходящее по мере заряда аккумуляторов батареи 27 и подъема на ней напряжения, приводит к резкому уменьшению зарядного тока за счет нелинейности вольт-амперных характеристик диодов 22, 23 и 24. Это позволяет длительное время держать батарею 27 при малом токе подзаряда, компенсирующем естественные утечки и не приводящем к перезаряду аккумуляторов. Этим предотвращается выход из строя аккумуляторов, последние постоянно находятся в заряженном состоянии, т.е. в постоянной готовности к действию в случае отключения сети, за счет чего повышается надежность и безотказность работы устройства.Электронное блокировочное реле 49 помимо функций контроля наличия напря 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жен ия сети и отк зючения л ккм лято(твой батареи при выключении разъединителя 12 осуществляет также контроль степени разряда аккумуляторной батареи, цс допуская уменьшения напряжения на аккумуляторах ниже допустимой нормы прц их разряде.Это достигается тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде трехвходового устройства, которое отключается при определенном напряжении ца его управляющем входе. В данной схеме коммутирующим элементом является транзистор 50, в базовой цепи которого включены резисторы 51, 52, стабилитрон 54 и диод 53. Стабилитроц 54 вместе с диодом 53, являющимся термокомпенсирующим элементом, стабилизируют разность потенциалов между плюсовой шиной и средней точкой резисторов 51, 52 таким образом, что при достижении ца зажимах батареи 27 напряжения, величина которого является минимально допустимой для аккумуляторов (при отсутствии напряжения сети), падение напряжения ца резисторе 51 становится меньше напряжения запирания базо-эмиттерного перехода транзистора 50, который переходит в режим отсечки и отключает реле 49, последнее своими контактами 57, 58 отключаег от схемы батарею 27, предотвращая тем самым недопустимый разряд аккумуляторов. Дальнейшее включение устройства возможно только при появлении напряжения сети, которое включает электронное реле 49, начинается заряд батареи 27 за счет появления напряжения на выходе выпрямителя 21.Совмещение в одном электронном реле функций блокировочного реле, реле наличия напряжения и реле минимального напряжения на аккумуляторной батарее позволяет уменьшить габариты и массу комбинированного взрывобезопасцого источника питания, а следовательно, и всей системы и вместе с тем повысить надежность и безопасность ее работы за счет предотвращения выхода из строя аккумуляторов оатареи 27 вследствие их недопустимого разряда и переполюсовки.При наличии напряжения питания сети устройство может работать в режиме подачи предупредительного сигнала передачи и приема сигналов речи, а при отсутствии напряжения в сети - только в режиме передачи и приема сигналов речи, так как на управляющее реле 1 О цапряжени по. дается только от сетевого источника пита. ния, а подавать предупредительный сигнал цет необходимости при обесточенных машинах и механизмах очистного забоя.Перед включением или началом перемещения забойных машин и механизмов от аппарата управления (це показан) подается управляющий сигнал ца управляющее реле О, которое, замыкая свой контакт, подает питание на блок 8 генератора предупредительного сигнала. Генератор предупредитель 13140515 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 цо о сигнала подает пульсирующее цапряжецце звуковой частоты на входную обмотку трансформатора 38, блока 6 усилителя мо;и,юсти через резистор 37, усиленное сблоком 6 усилителя мощности напряжение звуковой частоты с выходного трансформатора, посту пает по линиям 61, 62 и 63 на блок 7 искрозацсигы станции 1 громкоговорящей связи, гелефонцые капсюли 64, 65 абонентски.х постов 2 (через размыкающий контакт ключа 1 б управления) и на светодиод 66 оптопяры концевого олока 7 (через диод 67 и резистор 68).Г 1 од действием этого напряжения капсюли 64, 65 всех абонентских постов воспроизводят предупредительный звуковой сигнал. Появление напряжения звуковой частоть ца светодиоде 66 оптопары приводит и отшряник тиристора 69 оптопары и срасатывацию реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала (по цепи: цепь 63 - катушка реле 9 -- замыкающий контакт 39 реле0 управления - размыкающиеся ксгцтакты клкча х правления Связь 16 резистор 70 - тиристор 69 оптопяры. В результате реле 9 замыкает свой коцгакт 33 в базовой цепи трацзистора 30 промежуточного реле 28. Это является командой ца начало отсчета реле времени аппаратом управления, задающим время про.сождеция предупредительного сигнала, тяк как срабатывание реле 9 контроля подачи сигнала ц промежуточного реле 28 говорит о том, что напряжение звуковой частоты поступило ца последний абонентский пост, где уста. цовлец концевой олок 17, и провода линий 62, 63 связи, по которым подается напряжение сигнала, и реле 9 исправны.После отрдботки выдержки реле времени аппарата управления, определяюцей необхо;симое время звучания цредупре;сительного сигцала, оно разрешает включение или цячало перемещения горной мясцицы и отключает реле О управления станции 1 громкоговорящей связи, которое своим контактом отключает блок 8 генератора прелуцредител сини о сигнала, вследствие чего сигнал прекращается и отключается реле 9.Для передачи и приема сигналов речи, т.е. для ведения переговоров ця посте 2, необходимо нажать ключ управления Связь 16 режима и произнести необходимый текст. При этом акустический блок 15 отключается от провода линии 63 связи и ссодклю. чается к входу микрофонного усилителя 14, а микрофонный усилитель 4 подключается посредством линии связи к входному трансформатору 38 станции 1 громкоговорящей связи, первичная обмотка которого является нагрузкой микрофонного усилителя 14.Речь преобразуется капсклями 64 и 65 в электрический сигнал, электрический сигнал усиливается микрофонным усилителем и посредством входного трансформатора 38 передается на блок б усилителя мощностью,усиливается и с вторичной обмотки выходного грацсформатора передается в линии 61, 62 и 63 связи, ня абонентские посты 2, в акустическом блоке 15 которых электрический сигнал преобразуется капсюлями 64, 65 и акустический. На всех абонентских постах зя исключением того. с которого ведется передача речи, слышен произносимый текст.Таким образом акустический блок 5 абоцецтских постов 2, содержащий каисюли 64, 65, служит как микрофон (на посте откуда ведется передача) и как акустический излучатель (на постах. которые воспроизводят речь или при подаче предупредительного сигнала). Этим обеспечивается уменьцение габаритов и массы абонентских постов 2 и увеличивается надежность связи, так как электромагнитные капсюли 64 и 65 в меньшей мере подвержены влияниям шахтной атмосферы, влаги, пыли, чем громкоговорители с бх мажным диффузором.Как цри передаче и приеме речи, так и при прохождении прсдупредительного сигналя, блок 7 искрозащиты совместно с закситными резисторами 41, 42, резисторами 37, 55, 56 и конденсаторами 71, 7 абонентских постов 2 обеспечивают искробезопясность выходных цепей системы при всех видах коммутации (обрыв, короткое замыкание и т.д.).При нормальной работе тиристоры 73, 74 (фиг. 9) находятся в выключенном состоянии, тяк как транзисторы 75, 76 закрыты из-за малой величины сигнала, прикладываемого к базо-эмиттерному переоду трацзисторя 75. Стаоилитрон 77 также закрыт, так как напряжение стаоцлизяциц его выбирается больше, чем максимальное амплитудное значение цапряжеция ца нягэузке, подключенной к линиям 61, 62, 63. Г 1 ри коммхтяцци ня рхзки лицин 62, 63 в коммутирующих контактах возникает скачок напряжения, который представляет собой сумму напряжений гармонических составляюссих, имеющих в своем составе гармоники высокой частоты. Этот высокочастотный сиг - цал проходит через конденсатор 78, трансформатор 79, конденсатор 80, выпрямитель 81 и прикладывается к базо-эмиттерцому переходу транзистора 75, который, открываясь, открывает транзистор 76. Открывание транзисторов 75, 76 приводит к открыванию тиристора 73 через диоды 82 - 85 или тиристора 74 (через диоды 86, 83, 84, 87 и открытие транзисторов 75, 76) в зависимости от того, при какой цолуволне произошла коммутассия. Стабилитроц 77 открывается, сслц напряжение на выходе блока усилителя мощности превысит напряжение его стабилизации. Открывание стабилитрона приводит к открыванию тиристора 73 (через диоды 82, 83, 84, 85, а также через диоды 86, 83, 84, 87). Срабатывание одного из тиристоров приводит к шунтированию выход 134051ной цепи блока 6 усилителя мощности (цепей 62, 63). При этом происходит сокращение длительности электрического разряда коммутации, чем и обеспечивается искробезопасность выходных цепей 62, 63 при необходимой мощности блока 6, т.е. при подключении к нему 30 абонентских постов посредством кабельной линии длиной до 400 м.Так как высокочастотный скачок напряжения возникает в первый момент коммутации (1 О - 10 С, то срабатывание искрозащиты происходит практически безынерционно, вследствие чего энергия, выделяемая в разрядном промежутке, минимальна.Это позволяет существенно повысить нскробезопасную мощность усилителя 6.При этом диоды 83, 84 в эмиттерах транзисторов 75 и 76 предотвращают ложное срабатывание блока 7 искрозашиты при наличии утечек через резисторы в базоэмиттерных цепях этих транзисторов, чем увеличивают надежность работы связи. Для той же цели служит и дроссель 88, имеющий малое сопротивление по постоянному току, но весьма значительное по переменному,т.е. на частота, возникающих при коммутации.Последнее повышает чувствительность блока 7 искрозащиты при коммутации, что позволяет увеличить количество подключаемых к линиям 62, 63 абонентских постов до 30. Увеличению количества искробезопасных постов служит схема микрофонного усилителя 14, первый каскад которого собран по схеме с обшей базой, что позволило значительно уменьшить емкость блокировочного конденсатора 89 и исключить из схемы разделительные конденсаторы большой емкости. Контакты 90 реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала поданы в схему аппарата управления, например ЦПУ.Формула азобретеная1. Система шахтной искробезопаснойгромкоговорящей связи и предупредительной сигнализации, состоящая из станции громкоговорящей связи, содержащей блок генератора предупредительного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока усилителя мощности, первый выход которого подключен к первому входу блока искрозащиты и к первому проводу линии связи, а второй вхбд - к второму входу блока искрозащиты, к первому входу реле контроля подачи предупредительного сигнала и к второму проводу линии связи, блокировочный разъединитель, первый выход которого соединен с первым входом автономного аккумуляторного источника питания, а второй выход - с входом сетевого источника питания, первый выход которого связан с входом блока заряда, первый выход которого подключен к второму входунентскии пост содержит ключ управления Связь, соединенный с входом микрофонного усилителя, и акустический блок, а концевой абонентский пост содержит концевой блок, первый выход которого подключен к первому входу последнего промежуточного абонентского поста, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и удобства эксплуатации, станция громкоговорящей связи снабжена блоком индикации, устройством блокировки питающих напряжений, электронным промежуточным реле и реле управления, размыкающий элемент пере. ключающего контакта которого включен между третьим выходом блока усилителя мощности и третьим проводом линии связи, а замыкающий элемент переключающего контакта реле выправления включен междх третьим проводом линии связи и вторым входом реле контроля подачи предупредительного сигнала, переключающий контакт которого подключен к входу аппарата управления, выход которого соединен с первым входом реле управления, замыкающий контакт которого подключен между первым входом блока генератора предупредительного сигнала и вторым выходом устройства блокировки питающих напряжений, выход автономного аккумуляторного источника питания подключен к первому входу устройства блокировки питающих напряжений, первый и второй выходы которого подключены соответственно к вторым входам блока генератора предупредительного сигнала и блока усилителя мощности, четвертый выход которого соединен с первым входом блока индикации, выход электронного промежуточного реле, вторые выходы блока заряда и сетевого источника питания подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока индикации, третий выход сетевого источника питания соединен с входом электронного промежуточного реле и с вторым входом устройства блокировки питающих напряжений, третий выход которого подключен к второму входу реле управления, с третьим входом которого соединен четвертый выход сетевого источника питания, причем микрофонные уснлители абонентских постов выполнены в виде трехкаскадных транзисторных усилителей, общая шина которых соединена с первым проводом линии связи, акустический блок абонентских постов выполнен в виде двух последовательно соединенных телефонных капсюлей, параллельно каждому из которых подключены конденсаторы, первый внешний вывод которых соединен с первым проводом линии связи, а второй - через первый размыкаюгций контакт ключа управления Связь 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 автономного аккумуляторного источника питания, а также из промежуточных и концевого абонентских постов, подключенных через провода линии связи к станции громкоговорягцей связи, прнчем промежуточный абогг 5, 11 ггпу( соединен с вторым проводом линии связи, а через первый замыкающий контакт того же ключа - с входом микрофонного усилителя, при этом концевой блок концевого абонентского поста выполнен в виде оптопары, содержащей светодиод и тиристор, аноды которых подключены к первому проводу линии связи, катод светодиода через последовательно соединенные первый резистор и диод подключен к второму проводу линии связи, а катод тиристора соединен через второй резистор с вторым входом последнего промежуточного абонентского поста,2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство блокировки питающих напряжений выполнено из шести диодов, двух резисторов и одного стабилитрона, причем первый, второй, третий диоды, резисторы и стабилитрон соединены последовательно, катод стабилитрона подключен к средней точке встречно включенных четвертого и пятого диода и средняя точка резисторов связана с анодом шестого диода, катод которого, об ьединенный с катодом первого диода и с анодом четвертого диода, является первым входом устройства, средняя точка второго и третьего диодов совместно с анодом пятого диода является вторым входом устройства, анод стабилитрона является первым выходом устройства, катод стабилитрона совместно со средней точкой первого и второго диодов является вторым выходом, а анод пятого диода - третьим выходом устройства.1314051 НГ КбК 11 Риг г. У Аксенов елаяг. 3 Редактор М. БандураЗа каз 2005/35ВНИИПИ Государственного13035, МоскПроизводственно-полиграф Составитель МТехред И. ВересТираж 455комитета СССР поа, Ж - 35, Раушсческое предприят ектор М. Демчикисноеений н открытий4,5мл. Проектная, 4 Подпизобретб., д.ж город,