Переносной шахтный сигнализатор метана

: (51)5ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛМТВУ 1 Г 17 Изобретение относится к. автоматике, а более конкрет ствам автоматического контр ности горных работ по мета жет испольэоватьСя в опаснь запным выбросам метана шахт улучшения технйки безопасно . личения производительности н, Безопасность предотвращенйя м своевременной об опасных кона произ води тель-. увеличивается застваложных треопасных конценти проходческих;улучшается за свзрывов метанаточйой сигнали. центрациях метаность горных машисчет снижения квог в случаях,шахтной но к средоля опас- :, у, и мо-.и по вне ах длясти и уве-. добычных ши ет пут аци оличе когда 1 ". - .:,:.:2(71) Институт горного дела . . напряжения "аккумуляторной батареиим. А,А.Скочинского .: источника питанйя.Иахтный сигнали(72) В,П.Белоножко, И.Л. Гейхман, : . " затор содержит измеритель 1 концент- . А.В.Ивашев, А.П.Кисленко,. Рации М, первую цепь из последовательА.М.Онищенко и С,В Иапарев : :но соединенных "стабилизатора 2 напря(56) Авторское свидетельство СССР .:.: жения, управляющего элемента 3. стабиР 1677344, кл, Е 21 Р 17/18, :.:, лизатора найряжения,": датчик 4 М, бло 10.08.89. : : . . .:, ка 5 сигнализацйи, генератора 6 низ(54) ПЕРЕНОСИОЙ ЦАХТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОРкой частоты, элемента 2 И-НЕ 7 и блоМЕТАНА: : : ..," ка 8 звуковой сигнализации и вторую(57) Изобретение относится к шахтной. цепь из последовательно соединенныхавтоматике, а более конкретно к сред- , .источника 9 питания, управляющего : ствам автоматического контроляопас-"; элемента 10, генератора 11 высокой, . ностй горных работ по метану (М), . частоты, выпрямителя 12 и стабилиза,. и может использоваться. в опасных .тора 13 Лополнительно сигнализаторпо внезапньм выбросам М шахтах дляснабжен делителем 127 напряжения,улучшенйя техники безопасности и уведвухнозиционной кнопкой 126, шунтируличейия произ-сти добычных и проходющнм блоком 119, диодами 122, 123,ческих машин, Пель изобретения - по. 124, резисторами 120, 121, 125. Перевьппение эксплуатационной и метрологи носной шахтный сигнализатор работаетческой надежности работы переносногов двух режимах: режиме 2 измеренияшахтного сигнапизатора М за счет пре- .: концентрации М и режиме сигнализациидотвращения опрокидывания показаний о превышении концентрацией М порога , при одновременной .защите датчика М: 2%. 3 ил.13 1752989 4рации метана в выработках в действи- ка 14 оптапары, выход которого через тельности нет. ключевой транзистор .15 соединен с блПелью изоб е е1 елью изобретения является повыше кирующим входом дополнительного стаби ние эксплуатационной и метрологичес-лизатора 13 йайряжения. кой надежности работы переносного Измеритель 1 концентрации метана шахтного сигнализатора метана за счетсостоит из айалого-цифрового преобрапредотвращения ойрокидывания показа- зователя (ЛЦП) 17, двух цифровых индиний при одновременной защите датчи-каторов 18, 19, светодиода 20, резистока метана от перегрузки, уМеньшения 10 ров 21-31и конденсаторов 32-36, основной абсолютной погрешности из- Стабилизатор 2 напряжения собран на мерения метана, возможности измере-:операционном усилителе 37, резисторахния напряжения аккумуляторной батареи. 38-42 и конденсаторАх 43, 44 . Термония;катыитйческий датчик 4 состоит изНа фиг. 1 показана ф к оноказана функциональная :15 рабочего 45 и сравнительного 46 эле- схема переносного шахтного сигнализа- ментов, которые включеньг в мостовую тора метана на фиг, 2 и 3 - п инр ; а фиг, 2 и 3 принци- измерит 6 йьнуюсхейу, образованную пиальная схема переносного шахтного , :резисторами 47-49 . Блок 5 сигнализации сйгнализатора метанаал . ора метана.включает всебя операционный усили-,Переноснои шахтный сигнализатор : 20 тель 50 два ко аратор .51 52 метана содержитизмеритель 1 конспект- " . транзистор 53 резисторы 54-70конрации метана, йервую цепь из йоследо- .денсаторы 71-73,диоды 74-76 и световательно соединенных стабилизатора 2: . "диод 77. Генератор 6 низкой частоты напряжения; управляющего элемента 3 ,. собран на "трех логических элементахстабилйзатора напряжения, датчика 4 25 2 И-НЕ 78-80, резисторе 81 и конденметана, блока 5 сигнализации, гене- саторе 82. Причем элемент 2 ИЕ 7ратора 6 низкой частоты, -элементаи элементы 2 Й 41 Е 78-80 собраны в од 2 И"ПЕ 7 и блока 8 звуковой сигнализа- . ном корпусе микросхемы К 561 ЛЛ 7, Й 1 окции, вторую цепь из последовательно8 звуковой сигнализаций состоит изсоединенных источника 9 пйтанйй, уп транзистора 83, диода 84, телефбйногоравляющего элемента 10, генераторакапсюля 85, резистора 86 и конденса-1 1 высокой частогы,выпрямителя 12 -.торов 87, 88, Источник 9 пйтания со-и стабилизатора 13 (с блокирощим держит два последовательно"соединенвходом), Выход стабилизатора 13 на- ных аккумулятора.89, 90 типа НКГКДпряжения соединен с базой управляюще- . и резистор 9,1 для ограничения токао э м нта 10, Второй вход элемента короткого замыкания до 10 А. Генератор35втоРым дм . 11 высокой частоты выйолнен в виде 2 И-НЕ 7 сое инейьло 5 сигнализацйи, второи вход хо имйульсного генератора на основеторого соединен с выходом элемента : транзисторов 92, 93, резисторов 94- 2 И-НЕ 7 а т еттретий ыхд соединен с 97, конденсаторов 98 99 и повышавходом измерителя 1 концентрации ме- ющего трансформатора 100, Выйрямительтана. Выход источника 9 питания со- , .12 собран на мостовом выпрямителе 101едийен с коллектором 3 управляющего и сглаживающйх емкостях 102, 103.элемента стабилизатора напр 1 гйеМИй,Стабилизатор 13 напряжения состоитвыход которого соединен с управляют". - из опера 1 ройного усилителя 1 П 4 ревх о б, 45од м ста йлизагора 2 напряжения. ., зйсторов 105-108, конденсаторов 109,Второй вцход генератора 11 высокой .; 110 и стабистора 111, Блок 14 опточастоты соединен с вторым входом бло-, топары содержит собственно оптопарука 8 звуковой сигнализаций. Выход .,112 и резисторы 113-116. Кнопка 16источника питания соединен с третьим . без фиксации содержит соб твеннвходом блока 5 сигнализации и с вто- кнопку 117 и резистор 118.рым входом измерителя 1 концентрации, Переносной шахтный сигнализаторПереносной шахтный сигнализатор . метана снабжен шунтирующнм блоком 119,метана содержит блок 14 оптопары двумя цепями из последовательно соключевой транзистор 15 и кнопку 16 единеннь 1 х резистора 120, 121 и диодаез фиксации, которая включена меж, 123, диодом 124, резистором 125,55ду базой и эмиттером дополнительного двухпозиционной кнопкой 126 без фикуправляющего элемента 10. Выход источ- сации делителем 127 напряжени аника 9 питания соединен с входом бло измеритель 1 концентрации метанаР5 1752989 6 снабжен третьим ииАровым индикаторомрационного усилителя 104, На прямой 128. Ыунтирующий блок состоит из его вход подается опорное напряжение, транзистора 129 и диода 130. Дели- падающее на стабисторе 111. При раз" тель 127 напряжения выполнен на ре ряде аккумуляторов источника, питазисторах 131 и 132. В цепь питанияния снижается йапряжение на эмиттере5цифрового индикатора 128 введен ре- управляющего элемента 10,и, как следзистор 133. - ". ствие," уменьшается натяжение питания Выход измерителя 1 концентрации+5 В. В результате уменьшается потенторов, 121 и диода 122, 123 в,: " ."циал возрастает,и через резистор 108прямой -направлении соответственно " возрастает потенциа на базе управс входом стабилизатора 2 напряжения ляющего элемента 10, Проводимость и с входом блока 5 сигйализации,а через диор 124 в,обратном направлении с вхрдом шунтирующего блока 119.,Вход шунтйрующего блока 119 черезрезйстор 125 соединен с вторым вы-ходом генератора 6 низкой частоты20а его выход- соединей с третьим входом измерителя концейтрацйи. Двух 1.позиционная кнопка 126 без фиксацииподкйючает вход измерителя 1 концентрации нормально замкнутым контактом к третьему выходу блока 5,последнего увеличивается,и, -следовательно, происходит йовьшение напряжения на его эмнттере, а в результате й повышение кап 1 ййжения питания до номинального значения 5 В. Номинальное значеййе Ф 5 Вподстраивается при йомощи подборочногорезистора 106.Напряженйе источника пйтания от батареи аккумуляторов 89 и 90 подается на управляйщий элемент 3 стабилизатора 2 напряжения. С выхода управляющего элемента (эмиттера транзистора) 3 снимается стабилизированноенапряжение, необходимое для питаниямостовой схемы термокаталитическогодатчика,. Стабилизация напряжения осуа нормально разомкнутым через делитель 127 напряжения кисточнику пи-1 тания.Работает переносной шахтный сигнализатор метана в первом режиме, "ществляегся следующий образом. На т,е, в режиме измерения концеитрацйи. . прямой вход операционного усилителя метана, следующим образом. ,: . - ": 37 подается опорное напряжнниечерезДля введсния сигнализатора в пер- делйтель напряжения, собранный на вый режим необходимо нажать и отпус . резисторах 40, 41. На инверсный вход тйть кнопку 117. При йажатии кнопкичерез делитель напряжения, собранный 117 от источника на базу управляйще- на резисторах 38, 39, подается напряго элемейта 10 попадает высокий.по-. жение, пропорциональное стабилизиротенциал, транзистор открывается и: . ванному напряжению, снимаемому с на его эмиттере появляется напряже" . 40 эмйттера транзистора 3 . При разряде ние, необходимое для питания генера; ; аккумуляторов снижаетая потенциал тора 11 высокой частотыГенератор " ,". на эмиттере транзистора 3 и, следоначинаеч вырабатывать импульсное на-": . вательно, на инверсном входе операпряжейие на выходных обмотках тран-: ционного усилителя 37, на его выходе сАорматора 100. При помощи выпрями-потенциал возрастает ичерезрезис"ф45фтеля 12 это имйУльсное напряжениетор 42 повышается потенциал базы выпрямляется и сглаживается, В ре :", . транзистора 3. Проводимость послед зультате с выпрямителя снимается " " него возрастает и "вызь 1 ваеФ повышение напряжение +5 В, необходимое для ш(- .:выходного йайряжеййй дб номинального тания остальных Ьункциональнйх бло, значения. Номинальное значение 1,6- ков сигнализатора, После отпускания " 1,75 В выставляется подбором резискнопки 117 начинается стабилизация :". тора 41. Датчйк 4 метана состоит из напрякения питания +5 В при помощипоследовательно соединейных рабочего дополнительного стабилизатора 13 , -.: . :45 и сравнительного 46 элементов,напряжения и дополнительного упраЫЯ.совместно с балластными резисторами ющего элемента (транзистора) 10.: ,": 55 47, 48, 49 образующих измерительный Напряжение питания 4 5 В через Дели-мост, Баланс моста пройзводится по- .тель напряжения из резисторов 105, : тенциометрическим резистором 48.106 подается на инверсный вход опе-. ;Количествейное содержавшие метана соединен через первую" и вторую цепи 10 цнал на инверсном входе операционноиз последовательно соединенныхрезйс:го усилителя 104, на его выходе потен17529898в воздухе определяется по изменению используется как элемент НЕ. С выходасопело"гивленпя рабочего терморезисто- элемента 2 И-НЕ 78 сигнал логическойра. Тепло, выдепяемое при беспламен- "1" дает разрешение работы генератоном сжигапи метана на каталитическира низкой частоты,. попадая на входи,активнои поверхности рабочего элемен элемента 2 И-НЕ 79. На выходе элементата, вызывает повышенйе его сойрогив-2 И-НЕ 79 появляются импульсы с часто ленйя и приводит к иэмейению велЫчи-; "той 1 Гц. Ллительность импульса и паны разбаланса мостовой схемы. Выход-" узы равны.между собой. Импульсныемоста подключенквходу усилителя 10 сигналы через элемейт 2 И-НЕ 7 попаблока 5 сигнализафи, собраййогодают на базы транэисторов 53 (блок 5на основе операцйонного усйлителя" сигнализации) и 83 блок 8 звуковой50. Переменным резистором 58 йодИ ,.: си 1 нализации) й"Начинаюткоммутациюраивают в широких пределах коэФЬй- "прерывистой световой. (светодиод 77:цкейт усиления операционного усилй 1 блока 5 сигнализации) и звуковойтеля. С выхода усилителя сигнал по- , (капсюпь 85 блока 8 звуковой сигйалиступает на вход измерителя 1 ковент зации) сйгналйзаф 4 и. Дпя обеспеченйя . рации:метана. Аналоговый сигнал сработы блока 8 звуковой сигнализациивыхода усилителя через делитель на:. к телефонйомукапсюлю 85 через"гранэйспряжеййя из резисторов 23, 26 и" ": " О: тор 83 и диод 84 подается импульсноеГобразный кс-фильтр, образованйый . напряжение звуковой частоты,снимарезистором 25 и конденсатором 34:. , емое С первичной и вторичной обмотокпоступает на вход АЦП 17. Открытый " трансформатора "100 генератора 11 выколлекторный выход АЦП 17 сопрягает .: сокой частоты. При запертом транзистося с двумя семйсегментнымн ийдика-"25 ре 83 переменный ток одной "полярноститорами 18, 19, В АПП 17 имеется ин" . заряжает конденсаторы 87 88 и дапьФдикация полярноегй входного сигйала, нейшее его протеканйе прекращаетоя,".,осуществляемая при помощи свеТоди-Ежи транзистор 83 открыт, топутьода 20. Показания цифровых индиМ- ". для переменного тока через капсюльторов 18, 19 при помощи резисторов:ЗО 85 открыт в обух направленияхф в48 и 58 подстраиваются под измеря-прямом через дйод 84, в обратномемыйуровень концентрации метанав ",через транзистор 83, и в таком случаевоздухе. Делитель из резисторов 21,"осуществляется звуковая сйгйалйзация.22 предназначен для подачи на АЦП ,.Третий режим работы сигнализатора,опорного напряжения 1,75 В. Кбйдей-" " т.е." сигнализация о разряде аккумулясатор 32 и резистор 24 -элементы.: торов источййка 9 питания, осущест35ийтегратора, резистор 27 И конден- " "." впяется следующим образом.сатор Зб - элементы генератора-такта-," На прямой вход комйаратора 52вых импульсов." .": . ,. .-; блока 5 подается йапряжейие, йропорВторой режим работы сигнапизатора, циональное йапряженйю источника 9ф 40т.е. сигнализация о превышении кон- питания, через делитель напряженияцентрацией метана порога 2 , обес- из резисторов 63, 65, На инверсный .печивается следующим образом., . входкомпаратора 52 йодается опорноеПотенциал на инверсном входе ком напряжение, падающее на диоде 74.паратооа 51 блока 5 сигнапизаций доц - При разряде аккумуляторов до напря-стигает уровня потенциала, создаважения уставки 2,05 + 0,05 В потенциап45емого при помощи делителя напряженияна прямом входе.компаратора становит-йз резисторов 59; 60. При помощи". :."ся меньше, чем на инверсном,. На выхопеременного резистора 60 можно "йз""де компаратора появляется отрицатель"менять уставку срабатывания ситиали. ный потенциал, и прй помощи диода 76затора. На выходе компаратора 51 проабсолютное значение этого потенциала50; " .исходит смена полярности потенциала: ,снижается до уровня логического фО"с положительного на отрицательный, . Потенциал логического 110 подаетсяПри помофи резистора 62 и диода 75 : на вход элемента 2 И-НЕ 7 и какба солютная величина йапряжения сни следствие, на его выходе появляетсяжа.ется до величины сигнала логйчес- . потенциал логической "1", т,е. напря ффНкого 0 , подаваемогона вход элемен . жение +5 В. Этот высокий потенциалта 2 И-НЕ 78 генератора низкой частовызывает коммутацию непрерывного светй. Элемент 2 И-НЕ 78 в сигнализаторе тового (светодиод 77 блока 5 сигнали1752989которого соединен с вторым входом зации, третий выход которого соедивторого стабйлитрона и с входом дат- нен с первым входом двухпозиционной. чика метайа, о т ли ч а юпи й с якнопки, выход которой Соединен с тем, что,с целью повьаения эксйу-третьим входом измерителя койцентраатационной и метрологической надеж- цйи метана, а второй вход - с выхо5идсти его работы; он Снабжен"деу- :дом.делителя напряжения,вход кото- . телем напряжения, двухпоЗифонной :рого"подключен к источнику питания кнопкой Йунтийунщим" блоком, диода вйходизмерителя конпантрации метанй и резисторами, при этом ейод изме- ."1 О соединен с катодом диода, анод кото-рителя концентрации метана через.;,Рого через"шунтирующий блок соединен соответствующие цепочки из йоЖщо : " с четвертым"входом измерителя "кон-; вательно соединейных реэистораи)й ": центрацииМетанаичерез резистор ода соединен с входом датчика мета : . с вторым вхбдом генератора йизкйх Ма к с первым входом блока сигналя-: 15 частотф,Назаркинаитал : Корректор Составитель едакт Гуньк Т,Юрчик Техред К,Ио Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2 ВНИИПИ Г ударств ельский комбинат "Патент изводственно па Тираж,", . Г енного комитета по 3035, Иосква, ЖВ Ф а М 6