Переносной шахтный сигнализатор метана

 

ПЕРЕНОСНОЙ ПТАХТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА, содержащий датчик метана , соединенный с блоком сигнализации , один из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана , источник питания, плюсовая пшна которого соединена с одним из входов 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 чающийся тем, что, с целью повышения надежности работы сигнализатора , он снабжен пороговым блоком, (Л вьтолненным на ключевом транзисторе и оптопаре, причем оптопара соединена с ключевым транзистором, который подключен к управляющему элементу стабилизатора напряжения, при этом минусовая щина источника питания подключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсовая - к опел топаре . СП СА: vj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) F, 21 F 17/18 уугщвз®

ikt.-. " .= М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET . СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3612477/22-03 (22) 29.06 ° 83 (46) 23.05 ° 85. Вюл. 11 - 19 (72) Э,И.Виренберг, N.В.Львовский, Г.С.Тросман, А.В.Сапилов, Н.Я.Лазукин, A.À.Màð÷åíêî, В,Н.Заплавский и В.В.Ивашов (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация" (53) 622,41 2,1(088,8) (56) 1, Портативный сигнализатор горючих газов метана и иэобутана модели СР-250 фирмы "Рикен", Япония, Проспект фирмы "Рикен".

2. Метанометр модели АГД "Сигер", Великобритания, Проспект фирмы "Сигер".

3. Карпов F..Ô. Физико-технические основы автоматической защиты от выделений метана.-M. Наука, 1981, с. 159-160 (прототип). (54)(57) ПЕРЕНОСНОЙ ШХТНЬ1Й СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА, содержащий датчик метана, соединенный с блоком сигнали„„Я0„„1115537 запии, один из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана, источник питания, плюсовая шина которого соединена с одним из входов 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 ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы сигнализатора, он снабжен пороговым блоком, выполненным на ключевом транзисторе и оптопаре, причем оптопара соедине" на с ключевым транзистором, который подключен к управляющему элементу стабилизатора напряжения, прн этом минусовая шина источника питания подключена к оптопаре и ключевому . транзистору, а плюсовая — к оп.— топаре.

537

1 1115

Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к автоматическим средствам газовой защиты, и может быть использовано для непрерывного автоматичес" кого контроля содержания метана в шахтной атмосфере и сигнализации о превьппении допустимых нори содержания метана s шахте.

Известны переносные шахтные сигна.IO лиэаторы метана — приборы GP-250 японской фирмы "Рикен" Pll и АРД английской Фирмы "Сигер" P$, 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 лри

Ф достижении s контролируемой атмосфе- 20 ре предельно допустимой, регламентируемой правилами безопасности концентрации метана, Сигнализаторы используются как в тупиковых забоях подготовительных выработок, так и в 2S других местах шахт, недоступных для стационарных и встроенных приборов.

Наиболее близким по функциям и конструктивному исполнению к заявляемому является сигналиэатор метана Зр

CNN-I 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 сигнализации и соединенному с ними измерителю концентрации метана (31 .

В некоторых ситуациях проявляется недостаточная надежность этого прибора. При разряде аккумуляторных батарей, несмотря на срабатывание блока контроля напряжения, прибор продолжает давать показания, s шахте он не может быть выключен шахтером, потому что для обеспечения непрерывного asтоматического контроля метана блок аккумуляторных батарей пломбируется.

Такая ситуация на практике встречает" ® ся чаще всего тогда, когда по вине обслуживающего персонала шахты или из-за неисправности зарядного устройства прибор выдается шахтеру с непол" ностью заряженным блоком аккумулято- э» ров. При этом показание прибора будет неверным, что даст ошибочное представление о степени опасности raзовой ситуации в шахте. Следователь" но, снижается надежность работы прибора.

Кроме того, срабатывание сигнализации о разряде блока аккумуляторов прибора в шахте не предотвращает глубокого разряда аккумуляторных батарей и снижается их долговечность, они преждевременно выходят иэ строя, что связано с увеличением затрат на эксплуатацию и ремонт сигнализатора

СИИ-1 за счет замены вьппедших из строя аккумуляторов.

1Iель изобретения — ловьппение йадежности работы прибора и долговечности аккумуляторных батарей за счет предотвращения 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 из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана, источник питания, плюсовая шина которого соединена с одним из входов блока сигнализации и управляющим элементом стабилизатора напряжения, а минусовая шина подключена к стабилизатору напряжения, блоку сигнализации, измерителю концентрации и одному из выходов датчика метана, другой вход которого объединен с другим входом блока сигнализации и лодклочен к выходу управляемого элемента стабилизатора напряжения, снабжен пороговым блоком, вылолненньм на ключевом тран. зисторе и оптопаре, причем оптопара соединена с ключевым транзистором, который подключен к управлякппему элементу стабилизатора напряжения, при этом минусовая шика источника питания подключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсовая - к олтопаре.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема сигналиэатора.

Ререносной шахтный сигналиэатор метана содержит датчик 1 метана и подключенный к его выходу блок 2 сигнализации, питаемые через стабилизатор 3 напряжения с управляемым элементом (транзистором) 4 от источника 5 питания (аккумуляторных бата" рей1. Блок 2 сигнализации имеет усиз 1115 литель 6 сигнала, компараторы 7 и 8, ключевой транзистор 9 и ряд резисторов. Все эти элементы блока сигнализации смонтированы на обшей плите.

На выходе блока сигнализации предусмотрены измеритель 10 концентрации метана и светодиод 11. Минусовая шина источника 5 питания соединена общим проводом 12 с датчикам 1 метана и блоком сигнализации 2. 10

Отличительной особенностью данного сигнализатора является введение порогового блока в виде оптопары 13 и ключевого транзистора 14. В качестse регулятора порога срабатывания íà 1$ входе оптопары 13 предусмотрен подстроечный резистор 15. При фототранзисторе оптопары имеются базовый 16 и нагрузочный 17 резисторы, при ключевом транзисторе 14 имеется базовый 2О резистор 18. Указанные резисторы предусмотрены для обеспечения необходимых параметров схемы. Вход оптопары 13 одним концом соединен с минусовым проводом 12 питания датчика з$ метана I и блока 2 сигнализации, а другим концом соединен с входом 19 управляемого элемента 4 стабилизатора 3 напряжения. Ключевой транзистор 14 подключен между выходом оптопары 13 и управляемым элементом 4 стабилизатора напряжения. Оптопара 13, транзистор 14 и резисторы 15-18 смонтированы на общей плате со стабилизатором 3 напряжения, Сигнализатор работает следующим образом.

При наличии метана на термокаталитическом датчике I метана, включенном в измерительный мост, сигнал че- 40

pes усилитель б поступает на вход ком 7. При превьппении заданного значения концентрации метана сигнал на выходе компаратора 7 резко возрастает, поскольку величина сигна- 4$ ла на выходе усилителя 6 превьппает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 7, которое задается потенциометром уставки срабатывания сигнализации. Положительный потенци" $0 ал с выхода компаратора 7 открывает ключевой транзистор 9 и загорается светодиод 11 сигнализации. Измеритель

I0 концентрации метана, подключенный к выходу усилителя 6, показывает зна- $$ чение концентрации метана в шахтной атмосфере. 11ри отсутствии метана показание измерителя 10 должно быть

537 41 равно нулю, поскольку измерительный мост сбалансирован потенциометром настройки нуля, который включен в измерительный мост. Калибруется измерительный тракт 1усилитель 6, измеритель 10) потенциометром на входе усилителя б путем подачи на датчик метана аттестованной метановоздушной смеси. При разряде аккумуляторных батарей 5 срабатывает компаратор 8 контроля напряжения, при этом напряжение на его выходе резко возрастает и открывается ключевой транзистор 9, в результате 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 отенциометра 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 1Ч 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 оцтопары, светодиод гаснет, при этом закрывается фототранзистор оптопары 13, вследствие чего открьг вается ключевой транзистор 14, кото! !5537

Редактор Л.Письман Техред М.Пароцай Корректор С.!1!екмар

Заказ 2894/5 Тираж 446 Подписное

HPÈÈ×È Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035„ Москва, !!(-35, Paymczàÿ наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"„ r.. Ужгород, ул. Проектная, 4 рый щунтирует 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 случа уже были бы неточными и предотвращается глубокий разряд аккумуляторной батареи. Уставка срабатывания порогового блока выбираетсяя ниже в елйчины с раба тыв ания 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 бата5 рей предотвращается выдача ложных показаний, а также не допускается глубокий разряд аккумуляторных батарей. Это повышает надежность работы прибора и долговечность блока аккумуляторных батарей.

Кроме прямой экономии, предлагаемый сигнализатор обеспечивает и существенный эффект в повышении без= опасности труда шахтеров за счет исключения использования сигнализатора метана в таком состоянии, когда он дает неточные показания.