SU1115537A1

SU1115537A1 - Mine portable methane alarm

Info

Publication number: SU1115537A1
Application number: SU833612477A
Authority: SU
Inventors: Э.И. Биренберг; М.Б. Львовский; Г.С. Тросман; А.В. Сапилов; Н.Я. Лазукин; А.А. Марченко; В.Н. Заплавский; В.В. Ивашов
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-05-23

Abstract

ПЕРЕНОСНОЙ ПТАХТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА, содержащий датчик метана , соединенный с блоком сигнализации , один из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана , источник питани , плюсова пшна которого соединена с одним из входов блока сигнализации и управл ющим элементом стабилизатора напр жени , а минусова шина подключена к стабилизатору напр жени , блоку сигнализации , измерителю концентрации и одному из входов датчика метана, другой вход которого объединен с другим входом блока сигнализации и подключен к выходу управл емого элемента стабилизатора напр жени , о .т л и чающийс тем, что, с целью повышени надежности работы сигнализатора , он снабжен пороговым блоком, (Л вьтолненным на ключевом транзисторе и оптопаре, причем оптопара соединена с ключевым транзистором, который подключен к управл ющему элементу стабилизатора напр жени , при этом минусова щина источника питани подключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсова - к опел топаре . СП СА: vjA PORTABLE MONTHLY MEATING SIGNALING SIGNAL CONTAINER, containing a methane sensor connected to an alarm unit, one of the outputs of which is connected to a methane concentration meter, a power source whose positive pin is connected to one of the inputs of the alarm unit and a control element of the voltage regulator, and a negative bus is connected to a voltage regulator, an alarm unit, a concentration meter and one of the inputs of the methane sensor, the other input of which is combined with another input of the alarm unit and connected to the output controlled voltage stabilizer element, that is, in order to increase the reliability of the detector, it is equipped with a threshold unit (executed on the key transistor and optocoupler, and the optocoupler is connected to a key transistor that is connected to the control the voltage regulator element, while the minus power supply is connected to the optocoupler and the key transistor, and the plus to the Opel Topar. SP SA: vj

Description

Изобретение относитс к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к автоматическим средствам газовой защиты, и может быть использовано дл непрерьйного автоматического контрол содержани метана в шахтной атмосфере и сигнализации о превьппении допустимых норм содержани метана в шахте. Известны переносные шахтные сигна лизаторы метана - приборы GP-250 понской фирмы Рикен СП и АРД английской Лирмы Сигер 2 , которые имеют аналогичное структурное постро ение. Они предназначены дл непрерьш ного автоматического контрол содержани метана в атмосфере угольных шахт, опасных по газу, и дл подачи звукового и светового сигналов при достижении в контролируемой атмосфере предельно допустимой, регламентируемой правилами безопасности концентрации метана. Сигнализаторы используютс как в тупиковых забо х подготовительных выработок, так ив других местах тахт, недоступных дл стационарных и встроенных приборов. Наиболее близким по функци м и конструктивному исполнению к за вл е мому вл етс сигнализатор метана СММ-1, выпускаемый серийно Омским за водом Электроточприбор. Переносной . шахтный сигнализатор метана содержит источник питани , подключенный через стабилизатор напр жени с управл емым элементом к последовательно соединенным датчику метана и блоку сигнализа ции и соединенному с ними измерителю концентрации метана 3 . В некоторых ситуаци х про вл етс недостаточна надежность этого прибо ра. При разр де аккумул торных батарей , несмотр на срабатьгоание блока контрол напр жени , прибор продолжа ет давать показани , в шахте он не может быть выключен шахтером, потому что дл обеспечени непрерьгоного автоматического контрол метана блок аккумул торных батарей пломбируетс . Така ситуаци на практике встречает с чаще всего тогда, когда по вине обслуживающего персонала щахты или из-за неисправности зар дного устройства прибор вьщаетс шахтеру с неполностью зар женным блоком аккумул торов . При этом показание прибора будет неверным, что даст ошибочное представление о степени опасности гаN 372 зовой ситуации в гаахте. Следовательно , снижаетс надежность работы прибора . Кроме того, срабатывание сигнализации о разр де блока аккумул торов прибора в шахте не предотвращает глубокого разр да аккумул торных батарей и снижаетс их долговечность, они преждевременно выход т из стро , что св зано с увеличением затрат на зксплуатацию и ремонт сигнализатора СММ-1 за счет замены вьштедших из стро аккумул торов. Цель изобретени - повьппение надежности работы прибора и долговечности аккумул торных батарей за счет предотвращени вьэдачи прибором неверной информации о газовой обстановке в тахте и исключени глубокого разр да аккумул торных батарей, Цель достигаетс тем, что переносной шахтный сигнализатор метана, содержащий датчик метана, соединенный с блоком сигнализации, один из выходов которого подключен к измерителю концентрации метана, источник питани , плюсова шина которого соединена с одним из входов блока сигнализации и управл ющим элементом стабилизаторд напр жени , а минусова шина подключена к стабилизатору напр жени , блоку сигнализации, измерителю концентрации н одному из выходов датчика метана, другой вход которого объединен с другим входом блока сигнализации и подключен к выходу управл емого элемента стабилизатора напр жени , снабжен пороговым блоком, вьтолненньм на ключевом тран знсторе и оптопаре, причем оптопара соединена с ключевым транзистором, который подключен к управл ющему элементу стабилизатора напр жени , при этом минусова шина источника питани подключена к оптопаре и ключевому транзистору, а плюсова - к оптопаре . I На чертеже представлена принципиальна электрическа схема сигнализатора . Переносной шахтный сигнализатор метана содержит датчик 1 метана и подключенный к его выходу блок 2 сигнализации , питаемые через стабилизатор 3 напр жени с управл емым элементом (транзистором) 4 от источника 5 питани Саккумул торных батаpeй . Блок 2 сигнализации имеет усилитель 6 сигнала, компараторы 7 и 8, ключевой транзистор 9 и р д резисторов . Все эти элементы блока сигнализации смонтированы на общей плите. На выходе блока сигнализации предусмотрены измеритель 10 концентрации метана и светодиод 11. Минусова ииНа источника 5 питани соединена общим проводом 12 с датчиком I метана и блоком сигнализации 2. Отличительной особенностью данного сигнализатора вл етс введение порогового блока в виде оптопары 13 и ключевого транзистора 14. В качест ве регул тора порога срабатьюани на входе оптопары 13 предусмотрен подстроечный резистор 15. При фототранзисторе оптопары имеютс базовый 16 и нагрузочный 17 резисторы, при ключевом транзисторе 14 имеетс базовый резистор 18. Указанные резисторы предусмотрены дл обеспечени необходимых параметров схемы. Вход оптопары 13 одним концом соединен с минусовьм проводом 12 питани датчика метана и блока 2 сигнализации, а другим концом соединен с входом 19 управл емого элемента А стабилизатора 3 напр жени . Ключевой транзистор 14 подключен между выходом оптопары 13 и управл емым элементом Д стабилизатора напр жени . Оптопара 13 транзистор 14 и резисторы 15-18 смон тированы на общей плате со стабилизатором 3 напр жени . Сигнализатор работает следующим образом. При наличии метана на термокаталитическом датчике 1 метана, включенном в измерительный мост, сигнал через усилитель 6 поступает на вход компаратора 7. При превьппении заданного значени концентрации метана сигнал на выходе компаратора 7 резко возрастает, поскольку величина сигна-45 The invention relates to safety in coal mines, in particular, to automatic gas protection means, and can be used to continuously automatically control the methane content in the mine atmosphere and to signal that the permissible methane content in the mine is exceeded. Portable methane detectors for methane are known — the GP-250 devices of the Japanese firm Riken SP and the ARD of the English Lirma Seeger 2, which have a similar structural design. They are intended for the continuous automatic control of methane in the atmosphere of coal mines that are hazardous for gas, and for giving sound and light signals when reaching the maximum permissible concentration controlled by the safety rules for methane in a controlled atmosphere. Signaling devices are used both in dead ends of development workings, and in other places of otkht inaccessible to stationary and built-in devices. The closest one in function and design to the claimed application is the methane detector SMM-1, commercially available from Omsk for water Electroto-instrument. Portable The methane mine alarm device contains a power source connected through a voltage regulator with a controllable element to a series-connected methane sensor and an alarm unit and a methane concentration meter 3 connected to them. In some situations, the reliability of this instrument is insufficient. When a battery is discharged, despite the discharge of the voltage control unit, the device continues to give readings; it cannot be turned off by the miner in the mine because the battery pack is sealed to ensure uninterrupted automatic monitoring of methane. Such a situation in practice is encountered most often when, due to the fault of the maintenance personnel of the shakht or due to a malfunction of the charger, the device is supplied to a miner with an incompletely charged battery pack. At the same time, the instrument reading will be incorrect, which will give an erroneous idea of the degree of danger of the gas situation in the gas engine. Consequently, the reliability of the instrument is reduced. In addition, triggering an alarm on the discharge of the battery of an instrument in a mine does not prevent the deep discharge of batteries, and their durability is reduced, they prematurely fail, which is associated with an increase in the cost of operating and repairing the SMM-1 alarm due to replacement of the batteries that have been taken out. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device and the durability of batteries by preventing the device from incorrect information about the gas situation in the vehicle and eliminating the deep discharge of batteries. The goal is achieved by the portable methane detector with a methane sensor connected to the unit alarm, one of the outputs of which is connected to a methane concentration meter, a power source, the plus bus of which is connected to one of the inputs of the alarm unit and control voltage stabilizer, and the minus bus is connected to a voltage regulator, an alarm unit, a concentration meter on one of the outputs of the methane sensor, the other input of which is combined with another input of the alarm unit and connected to the output of a voltage regulator controlled element , is realized on the key driver and optocoupler, the optocoupler being connected to the key transistor, which is connected to the control element of the voltage regulator, while the minus bus is The power supply is connected to the optocoupler and the key transistor, and the plus to the optocoupler. I The drawing is a circuit diagram of the detector. The methane portable mine detector contains a methane sensor 1 and an alarm unit 2 connected to its output, fed through a voltage regulator 3 with a controllable element (transistor) 4 from the power supply 5 of the Saccumulator batteries. The alarm unit 2 has a signal amplifier 6, comparators 7 and 8, a key transistor 9, and a series of resistors. All these elements of the alarm unit are mounted on a common plate. At the output of the alarm unit, a methane concentration meter 10 and an LED 11 are provided. Minus and power supply sources 5 are connected by a common wire 12 to the methane sensor I and the alarm unit 2. A distinctive feature of this signaling device is the introduction of a threshold unit in the form of an optocoupler 13 and a key transistor 14. A trimming resistor 15 is provided at the input of the optocoupler 13 as a threshold regulator. At the phototransistor of the optocoupler there are a base 16 and a load 17 resistors, with a key transistor 14 there is AZOV resistor 18. These resistors are provided to provide the necessary circuit parameters. The optocoupler input 13 is connected at one end to the minus wire 12 of the methane sensor supply and the alarm unit 2, and at the other end is connected to the input 19 of the controlled element A of the voltage regulator 3. The key transistor 14 is connected between the output of the optocoupler 13 and the controlled element D of the voltage regulator. The optocoupler 13 transistor 14 and resistors 15-18 are mounted on a common board with a voltage regulator 3. The detector works as follows. In the presence of methane on the thermocatalytic sensor 1 of methane, included in the measuring bridge, the signal through amplifier 6 is fed to the input of comparator 7. When the set value of methane concentration is exceeded, the signal at output of comparator 7 increases dramatically, because the signal-45

ла на выходе усилител 6 превьппает напр жение на неинвертирующем входе компаратора 7, которое задаетс потенциометром уставки срабатывани сигнализации. Положительный потенциал с выхода компаратора 7 открьгеает ключевой транзистор 9 и загораетс светодиод I сигнализации. Измеритель 10 концентрации метана, подключенный к выходу усилител 6, показывает зна-55 The output of amplifier 6 exceeds the voltage at the non-inverting input of comparator 7, which is set by the alarm setpoint potentiometer. The positive potential from the output of the comparator 7 releases the key transistor 9 and the I alarm LED lights up. Methane concentration meter 10 connected to amplifier 6 output shows sign-55

чение концентрации метана в щахтной атмосфере. При отсутствии метана показание измерител 10 должно бытьconcentration of methane in the atmospheric atmosphere. In the absence of methane, meter reading 10 should be

ры 13 и удерживает его в открытом состо нии, вследствие чего ключевой транзистор 14 закрыт и не шунтирует вход (.базу) управл емого элемента (транзистора) 4 стабилизатора. При снижении напр жени аккумул торных батарей ниже заданной величины, котора определ етс подстроечным резистором 15, задающим ток через свепри этом закрьгааетс фототранзистор оптопары 13, вследствие чего открываетс ключевой транзистор 14, которавно нулю, поскольку измерительный мост сбалансирован потенциометром настройки нул , который включен в измерительный мост. Калибруетс измерительный тракт {.усилитель 6, измеритель 1П) потенциометром на входе усилител 6 путем подачи на датчик метана аттестованной метановоздушной смеси . При разр де аккумул торных батарей 5 сгабатьтает компаратор 8 контрол напр жени , при этом напр жение на его выходе резко возрастает и открьшаетс ключевой транзистор 9, в результате чего загораетс светодиод 11 сигнализации. Уставка срабатывани компаратора 8 контрол напр жени задаетс потенциометром на неинвертирующем входе компаратора, а инвертирующий вход этого компаратора подключен к плюсовой тине аккумул торных батарей. Стабилизатор 3 напр жени с управл емьм элементом 4 настраиваетс с помощью потенциометра на инвертирующем входе операционного усилител стабилизатора, неинвертирующий вход подключен к стабистору, который вл етс источником опорного напр жени по компенсационной схеме. Напр жение с положительного вывода аккумул торных батарей 5 поступает на вход 19 управл емого элемента 4 (в анном случае транзистора,, а стабилизированное напр жение снимаетс с эмиттера транзистора 4. Пороговый блок в виде транзисторной оптопары 13 работает следующим образом. Когда напр жение аккумул торных атарей соответствует номинальному, ветодиод оптопары 13, который питатс от аккумул торных батарей чеез подстроечный резистор 15, нахоитс в, зажженном состо нии. При том он своим световьтм потоком воздействует на фототранзистор оптопатодиод оптопары, светодиод гаснет.13 and keeps it open, as a result of which the key transistor 14 is closed and does not shunt the input (. base) of the controlled element (transistor) 4 of the stabilizer. When the battery voltage drops below a predetermined value, which is determined by the trimming resistor 15, which drives the phototransistor of the optocoupler 13 through the indicator, the key transistor 14 opens, which is equal to zero, because the measuring bridge is balanced by the zero setting potentiometer, which is included in the measuring transistor 14. bridge. The measuring path {amplifier 6, meter 1P) is calibrated with a potentiometer at the input of amplifier 6 by applying to the sensor methane a certified methane-air mixture. When battery batteries 5 are depleted, voltage comparator 8 is bent, while the voltage at its output increases sharply and key transistor 9 opens, causing the alarm LED 11 to light up. The operation setting of the voltage comparator 8 is set by a potentiometer on the non-inverting input of the comparator, and the inverting input of this comparator is connected to the positive battery battery. Voltage stabilizer 3 with control element 4 is tuned using a potentiometer at the inverting input of the operational amplifier of the stabilizer, the non-inverting input is connected to the stabilizer, which is the source of the reference voltage according to a compensation circuit. The voltage from the positive output of the batteries 5 is fed to the input 19 of the controlled element 4 (in the case of the transistor, and the stabilized voltage is removed from the emitter of the transistor 4. The threshold unit in the form of a transistor optocoupler 13 operates as follows. When the battery voltage The batteries correspond to the nominal one, the LED of the optocoupler 13, which is powered by batteries through a trimming resistor 15, is in the lighted state. At the same time, it affects the phototransistor optically by its light flux. optodiode optocouple, the LED goes out.

рый шунтирует базу управл емого транзистора 4 стабилизатора 3 напр жени . Управл емый транзийтор 4 закрываетс и ток, потребл емый сигнализатором метана, резко снижаетс до ничтожно малой величины, поскольку напр жение на,эмиттере транзистора резко падает/ Прибор перестает выдавать показани концентрации метанаj которые в этом случае уже бьши бы неточными и предотвращаетс глубокий разр д аккумул торной батдреи. Уставка срабатывани гю.рогового блока выбираетс ниже величины срабатьшани блока контрол напр жени , которьй сохран ет свои функции предупреждени о разр де аккумул торных батарей.ry shunts the base of the controlled transistor 4 of the voltage regulator 3. The controlled transistor 4 closes and the current consumed by the methane detector decreases sharply to an insignificantly small value, because the voltage on the emitter of the transistor drops sharply / The device stops giving readings of methane concentrations that in this case would be inaccurate and prevent deep discharge of batteries torno bardrei. The pickup setting of the gyro unit is selected below the voltage value of the voltage monitoring unit, which retains its function of warning of low battery.

Экономический эффект достигаетс благодар введению порогового устройства на оптопаре и ключевого транзистора , воздействующего на управл емый элемент стабилизатора напр жени . При разр де аккумул торных батарей предотвращаетс вьщача ложных показаний, а также не допускаетс глубокий разр д аккумул торных батарей . Это повышает надежность работы прибора и долговечность блока аккумул торных батарей.The economic effect is achieved due to the introduction of a threshold device on the optocoupler and a key transistor acting on a controlled element of a voltage stabilizer. When batteries are discharged, false readings are prevented, and the batteries are not deeply discharged. This increases the reliability of the instrument and the durability of the battery pack.

Кроме пр мой экономии, предлагаемый сигнализатор обеспечивает и существенный эффект в повьшении безг опасности труда шахтеров за счет исключени использовани сигнализатора метана в таком состо нии , когда он дает неточные показани ,. In addition to direct savings, the proposed detector provides a significant effect in increasing the occupational hazard of miners by eliminating the use of a methane detector in a state where it gives inaccurate readings.

Claims

PORTABLE SHAFT SIGNAL METHANIZER, containing a methane sensor connected to an alarm unit, one of the outputs of which is connected to a methane concentration meter, a power supply whose positive bus is connected to one of the inputs of the alarm unit and a voltage stabilizer control element, and the negative bus is connected to voltage stabilizer, alarm unit, concentration meter and one of the inputs of the methane sensor, the other input of which is combined with another input of the alarm unit and connected to the control output a removable voltage stabilizer element, characterized in that, in order to increase the reliability of the signaling device, it is equipped with a threshold block made on a key transistor and an optocoupler, the optocoupler connected to a key transistor that is connected to the control element of the voltage regulator, while the negative bus of the power supply It is connected to an optocoupler and a key · transistor, and a positive one is connected to an optocoupler.

SU ,. 1115537