SU1115537A1 - Переносной шахтный сигнализатор метана - Google Patents

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: 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

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

чение концентрации метана в щахтной атмосфере. При отсутствии метана показание измерител  10 должно быть

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.

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.

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.

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 ,.

Claims (1)

1. ПЕРЕНОСНОЙ ШАХТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА, содержащий датчик метана, соединенный с блоком сигнали- зации, 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, обличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы сигнализатора, он снабжен пороговым блоком, выполненным на ключевом транзисторе и оптопаре, причем оптопара соединена с ключевым транзистором, который подключен к управляющему элементу стабилизатора напряжения, при этом минусовая шина источника питания подключена к оптопаре и ключевому · транзистору, а плюсовая - к оптопаре .

   SU,. 1115537