АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАНА Российский патент 1995 года по МПК E21F17/18 

Изобретение относится к средствам измерения концентрации метана и может быть использовано в горной промышленности, а также в коммуникационных коллекторах подземных сооружений.

Контроль концентрации метана как для шахт, так и для любых подземных сооружений является необходимым условием для обеспечения безопасности.

Известно устройство контроля концентрации метана, работающее в двух режимах - статическом и динамическом [1]. В статическом режиме, когда сигнал от датчика концентрации метана постоянен или медленно меняется, напpяжение на выходе аналогового сумматоpа мало, поэтому сигнал на выходе усилителя постоянен и выходное инерционное звено имеет максимальную постоянную времени. В динамическом режиме сигнал на выходе датчика нарастает быстрее, чем на выходе инерционного звена, уменьшается постоянная времени и сигнал поступает на исполнительный механизм.

Недостаток устройства - большая материалоемкость.

Известно устройство газовой защиты [2], которое является наиболее близким аналогом к заявленному, содержащее блок питания, подключенный к датчику метана и стабилизатору. Датчик метана через пороговые блоки верхнего и нижнего уровня подключен к блоку управления, который через оптопару соединен с аппаратом сигнализации, выполненным на релейных элементах.

Недостатки этого устройства - громоздкость, низкая надежность и большое потребление энергии.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и электроемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в систему контроля и сигнализации, содержащую датчики метана, каждый из которых соединен с соответствующим преобразователем, блок питания и блок индикации, введены устройство стабилизации и выделения сигнала, устройство логической обработки сигнала и звуковой сигнализатор, мнемосхема и диодный элемент ИЛИ. Блок питания подключен ко входам устройства стабилизации и выделения сигнала, выходы которого соединены ко входам устройства логической обработки сигнала. Каждый датчик метана через соответствующий преобразователь сигнала соединен с устройством стабилизации и выделения сигнала двухсторонней связью. Информационные выходы устройства логической обработки сигнала соединены со входами блоков индикации, выходы которых подключены ко входам мнемосхемы. Управляющие выходы устройств логической обработки сигнала и блоков индикации подключены ко входу блока звуковой сигнализации. Каждое устройство стабилизации и выделения сигнала содержит блок стабилизации и диодный мост, в одну диагональ которого подключен стабилизатор, а другая через стабилитрон соединена со светодиодом оптронной пары. Устройство логической обработки сигнала состоит из n элементов ИЛИ, где n - число контролируемых участков, каждый из которых выполнен на транзисторном ключе, база которого через последовательно соединенные фотодиоды оптронных пар и нагрузочный резистор соединена с эмиттером, а коллектор соединен с общей шиной. Диодный элемент ИЛИ выполнен на диодах, аноды которых объединены и являются выходом. Катоды диодов соединены с эмиттером элементов ИЛИ устройства логической обработки сигнала.

На фиг. 1 представлена общая схема автоматической системы контроля и сигнализации содержания метана; на фиг. 2 - устройство стабилизации выделения сигнала; на фиг. 3 - устройство логической обработки сигнала.

Автоматическая система контроля и сигнализации содержит датчики 1 метана, соединенные с соответствующим преобразователем 2, блок питания 3, подключенный к входам устройства 4 стабилизации и выделения сигнала. Последнее двухсторонней связью соединено с соответствующим преобразователем и со входами устройства 5 логической обработки, которое подключено к блоку звуковой сигнализации 6 и блоку 7 индикации, который подключен к мнемосхеме 8.

Устройство 4 стабилизации и выделения сигнала состоит из блока стабилизации 9 и блока 10 выделения сигнала, выполненного на диодном мосту 11, токоограничивающем резисторе 12, стабилитроне 13 и светодиоде 14. Одна диагональ диодного моста 11 подключена к конденсатору (блоку стабилизации), а другая диагональ (разными плечами) через токоограничительный резистор 12 и стабилитрон подключена к светодиоду 14 оптронной пары.

Устройство 5 логической обработки содержит по числу контролируемых технологических участков элементы ИЛИ 15, выполненные на транзисторном ключе 16, база которого через последовательно соединенные светодиоды 17 оптопары и резистор 18 подключена к эмиттеру транзисторного ключа 16, который является выходом элемента ИЛИ 15. Все элементы ИЛИ 15 подключены к диодному элементу ИЛИ 19.

Система работает следующим образом.

Сетевое напряжение переменного тока подается через блок питания на устройство стабилизации и выделения сигнала.

На каждом контролируемом участке размещается по три датчика метана. Датчики 1 метана работают таким образом, что если содержание метана на контролируемом участке не превышает предельно допустимой величины, то от преобразователя 2 на устройство 4 стабилизации и выделения сигнала по линии питания поступает сигнал 1213 постоянного тока. Разделение переменной и постоянной составляющей сигнала происходит в устройстве 4 стабилизации и выделения сигнала.

При содержании метана, равном или превышающем предельно допустимую величину, постоянная составляющая сигнала отсутствует. При этом оптроны 14 закрываются и на транзисторном ключе 16 элемента ИЛИ 15 вырабатывается сигнал о наличии метана на участке. Одновременно формируется и звуковой сигнал. Сигналы с блоков индикации 7 поступают на мнемосхему 8, которая повторяет подземное сооружение в натурных условиях.

Все элементы серийно выпускаемые: датчик метана ДМТ-6, серийно выпускаемого Конотопским электромеханическим заводом "Красный Металлист".

Устройство стабилизации и выделения сигнала известно из анализатора метана АТЗ-1, выпускаемого Конотопским заводом "Красный Металлист" ТУ12.48.088-04.

Таким образом, данная автоматическая система контроля и сигнализации содеpжания метана ток потребляет не более 40 мА. Габаритные размеры, мм, не более: длина - 362, ширина - 360, высота - 230, масса - не более 15 кг.

Следовательно, заявленная система является экономичной в потреблении электроэнергии и компактной, что делает ее удобной в применении.

Использование: в шахтах и любых подземных сооружениях. Сущность изобретения: в автоматическую систему контроля и сигнализации содержания метана, содержащую датчики метана, соединенные с преобразователями, блок питания и блок индикации, введены устройство стабилизации и выделения сигнала, устройство логической обработки, блок звуковой сигнализации и мнемосхема. Устройство стабилизации и выделения сигнала выполнено на диодном мосте, одна из диагоналей которого через стабилитрон соединена со светодиодом оптронной парой. Устройство логической обработки выполнено на элементах ИЛИ. Это позволяет сделать систему малогабаритной и экономичной в потреблении электроэнергии. 3 ил.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАНА, содержащая датчики метана, каждый из которых соединен с соответствующим преобразователем, блок питания и блок индикации, отличающаяся тем, что в нее введены устройство стабилизации и выделения сигнала, устройство логической обработки сигнала, звуковой сигнализатор, мнемосхема и диодный элемент ИЛИ, причем блок питания подключен к входам устройства стабилизации и выделения сигнала, выходы которого соединены с входом устройства логической обработки сигнала, каждый датчик метана через соответствующий преобразователь сигнала соединен с устройством стабилизации и выделения сигнала двусторонней связью, информационные выходы устройства логической обработки сигнала соединены с входами блоков индикации, выходы которых подключены к входам мнемосхемы, а управляющие выходы устройств логической обработки сигнала и блоков индикации подключены к входу блока звуковой сигнализации, при этом каждое устройство стабилизации и выделения сигнала содержит блок стабилизации и диодный мост, в одну диагональ которого подключен стабилизатор, а другая через стабилитрон соединена со светодиодом оптронной пары, а устройство логической обработки сигнала состоит из n элементов ИЛИ, где n - число контролируемых участков, каждый из которых выполнен на транзисторном ключе, база которого через последовательно соединенные фотодиоды оптронных пар и нагрузочный резистор соединена с эмиттером, а коллектор соединен с общей шиной, диодный элемент ИЛИ выполнен на диодах, аноды которых объединены и являются выходом, а катоды диодов соединены с эмиттером элементов ИЛИ устройства логической обработки сигналов.