Видеокамера искробезопасная тепловизионная Российский патент 2024 года по МПК H04N7/18 H04N23/52 E21F17/00 

Область техники

Изобретение относится к горной автоматике, в частности к искробезопасным тепловизионным видеокамерам, и может быть использовано для регистрации и анализа температурных контрастов динамических и статических объектов в зоне наблюдения, передачи обрабатываемой информации и изображения по цифровым каналам волоконно-оптических линий связи, G.SHDSL и беспроводному каналу связи Wi-Fi, с возможностью установки на подвижные механизмы (дизель-гидравлические локомотивы, вагоны и т.д.).

Уровень техники

На сегодняшний день из уровня техники известны различные искробезопасные тепловизионные видеокамеры для горнодобывающей промышленности, так из CN 209767664 U (опубл. 10.12.2019 г., МПК H04N 5/225; H04N 5/33) известна тепловизионная камера содержащая корпус, германиевое стекло, корпус тепловизионной камеры, барьер безопасности, полупроводниковый холодильник и литиевую батарею, при этом литиевая батарея и неподвижная пластина неподвижно расположены в корпусе; барьер безопасности и корпус тепловизионной камеры неподвижно расположены на неподвижной пластине; при этом в одном конце корпуса выполнено круглое отверстие, на внутренней стенке круглого отверстия неподвижно расположено германиевое стекло, линза корпуса тепловизионной камеры соответствует германиевому стеклу, в верхней стенке выполнено прямоугольное окно корпуса в котором неподвижно установлен полупроводниковый холодильник, и выходной конец литиевой батареи электрически соединен с входным концом защитного барьера.

Из CN 210536735 U (опубл. 15.05.2020 г., МПК H04N 5/225) известна горнодобывающая тепловизионная камера искробезопасного типа, которая содержит корпус, верхнюю крышку, воздушную камеру, неподвижное основание, опорную раму, линзу, линзу для инфракрасного изображения, защитный барьер, перегородку, внешний источник питания, сквозное отверстие для цепи, монтажную пластину, защитную пластину, вентилятор, вентиляционную трубу, воздухозаборник и воздушное ограждение. Полезные эффекты данной полезной модели заключаются в том, что устройство снабжено барьером безопасности; устранен недостаток, заключающийся в том, что существующая инфракрасная камера не имеет искробезопасного типа.

Данная видеокамера выбрана в качестве прототипа настоящего изобретения.

Недостатком данных тепловизионных видеокамер является выполнение искробезопасности по типу взрывозащищенной оболочки, что влияет на габариты и массу устройства, кроме того, в данных источниках раскрыто применение барьера безопасности и элемента Пельтье, что не решает в полной мере проблемы ограничения максимально допустимых емкостей и индуктивностей внутри функциональных узлов до искробезопасных значений, ограничения максимального напряжения и токов в функциональных узлах и запирания реактивной составляющей электрических цепей внутри устройства для его использования в условиях горных выработок, опасных по газу и угольной пыли.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении искробезопасности устройства и обеспечения применения изобретения в условиях горных выработок, опасных по газу и угольной пыли, отвечающих требованиям искробезопасности уровня ia.

Заявленный технический результат обеспечивает видеокамера искробезопасная тепловизионная, содержащая корпус из металлической оболочки, переднюю и заднюю крышки и отсек с кабельными вводами для подключения искробезопасных цепей, при этом внутри корпуса находятся тепловизионный модуль, видеосервер и вспомогательные платы, отличающаяся тем, что видеокамера искробезопасная тепловизионная содержит схему стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления, служащую для ограничения тока и напряжения, при этом схема стабилизации входного тока включает в себя повышающий преобразователь, состоящий из конденсатора С1, резистора Rш, индуктивности L1, транзистора VT1, диода VD1, конденсатора С2 и системы управления, которая отслеживает потребляемый ток на резисторе Rш и напряжение на выходе повышающего преобразователя, а также получает данные от подключенных к ней датчиков влажности и давления, за счет чего уменьшает максимальный входной ток при повышении влажности и уменьшении давления, и соответственно увеличивает максимальный входной ток при понижении влажности и увеличении давления.

Краткое описание чертежей

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом.

На чертеже - блок-схема стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления.

Осуществление изобретения

Конструктивно видеокамера искробезопасная тепловизионная (далее - устройство) представляет собой корпус из металлической оболочки с кронштейном, внутри которого находятся аппаратные модули. Помимо металлической оболочки, корпус содержит переднюю и заднюю крышки, отсек с кабельными вводами для подключения искробезопасных цепей, а также внешнюю Wi-Fi антенну, установленную на верхней части корпуса. В переднюю крышку встроено смотровое окно, которое используется для тепловизионного модуля. Также на передней крышке размещены: светодиоды инфракрасной подсветки, подсветки видимого спектра и блока индикации работы тепловизионной видеокамеры. Материал смотровых окон: стекло бесцветное для подсветок, а стекло германиевое для тепловизионного модуля.

Внутри корпуса находится набор электрической аппаратуры: тепловизионный модуль, видеосервер, вспомогательные платы, схема стабилизации входного тока и антенна 2,4 ГГц.

Видеосервер предназначен для анализа видеоданных в режиме реального времени согласно заранее определенным алгоритмам.

Обеспечение искробезопасности устройства достигается путем ограничения максимально допустимых емкостей и индуктивностей внутри функциональных узлов до искробезопасных значений, ограничения максимального напряжения и тока в функциональных узлах, запирание реактивной составляющей электрических цепей внутри устройства.

Ограничение емкостей и индуктивностей ведется путем контроля параметров устанавливаемых компонентов и недопущением превышения данных параметров в ключевых точках схемы.

Блок-схема стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления показана на чертеже.

Схема стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления, основана на повышающем преобразователе (1), состоящего из конденсатора С1, резистора Rш, индуктивности L1, системы управления (2), транзистора VT1, диода VD1 и конденсатора С2. Работа повышающего преобразователя идет по классической схеме за исключением того, что система управления (2) постоянно следит за током потребления нагрузкой с помощью резистора Rш и напряжением на выходе повышающего преобразователя (1). Состояние внешней среды измеряется с помощью датчика влажности (3) и датчика давления (4), подключенных к системе управления (2). В результате измерения состояния внешней среды система управления (2) принимает решение о снижении или повышении порога максимального тока потребления нагрузкой, при этом мощность, выдаваемая в нагрузку, остается полностью искробезопасной, не способной поджечь рудничный газ и угольную пыль.

Из знаний физики известно, что при повышении влажности сопротивление воздушной среды падает, а при повышении давления сопротивление растет. Заложенный алгоритм управления ограничения тока нагрузки позволяет адаптировать потребление тока устройством в зависимости от окружающей среды, при этом оставаясь искробезопасной. Это позволяет в определенные моменты получать дополнительную мощность для вычислительных возможностей видеосервера, при этом не нарушая искробезопасность устройства. Для предотвращения возникновения искры максимальный входной ток уменьшается при повышении влажности и увеличивается при понижении влажности. Также ведется контроль давления, и при его повышении предел максимального входного тока увеличивается и уменьшается при понижении давления.

Кроме того, на входе схемы стабилизации входного тока устройства установлен модуль плавного пуска (5), который плавно заряжает конденсатор С1 и позволяет удерживать параметры тока и напряжения в безопасных пределах во время запуска устройства.

Изобретение относится к горной автоматике, в частности к искробезопасным тепловизионным видеокамерам. Видеокамера содержит корпус из металлической оболочки, переднюю и заднюю крышки и отсек с кабельными вводами для подключения искробезопасных цепей, внутри корпуса находятся тепловизионный модуль, видеосервер и вспомогательные платы, схему стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления, служащую для ограничения тока и напряжения. Схема стабилизации входного тока включает в себя повышающий преобразователь, состоящий из конденсатора С1, резистора Rш, индуктивности L1, транзистора VT1, диода VD1, конденсатора С2 и системы управления, которая отслеживает потребляемый ток на резисторе Rш и напряжение на выходе повышающего преобразователя, а также получает данные от подключенных к ней датчиков влажности и давления, за счет чего уменьшает максимальный входной ток при повышении влажности и уменьшении давления и, соответственно, увеличивает максимальный входной ток при понижении влажности и увеличении давления. Технический результат - повышение искробезопасности устройства и обеспечение применения в условиях горных выработок, опасных по газу и угольной пыли, отвечающих требованиям искробезопасности уровня ia. 1 ил.

1. Видеокамера искробезопасная тепловизионная, содержащая корпус из металлической оболочки, переднюю и заднюю крышки и отсек с кабельными вводами для подключения искробезопасных цепей, при этом внутри корпуса находятся тепловизионный модуль, видеосервер и вспомогательные платы, отличающаяся тем, что видеокамера искробезопасная тепловизионная содержит схему стабилизации входного тока, имеющего зависимость от влажности и атмосферного давления, служащую для ограничения тока и напряжения, при этом схема стабилизации входного тока включает в себя повышающий преобразователь, состоящий из конденсатора С1, резистора Rш, индуктивности L1, транзистора VT1, диода VD1, конденсатора С2 и системы управления, которая отслеживает потребляемый ток на резисторе Rш и напряжение на выходе повышающего преобразователя, а также получает данные от подключенных к ней датчиков влажности и давления, за счет чего уменьшает максимальный входной ток при повышении влажности и уменьшении давления и, соответственно, увеличивает максимальный входной ток при понижении влажности и увеличении давления.

2. Видеокамера искробезопасная тепловизионная по п. 1, отличающаяся тем, что на входе схемы стабилизации входного тока устройства установлен модуль плавного пуска, который плавно заряжает конденсатор С1 и позволяет удерживать параметры тока и напряжения в безопасных пределах во время запуска устройства.