Переносной шахтный сигнализатор метана Советский патент 1985 года по МПК E21F17/18 

Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к автоматическим средствам газовой защиты, и может быть использовано для непрерьйного автоматического контроля содержания метана в шахтной атмосфере и сигнализации о превьппении допустимых норм содержания метана в шахте. Известны переносные шахтные сигна лизаторы метана - приборы GP-250 японской фирмы Рикен СП и АРД английской Лирмы Сигер 2 , которые имеют аналогичное структурное постро ение. Они предназначены для непрерьш ного автоматического контроля содержания метана в атмосфере угольных шахт, опасных по газу, и для подачи звукового и светового сигналов при достижении в контролируемой атмосфере предельно допустимой, регламентируемой правилами безопасности концентрации метана. Сигнализаторы используются как в тупиковых забоях подготовительных выработок, так ив других местах тахт, недоступных для стационарных и встроенных приборов. Наиболее близким по функциям и конструктивному исполнению к заявляе мому является сигнализатор метана СММ-1, выпускаемый серийно Омским за водом Электроточприбор. Переносной . шахтный сигнализатор метана содержит источник питания, подключенный через стабилизатор напряжения с управляемым элементом к последовательно соединенным датчику метана и блоку сигнализа ции и соединенному с ними измерителю концентрации метана 3 . В некоторых ситуациях проявляется недостаточная надежность этого прибо ра. При разряде аккумуляторных батарей, несмотря на срабатьгоание блока контроля напряжения, прибор продолжа ет давать показания, в шахте он не может быть выключен шахтером, потому что для обеспечения непрерьгоного автоматического контроля метана блок аккумуляторных батарей пломбируется. Такая ситуация на практике встречает ся чаще всего тогда, когда по вине обслуживающего персонала щахты или из-за неисправности зарядного устройства прибор вьщается шахтеру с неполностью заряженным блоком аккумуляторов. При этом показание прибора будет неверным, что даст ошибочное представление о степени опасности гаN372 зовой ситуации в гаахте. Следовательно, 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 из строя, что связано с увеличением затрат на зксплуатацию и ремонт сигнализатора СММ-1 за счет замены вьштедших из строя аккумуляторов. Цель изобретения - повьппение надежности работы прибора и долговечности аккумуляторных батарей за счет предотвращения вьэдачи прибором неверной информации о газовой обстановке в тахте и исключения глубокого разряда аккумуляторных батарей, Цель достигается тем, что переносной шахтный сигнализатор метана, содержащий датчик метана, соединенный 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 стабилизаторд напряжения, а минусовая шина подключена к стабилизатору напряжения, блоку сигнализации, измерителю концентрации н одному из выходов датчика метана, другой вход которого объединен с другим входом блока сигнализации и подключен к выходу управляемого элемента стабилизатора напряжения, снабжен пороговым блоком, вьтолненньм на ключевом тран знсторе 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. I На чертеже представлена принципиальная электрическая схема сигнализатора. Переносной шахтный сигнализатор 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 Саккумуляторных батаpeй. Блок 2 сигнализации имеет усилитель 6 сигнала, компараторы 7 и 8, ключевой транзистор 9 и ряд резисторов . Все эти элементы блока сигнализации смонтированы на общей плите. На выходе блока сигнализации предусмотрены измеритель 10 концентрации метана и светодиод 11. Минусовая ииНа источника 5 питания соединена общим проводом 12 с датчиком I метана и блоком сигнализации 2. Отличительной особенностью данного сигнализатора является введение порогового блока в виде оптопары 13 и ключевого транзистора 14. В качест ве регулятора порога срабатьюания на входе оптопары 13 предусмотрен подстроечный резистор 15. При фототранзисторе оптопары имеются базовый 16 и нагрузочный 17 резисторы, при ключевом транзисторе 14 имеется базовый резистор 18. Указанные резисторы предусмотрены для обеспечения необходимых параметров схемы. Вход оптопары 13 одним концом соединен с минусовьм проводом 12 питания датчика метана и блока 2 сигнализации, а другим концом соединен с входом 19 управляемого элемента А стабилизатора 3 напряжения. Ключевой транзистор 14 подключен между выходом оптопары 13 и управляемым элементом Д стабилизатора напряжения. Оптопара 13 транзистор 14 и резисторы 15-18 смон тированы на общей плате со стабилизатором 3 напряжения. 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 значения концентрации метана сигнал на выходе компаратора 7 резко возрастает, поскольку величина сигна-45

ла на выходе усилителя 6 превьппает напряжение на неинвертирующем входе компаратора 7, которое задается потенциометром уставки срабатывания сигнализации. Положительный потенциал с выхода компаратора 7 открьгеает ключевой транзистор 9 и загорается светодиод I сигнализации. Измеритель 10 концентрации метана, подключенный к выходу усилителя 6, показывает зна-55

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

ры 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 свепри этом закрьгаается фототранзистор оптопары 13, вследствие чего открывается ключевой транзистор 14, которавно нулю, поскольку измерительный мост сбалансирован потенциометром настройки нуля, который включен в измерительный мост. Калибруется измерительный тракт {.усилитель 6, измеритель 1П) потенциометром на входе усилителя 6 путем подачи на датчик метана аттестованной метановоздушной смеси. При разряде аккумуляторных батарей 5 сгабатьтает компаратор 8 контроля напряжения, при этом напряжение на его выходе резко возрастает и открьшается 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 тине аккумуляторных батарей. Стабилизатор 3 напряжения с управляемьм элементом 4 настраивается с помощью потенциометра на инвертирующем входе операционного усилителя стабилизатора, неинвертирующий вход подключен к стабистору, который является источником опорного напряжения по компенсационной схеме. Напряжение с положительного вывода аккумуляторных батарей 5 поступает на вход 19 управляемого элемента 4 (в анном случае транзистора,, а стабилизированное напряжение снимается с эмиттера транзистора 4. Пороговый блок в виде транзисторной оптопары 13 работает следующим образом. Когда напряжение аккумуляторных атарей соответствует номинальному, ветодиод оптопары 13, который питатся от аккумуляторных батарей чеез подстроечный резистор 15, нахоится в, зажженном состоянии. При том он своим световьтм потоком воздействует на фототранзистор оптопатодиод оптопары, светодиод гаснет.

рый шунтирует базу управляемого транзистора 4 стабилизатора 3 напряжения. Управляемый транзийтор 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 метанаj которые в этом случае уже бьши бы неточными и предотвращается глубокий разряд аккумуляторной батдреи. Уставка срабатывания гю.рогового блока выбирается ниже величины срабатьшания блока контроля напряжения, которьй 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 батарей предотвращается вьщача 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 повьшении безг опасности труда шахтеров за счет исключения использования сигнализатора метана в таком состоянии, когда он дает неточные показания,.

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