Система шахтной искробезопасной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации Советский патент 1987 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к технике связи и сигнализации и может быть использовано в отраслях нромышленности, где необходимо организовать громкоговорящую связь и но- дачу предупредительного сигна;1а на расстояние до 400 м в условиях взрывоопасной среды.

Целью изобретения является повьииение надежности, искробезонасностн и удобства эксплуатации.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-9 - принципиальные схемы отдельных его блоков.

Система шахтной искробезопасной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации состоит из станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2. В состав станции громкоговорящей связи входят взрывозащищенный комбинированный источник питания, состоящий из сетевого 3 и автономного аккумуляторного 4 источников питания, устройство 5 блокировки питающих напряжений, блок 6 усилителя мощности, блок 7 искрозащиты, блок 8 генератора предупредительного сигнала, реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала, ре,ле 10 унравления, блок 11 заряда на фер- рорезонансном стабилизаторе напряжения, блокировочный разъединитель 12 и блок 13 индикации. В состав абонентского поста 2 входят микрофонный усилитель 14, акустический блок 15, ключ унравления «Связь 16. Путем нодключения к абонентскому посту 2 концевого блока 17 образуется концевой абонентский пост 18 (фиг. 8).

Система работает следующим образом.

При включении рукоятки блокировочного разъелтннителя 12 замыкаются его контакты в цепи сетевого источника 3 питания и блок-контакт в цепи аккумуляторного источника 4. С выхода источника 3 сетевого питания переменное напряжение подается на феррорезонансный стабилизатор 19, 20 и выпрямительный мост 21 блока 11 заряда (фиг. 3). С выхода выпрямителя 21 через цепь 22-26, предназначенную для регулирования выходного напряжения блока 11 заряда, выпрямленное пульсирующее нанря- жение подается на автономный аккумуляторный источник 4 питания. Этим напряжением производится зарядка аккумуляторной батареи 27 источника 4 (фиг. 4).

С выхода выпрямителя (не ноказан) источника 3 сетевого питания постоянное напряжение (--)-, -) подается на все функциональные узлы и блоки станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2.

«Плюс питания подается; на реле 10 управления; на промежуточное электронное реле 28, состоящее из элементов 29-32 и управляемое контактом 33 реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала 5; на световые ин,икаторы (светодиоды) 34 и 35 блока 13 индикации для контроля наличия напряжения питания и подачи предупредительного сигнала соответственно 6; через диод 36 устройства 5 блокировки питающих напряжений на блок б усилителя мощности; через диод 36 и замыкающий

контакт (не показан) реле 10 управления на блок 8 генератора предупредительного сигнала; через диод 36, резистор 37, первичную обмотку входного трансформатора 38 блока 6 усилителя мощности и размыкаю-, щий контакт 39 реле 10 управления на абонентские посты 2; через диод 36 на стабилизирующую цепь 40-43 устройства 5 блокировки питающих напряжений (фиг. 7), «Минус питания подается: на реле 10 управления; на светодиод 34 блока 13 ин5 дикации, электронное промежуточное реле 28, среднюю точку диодов 43 и 44 устройства 5 блокировки питающих напряжений; через диод 44 (средняя точка диодов 43 и 44, а также диодов 44 и 45 устройства 5 блокировки) на блок 6 усилителя

0 мощности; с анода стабилитрона 40 устройства 5 блокировки питающих напряжений на общую шину станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов 2, блок 8 генератора предупредительного сигнала и све5 тодиоды 46 и 47 блока 13 индикации.

В результате вся схема устройства находится под напряжением в рабочем состоянии и готова к выполнению своих ФУНКЦИЙ, о чем говорит свечение свето- диода 34, подключенного к выходу постоян0 ного напряжения сетевого источниа 3, светодиода 47, включенного параллельно стабилитрону 40 (через 37, 38), с которого снимается напряжение питания, подаваемое на абонентские посты 2. Светодиод 48, подключенный параллельно регулирующим

5 элементам 22-26, показывает, что через источник автономного аккумуляторного питания протекает ток заряда аккумуляторной батареи 27. Последнее возможно, так как при включении блок-контакта блокировочного

д разъединителя 12 через электронное блокировочное реле источника автономного аккумуляторного питания, контролирующее наличие напряжения питания сети, собранное на элементах 49-54, через ограничительные резисторы 55 и 56 протекает ток,

5 достаточный для его срабатывания. Реле 49 включено и своими контактами 57 и 58 подключает аккумуляторную батарею 27 к выходу вынрямителя блока 11 заряда. Свечение светодиода 48 говорит о том, что идет заряд аккумуляторной батареи (фиг. 3 и 5).

0 При отсутствии напряжения питания (но при включенном блокировочном разъединителе 12) питание схемы производится от аккумуляторной батареи 27 через контакты 57, 58 реле 49, так как последнее получает питание от аккумуляторной батареи 27. Положительный полюс батареи подключается к схеме через диод 59 (аналогично подключению «плюса сетевого источника через диод 36), а отрицательный - через диод 45

устройства 5 блокировки питающих напряжений (аналогично подключению «минуса сетевого источника через диод 44). При этом за счет наличия диодов 44 и 36 блокируются цепи питания реле 10 управления, электронного промежуточного реле 28 и све- тодиода 34, который прекращает светиться, что говорит об отсутствии сетевого напряжения питания.

Кроме того, вследствие наличия диода 60, начальный ток стабилизации стабилитрона 40 определяется не суммой сопротивлений резисторов 41 и 42 устройства 5 блокировки питающих напряжений, как это происходит при питании от сети, а только величиной резистора 41, что дает возможность задать рабочий ток стабилитрона 40 и обеспечит его нормальную работу при более низком напряжении, поступающем с аккумуляторной батареи 27, т.е. подать на абонентские посты 2 то же необходимое для их нормальной работы напряжение, что и при наличии напряжения сети, но при меньшем количестве аккумуляторных банок батареи 27 по сравнению с прототипом.

Указанные меры позволили сократить габариты и массу аккумуляторной батареи, а следовательно, и всей станции громкоговорящей связи в целом.

Вследствие того, что постоянное напряжение, поступающее от выпрямителя сетевого источника 3 питания при наличии сети, всегда выше, чем напряжение батареи 27, последняя автоматически отсекается от схемы устройства диодами 60, 45, 59 и подключается к зарядному устройству при помощи электронного блокировочного реле 49 наличия сети как это было описано.

При отсутствии напряжения сети диоды 60, 45, 59 открываются и аккумуляторная батарея работает в режиме питания схемы устройства, компенсируя отсутствие напряжения сети.

Заряд аккумуляторной батареи, происходит через регулирующую цепочку 22-26, параметры которой выбраны таким образом, что уменьшение разности потенциалов, приложенной к ней, происходящее по мере заряда аккумуляторов батареи 27 и подъема на ней напряжения, приводит к резкому уменьщению зарядного тока за счет нелинейности вольт-амперных характеристик диодов 22, 23 и 24. Это позволяет длительное время держать батарею 27 при малом токе подзаряда, компенсирующем естественные утечки и не приводящем к перезаряду аккумуляторов. Этим предотвращается выход из строя аккумуляторов, последние постоянно находятся в заряженном состоянии, т.е. в постоянной готовности к действию в случае отключения сети, за счет чего повышается надежность и безотказность работы устройства.

Электронное блокировочное реле 49 помимо функций контроля наличия напря0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

жения сети и отключения аккумуляторной батареи при выключении разъединителя 12 осуществляет также контроль степени разряда аккумуляторной батареи, не допуская уменьшения напряжения на аккумуляторах ниже допустимой нормы при их разряде.

Это достигается тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде трехвходового устройства, которое отключается при определенном напряжении на его управляющем входе. В данной схеме коммутирующим элементом является транзистор 50, в базовой цепи которого включены резисторы 51, 52, стабилитрон 54 и диод 53. Стаби,читрон 54 вместе с диодом 53, являющимся тер- мокомпенсирующим элементом, стабилизируют разность потенциалов между плюсовой шиной и средней точкой резисторов 51, 52 таким образом, что при достижении на зажимах батареи 27 напряжения, величина которого является минимально допустимой для аккумуляторов (при отсутствии напряжения сети), падение напряжения на резисторе 51 становится меньше напряжения запирания базо-эмиттерного перехода транзистора 50, которы переходит в режим отсечки и отключает реле 49, последнее своими контактами 57, 58 отключает от схемы батарею 27, предотвращая тем самым недопустимый разряд аккумуляторов. Дальнейшее включение устройства возможно только при появлении напряжения сети, которое включает электронное реле 49, начинается заряд батареи 27 за счет появления напряжения на выпрямителя 21.

Совмещение в одном электронном реле функций блокировочного реле, ре.те наличия напряжения и реле минимального напряжения на аккум ляторной батарее позво- , 1яет уменьшить габариты и массу комбинированного взрывобезопасного источника питания, а следовательно, и всей системы и вместе с тем повысить надежность и безопасность ее работы за счет предотврап1ения выхода из строя аккумуляторов батареи 27 вследствие их недопустимого разряда и пе- реполюсовки.

При наличии напряжения питания сети устройство может работать в режиме подачи предупредительного сигнала передачи и приема сигналов речи, а при отсутствии напряжения в сети - только в режиме передачи и приема сигналов речи, так как на управляющее реле 10 напряжение подается только от сетевого источника питания, а подавать предупредительный сигнал нет необходимости при обесточенных мап1и- нах и механизмах очистного забоя.

Перед включением или началом перемещения забойных машин и механизмов от аппарата управления (не показан) подается управляющий сигнал на управляющее реле 10, которое, замыкая свой контакт, подает питание на блок 8 генератора предупредительного сигнала. Генератор предупредитель

ного сигнала подает пульсирующее напряжение ;шуковой частоты на входную обмотк трансформатора 38, блока 6 усилителя мощности через резистор 37, усиленное блоком 6 усилителя мощности напряжение звуковой частоты с выходного трансформатора, иосту нает по линиям 61, 62 и 63 на блок 7 искро- заниггы станнии громкоговорящей связи, телефонные капсюли 64, 65 абонентских постов 2 (через размыкающий контакт ключа 16 управления) и на светоднод 66 оптонары концевого блока 17 (через диод 67 и резистор 68).

Под действием этого напряжения капсюли 64, 65 всех абонентских постов воспроизводят предупредительный звуковой сигнал. Появление напряжения звуковой частоты на светодиоде 66 оптопары приводит к отнпранию тиристора 69 Оптопары и срабаты- реле 9 контроля нодачи предупредительного сигнала (по цени: цеиь 63 - катушка pe/ie 9 - замыкающий контакт 39 реле 10 управления - размыкающиеся контакты ключа управления «Связь 16 - резистор 70 - тиристор 69 онтонары. В результате реле 9 замыкает свой контакт 33 в базовой цени транзистора 30 нромежу- точного pe,:ie 28. Это является командой на начало отсчета реле времени аппаратом управлепия, задающим время прохождения предупредительного сигнала, так как срабатывание реле 9 контроля подачи сигна;1а и промежуточного реле 28 говорит о том, что напряжение звуковой частоты поступило на пос.чедний абонентский пост, где уста- пов,чен концевой блок 17, и провода .линий 62, 63 связи, по которым подается па- пряжение сигнала, и реле 9 исправны.

После отработки выдержки ре. ;е времени аппарата управления, определяющей необходимое время звучания предупредительного сигнала, оно разрен ает вк. иочение или начало перемещения горной маншны и отключает реле 10 управления станции I громкоговорящей связи, которое своим контактом отк;1ючает блок 8 генератора предупредительного сигнала, вследствие чего сигнал прекращается и отключается реле 9.

Для передачи и приема сигналов речи, т.е. дли ведения переговоров на посте 2, необходимо нажать ключ управления «Связь 16 режи.ма и произнести необходимый текст. При этом акустический блок 15 отключается от провода линии 63 связи и подключается к входу микрофонного усилителя 14, а микрофонный усилитель 14 подключается посредством линии связи к входному трансформатору 38 станции 1 гро.мкоговорящей связи, первичная обмотка которого является нагрузкой микрофонного усилителя 14. Речь преобразуется капсюлями 64 и 65 в электрический сигнал, электрический сигнал усиливается микрофонным усилителем и посредством входного трансформатора 38 передается на блок 6 усилителя мощностью.

5

0 5

5

0

5

0

5

0

усиливается и с вторичной обмотки выходного трансформатора 1ередается в линии 61, 62 и 63 связи, на абонентские посты 2, в ак сгическ)м блоке 15 которых электрический сигнал преобразуется капсюлями 64, 65 в акустический. На всех абонентских постах за исключением того, с которого ведется передача речи, c. ibiineii произносимый текст. Таким образом акустический блок 15 абонентских постов 2, содержащий капсюли 64, 65, служит как микрофон (на посте откуда ведется передача) и как акустический из,1учатель (на постах, которые воспроизводят речь или при подаче предупредительного сигнала). Этим обеспечивается умень- П1ение габаритов и массы абонентских постов 2 и увеличивается надежность связи, так как электромагнитные капсюли 64 и 65 в меньшей мере подвержены влияниям njaxT- иой атмосферы, в.лаги, пыли, чем громкоговорители с бумажным диффузором.

Как при передаче и приеме речи, так и при прохождении предупредительного сиг- |-:ала, блок 7 искрозап1иты совместно с за- 1ДИТНЫМИ резисторами 41, 42, резисторами 37, 55, 56 и конденсаторами 71, 72 абонентских постов 2 обеспечивают искробезо- паспость выходных цепей сиете.мы при всех видах комм тации (обрыв, короткое замыкание и т.д.).

При нормальной работе тиристоры 73, 74 (фиг. 9) находятся в выключенном состоянии, так как транзисторы 75, 76 за- из-за малой величины сигна;1а, при- к-тадываемого к базо-эмиттерному переходу транзистора 75. Стаби;1итрон 77 также закрыт, так как напряжение стабн.тизации его выбирается бо:1ыне, чем .максимальное амплитудное значение напряжения на нагрузке, подключенной к линиям 61, 62, 63.

При коммутации нагрузки ,1инии 62, 63 в коммутирующих контактах возникает скачок напряжения, который представляет собой сумму напряжений гармонических составляющих, имеющих в своем составе гармоники высокой частоты. Этот высокочастотный сигнал проходит че)ез конденсатор 78, транс- (зорматор 79, конденсатор 80, выпря.ми- те.чь 81 и прик.тадывается к базо-э.миттер- ном} переходу транзистора 75, который, открываясь, открывает транзистор 76. Открывание транзисторов 75, 76 приводит к открыванию тиристора 73 через диоды 82-85 или тиристора 74 (через диоды 86, 83, 84, 87 и открытие транзисторов 75, 76) в зависимости от того, при какой полуволне произощ- ла коммутация. Стабилитрон 77 открывается, если напряжение на выходе б,тока усилителя мощности превысит напряжение его стабилизации. Открывание стабилитрона приводит к открыванию тиристора 73 (через диоды 82, 83, 84, 85, а также через диоды 86, 83, 84, 87). Срабатывание одного из тиристоров приводит к шунтированию выходной цепи блока 6 усилителя мощности (цепей 62, 63). При этом происходит сокращение длительности электрического разряда коммутации, чем и обеспечивается искро- безопасность выходных цепей 62, 63 при необходимой мощности блока 6, т.е. при подключении к нему 30 абонентских постов посредством кабельной линии длиной до 400 м.

Так как высокочастотный скачок напряжения возникает в первый момент коммутации (10 -10 С, то срабатывание искро- защиты происходит практически безынерционно, вследствие чего энергия, выделяемая в разрядном промежутке, минимальна. Это позволяет существенно повысить искро- безопасную мощность усилителя 6.

При этом диоды 83, 84 в эмиттерах транзисторов 75 и 76 предотвращают ложное срабатывание блока 7 искрозащиты при наличии утечек через резисторы в базо- эмиттерных цепях этих транзисторов, чем уве личивают надежность работы связи. Для той же цели служит и дроссель 88, имеющий малое сопротивление по постоянному току, но весьма значительное по переменному, т.е. па частотах, возникающих при коммутации.

Последнее повыщает чувствительность блока 7 искрозащиты при коммутации, что позволяет увеличить количество подключаемых к линиям 62, 63 абонентских постов до 30. Увеличепию количества искробезо- пасных постов служит схема микрофонного усилителя 14, первый каскад которого собран по схеме с общей базой, что позволило значительно уменьшить емкость блокировочного конденсатора 89 и исключить из схемы разделительные конденсаторы большой емкости. Контакты 90 реле 9 контроля подачи предупредительного сигнала поданы в схему аппарата управления, например ЦПУ.

Формула изобретения

1. Система шахтной искробезопасной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации, состоящая из станции громкоговорящей связи, содержащей блок генератора предупредительного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока усилителя мощности, первый выход которого подключен к первому входу блока искрозащиты и к первому проводу линии связи, а второй вхбд - к второму входу блока искрозащиты, к первому входу реле контроля подачи предупредительного сигнала и к второму проводу линии связи, блокировочный разъединитель, первый выход которого соединен с первым входом автономного аккумуляторного источника питания, а второй выход - с входом сетевого источника питания, первый выход которого связан с входом блока заряда, первый выход которого подключен к второму входу

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

автономного аккумуляторного источника питания, а также из промежуточных и концевого абонентских постов, подключенных через провода линии связи к станции громкоговорящей связи, причем промежуточный абонентский пост содержит ключ управления «Связь, соединенный с входом микрофонного усилителя, и акустический блок, а концевой абонентский пост содержит концевой блок, первый выход которого подключен к первому входу последнего промежуточного абонентского поста, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и удобства эксплуатации, станция громкоговорящей связи снабжена блоком индикации, устройством блокировки питающих напряжений, электронным промежуточным реле и реле управления, размыкаюца,ий элемент переключающего контакта которого включен между третьим выходом блока усилителя мощности и третьим проводом линии связи, а замыкающий элемент переключающего контакта реле управления включен между третьим проводом линии связи и вторым входом реле контроля подачи предупредительного сигнала, переключаю1ций контакт которого подключен к входу аппарата управления, выход которого соединен с первым входом реле управления, замыкающий контакт которого подключен между первым входом блока генератора предупредительного сигнала и вторым выходом устройства блокировки питающих напряжений, выход автономного аккумуляторного источника питания подключен к первому входу устройства блокировки питающих напряжепий, первый и второй выход|,1 которого подключены соответственно к вторым входам блока генератора предупредительного сигнала и блока усилителя мощности, четвертый выход которого соединен с первым входом блока индикации, выход э, 1ектронного промежуточного реле, вторые выходы блока заряда и сетевого источника питания подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока индикации, третий выход сетевого источника питания соединен с входом электронного промежуточного реле и с вторым входом устройства блокировки питающих напряжений, третий выход которого подключен к второму входу реле управления, с третьим входом которого соединен четвертый выход сетевого источника питания, причем микрофонные усилители абонентских постов выполнены в виде трехкаскадных транзисторных усилителей, обп.1ая шина которых соединена с первым проводом линии связи, акустический блок абонентских постов выполнен в виде двух последовательно соединенных телефонных капсюлей, параллельно каждому из которых подключены конденсаторы, первый вывод которых соединен с первым проводом линии связи, а второй - через первый размыкающий контакт ключа управления «Связь

соединен с вторым проводом линии связи, а через первый замыкающий контакт того же ключа - с входом микрофонного усилителя, при этом концевой блок концевого абонентского поста выполнен в виде онтопары, содержащей светодиод и тиристор, аноды которых подключены к первому проводу линии связи, катод светодиода через последовательно соединенные первый резистор и диод подключен к второму проводу линии связи, а катод тиристора соединен через второй резистор с вторым входом последнего промежуточного абонентского поста.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство блокировки питающих напряжений выполнено из шести диодов, двух резисторов и одного стабилитрона, причем

первый, второй, третий диоды, резисторы и стабилитрон соединены последовательно, катод стабилитрона подключен к средней точке встречно включенных четвертого и пятого диода и средняя точка резисторов связана с анодом шестого диода, катод которого, объединенный с катодом первого диода и с анодом четвертого диода, является первым входом устройства, средняя точка второго и третьего диодов совместно с анодом пятого диода является вторым входом устройства, анод стабилитрона является первым выходом устройства, катод стабилитрона совместно со средней точкой первого и второго диодов является вторым выходом, а анод пятого диода - третьим выходом устройства.

КЗ

Изобретение относится к технике связи и сигнализации на горных предприятиях и позволяет повысить надежность, искробезопасность и удобство эксплуатации. Устр-во состоит из станции 1 громкоговорящей связи и абонентских постов (АП) 2. В состав станции 1 входят взрывозащицденные сетевой 3 и автономный 4 источники питания (ИП), устр-во 5 блокировки питающих напряжений, блок 6 усиления мощности, блок 7 искрозащиты, блок 8 генератора предупредительных сигналов (ПС), реле контроля 9 подачи ПС и управления 10, блок 11 заряда, блокировочный разъединитель 12, блок 13 индикации и электронное промежуточное реле 28. Подключением к АП 2 концевого блока 17 образуется концевой .П 18. При наличии напряжения питания сети устр-во работает в режиме подачи ПС передачи и приема сигналов речи. При подаче управляющего сигнала на реле 10 включается блок 8 и на блок 7 АП 2 И блок 17 подается ПС. При поступлении ПС на блок 17 срабатывает реле 9 и реле 10 отключает блок 8. При отсутствии напряжения в сети (оборудование очистного забоя обесточено) устр-во работает только в режиме передачи и приема сигналов речи. Питание устр-ва производится от ИП 4. Цепи питания реле 10, 28 и светодиода на блоке 13 блокируются устр-вом 5. Аккумуляторная батарея ИП 4 находится постоянно в заряженном состоянии. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. | сл со « о ел

К 5,И

/r/j

Фиг.

(Риг. 5

Кб к 39

к 7,2

Кб

Риг. 9

к 5к 13

Фиг. 8