Устройство газовой защиты для угольных шахт Советский патент 1988 года по МПК E21F17/18 

N5

О

сл

Изобретение относится х области приборов для контроля параметров рудничной атмосферы, например концентрации метана, и может быть использовано для формирования команды на отключение электроэнергии в системе газовой защиты угольной шахты.

Целью изобретения является повышение точности работы.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 стабильного тока, первичный термопреобразователь, состоящий из измерительного 2 и сравнительного 3 чувствительных -элементов, операционный усилитель 4, дифференциальный усилитель 5 и исполнительный элемент 6.

Устройство работает следующим образом. Стабилизированный ток от генератора 1 стабильного тока, протекая последовательно через измерительный 2 и сравнительный 3 элементы первичного термопреобразователя, разогревают измерительный элемент до рабочей температуры. При этом температура сравнительного элемента, как следствие конструктивных особенностей или отличия омического сопротивления, может быть другой. Падение напряжения, выделяемое на сравнительном элементе при протекании по нему тока, усиливается с помощью операционного .усилителя 4 до величины, равной суммарному падению напряжения на измерительном и сравнительном элементах при отсутствии в анализируемом воздухе измеряемого компонента (например, метана). В таком случае напряжение на выходе дифференциального усилителя равно нулю. Нулевое напряжение сохраняется также при некотором изменении тока, питающего термопреобразователь, если отношение сопротивлений измерительного и сравнительного элементов постоянная величина. Компенсация нуля выходного напряжения также имеет место и при изменении температуры окружающей среды, если температурные коэффициенты сопротивления измерительного и сравнительного элементов равны. При появлении в анализируемом воздухе, например, метана, вследствие его окисления на термохимическом измерительном элементе, повышается температура этого элемента, а следовательно, и сопротивление. Увеличение сопротивления измерительного элемента при стабильном токе, протекающем по нему, вызывает пропорциональное увеличение напряжения на этом элементе. Сравнительный элемент нечувствителен к метану, его сопротивление, а следовательно, и падение напряжения на нем при стабильном токе остаются . неизменными, поэтому неизменным остается и напряжение, подаваемое с выхода операционного усилителя 4 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 5. Дифференциальный усилитель в этом случае реагирует на изменение падения напряжения на измерительном элементе. Исполнительный элемент 6 отрабатывает возникающее на выходе дифференциаль- ного усилителя изменение напряжения и при некоторой обусловленной его величине вырабатывает команды на отключение электроэнергии контролируемого участка горных работ, а также на подачу аварийных сигна човВ связи с тем, что через измерительный элемент протекает стабильный ток, появляется возможность выполнить этот элемент выносным. При этом омическое сопротивление линии связи между измерительным

5 элементом и остальной схемой незначительно влияет на точность измерения. Выполнение измерительного элемента выносным позволяет устанавливаить его в труднодоступных местах горных выработок.

Положительный эффект при применении

предлагаемого устройства состоит в том, что увеличивается точность срабатывания газовой защиты за счет повыщения точности компенсации разброса сопротивлений измерительного и сравнительного чувствительных

5 элементов (производится регулировкой коэффициента передачи операционного усилителя), повышается в два раза по сравнению с мостовой схемой измерения выход-. ной сигнал термопреобразователя, а также улучшается линейность преобразования

0 вследствие стабилизации тока, протекающего через термопреобразователь кроме того, снижается энергопотребление первичного преобразователя по сравнению с мостовой схемой измерения за счет исключения тока, протекающего по симметрирующим элемен5 там мостовой схемы, уменьшается мощность, потребляемая сравнительным чувствительным элементом, вследствие допускаемого уменьшения сопротивления этого элемента, а также стабилизируется переходной процесс

Q первичного преобразователя за счет питания термопреобразователя стабильным током и исключения перераспределения тока между термопреобразователем и симметрирующими элементами мостовой схемы.

Формула изобретения

5 Устройство газовой защиты для угольных шахт, содержащее первичный термопреобразователь метана, состоящий из измерительного и сравнительного чувствительных элементов, операционного усилителя, неинвертирующий вход кототорого подключен к точке

0 соединения измерительного и сравнительного чувствительных элементов, исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности работы, в него введены генератор стабильного тока и дифференциальный усилитель, причем инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с объединенными первым выводом генератора стабильного тока и первым выводом измерительного чувствительного элемен1442675

34

та, а неинвертирующий вход - с выходомненнвертирующим входом дифференциальоперационного усилителя, выполненного сного усилителя и объединенными вторым вырегулировкой коэффициента передачи, выходводом генератора стабильного тока и одним

дифференциального усилителя соединен сиз выводов сравнительного чувствительного

первым входом исполнительного элемента, элемента, другой вывод которого соединен с

второй вход которого соединен с инвер-вторым выводом измерительного чувствитирующим входом операционного усилителя,тельного элемента.

Изобретение относится к области контроля параметров рудничной атмосферы и позволяет повысить точность срабатывания газовой защиты за счет дополнительного введения генератора 1 стабильного тока и дифференциального усилителя (У) 5. Генератор 1 включен последовательно с измерительным 2 и сравнительным 3 чувствительными элементами (ЧЭ) первичного термопреобразователя. Инвертирующий вход У 5 подключен к точке соединения генератора 1 и ЧЭ 2, а неинвертирующий вход - к выходу операционного У 4, выполненного с регулировкой коэффициента передачи. Выход У 5 подключен к первой клемме входа исполнительного элемента (ИЭ) 6. Вторая клемма входа ИЭ 6 соединена с общей точкой связи У 4 и 5, генератора 1 и ЧЭ 3. При появлении в анализируемом воздухе метана повыщаются т-ра ЧЭ 2 и его сопротивление. В результате увеличивается напряжение на ЧЭ 2. Сравнительный ЧЭ 3 нечувствителен к метану, поэтому с выхода У 4 на неинвертирующий вход У 5 поступает неизменное напряжение. При этом У 5 реагирует на изменение падения напряжения на ЧЭ 2. Это изменение напряжения обрабатывает ИЭ 6 и вырабатывает команды на отключение электроэнергии и на подачу аварийных сигналов. 1 ил. ю (Л