Переносной шахтный сигнализатор метана Советский патент 1989 года по МПК E21F17/18 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерьшного автоматического контроля концентрации метана и скорости ее нарастания в атмосфере угольных шахт, разрабатывающих пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа, а также для сигнализации о превышении допустимых норм концентрации метана и скорости ее нарастания.

Целью изобретения является повышение точности оценки степени опасности газовой ситуации.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого сигнализатора; на фиг. 2 - блок сигнализации переносно- го шахтного сигнализатора метана; на|

фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу сигнализатора.

Сигнализатор содержит датчик 1 метана, пороговые элементы нижнего 2 и верхнего 3 уровня концентрации метана, блок 4 памяти, выход которого подключен к первому входу блока 5 сигнализации.

В состав сигнализатора введены новые элементы и связи между ними: первая 6 и вторая 7 схемы совпадения, , формирователь 8 импульса заданной длительности и формирователь 9 импульса считывания.

Блок 5 сигнализации (фиг. 2) содержит логические элементы 10 - 12, причем к выходу племснта 12 подсоединен ключевой транзистор 13, к коллектору которого подключен светоди- од 14 сигнализации, соединенный своим анодом с источником питания. Элементы 10 и 11 образуют генератор импульсов частоты модуляции, которая задается емкостью 15 и резистором 16 Один вход элемента 11 соединен через емкость 17 и транзистор 18 с выходом блока 4 памяти, другой вход элемента 11 соединен с выходом порогового элемента 3 верхнего уровня концентрации метана.

Сигнализатор работает следующим образом.

При газодинамическом явлении (внезапном выбросе угля и газа) на датчик 1 поступает концентрация метана C(t), величина которой интенсивно увеличивается во времени (график А на Лиг. 3). Сигнал с выхода датчика 1 поступает на входы пороговых элементов нижнего 2 и верхнего 3 уровня концентрации метана. Первым срабатывает пороговый элемент 2 нижнего уровня концентрации метана, который настроен на величину уставки 1,8об.% СНц.

В момент срабатывания элемента 2 напряжение на его выходе Изменяется скачком от напряжения логической единицы до напряжения логического тр При этом запускается формирователь 8 импульса заданной длительности, который вырабатывает импульс, длительностью 1 с (эта величина может быть изменена при настройке сигнализатора) . Сигнал логического нуля с выхода порогового элемента 2 поступает также на один из входов первой схемы 6 совпадения.

После срабатывания порогового элемента 3 верхнего уровня концентрации метана (он срабатывает вслед за пороговым элементом 2 при концентрации 2,0 об.% СНд, так как концентрация метана продолжает увеличиваться), сигнал логической единицы с -выхода порогового элемента 3 поступает на блок 5 сигнализации, при этом генератор на логических элементах 10 и 11 начинает вырабатывать импульсы, которые поступают на светодиод 14 сигнализации через логический элемент 12 и транзистор 13. При этом светодиод включается в такт с этими импульсами.

Частота импульсов определяется емкостью 15 и резистором 16, а также

5

0

5

0

5

0

5

0

5

емкостью 17 и состоянием транз1и;тора 18.

Также сигнал логической ед1пшцы с выхода порогового элемента 3 поступает на другой вход первой схемы

6совпадения, на первом входе которой будет сигнал логического (уля с выхода порогового элемента 2. В результате на выходе первой схемы 6 совпадения будет импульс И, логического нуля, длительность которого равна промежутку времени между моментами срабатывания пороговых элементов

2 и 3. Этот импульс логического нуля поступает на один вход второй схемы

7совпадения, а на другой ее вход поступает импульс Hg логической единицы заданной длительности 1 с выхода формирователя 8.

Если промежуток времени между моментами срабатывания пороговых -элементов 2 и 3 меньше 1 с, то на кьгхо- де второй схемы 7 совпадения будет импульс И логической единицы с длительностью, равной разности длительностей импульсов на входах схемы 7 совпадения. Этот импульс логической .единицы поступает на один из входов блока 4 памяти и при этом на его выходе устанавливается сигнал И логической единицы.

В случае, если скорость нарастания концентрации метана будет меньше уставки, т. е. длительность промежутка времени между импульсами на входах первой схемы 6 совпадения будет больше 1 с, то на выходе второй схемы 7 совпадения будет напряжение логического нуля, которое не вызовет изменения состояния на выходе блока 4 памяти. В этом случае будет работать сигнализация о превьш1ении уставки по концентрации метана 2,0 об.% с частотой 1Гц (график В на фиг. 3), так как транзистор 18 будет закрыт.

При появлении импульса логической единицы на выходе блока 4 памяти и соответственно на входе блока 5 сигнализации, открывается транзистор 18 и емкость 17 подключается к генератору на логических элементах 10 и 11. При этом частота импульсов его увеличивается до 2 Гц (напряжение Ид на выходе логического элемента 12).

Следовательно, при срабатывании сигнализации по скорости нарастания концентрации метана световая сигнализация работает с большей частотой

следования импульсов, (игналичлция будет происходить до тех пор, пока концентрация метана не снизится ниже 2 об.%, при этом сря ютлет пороговый элемент 3, напряжение на его выходе изменится с логической единицы до логического нуля, формирователь 9 импульса считывания выдает короткий импульс И логической единицы на второй вход блока 4 памяти и напряжение на его выходе изменится с логической единицы до логического нуля (возвращение в исходное состояние). Напряжение логического нуля поступит на входы генератора на элементах 10 и 11 блока 5 сигнализации и сигнализация отключится.

Уставка по скорости срабатывания сигнализации может быть изменена путем регулировки длительности импульса на выходе формирователя 8 или уставок срабатывания пороговых элементов 2 и 3. В данном случае уставка по скорости равна 0,2 об.%/с, так как разность уставок срабатывания пороговых элементов 3 и 2 равна

а длительность импульса на

0,2 об.;

выходе формирователя 8 равна 1 с.

Фактически в сигнализаторе реги- д стрируется скорость нарастания концентрации метана в точке 2 об.%. Это позволяет избавиться от ложных срабатываний сигнализации при всплесках концентрации метана менее 2 об.%, что повьппает надежность работы сигнали- затора.

Формул л

и т

обретения

0

0

5

д

Переносной iijaxTH(ni сигна;ти затор метана, содержащий датчик метана, пороговые элементы нижнего и верхнего уровней концентрации метана, блок памяти, блок сигнализации, выход которого подключен к первому входу, причем вьрсод датчика метана соединен с входами пороговых элементов, а выход блока памяти подключен к первому входу блока сигнализации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки степени опасности газовой ситуации, он содержит первую и вторую схемы совпадения, формирователь импульса считывания, причем один вход первой схемы совпадения соединен с выходом порогового элемента нижнего уровня концентрации метана и с входом формирователя импульса заданной длительности, второй вход первой схемы совпадения соединен с выходом порогового элемента верхнего уровня концентрации метана, входом формирователя импульса считывания и вторым входом блока сигнализации, первый вход второй схемы совпадения соединен с выходом первой схемы совпадения, второй вход - с выходом формирователя импульса заданной длительности, блок памяти соединен первым входом с выходом второй схемы совпадения, а вторым входом - с выходом формирователя импульса считывания.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и сигнализации концентрации и скорости ее нарастания метана в шахтах. Цель изобретения - повышение точности оценки степени опасности газовой ситуации. Сигнализатор содержит датчик метана, пороговые элементы нижнего и верхнего уровней концентрации метана, блок памяти, блок сигнализации, схемы совпадения, формирователи импульсов. Цель достигается за счет учета скорости нарастания концентрации и исключения ложных срабатываний при "всплесках" концентрации метана менее 2%. 3 ил.

pi/a.

Г

i/tj

л

(риг. 2