Искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи Советский патент 1992 года по МПК E21F9/00 

Искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи относится к аппаратуре связи и сигнализации для угольных лав и может быть применена на предприятиях химической и других отраслей промышленности, где возможно образование взрывоопасных сред.

Известна система шахтной громкоговорящей связи с центральным усилителем, расположенных на штреке, и до 30-ти абонентских устройств, расположенных вдоль лавы и соединенных между собой трехпро- водной линией авт. свид. СССР № 1314051, Б.И. № 20, 1987 г. Подключение абонентских устройств к центральному усилителю осуществляется через соединительную линию разной длины, а поэтому переменное напряжение на них имеет разное значение. В отдаленных точках лавы напряжение на абонентских устройствах низкое и это резко снижает мощность на громкоговорителях и звуковое давление при предупредительном сигнале.

. Наиболее близким прототипом является искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи и остановки машин (А.С. № 1218145 Б.И. № 10, 1986 г.). содержащая источник постоянного тока со стабилизатором напряжения, к которому питающими проводами подключены абонентские устройства, соединенные сигнальным проводом, состоят из усилителя 9 с громкоговорителем и трансформатором, переключателя прием- передача. Источник постоянного тока снабжен устройством искрозащиты.

Недостатком системы шахтной громкоговорящей связи является неравномерное распределение мощностей по абонентским устройствам связи. Абонентские устройства расположенные ближе к источнику питания, потребляют большую мощность, чем устройства, расположенные дальше от него. На отрезках соединительной линии падает напряжение и снижается потребляемая мощность и звуковое давление громкоговорителя. Если звуковое давление последнего абонентского устройства соответствует техническим требованиям (95 дб по нормам безопасности), то на других постах оно будет значительно превышать значение, необ(Л

С

XJ

ы

„шсД

ходимое по техническим требованиям. Как правило при эксплуатации звуковые характеристики абонентских устройств ухудшаются за счет влаги и угольной пыли, а поэтому технические требования по звуковому давлению на последних абонентских устройствах не выполняются. Повышение звукового давления за счет повышения мощности источника невозможно из-за ограничения мощности условиями воспламенения взрывоопасной среды.

Цель изобретения - повышение надежности за счет получения одинаковой звуковой мощности независимо от места подключения абонентского устройства.

Поставленная цель достигается тем, что искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи, содержащая абонентские устройства, состоящие из трех резисторов, транзистора, стабилитрона, диода, дроссе- ля и усилителя, отрицательный питающий вывод которого подключен к первому выводу громкоговорителя и первому выводу первого конденсатора, первый вывод второго конденсатора подключен ко входу усилителя, выход которого через третий конденсатор подключен к первому подвижному контакту переключателя прием-передача, содержащий первый, второй размыкающий контакт и первый, второй замыкающий контакт, второму подвижному контакту которого подключен второй вывод второго конденсатора, а первый размыкающий контакт переключателя подключен ко второму замыкающему контакту переключателя, второй размыкающий контакт переключателя подключен к среднему выводу делителя, состоящего из двух резисторов и конденсатора первый крайний вывод делителя напряжения подключен к первому выводу громкоговорителя и питающую линию, снабжена диодным мостом, резистивным делителем напряжения, дополнительным усилителем, дросселем, стабилитроном и диодом, причем вход диодного моста подключен к питающей линии, последовательно с положительной шиной, к которой подключен дополнительный дроссель с подключенными параллельно ему встречно включенными стабилитронами, а выход диодного моста подключен положительной шиной к коллектору транзистора, первому выводу первого резистора, к первому замыкающему контакту переключателя прием-передача и ко второму выводу делителя, второй вывод первого резистора подключен через второй резистор к неинвертирующему входу дополнительного усилителя, который подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу дросселя, катоду диода и к эмиттеру транзистора, база которого подключена к выходу дополнительного усилителя, инвертирующий вход которого подключей к среднему выводу резистивного делителя напряжения, а отрицательная шина диодного моста подключена к отрицательному питающему проводу -дополнительного усилителя, к аноду диода и первому крайне0 му выводу резисторного делителя, к первому выводу первого конденсатора и к аноду стабилитрона, катод которого подключен ко второму выводу первого резистора, первый вывод которого подключен к

5 положительному питающему проводу дополнительного усилителя, а второй вывод дросселя подключен ко второму выводу первого конденсатора и к положительному питающему выводу усилителя, а второй

0 вывод громкоговорителя подключен ко второму замыкающему контакту переключателя прием-передача.

Исключение транзистора, дополнительного усилителя стабилитрона, или хотя бы

5 одного из названных элементов приводит к увеличению потребляемой- мощности абонентских устройств при подключении к соединительной линии в точке с более высоким напряжением, что соответственно приведет

0 к понижению напряжения по всей соединительной линии.

Исключение диода и дросселя приведет к увеличению пульсаций питающего напряжения усилителя или к увеличению емкости

5 сглаживающего фильтра.

Исключение дросселя приведет к нарушению связи между абонентами, так как при открытом транзисторе сигнал от передающего абонентского устройства будет

О шунтироваться сглаживающим конденсатором фильтра.

На чертеже приведена искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи.

5 Система содержит источник 1 постоянного тока, к которому питающими проводами 2 и 3 через дроссель 4 с подключенными параллельно ему встречно включенными стабилитронами подключены абонентские

С устройства 5-1...5-п (их может быть до 30 шт.). Абонентские устройства состоят из усилителя 6, громкоговорителя 7, переключателя прием-передача 8, делителя 9, состоящего из двух резисторов и

5 конденсатора из делителя 10, состоящего из второго и третьего резистора, резистивного делителя напряжения 11, дополнительного усилителя 12,транзистора 13, стабилитрона , 14, первого резистора 15, диода 16, дросселя 17 и диодного моста 18.

Схема работает следующим образом. К каждому абонентскому устройству подключен кабель с питающими проводами

2и 3, по которым от источника питания 1 подводится напряжение. По этим же проводам осуществляется передача и прием разговора, а также передача предупредительного сигнала. При необходимости передать сообщение абонент переводит переключатель 8 прием-передача абонентского устройства 5, например 5-1. в положение передача при этом первый замыкающий контакт соединяется со вторым выводом третьего конденсатора-19, а второй замыкающий контакт соединяется со вторым выводом громкоговорителя 7 и вторым выводом второго конденсатора, чем подключает громкоговорителя 7 ко входу усилителя 6. Громкоговоритель 7 выполняет функции микрофона. С выхода усилителя 6 через конденсатор 19 сигнал поступает на питающие провода 2 и 3 через смещенные диоды диодного моста 18. Абонентские устройства 5 с переключателями 8 включенными на прием через диодный мост 18 подключаются к питающим проводам 2 и 3. Сигнал через среднюю точку делителя 9 через второй размыкающий контакт переключателя прием-передача 8 поступает через второй конденсатор на вход усилителя 6. Усиленный сигнал с выхода усилителя 6 через конденсатор 19 первый размыкающий контакт переключателя 8 поступает на громкоговоритель 7.

Разделение переменного сигнала и постоянного питающего напряжения осуществляется в источнике постоянного тока t, дросселем 4, а в абонентских устройствах 5-п дросселями 17. Подключение абонентских устройств 5 к питающим проводам 2 и

3через диодный мост 18 позволяет осуществить любое подключение независимо от полярности провода, что облегчает эксплуатацию аппаратуры в шахтных условиях.

Устройство, регулирующее ток потребления абонентского поста, работает следующим образом.

Время включенного состояния транзистора 13 зависит от величины входного напряжения. Чем выше питающее напряжение, тем меньше время включенного состояния транзистора 13. Формирование импульсов происходит в момент пересечения среднее значение питающего напряжения усилителя 6 с переменной составляющей пульсаций, определяемые DLC-фильтром. Фронт импульса определяется.нижним уровнем среднего значения, а срез импульса определяется верхним уровнем. Поскольку форма изменения питающего напряжения в зависимости от напряжения питания и тока нагрузки может быть различной, то и частота регулирования может изменяться в широких пределах. Допол5 нительный усилитель 12 используется как орган сравнения и усилитель сигнала рассогласования. Когда транзистор 13 включается, напряжение в точке 20 становится равным Uex, а напряжение в точке 21 стано0 вится немного больше Uon, равного напряжению стабилизации стабилитрона 14 (сопротивление третьего резистора делителя 10 значительно больше сопротивления второго резистора). Ток через дроссель 17

5 растет со скоростью UBx - икэ13 - тем самым обеспечивая током конденсатор

22и усилитель 6. По мере повышения выходного напряжения заряжается конденсатор 22 и напряжение в точке 23 возрастет.

0 Когда оно становится больше напряжения в точке 21. выходное напряжение дополнительного усилителя 12 уменьшается, что приводит к отключению транзистора 13. Напряжение в точке 20 теперь становится рав5 ным падению напряжения Uflie на диоде 16. Напряжение в точке 21 становится несколько меньше, чем Uon, так что транзистор 13 удерживается в отключенном состоянии. По мере того, как ток в дросселе 17уменьшает0 ся со скоростью (Квых - 11д1б)/1-, напряжение в точке 23 падает. Когда напряжение в точке

23станет меньше напряжения в точке 21, выход дополнительного усилителя 12 становится положительным, включит снова тран5 зистор 13, и далее процесс повторится. Так как нагрузка усилителя постоянна, то входное напряжение устанавливает время, необходимое для того, чтобы выходное напряжение увеличить или уменьшить по

0 отношению к напряжению в точке 21, а с ним и частоту включения транзистора.

Время включенного состояния транзистора 13 соотносится со временем отключенного состояния как (Увых - UAi6)/(Uex 5 11кэ13 - UBX). Из этого выражения очевидно, что при неизменных ивых. иД1б. икэчз, это соотношение зависит только от входного напряжения.

Формула изобретения

0 Искробезопасная система шахтной громкоговорящей связи, содержащая абонентские устройства, состоящие из трех резисторов, транзистора, стабилитрона, диода, дросселя и усилителя, отрицатель5 ный питающий вывод которого подключен к первому выводу громкоговорителя и первому выводу первого конденсатора, первый вывод второго конденсатора подключен к входу усилителя, выход которого через третий конденсатор подключен к первому родвижному контакту переключателя Прием- передача, содержащий первый, второй размыкающий контакт и первый, второй замыкающий контакт, ко второму подвижному контакту которого подключен второй вывод второго конденсатора, первый размыкающий контакт переключателя подключен к второму замыкающему контакту переключателя, второй размыкающий контакт переключателя подключен к среднему выводу делителя, состоящего из двух резисторов и конденсатора, первый крайний вывод делителя напряжения подключен к первому выводу громкоговорителя и питающую линию, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет получения одинаковой звуковой мощности независимо от места подключения абонентского устройства, система снабжена диодным мостом, резисторным делителем напряже- ния и дополнительными усилителями, дросселем, стабилитроном и диодом, причем вход диодного моста подключен к питающей линии последовательно с положительной шиной; к которой подключен дополнительный дроссель с подключенными параллельно ему встречно включенными дополнительным стабилитроном и диодом, а выход диодного моста подключен положительной шиной к коллектору транзистора,

первому выводу первого резистора, к первому запоминающему выводу переключателя Прием-передача и к второму выводу усилителя, второй вывод первого резистора подключен через второй резистор к неинвертирующему входу дополнительного усилителя, который подключен к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу дросселя, катоду диода и к эмиттеру транзистора, база которого подключена к выходу дополнительного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу резисторного делителя напряжения, а отрицательная шина диодного моста подключена к отрицательному питающему проводу дополнительного усилителя, к аноду диода и первому крайнему выводу резисторного делителя, к первому выводу первого конденсатора и к аноду стабилитрона, катод которого подключен к второму выводу первого резистора, первый вывод которого под- ключен к положительному питающему проводу дополнительного усилителя, а второй вывод дросселя подключен к второму выводу первого конденсатора и к положительному питающему выводу усилителя, а второй вывод громкоговорителя подключен к второму замыкающему контакту переключателя Прием-передача.

Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 постоянного тока; дроссель 4, абонентские устройства 5, усилитель 6, громкоговоритель 7, переключатель 8 прием-передача, делители 9, 10, 11, дополнительный усилитель 12.транзистор 13. стабилитрон 14, резистор 19, диод 16, дроссель 17, диодный мост 18. 1 -18 «15 12 -17-И1 6 - 8 7 - 9.