專利名稱：礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及礦用風(fēng)門狀態(tài)傳感裝置。
背景技術(shù)：
在煤礦井下，風(fēng)既能給礦井提供足夠的新鮮空氣，創(chuàng)造必要的工作條件，保證井下人員對氧氣的需要，又能夠沖淡甲烷、CO等各種有害氣體，降低井下溫度，保證煤礦安全生產(chǎn)。井下巷道的各級風(fēng)門是限制風(fēng)向、保證風(fēng)速的必備裝置，風(fēng)門開、閉狀態(tài)的監(jiān)測是礦井監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。目前風(fēng)門開、閉狀態(tài)多采用在線式監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)，存在當(dāng)風(fēng)門打開、關(guān)閉時難以即時發(fā)現(xiàn)，易造成人員傷亡。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有當(dāng)風(fēng)門打開、關(guān)閉時難以即時發(fā)現(xiàn)的問題，提供一種礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器。礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，它包括傳感器主體、N個感應(yīng)頭和N個磁體，N為不小于I的整數(shù)；一個感應(yīng)頭和一個磁體對應(yīng)一個風(fēng)門成對設(shè)置，磁體設(shè)置在風(fēng)門上，感應(yīng)頭與磁體同軸設(shè)置，感應(yīng)頭設(shè)置在磁體的正上方的門框上，感應(yīng)頭與磁體之間的距離為L ;傳感器主體包括主體外殼、電源和輸出信號接口、N個感應(yīng)頭接口和主體電路，主體外殼為封閉箱體，電源和輸出信號接口設(shè)置在主體外殼的一個側(cè)端，N個感應(yīng)頭接口設(shè)置在相對的另一個側(cè)端，主體電路設(shè)置在主體外殼的內(nèi)腔體中，N個感應(yīng)頭的感應(yīng)信號輸出端分別通過導(dǎo)線對應(yīng)與N個感應(yīng)頭接口的感應(yīng)信號輸入端連通；主體電路由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應(yīng)頭接口的感應(yīng)信號輸出端分別對應(yīng)與單片機的N個感應(yīng)信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口與井下信號傳輸線的輸入端連通。本實用新型利用磁敏元件構(gòu)成風(fēng)門開閉狀態(tài)探測器，它可將風(fēng)門的開或關(guān)的狀態(tài)變換成電信號送給單片機，當(dāng)單片機檢測到風(fēng)門關(guān)閉的狀態(tài)信號，通過與監(jiān)控中心連接的線路即時發(fā)出風(fēng)門關(guān)閉的信號，同時開啟語音報警和燈光報警提示；由于輸出信號為開關(guān)信號，具有靈敏度高、可靠性高和性能穩(wěn)定的特點，能有效預(yù)防井下事故的發(fā)生、人員的傷亡。

圖1為本實用新型的主視圖，圖2為具體實施方式
一的主體電路組成結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為具體實施方式
一的主體電路的電氣原理圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，它包括傳感器主體1、N個感應(yīng)頭2和N個磁體3，N為不小于I的整數(shù)；一個感應(yīng)頭2和一個磁體3對應(yīng)一個風(fēng)門成對設(shè)置，磁體3設(shè)置在風(fēng)門上，感應(yīng)頭2與磁體3同軸設(shè)置，感應(yīng)頭2設(shè)置在磁體3的正上方的門框上，感應(yīng)頭2與磁體3之間的距離為L ;傳感器主體I包括主體外殼1-1、電源和輸出信號接口 1-2、N個感應(yīng)頭接口 1-3和主體電路1-6,主體外殼1-1為封閉箱體，電源和輸出信號接口 1-2設(shè)置在主體外殼1-1的一個側(cè)端，N個感應(yīng)頭接口 1-3設(shè)置在相對的另一個側(cè)端，主體電路1-6設(shè)置在主體外殼1-1的內(nèi)腔體中，N個感應(yīng)頭2的感應(yīng)信號輸出端分別通過導(dǎo)線對應(yīng)與N個感應(yīng)頭接口 1-3的感應(yīng)信號輸入端連通；主體電路1-6由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口 1-2與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應(yīng)頭接口 1-3的感應(yīng)信號輸出端分別對應(yīng)與單片機的N個感應(yīng)信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口 1-2與井下信號傳輸線的輸入端連通。
具體實施方式
二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，它還包括報警指示燈1-4，報警指示燈1-4設(shè)置在主體外殼1-1的上表面，燈光報警電路的報警啟動信號的輸出端與報警指示燈1-4的啟動控制信號的輸入端連通。
具體實施方式
三:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，它還包括語音喇叭，主體外殼1-1的上表面開有語音喇機發(fā)音口 1-5,語音喇機置于主體外殼1-1的內(nèi)腔體中且對應(yīng)主體外殼1-1的語音喇叭發(fā)音口 1-5設(shè)置，語音報警電路的報警啟動信號的輸出端與語音喇叭的啟動控制信號的輸入端連通。
具體實施方式
四:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，單片機采用型號為MSP430F2122的單片機實現(xiàn)。
具體實施方式
五:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，感應(yīng)頭2與磁體3之間的距離L ( 50mm。
具體實施方式
六:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，感應(yīng)頭2包括感應(yīng)頭殼體2-1和感應(yīng)頭電路2-2，感應(yīng)頭電路2-2設(shè)置在感應(yīng)頭殼體2-1的內(nèi)腔，感應(yīng)頭電路2-2的感應(yīng)信號的輸出端作為感應(yīng)頭2的感應(yīng)信號輸出端。
具體實施方式
七:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
六所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器的進一步限定，感應(yīng)頭2還包括信號指示燈2-3，信號指示燈2-3設(shè)置在感應(yīng)頭殼體2-1的正面。本實用新型的工作過程:感應(yīng)頭根據(jù)磁感應(yīng)原理，磁敏元件將風(fēng)門開、閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號送給傳感器主體。傳感器主體控制播放語音提示信息和輸出電流信號給分站，經(jīng)電纜和通訊接口裝置傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機，實現(xiàn)風(fēng)門開閉狀態(tài)的連續(xù)實時監(jiān)測。本實用新型的安裝方法:將傳感器磁體部分安裝在風(fēng)門上，將感應(yīng)頭安裝在門框上，感應(yīng)頭與磁體軸心處于同一條直線上，距離不大于50mm，傳感器主機放在門框附近不易碰撞和淋水、指示燈和報警燈不被遮擋易于目測的地方。結(jié)合圖3說明本實用新型的硬件設(shè)計原則:一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容:一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示等設(shè)計合適的接口電路。電壓轉(zhuǎn)換電路，在礦井下，風(fēng)門傳感器是由井下分站的9-24V直流電供電，傳感器內(nèi)部各芯片工作電壓為+ 5V和+ 3.3V，為保證傳感器正常穩(wěn)定工作，我們設(shè)計了兩種電壓轉(zhuǎn)換電路:由LM3485構(gòu)成的24V-5V的轉(zhuǎn)換電路LM3485是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流一直流變換器控制部分片內(nèi)包含有溫度補償帶隙基準(zhǔn)源，一個占空比周期控制振蕩器驅(qū)動器和大電流輸出開關(guān)，它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。特點是能在4.5-35V的輸入電壓下工作、短路電流限制、低靜態(tài)電流、輸出電壓可調(diào)、工作振蕩頻率IMHZ以上、可構(gòu)成升壓、降壓或反向電源變換器。由DC/DC模塊構(gòu)成的5V-3.3V的轉(zhuǎn)換HT7533是一款采用CMOS技術(shù)的降壓型穩(wěn)壓芯片，輸出電壓3.3V，輸出電流100mA。HT7533具有高輸出電壓精度、低靜態(tài)功耗電流、寬溫度范圍、外部元件較少等優(yōu)點。HT7533完全勝任為礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器電路中單片機提供穩(wěn)定可靠的工作電源。輸出信號電路:輸出信號電路采用LM258，LM258內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。語音播放電路:語音播放電路采用BA5417。BA5417是日本ROHM公司生產(chǎn)的一款A(yù)B級音頻放大器。BA5417內(nèi)置了 2個高輸出揚聲器放大電路的雙重OTL單片功率放大器。不僅具有優(yōu)秀的基本特性，還內(nèi)置了軟消波電路、熱關(guān)斷電路、降低開關(guān)機POP噪音電路和馬達(dá)啟動紋波混入防止電路等。硬件抗干擾設(shè)計:[0033]硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計時首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸信道，只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)，硬件抗干擾措施能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。(一)、選擇合適的元器件:電路器件的質(zhì)量會影響到探測器的正常工作，特別對探測器輸出的較弱信號，對電路的影響更為直接；另外元器件本身的熱噪聲將會疊加在檢測信號中，影響測量數(shù)據(jù)。選擇器件應(yīng)注意以下規(guī)則:(I)深入了解了元器件的電器參數(shù)，根據(jù)電器參數(shù)選擇合理器件以滿足系統(tǒng)性能要求。(2)減少焊點數(shù)量可降低接觸不良故障，因此，盡量選用集成度高的電路，減少使用分立元器件。(3)為使半導(dǎo)體器件滿足系統(tǒng)可靠性要求，選擇穩(wěn)定性好的元器件。(4)考慮功耗。從抗干擾的角度考慮，盡量選用功耗小的CMOS器件。(二)、印刷電路板抗干擾設(shè)計:印刷電路板是整個系統(tǒng)中器件、信號線、電源線的高密度集合體，印刷電路板設(shè)計得好壞，對抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設(shè)計決不單是元器件和線路的簡單布局，還必須符合抗干擾的設(shè)計原則。( I)接地技術(shù):接地分為大地和工作基準(zhǔn)地兩種。大地是指電氣設(shè)備的金屬外殼、線路等通過接地線、接地極與地球大地相連，該方法可以保證設(shè)備和人身安全，提供靜電屏蔽通路，降低電磁感應(yīng)噪聲。工作基準(zhǔn)地是指電源的零電位，對這種接地要盡量減小接地回路的公共阻抗，以減小系統(tǒng)中干擾信號的公共阻抗耦合。制作的電路板，電源地線要盡量寬一些，電路板上沒有被器件占用的面積全作為接地線(稱為“滿接地”)，數(shù)字地和模擬電路也要分開接，以避免數(shù)字信號對模擬電路的影響。(2)電源線布置:布電源線時，除了要根據(jù)電流的大小，盡可能加粗導(dǎo)線寬度外，采取使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛞恢碌姆椒?，將有助于增強系統(tǒng)抗噪聲的能力。(3)去耦電容配置:在印刷電路板的各個關(guān)鍵部位配置去耦電容為印刷電路板設(shè)計的一項常規(guī)做法。電路中尖峰電流的存在給數(shù)字系統(tǒng)帶來不良影響，它將在電源內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降，在公共傳輸導(dǎo)線阻抗上產(chǎn)生壓降，使供電電壓跳動，從而形成一個干擾源。因此在印刷電路板的各個集成電路芯片的電源線和地線間直接接入0.1yF的去耦電容，在印刷電路板入口處的電源線與地線之間并接一個IOOyF的限噪聲電容器-鉭電容器和一個0.1 μ F非電解電容。去耦電容一方面提供和吸收該集成電路開關(guān)門瞬間的充放電能，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。(4)其它方面:CMOS芯片的輸入阻抗很高，易受感應(yīng)，故在使用時，對其未使用端要接地或接正電源，閑置不用的門電路輸入端不懸空。
權(quán)利要求1.用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征是，它包括傳感器主體(I)、N個感應(yīng)頭(2)和N個磁體(3)，N為不小于I的整數(shù)；一個感應(yīng)頭(2)和一個磁體(3)對應(yīng)一個風(fēng)門成對設(shè)置，磁體⑶設(shè)置在風(fēng)門上，感應(yīng)頭⑵與磁體⑶同軸設(shè)置，感應(yīng)頭⑵設(shè)置在磁體(3)的正上方的門框上，感應(yīng)頭(2)與磁體(3)之間的距離為L ;傳感器主體(I)包括主體外殼(1-1)、電源和輸出信號接口(1-2)、N個感應(yīng)頭接口(1-3)和主體電路(1-6)，主體外殼(1-1)為封閉箱體，電源和輸出信號接口(1-2)設(shè)置在主體外殼(1-1)的一個側(cè)端，N個感應(yīng)頭接口(1-3)設(shè)置在相對的另一個側(cè)端，主體電路(1-6)設(shè)置在主體外殼(1-1)的內(nèi)腔體中，N個感應(yīng)頭(2)的感應(yīng)信號輸出端分別通過導(dǎo)線對應(yīng)與N個感應(yīng)頭接口(1-3)的感應(yīng)信號輸入端連通；主體電路(1-6)由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口(1-2)與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應(yīng)頭接口(1-3)的感應(yīng)信號輸出端分別對應(yīng)與單片機的N個感應(yīng)信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口(1-2)與井下信號傳輸線的輸入端連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，它還包括報警指示燈(1-4)，報警指示燈(1-4)設(shè)置在主體外殼(1-1)的上表面，燈光報警電路的報警啟動信號的輸出端與報警指示燈(1-4)的啟動控制信號的輸入端連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，它還包括語音喇口八，主體外殼(1-1)的上表面開有語音喇機發(fā)音口(1-5),語音喇πΛ置于主體外殼(1-1)的內(nèi)腔體中且對應(yīng)主體外殼(1-1)的語音喇叭發(fā)音口(1-5)設(shè)置，語音報警電路的報警啟動信號的輸出端與語音喇叭的啟動控制信號的輸入端連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，單片機采用型號為MSP430F2122的單片機實現(xiàn)。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，感應(yīng)頭(2)與磁體(3)之間的距離L ^ 50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，感應(yīng)頭(2)包括感應(yīng)頭殼體(2-1)和感應(yīng)頭電路(2-2)，感應(yīng)頭電路(2-2)設(shè)置在感應(yīng)頭殼體(2-1)的內(nèi)腔，感應(yīng)頭電路(2-2)的感應(yīng)信號的輸出端作為感應(yīng)頭(2)的感應(yīng)信號輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，其特征在于，感應(yīng)頭(2)還包括信號指示燈(2-3)，信號指示燈(2-3)設(shè)置在感應(yīng)頭殼體(2-1)的正面。
專利摘要礦用語音風(fēng)門開閉狀態(tài)傳感器，涉及礦用風(fēng)門狀態(tài)傳感裝置，本實用新型為了解決現(xiàn)有當(dāng)風(fēng)門關(guān)閉時難以即時發(fā)現(xiàn)的問題，本實用新型包括傳感器主體、N個感應(yīng)頭和N個磁體，N為不小于1的整數(shù)；一個感應(yīng)頭和一個磁體對應(yīng)一個風(fēng)門成對設(shè)置，磁體設(shè)置在風(fēng)門上，感應(yīng)頭與磁體同軸設(shè)置，感應(yīng)頭設(shè)置在磁體的正上方的門框上；傳感器主體包括主體外殼、電源和輸出信號接口、N個感應(yīng)頭接口和主體電路，主體外殼為封閉箱體，電源和輸出信號接口設(shè)置在主體外殼的一個側(cè)端，N個感應(yīng)頭接口設(shè)置在相對的另一個側(cè)端，主體電路設(shè)置在主體外殼的內(nèi)腔，N個感應(yīng)頭的信號輸出端分別通過導(dǎo)線對應(yīng)與N個感應(yīng)頭接口的信號輸入端連通。本實用新型用于監(jiān)測風(fēng)門的開關(guān)狀態(tài)。
文檔編號E21F17/18GK202926398SQ201220666700
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者劉新華, 包宏才, 徐龍海 申請人:哈爾濱隆威煤礦安全高新技術(shù)開發(fā)有限公司