專利名稱：瓦斯監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦瓦斯監(jiān)控裝置。尤其是能只用兩芯線對電控箱與探頭進(jìn)行電連接，這兩芯線既是電源線又是模擬信號傳輸線。
公知的煤礦井下瓦斯監(jiān)控儀器是由主機(jī)和探頭兩部分組成，相互間用多芯電纜進(jìn)行電連接，其中兩芯用于供電，另一芯或兩芯用于模擬信號傳輸。信號的遠(yuǎn)傳則依靠主機(jī)內(nèi)固定的專用電路完成，從而使主機(jī)結(jié)構(gòu)及探頭間的連接復(fù)雜化，不便于安裝、維修。
本實(shí)用新型的目的是提供一種瓦斯監(jiān)控儀器，它由電控箱、探頭二部分組成，相互間用一條兩芯電纜進(jìn)行電連接，其探頭不僅能完成瓦斯檢測、讀數(shù)顯示、聲光報警、信號變換、而且可將變換后的信號鍵控電源中的剩余能量，使信號在電源線上直接傳輸，此信號不僅可用于電控箱中的斷電控制，又可被一個裝在電源線接線盒內(nèi)的遙測電路取出進(jìn)行遠(yuǎn)傳。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在探頭中檢測電路、A／D變換電路、數(shù)字顯示電路、報警邏輯取值電路、聲光報警電路、高濃瓦斯保護(hù)電路、V／F變換電路、并聯(lián)式穩(wěn)壓電路、串聯(lián)式穩(wěn)壓電路相互間電連接。設(shè)置一個鍵控電路，其輸入端與V／F變換電路輸出端相連接，其輸出端與并聯(lián)式穩(wěn)壓電路相連接。當(dāng)V／F輸出一模擬頻率信號時，并聯(lián)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓值被模擬信號所控制，從而使電控箱供給的穩(wěn)流電源電壓幅度跟隨模擬信號變化，只要其變化值控制在一定范圍之內(nèi)時既不會影響探頭正常供電，又可實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。一個連接在探頭電源線接線盒中的遙測電路(這種接線盒又叫遙測附件)可方便的取出這種信號用于遠(yuǎn)傳，同時信號還被電控箱直接用于斷電值的鑒別與控制。
由于采用上述方案，電控箱與探頭間連接的兩芯電纜既可供電，又可傳輸信號，信號的遠(yuǎn)傳僅僅是在電纜中的接線盒中加裝了一塊簡單的電路板而實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)與連接簡單，組態(tài)靈活，安裝、使用、維修方便。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型探頭部分的電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型遙測附件部分的電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型電控箱部分的電路原理圖。
圖1中的Q為導(dǎo)流橋，IC1為串聯(lián)式穩(wěn)壓器，T1、T2、R19、R20、W3等組成瓦斯檢測電路，T4、IC4組成檢測電路的可控穩(wěn)壓源，IC3為A／D變換電路，IC5、IC6、χQ1～χQ3組成數(shù)字顯示電路，IC7～I(xiàn)C12組成報警邏輯取值電路，IC13－2、LED5～LED7組成聲光報警電路，IC13－1為高濃瓦斯保護(hù)電路，IC14、T5～T7、IC15組成V／F變換電路，T1、T2、DW1組成并聯(lián)穩(wěn)壓電路，T3、DW2組成鍵控電路。
圖2中Q為導(dǎo)流橋，R2、DW組成穩(wěn)壓電路，R1、C2、R4、T組成阻容耦合式信號放大電路，G(光耦)為信號輸出電路。
圖3中IC1、IC2組成穩(wěn)流電路，TH1、TH2、DW1、DW2組成限壓保護(hù)電路，光耦G為信號取值電路，IC5為串聯(lián)式穩(wěn)壓器，C8、D1、D2、C9、C11等組成F／V變換電路，R16、R17、R19、C10、IC3中的F2組成啟動延時電路，R20、R21與F3組成線路監(jiān)視電路，R22～R24與F1組成斷電取值電路，IC4中M1與F4組成門電路，M2、M3組成斷電保持電路，T1、T2、光耦G2、G3組成斷電驅(qū)動電路，TH3組成斷電執(zhí)行電路。
在圖1的實(shí)施例中，探頭部分的電源來自電控箱的本安電源。圖中導(dǎo)流橋Q可使探頭與電控箱的連接成為無極性。
由于T1、T2、DW1等組成并聯(lián)穩(wěn)壓電路，可將本安電源穩(wěn)至10V。DW2、T3組成的鍵控電路可控制并聯(lián)穩(wěn)壓值降至7.5V。再由IC1組成串聯(lián)穩(wěn)壓電路穩(wěn)至6V供主電路使用。另一穩(wěn)壓器IC16輸出6V電源供V／F變換器使用。
三極管T4是一開關(guān)，用以控制檢測橋路電源，T3與IC4共同構(gòu)成可控穩(wěn)壓電源，其輸出2.8V電源，專供檢測電橋使用。
瓦斯檢測電路中r1、r2、R19、R20、W3組成的電橋通過W4輸出的檢測信號，一路進(jìn)入IC3的第3腳供A／D變換電路使用；另一路進(jìn)入IC14的第3腳供V／F變換器的前置放大器使用。W3用于調(diào)零，W4用于調(diào)精度。
集成電路IC3(14433)等組成A／D變換器電路，IC2(1.2V基準(zhǔn)源)為IC3提供參考電壓。IC3把檢測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該信號一路經(jīng)譯碼器IC5、驅(qū)動器IC6及顯示器XQ1－XQ3實(shí)現(xiàn)動態(tài)掃描數(shù)字顯示。另一路送由報警邏輯取值電路中的IC7、IC8進(jìn)行數(shù)據(jù)暫存。暫存數(shù)據(jù)經(jīng)取值邏輯判斷是否超限。
1％CH4數(shù)據(jù)由IC7的第6腳經(jīng)門IC9－3取出；3％的數(shù)據(jù)值由IC9－1的第3腳取出，開關(guān)BN可選擇報警數(shù)據(jù)值1％或1.5％。
當(dāng)暫存器輸出的數(shù)據(jù)等于或大于取值數(shù)據(jù)時，則
〈1〉若數(shù)據(jù)值等于或大于1％(或1，5％)時，門電路IC12－1輸出“1”，使間歇振蕩器IC13－2起振，從而由其推動由訊響器Y及組合光報警電路LED5－7發(fā)出間斷聲光報警信號。
〈2〉若數(shù)據(jù)值等于或大于3％時，門電路IC9－1輸出信號，再經(jīng)少許延遲由IC11－1輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)由IC13－1等組出的長延時單穩(wěn)(高濃瓦斯保護(hù)電路)。IC13－1的9腳輸出高電平一路經(jīng)由D5使聲光報警電路發(fā)出連續(xù)聲光信號，另一路經(jīng)由IC11－4反相，使IC9－2輸出“0”，LED2亮，以便發(fā)出“3％”光報警指示。同時IC9－2的輸出再經(jīng)門電路IC11－2反相，使IC6中的OC門導(dǎo)通，給A／D變換器IC3的第9腳一個鎖存信號，這時顯示器中的顯示值被鎖存在長延時單穩(wěn)處于延時狀態(tài)時，顯示數(shù)據(jù)始終保持一個不變的數(shù)據(jù)。
IC13－19腳輸出的高電平再一路經(jīng)由D3給V／F變換器前置放大器IC14一個高電平信號，使V／F變換器發(fā)出大于3％CH4的模擬脈沖信號(對應(yīng)脈沖頻率為≥12.5Hz)。還有一路可使開關(guān)管T4關(guān)斷，從而切斷了檢測橋路電源，防止檢測元件受高濃瓦斯沖擊。
當(dāng)IC13－1延時結(jié)束，其9腳輸出“0”電平，這時T4導(dǎo)通，檢測橋路供電，檢測信號輸出，但由于R23及C9的延時作用，使得IC9－2還將保持約半分鐘的“0”輸出狀態(tài)，A／D變換器的輸出仍被鎖存，同時D4的導(dǎo)通將使A／D變換器仍輸出≥12.5Hz的脈沖信號。但由于IC13－1的長延時結(jié)束，9腳輸出“0”電平，則D5關(guān)斷，聲光報警電路發(fā)出間斷聲光報警信號。待IC9－2的延時結(jié)束，其輸出“1”，LED光指示滅，IC11－2輸出“0”，IC3的鎖存信號撤掉，讀數(shù)開始跟隨檢測信號變化。若此時讀數(shù)仍≥3％，則由于IC11－2輸出“0”之后，經(jīng)過R47、C19的少許延遲，IC12－2輸出“0”，這一零信號可通過C11的耦合至IC11－1的輸出端，使IC11－1輸出一窄脈沖，再次觸發(fā)長延單穩(wěn)，重新開始延時過程，直至瓦斯?jié)舛冉档?％以下，才能停止保護(hù)性延時的循環(huán)。
門電路IC11－3等組成欠壓保護(hù)電路，保護(hù)時可發(fā)出間斷聲光報警信號。
IC14等組成線性放大器，可將檢測信號放大至V／F變換所需的直流電壓信號。由T5、T6等組成的多諧振蕩器可由放大器輸出的直流電壓信號控制其輸出640－1920Hz脈沖信號，然后經(jīng)過IC15分頻器分頻后獲得5－15Hz低頻脈沖，這一脈沖信號由IC15的第3腳、R44輸出，與鍵控電路的三極管T3相連，通過由DW2、T3組成的鍵控電路將本安電源鍵控，從而使之形成7.5－10V脈動電源。這一脈動信號極易被電控箱及遙測附件取出。
放大電路中W6用以調(diào)節(jié)V／F變換器輸出的起始零點(diǎn)頻率(5Hz)，W5調(diào)節(jié)跟隨精度。
在圖2的實(shí)施例中，連接在電控箱至探頭間電纜任一點(diǎn)上的遙測附件(接線盒)中遙測電路板上，導(dǎo)流橋Q用以實(shí)現(xiàn)與線路連接的無極性，R2、DW組成7V穩(wěn)壓電路，R1、C2、R4、T組成阻容耦合式信號放大電路可將鍵控于本安電源之脈沖信號取出加以放大，并由光電耦合器G輸出。此信號可直接鍵控TF－200或其它載波通道，也可以通過一個專用本安電路直接遠(yuǎn)傳，從而達(dá)到遙測之目的。LED發(fā)光二極管用于信號指示。
在圖3實(shí)施例中由IC1、IC2(三端穩(wěn)壓器LM317)組成雙重穩(wěn)流電路，輸出最大電流為0.25A。另由TH1、TH2兩個可控硅與穩(wěn)壓二極管DW1、DW2組成雙重限壓保護(hù)環(huán)節(jié)，以限制本安電源輸出電壓不得大于18V，否則TH1或TH2中的一個將被觸發(fā)導(dǎo)通，使輸出電壓降到3V。
由R19、C10、F2(IC3中的一個比較放大器)等組成送電延時電路。由于R19、C10的延時作用，F(xiàn)2在送電初期大約1分鐘時間內(nèi)輸出“0”電平，這時指示燈(LED2)亮，門電路M1(IC4第10腳)輸出“1”電平，經(jīng)F4反相后輸出“0”電平。若“手動”與“自動”復(fù)電切換開關(guān)BN2打向a端，則F4輸出直接使由T1、T2、光耦G2、G3等組成的驅(qū)動電路中的G3導(dǎo)通，G2截止。由Q2組成的觸發(fā)電源經(jīng)“常開、常閉”選擇撥鈕BN3及G3加至雙向可控硅TH3的控制極，使其導(dǎo)通(或阻斷)(相當(dāng)于開關(guān)的閉合或斷開)。當(dāng)延時結(jié)束后，F(xiàn)4輸出“1”，使可控硅TH3恢復(fù)阻斷(常開)(或?qū)?常閉))，從而實(shí)現(xiàn)了自動復(fù)電控制。當(dāng)BN2打在b位置時，F(xiàn)4的輸出則可觸發(fā)M2、M3組成斷電保持電路即R－S觸發(fā)器，該觸發(fā)器可將F4的“0”電平保持著，直到按動復(fù)位按鈕AN后，才可復(fù)位。
由R5、C4、G1組成的信號取值電路可以把鍵控于本安電源之上的5－15Hz信號取出，由光電耦合器G1輸出并經(jīng)F／V變換電路中的C8形成尖脈沖，然后由D1、D2檢波取出正向脈沖，由R14、C9及R18、C11積分形成直流電平信號，此信號加在由F1、F3等組成的斷電值比較電路和線路監(jiān)視比較電路。一旦積分電路有直流電平輸出，比較器F3即可輸出高電平，LED4指示燈滅。一旦沒有了5－15Hz信號，C11上的電平將逐漸下降，當(dāng)下降到一定值時，比較器F3即輸出低電平，LED4亮，表明電控箱至探頭間電纜故障。此時，門電路M1輸出“1”，執(zhí)行斷電控制。
比較器的F1可對C11積分電平進(jìn)行比較，當(dāng)值超過f1點(diǎn)上的整定電平時，F(xiàn)1即可輸出低電平，LED3亮，表明瓦斯?jié)舛纫堰_(dá)斷電點(diǎn)值，并由M1輸出“1”電平，執(zhí)行斷電控制。
開關(guān)BN1用于對斷電整定值的選擇，若開關(guān)兩接點(diǎn)接通則整定值為1.5％CH4。若兩接點(diǎn)斷開，則由于串接電阻R24的作用，整定值為1％CH4。
權(quán)利要求1.一種瓦斯監(jiān)控儀，電控箱與探頭部分用電纜連接，在其探頭中，瓦斯檢測、A/D變換、數(shù)字顯示、報警邏輯取值、聲光報警、高濃瓦斯保護(hù)、V/F變換、并聯(lián)穩(wěn)壓、串聯(lián)穩(wěn)壓電路相互間電連接，其特征是V/F變換電路的輸出端與鍵控電路相連接，鍵控電路的輸出與可以控制供電電源電壓的并聯(lián)穩(wěn)壓電路相連接，供電電源的兩芯線中可連接一個裝有用于完成信號遠(yuǎn)傳的遙測電路的接線盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其特征是鍵控電路是一個三極管的集電極與穩(wěn)壓二極管相串聯(lián)的電路，三極管的射極、集電極和穩(wěn)壓二極管相串聯(lián)并接于并聯(lián)穩(wěn)壓電路內(nèi)決定穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓二極管兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接線盒，其特征是一個用于取出鍵控于探頭供電源內(nèi)模擬信號的電阻電容耦合式三極管放大電路的集電極輸出端與光電耦合器及發(fā)光二極管相串聯(lián)組成的遙測電路，并接于探頭供電電源兩芯線之上。光電耦合器的輸出端可與外部傳輸電路相連接。
專利摘要本實(shí)用新型瓦斯監(jiān)控儀用一種新的全功能探頭代替現(xiàn)有探頭。該探頭具有數(shù)字顯示、超限邏輯判斷、報警、高濃保護(hù)等功能并增設(shè)了V/F變換器，其輸出模擬信號利用電源線進(jìn)行傳遞。探頭電源線與電控箱相連接，遙測附件串接在其中，用一分離電路將模擬信號取出、放大且由光耦輸出，利用專線或其它通道送至井上。電控箱對探頭供電，并可取出模擬信號加以處理，進(jìn)行斷電控制及提供各種功能、故障指示和保護(hù)。
整套裝置組合式結(jié)構(gòu)、體積小、功能齊全、操作維修相當(dāng)簡單、成本低廉、極易推廣使用。
文檔編號G01N27/00GK2136982SQ9222749
公開日1993年6月23日 申請日期1992年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月11日
發(fā)明者王懷旭 申請人:王懷旭