專利名稱：多功能礦燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦燈，特別是一種多功能礦燈。
背景技術(shù)：
甲烷是瓦斯氣的主要成分，是煤礦行業(yè)的一大公敵，是危害安全生產(chǎn)和工人生命的主要因素之一。目前使用的檢測儀器大體可分為三大類熱導(dǎo)式、熱催化式和半導(dǎo)體氣敏元件式。如瓦斯(沼氣)報警儀及多種有害氣體報警儀，在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，測量精度也非常高。但是，工人在干活的同時，無法使用這些檢測儀器測量有害氣體的含量。甲烷在常溫常壓下呈氣態(tài)，無色、無味、無臭，對空氣的比重是0.554，一般漂浮在巷道及采煤面上方，對甲烷進(jìn)行監(jiān)測時必須將儀器舉起，費(fèi)工費(fèi)時，達(dá)不到連續(xù)監(jiān)測的目的。各種監(jiān)測儀器使用的都是充電電池，為了攜帶方便、減小體積、減輕重量，電池組必須做得很小，這就提高了制造成本，同時又制約了電池的容量和使用時間。使用蓄電池供電的傳統(tǒng)的礦燈存在的問題是，工人對蓄電池的電量一無所知，有時發(fā)生在井下礦燈燈光變紅變暗的情況，對礦工的安全造成隱患。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便，既可作為礦燈使用，還能顯示蓄電池電量，又能隨時監(jiān)測有害氣體濃度，對有害氣體超標(biāo)可以聲光報警的多功能礦燈。
一種多功能礦燈，由開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和報警電路組成，開關(guān)電路和電壓取樣電路與蓄電池連接，電子開關(guān)電路依次與甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器連接，電壓取樣電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與顯示器連接，甲烷測量電路與報警電路連接；將蓄電池接線柱內(nèi)腔設(shè)置成兩個腔，兩個腔之間設(shè)有一個防爆隔板，蓄電池接線柱在其中一個腔內(nèi)，開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器和報警電路安裝在另外一個腔內(nèi)；顯示器和報警電路中的蜂鳴器及發(fā)光二極管安裝在易于觀察的蓄電池上蓋上；甲烷測量電路中的甲烷探頭安裝在礦燈燈頭的一側(cè)。
開關(guān)電路由觸發(fā)器、三極管T1、T2、按鈕開關(guān)S1和阻、容元件組成，按鈕開關(guān)S1一端接蓄電池，另一端與電阻R1、R2連接，R2另一端接地；R2另一端與電容C1及觸發(fā)器連接，C1另一端接地；R3跨接在觸發(fā)器上；三極管T1的集電極與甲烷測量電路連接，基極與電阻R4、R5連接，R4的另一端與觸發(fā)器、三極管T1的發(fā)射極及蓄電池連接，R5的另一端與三極管T2的集電極連接，三極管T2的基極與觸發(fā)器連接，三極管T2的發(fā)射極接地；按鈕開關(guān)S1安裝在蓄電池外殼上便于操作的位置；觸發(fā)器使用CD4013。
負(fù)電源變換電路由專用集成電路7660和電容C2、C3、C4組成，電容C2跨接在7660上，電容C3與7660的(7)腳及A/D轉(zhuǎn)換器連接，另一端接地；電容C4與7660的(6)腳連接并接正電源，另一端接地。
電壓取樣電路由模擬開關(guān)CD4053、觸發(fā)器、穩(wěn)壓二極管D1、電位器W1、W2、按鈕開關(guān)S2和阻、容元件組成，模擬開關(guān)CD4053的X腳、Y腳和Z腳分別接A/D轉(zhuǎn)換器CC7107的(30)腳、(36)腳和(31)腳；X0腳、Y0腳和Z0腳分別為甲烷輸入端口；X1腳與穩(wěn)壓二極管D1及電位器W1連接并接地，穩(wěn)壓二極管D1的另一端與電阻R6和R7連接，R6的另一端接正電源，R7的另一端與電位器W1連接；Y1腳與電位器W1的滑動端連接；Z1腳與電位器W2的滑動端連接，W2的一端通過電阻R8接蓄電池，另一端通過電阻R9接地；模擬開關(guān)CD4053的一個端口接蓄電池；模擬開關(guān)CD4053與觸發(fā)器通過一個端口連接；電阻R12跨接在觸發(fā)器上，同時一端與電容C6連接，C6的另一端接地；電阻R10的一端接蓄電池，另一端通過按鈕開關(guān)S2與觸發(fā)器連接，S2的另一端同時與電阻R11、電容C5連接，電阻R11和電容C5的另一端接地；觸發(fā)器使用CD4013。
甲烷測量電路由電位器W3、電阻R13、R14、R17和熱敏電阻R15、R16組成，R13、W3和R14串聯(lián)連接，R13的上端接2.8V電源，R14下端接地；熱敏電阻R15和R16串聯(lián)連接并接2.8V電源，R17與熱敏電阻R16并聯(lián)接地；W3的滑動端和熱敏電阻R15和R16的連接處與A/D轉(zhuǎn)換器集成電路CC7107的(30)腳和(31)腳連接；熱敏電阻R15和R16作為甲烷探頭，R15上涂有催化劑層。
A/D轉(zhuǎn)換器為集成電路CC7107，(1)腳和(26)腳接電源；(2)腳和(25)腳與顯示器連接；(35)腳和(21)腳接地；(40)腳接時鐘電路中的R20和C7，R20的另一端接(39)腳，C7的另一端接(38)腳；(36)腳與電位器W4的滑動端連接，W4的一端通過電阻R18接基準(zhǔn)電壓，另一端通過電阻R19接地；電容C9、電阻R21和電容C10并聯(lián)，電容C9、電阻R21和電容C10的另一端分別接(29)腳、(28)腳和(27)腳；顯示器通過電阻R22接電源。
報警電路由兩個比較器集成電路IC358、集成電路IC246、三極管T3、T4、T5、T6、發(fā)光二極管D2、蜂鳴器、電位器W5和阻、容元件組成，一個比較器IC358與電阻R23、R24及電容C11組成震蕩器，電阻R23、R24并聯(lián)與IC358連接并通過電阻R25與三極管T3的基極連接，R23另一端與IC358連接，R24與IC358及C11連接，C11的另一端接地；另一個比較器IC358的一個端口接甲烷測量電路，另一個端口接電位器W5的滑動端，一端通過R31接基準(zhǔn)電壓，另一端通過R30接地，R30、R31與W5構(gòu)成基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路；另一個比較器IC358的第三個端口與電阻R26、R27連接，R26另一端與三極管T3的集電極及T4的基極連接，T4的發(fā)射極與T3、T5的發(fā)射極、電容C12及蜂鳴器連接并接正電源，T4的集電極通過電阻R28與發(fā)光二極管D2連接，D2的另一端接地；電容C12的另一端與三極管T6的集電極及蜂鳴器，T6的發(fā)射極接地；三極管T5的集電極及T6的集電極基極與集成電路IC246連接。
本實(shí)用新型的工作原理如下電路部分的開或關(guān)狀態(tài)由人工操縱按動按鈕開關(guān)，使觸發(fā)器反轉(zhuǎn)并輸出高電平或低電平，用這個電平的變化控制三極管的導(dǎo)通或截止。三極管導(dǎo)通，整機(jī)工作；三極管截止，整機(jī)停止工作。
整機(jī)工作時，甲烷測量電路中的甲烷探頭，即兩個熱敏電阻為一個臂，另外兩個普通電阻為另一個臂，組成一個平衡電橋。當(dāng)空氣中甲烷濃度變高時，甲烷和催化劑共同作用使涂有催化劑層的甲烷探頭溫度升高，電阻值增大，破壞了電橋的平衡，測量電路輸出一個電信號。達(dá)到一定濃度時，該電信號就會驅(qū)動報警電路通過蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲、光報警。
蓄電池電壓顯示是由電壓取樣電路完成的，取自蓄電池的電壓與來自穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓通過模擬開關(guān)電路進(jìn)行比較，當(dāng)蓄電池的電壓降低時，引起兩個電壓比值的變化。這一變化值通過模擬開關(guān)送到顯示器，顯示出蓄電池電壓的實(shí)際變化，工人可以隨時知道蓄電池的實(shí)際電壓值。
蓄電池電壓和空氣中甲烷含量在同一顯示器上顯示。二者的轉(zhuǎn)換由電壓取樣電路中的按鈕開關(guān)S2完成。按動S2，使觸發(fā)器的輸出端輸出電平翻轉(zhuǎn)，輸出高電平時，模擬開關(guān)與蓄電池電路連通，顯示器上顯示蓄電池電壓；輸出低電平時，模擬開關(guān)與甲烷測量電路連通，顯示器上顯示甲烷含量。
本實(shí)用新型具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便，既可作為礦燈使用，還能顯示蓄電池電量，又能隨時監(jiān)測有害氣體濃度，對有害氣體超標(biāo)可以聲光報警的特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型中開關(guān)電路的原理框圖。
圖3是本實(shí)用新型中負(fù)電源變換電路的原理框圖。
圖4是本實(shí)用新型中電壓取樣電路的原理框圖。
圖5是本實(shí)用新型中甲烷測量電路的原理框圖。
圖6是本實(shí)用新型中A/D轉(zhuǎn)換器電路的原理框圖。
圖7是本實(shí)用新型中報警電路的原理框圖。
其中，1、蓄電池，2、開關(guān)電路，3、負(fù)電源變換電路，4、報警電路，5、電壓取樣電路，6、甲烷測量電路，7、A/D轉(zhuǎn)換器，8、顯示器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1-圖7所示，由開關(guān)電路2、負(fù)電源變換電路3、電壓取樣電路5、甲烷測量電路6、A/D轉(zhuǎn)換器7、顯示器8和報警電路4組成，開關(guān)電路2和電壓取樣電路5與蓄電池1連接，開關(guān)電路2依次與甲烷測量電路6、A/D轉(zhuǎn)換器7連接，電壓取樣電路5與A/D轉(zhuǎn)換器7連接，A/D轉(zhuǎn)換器7與顯示器8連接，甲烷測量電路6與報警電路4連接；將蓄電池1接線柱內(nèi)腔設(shè)置成兩個腔，兩個腔之間設(shè)有一個防爆隔板，蓄電池1接線柱在其中一個腔內(nèi)，開關(guān)電路2、負(fù)電源變換電路3、電壓取樣電路5、甲烷測量電路6、A/D轉(zhuǎn)換器7和報警電路4安裝在另外一個腔內(nèi)；顯示器8和報警電路4中的蜂鳴器及發(fā)光二極管安裝在易于觀察的蓄電池1上蓋上；甲烷測量電路6中的甲烷探頭安裝在礦燈燈頭的一側(cè)。
關(guān)電路由觸發(fā)器、三極管T1、T2、按鈕開關(guān)S1和阻、容元件組成，按鈕開關(guān)S1一端接蓄電池，另一端與電阻R1、R2連接，R2另一端接地；R2另一端與電容C1及觸發(fā)器連接，C1另一端接地；R3跨接在觸發(fā)器上；三極管T1的集電極與甲烷測量電路連接，基極與電阻R4、R5連接，R4的另一端與觸發(fā)器、三極管T1的發(fā)射極及蓄電池連接，R5的另一端與三極管T2的集電極連接，三極管T2的基極與觸發(fā)器連接，三極管T2的發(fā)射極接地；按鈕開關(guān)S1安裝在蓄電池外殼上便于操作的位置；觸發(fā)器使用CD4013。
負(fù)電源變換電路由專用集成電路7660和電容C2、C3、C4組成，電容C2跨接在7660上，電容C3與7660的(7)腳及A/D轉(zhuǎn)換器連接，另一端接地；電容C4與7660的(6)腳連接并接正電源，另一端接地。
電壓取樣電路由模擬開關(guān)CD4053、觸發(fā)器、穩(wěn)壓二極管D1、電位器W1、W2、按鈕開關(guān)S2和阻、容元件組成，模擬開關(guān)CD4053的X腳、Y腳和Z腳分別接A/D轉(zhuǎn)換器CC7107的(30)腳、(36)腳和(31)腳；X0腳、Y0腳和Z0腳分別為甲烷輸入端口；X1腳與穩(wěn)壓二極管D1及電位器W1連接并接地，穩(wěn)壓二極管D1的另一端與電阻R6和R7連接，R6的另一端接正電源，R7的另一端與電位器W1連接；Y1腳與電位器W1的滑動端連接；Z1腳與電位器W2的滑動端連接，W2的一端通過電阻R8接蓄電池，另一端通過電阻R9接地；模擬開關(guān)CD4053的一個端口接蓄電池；模擬開關(guān)CD4053與觸發(fā)器通過一個端口連接；電阻R12跨接在觸發(fā)器上，同時一端與電容C6連接，C6的另一端接地；電阻R10的一端接蓄電池，另一端通過按鈕開關(guān)S2與觸發(fā)器連接，S2的另一端同時與電阻R11、電容C5連接，電阻R11和電容C5的另一端接地；觸發(fā)器使用CD4013。
甲烷測量電路由電位器W3、電阻R13、R14、R17和熱敏電阻R15、R16組成，R13、W3和R14串聯(lián)連接，R13的上端接2.8V電源，R14下端接地；熱敏電阻R15和R16串聯(lián)連接并接2.8V電源，R17與熱敏電阻R16并聯(lián)接地；W3的滑動端和熱敏電阻R15和R16的連接處與A/D轉(zhuǎn)換器集成電路CC7107的(30)腳和(31)腳連接；熱敏電阻R15和R16作為甲烷探頭，R15上涂有催化劑層。
A/D轉(zhuǎn)換器為集成電路CC7107，(1)腳和(26)腳接電源；(2)腳和(25)腳與顯示器連接；(35)腳和(21)腳接地；(40)腳接時鐘電路中的R20和C7，R20的另一端接(39)腳，C7的另一端接(38)腳；(36)腳與電位器W4的滑動端連接，W4的一端通過電阻R18接基準(zhǔn)電壓，另一端通過電阻R19接地；電容C9、電阻R21和電容C10并聯(lián)，電容C9、電阻R21和電容C10的另一端分別接(29)腳、(28)腳和(27)腳；顯示器通過電阻R22接電源。
警電路由兩個比較器集成電路IC358、集成電路IC246、三極管T3、T4、T5、T6、發(fā)光二極管D2、蜂鳴器、電位器W5和阻、容元件組成，一個比較器IC358與電阻R23、R24及電容C11組成震蕩器，電阻R23、R24并聯(lián)與IC358連接并通過電阻R25與三極管T3的基極連接，R23另一端與IC358連接，R24與IC358及C11連接，C11的另一端接地；另一個比較器IC358的一個端口接甲烷測量電路，另一個端口接電位器W5的滑動端，一端通過R31接基準(zhǔn)電壓，另一端通過R30接地，R30、R31與W5構(gòu)成基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路；另一個比較器IC358的第三個端口與電阻R26、R27連接，R26另一端與三極管T3的集電極及T4的基極連接，T4的發(fā)射極與T3、T5的發(fā)射極、電容C12及蜂鳴器連接并接正電源，T4的集電極通過電阻R28與發(fā)光二極管D2連接，D2的另一端接地；電容C12的另一端與三極管T6的集電極及蜂鳴器，T6的發(fā)射極接地；三極管T5的集電極及T6的集電極基極與集成電路IC246連接。
權(quán)利要求1.一種多功能礦燈，由開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和報警電路組成，其特征在于，開關(guān)電路和電壓取樣電路與蓄電池連接，電子開關(guān)電路依次與甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器連接，電壓取樣電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與顯示器連接，甲烷測量電路與報警電路連接；將蓄電池接線柱內(nèi)腔設(shè)置成兩個腔，兩個腔之間設(shè)有一個防爆隔板，蓄電池接線柱在其中一個腔內(nèi)，開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器和報警電路安裝在另外一個腔內(nèi)；顯示器和報警電路中的蜂鳴器及發(fā)光二極管安裝在易于觀察的蓄電池上蓋上；甲烷測量電路中的甲烷探頭安裝在礦燈燈頭的一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，開關(guān)電路由觸發(fā)器、三極管T1、T2、按鈕開關(guān)S1和阻、容元件組成，按鈕開關(guān)S1一端接蓄電池，另一端與電阻R1、R2連接，R2另一端接地；R2另一端與電容C1及觸發(fā)器連接，C1另一端接地；R3跨接在觸發(fā)器上；三極管T1的集電極與甲烷測量電路連接，基極與電阻R4、R5連接，R4的另一端與觸發(fā)器、三極管T1的發(fā)射極及蓄電池連接，R5的另一端與三極管T2的集電極連接，三極管T2的基極與觸發(fā)器連接，三極管T2的發(fā)射極接地；按鈕開關(guān)S1安裝在蓄電池外殼上便于操作的位置；觸發(fā)器使用CD4013。
3.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，負(fù)電源變換電路由專用集成電路7660和電容C2、C3、C4組成，電容C2跨接在7660上，電容C3與7660的(7)腳及A/D轉(zhuǎn)換器連接，另一端接地；電容C4與7660的(6)腳連接并接正電源，另一端接地。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，電壓取樣電路由模擬開關(guān)CD4053、觸發(fā)器、穩(wěn)壓二極管D1、電位器W1、W2、按鈕開關(guān)S2和阻、容元件組成，模擬開關(guān)CD4053的X腳、Y腳和Z腳分別接A/D轉(zhuǎn)換器CC7107的(30)腳、(36)腳和(31)腳；X0腳、Y0腳和Z0腳分別為甲烷輸入端口；X1腳與穩(wěn)壓二極管D1及電位器W1連接并接地，穩(wěn)壓二極管D1的另一端與電阻R6和R7連接，R6的另一端接正電源，R7的另一端與電位器W1連接；Y1腳與電位器W1的滑動端連接；Z1腳與電位器W2的滑動端連接，W2的一端通過電阻R8接蓄電池，另一端通過電阻R9接地；模擬開關(guān)CD4053的一個端口接蓄電池；模擬開關(guān)CD4053與觸發(fā)器通過一個端口連接；電阻R12跨接在觸發(fā)器上，同時一端與電容C6連接，C6的另一端接地；電阻R10的一端接蓄電池，另一端通過按鈕開關(guān)S2與觸發(fā)器連接，S2的另一端同時與電阻R11、電容C5連接，電阻R11和電容C5的另一端接地；觸發(fā)器使用CD4013。
5.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，甲烷測量電路由電位器W3、電阻R13、R14、R17和熱敏電阻R15、R16組成，R13、W3和R14串聯(lián)連接，R13的上端接2.8V電源，R14下端接地；熱敏電阻R15和R16串聯(lián)連接并接2.8V電源，R17與熱敏電阻R16并聯(lián)接地；W3的滑動端和熱敏電阻R15和R16的連接處與A/D轉(zhuǎn)換器集成電路CC7107的(30)腳和(31)腳連接；熱敏電阻R15和R16作為甲烷探頭，R15上涂有催化劑層。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，A/D轉(zhuǎn)換器為集成電路CC7107，(1)腳和(26)腳接電源；(2)腳和(25)腳與顯示器連接；(35)腳和(21)腳接地；(40)腳接時鐘電路中的R20和C7，R20的另一端接(39)腳，C7的另一端接(38)腳；(36)腳與電位器W4的滑動端連接，W4的一端通過電阻R18接基準(zhǔn)電壓，另一端通過電阻R19接地；電容C9、電阻R21和電容C10并聯(lián)，電容C9、電阻R21和電容C10的另一端分別接(29)腳、(28)腳和(27)腳；顯示器通過電阻R22接電源。
7.如權(quán)利要求1所述的多功能礦燈，其特征在于，報警電路由兩個比較器集成電路IC358、集成電路IC246、三極管T3、T4、T5、T6、發(fā)光二極管D2、蜂鳴器、電位器W5和阻、容元件組成，一個比較器IC358與電阻R23、R24及電容C11組成震蕩器，電阻R23、R24并聯(lián)與IC358連接并通過電阻R25與三極管T3的基極連接，R23另一端與IC358連接，R24與IC358及C11連接，C11的另一端接地；另一個比較器IC358的一個端口接甲烷測量電路，另一個端口接電位器W5的滑動端，一端通過R31接基準(zhǔn)電壓，另一端通過R30接地，R30、R31與W5構(gòu)成基準(zhǔn)電壓調(diào)整電路；另一個比較器IC358的第三個端口與電阻R26、R27連接，R26另一端與三極管T3的集電極及T4的基極連接，T4的發(fā)射極與T3、T5的發(fā)射極、電容C12及蜂鳴器連接并接正電源，T4的集電極通過電阻R28與發(fā)光二極管D2連接，D2的另一端接地；電容C12的另一端與三極管T6的集電極及蜂鳴器，T6的發(fā)射極接地；三極管T5的集電極及T6的集電極基極與集成電路IC246連接。
專利摘要多功能礦燈由開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和報警電路組成，各電路電連接；將蓄電池接線柱內(nèi)腔設(shè)置成兩個腔，兩個腔之間設(shè)有一個防爆隔板，蓄電池接線柱在其中一個腔內(nèi)，開關(guān)電路、負(fù)電源變換電路、電壓取樣電路、甲烷測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器和報警電路安裝在另外一個腔內(nèi)；顯示器和報警電路中的蜂鳴器及發(fā)光二極管安裝在易于觀察的蓄電池上蓋上；甲烷測量電路中的甲烷探頭安裝在礦燈燈頭的一側(cè)。本實(shí)用新型具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便，既可作為礦燈使用，還能顯示蓄電池電量，又能隨時監(jiān)測有害氣體濃度，對有害氣體超標(biāo)可以聲光報警的特點(diǎn)。
文檔編號G08B21/16GK2648286SQ200320106540
公開日2004年10月13日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者王平, 胡春霞 申請人:王平, 胡春霞