專利名稱：礦井提升機(jī)松繩保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種采用紅外線發(fā)射、不接觸式傳感器接收檢測松繩保護(hù)系統(tǒng)的安全裝置。
目前，我國煤礦礦井提升機(jī)的松繩保護(hù)一般采用行程開關(guān)式傳感器，松繩后壓動行程開關(guān)，接通控制及報警電路，有的采用大小鋼絲繩接觸式傳感器；松繩時大鋼絲繩壓到小鋼絲繩上，靠大小鋼絲繩的接觸電阻接通控制及報警電路?？刂茍缶皥缶娐酚蓵r間繼電器、中間繼電器、電笛組成，其動作的條件是靠傳感器的接通。但在實際應(yīng)用中，由于各種客觀原因，經(jīng)常產(chǎn)生傳感器接觸電阻超限損壞、線路中斷等故障，使控制及報警電路無法接通，正常工作，其控制及報警電路本身有時也會出現(xiàn)故障。這些故障有時不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，直至擴(kuò)大為惡性事故。
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，采用紅外線發(fā)射，以不接觸式傳感器作接收，從根本上克服了接觸式傳感器的缺點；在電路中加入自檢功能，每日24小時連續(xù)檢測，大大提高了可靠性；本裝置用CMOS集成電路作信號處理，取代了傳統(tǒng)的時間繼電器，直接顯示延時時間；分上下碼設(shè)有松繩、自檢、失效三種指示；具有松繩和失效兩種報警音響；松繩達(dá)到預(yù)置時間即切斷被控電源，實施安全制動。只要觀察面板上各種指示即可知道整個松繩保護(hù)系統(tǒng)是否正常工作。
本裝置由上、下碼傳感器和箱體組成。
當(dāng)發(fā)生松繩時，提升鋼絲繩落在托繩輪上，擋住發(fā)光管與受光管之間的紅外線，儀器發(fā)出警車音響，計時電路開始計時。達(dá)到預(yù)置時間時，內(nèi)部電路動作，切斷安全回路電源，提升機(jī)緊急制動，從而實現(xiàn)了松繩、報警、延時斷電的目的。
以下參看附圖詳細(xì)描述本裝置，其中

圖1是裝置的外觀示意圖。
圖2是裝置電路方框圖。
圖3～圖8是圖2電路方框圖中相應(yīng)方框電原理圖。
裝置采用箱式結(jié)構(gòu)，前、后面板分別如圖1中的圖1A和圖1B所示。圖中LED1LED4上、下碼受光指示，正常時亮，松繩時滅。
LED2LED5上、下碼自檢指示，正常時亮，失效時滅。
LED3LED6上、下碼失效指示，正常時滅，失效時亮。
LED7松繩時間顯示的小數(shù)點，兼做直流電源指示。
SM1SM2松繩至斷電時間顯示，顯示范圍0.01～0.99秒可予置。
AN1報警音響解除按鈕。按下時本身的發(fā)光二極管亮。
AN2松繩斷電解除按鈕。按下時本身的發(fā)光二極管亮。
揚聲器松繩報警和失效報警合用。松繩時發(fā)出警車聲；系統(tǒng)失效時發(fā)出救護(hù)車報警聲，表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要處理。
X1接線端子。傳感器、電源及被控線路由此接入。
MA電流表，指示紅外線發(fā)射管的工作電流。
本裝置的電路方框圖如圖2所示，圖中1是脈沖發(fā)射電路，2、2′是接收和松繩檢測電路，3、3′是失效檢測電路，4是松繩和失效報警電路，5是脈沖整形電路，6是自動置零電路，7是顯示和時間預(yù)置電路，8是斷電執(zhí)行電路。
詳細(xì)電原理圖及工作原理說明如下圖3為脈沖發(fā)射電路，由三端穩(wěn)壓器LM317，電位器W1，電阻R3、R4、R5、R6，二極管D6、D7，施密特觸發(fā)器CD40106的一個反相器H6及電容C5組成。當(dāng)反相器H6的輸入端為低電平時，輸出端為高電平，通過電阻R4使三極管BG1飽和，集電極即穩(wěn)壓器LM317控制端電壓為零。與此同時，H6輸出端的高電位通過R6、D7向電容C5充電，充到H6的關(guān)門電平時，LM317開通，發(fā)光管FG1、FG2發(fā)射紅外線，同時C5通過D6、R5放電，放電至H6開門電平時，BG1飽合，LM317關(guān)斷。這樣周而復(fù)始地使發(fā)光管按脈沖振蕩器的頻率發(fā)射紅外線。毫安表指示流過發(fā)光管的電流。
圖4是信號接收、松繩檢測以及自檢、失效檢測電路。以上碼電路為例，下碼電路工作原理同上碼相同，略。
接收管GM1將接收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)三極管放大后送到反相器F1的輸入端；輸出端為低電位，發(fā)光二極管LED1導(dǎo)通發(fā)光，指示上碼受光正常，同時二極管D8截止。當(dāng)上碼松繩時，鋼絲繩擋住光源，GM1截止，BG2截止，F(xiàn)1輸入端電位變低，輸出端電位變高，LED1滅，D8導(dǎo)通，通過R12給電容C6充電，充至電子開關(guān)DK3開門電平時，DK3導(dǎo)通，接通報警集成塊CW9561的電源，發(fā)出報警音響，同時，DK4開通，將計數(shù)脈沖送入整形電路。
假設(shè)當(dāng)BG2發(fā)生短路故障，則F1輸入端為電源電壓，即使鋼絲繩落下來，也不會報警斷電，即系統(tǒng)失效。自檢及失效檢測電路的作用就是把脈沖發(fā)射電路發(fā)射的自檢脈沖檢測出來并顯示在面板上。這部分電路由電阻R9、R10、R11，發(fā)光管LED2、LED3，及反相器F2，電阻R14組成。當(dāng)光脈沖到來時，反相器F1輸出端為低電位，此時，電容C7經(jīng)R10充電，由于充電電流很小，所以F2的輸入端近似于高電位，輸出端為低電位。自檢脈沖到來時，光敏管GM1，三極管BG2截止，F(xiàn)1輸出端為高電位。這時，C7經(jīng)過R9、LED2放電，LED2發(fā)光。由于R10遠(yuǎn)大于R9，所以C7充電電流遠(yuǎn)小于放電電流，F(xiàn)2輸入端始終為高電位。假設(shè)GM1、BG2、F1或C5任一元件發(fā)生短路故障時，F(xiàn)1輸出端為恒定低電位。當(dāng)C7充電至F2開門電平時，F(xiàn)2輸出端翻轉(zhuǎn)為高電平，LED3發(fā)光，指示上碼失效。同時，自檢指示燈LED2熄滅。LED3發(fā)光的同時，R14的電壓降送到電子開關(guān)DK1、DK2的觸發(fā)端，報警電路發(fā)出報警音響。
圖5為顯示與時間予置電路，計數(shù)及脈沖整形電路。
顯示與時間予置電路由集成塊IC4、IC5，反相器H4、H5，電阻R23、R24、R26，撥碼開關(guān)B1、B2，二極管D10～D17組成，B1、B2可省略不用。IC4、IC5為六合一集成塊CL102，根據(jù)需要將二極管接入對應(yīng)的BCD輸出端即可得到予置時間。達(dá)到予置時間后，H4輸入端電位變高，輸出端電位變低，H5輸出電位變高，送入CL102的LE端，鎖存計數(shù)結(jié)果。
計數(shù)及脈沖整形電路計數(shù)脈沖是取自橋式整流的正輸出端。50HZ交流電經(jīng)變壓器降壓，D1～D4整流變?yōu)?00HZ脈動直流，經(jīng)R30限流，DW3削波，得到周期為0.01秒的梯形計數(shù)脈沖。此脈沖在電子開關(guān)DK4導(dǎo)通時進(jìn)入整形電路H1，使其輸出矩形脈沖送入計數(shù)集成塊CL102上升沿觸發(fā)端EN，由正面數(shù)碼管顯示計數(shù)結(jié)果。由于每個脈沖的周期是0.01秒，所以脈沖數(shù)目就直接表示了時間。
圖6為斷電執(zhí)行電路由繼電器ZJ1，雙向可控硅BCR，雙向觸發(fā)管2CTS，光電耦合器GD1，電阻R1、R2，R33，反相器F5組成。正常情況下，反相器F5輸出端低電位，GD1導(dǎo)通，BCR導(dǎo)通，ZJ吸合，常開接點接通安全回路。當(dāng)松繩達(dá)到予置時間時，觸發(fā)器H4輸出端電位變低，使反相器F5輸出端電位由低變高，GD1、BCR截止，ZJ釋放，安全回路斷開，達(dá)到了延時斷電的目的。將按鈕AN2按下即可解除斷電和鎖存。
圖7為自動置零電路由觸發(fā)器H3、H2，電阻R25、R27、R28，二極管D18，電容C9組成。正常時H2輸入端為高電位，H3輸入端為低電位，輸出端即CL102的R端為高電位，計數(shù)器置零。松繩時，計數(shù)脈沖進(jìn)入，施密特觸發(fā)器H2輸出端變?yōu)楦唠娢唬?jīng)1.4ms的充電時間(由R25、C9的充電時間決定)，H3翻轉(zhuǎn)，其輸出端變?yōu)榈碗娢?，解除置零信號，計?shù)集成塊開始計數(shù)。但有時由于鋼絲繩顫動或其它原因，擋光的時間沒有達(dá)到預(yù)置時間，計數(shù)脈沖不再進(jìn)入，H2輸出端變?yōu)榈碗娢?，C9上充的電由R28放掉，放至H3的開門電平時，H3翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，計數(shù)器上計的數(shù)被置零，避免造成累加計數(shù)。
圖8為松繩及失效報警電路，由報警集成塊KD9561、三極管BG4、BG5、電子開關(guān)DK1、DK2、DK3，電阻R20、R21、R32組成。直流電源經(jīng)R20、R21分壓作為KD9561的工作電源。當(dāng)松繩時，DK3、DK4的觸發(fā)端同時得電，DK3接通KD9561的電源，KD9561發(fā)出警車報警聲，經(jīng)報警音響解除按鈕AN1、BG4、BG5復(fù)合放大推動揚聲器發(fā)出音響。當(dāng)失效時，R14上的壓降觸發(fā)電子開關(guān)DK1、DK2，DK2接通KD9561的工作電源，DK1將KD9561的1腳接地，使之發(fā)出救護(hù)車報警音響，指示儀器出現(xiàn)故障，需要處理。
權(quán)利要求1.礦井提升機(jī)松繩保護(hù)裝置，由紅外發(fā)光管、紅外接收管和儀器箱體組成，其特征在于儀器箱體內(nèi)包括脈沖發(fā)射電路(1)、接收和松繩檢測電路(2、2′)、失效檢測電路(3、3′)、松繩和失效報警電路(4)、脈沖整形電路(5)、自動置零電路(6)、顯示和時間預(yù)置電路(7)和斷電執(zhí)行電路(8)；脈沖發(fā)射電路(1)的信號被接收和松繩檢測電路(2、2′)接收，接收和松繩檢測電路(2、2′)的輸出分別接到失效檢測電路(3、3′)、松繩和失效報警電路(4)和脈沖整形電路(5)，失效檢測電路(3、3′)的輸出也接到松繩和失效報警電路(4)，脈沖整形電路(5)的輸出接到自動置零電路(6)和顯示和時間預(yù)置電路(7)，顯示和時間預(yù)置電路(7)還接收來自自動置零電路(6)的輸出信號，斷電執(zhí)行電路(8)的輸入與顯示和時間預(yù)置電路(7)的輸入相連。
專利摘要一種由紅外發(fā)光發(fā)射、接收管和儀器箱體組成的礦井提升機(jī)松繩保護(hù)裝置，采用紅外發(fā)射、接收管作不接觸式傳感器，儀器箱體內(nèi)的電路對傳感器的信號進(jìn)行處理，最后通過斷電執(zhí)行電路啟動被控安全回路達(dá)到松繩保護(hù)的目的。
文檔編號B66B5/12GK2133560SQ9220815
公開日1993年5月19日 申請日期1992年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月28日
發(fā)明者陳生遠(yuǎn) 申請人:陳生遠(yuǎn)