專利名稱：瓦斯自動監測報警礦燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦井用礦燈。
目前礦井采用固定式或便攜式“瓦斯監測儀”，如AJ－85、85B型等。這類儀器需專人操作，定點或巡回進行監測報警。其缺點是監測復蓋面窄、機動性較差，抗H2S中毒和抗CH4高濃度能力差，不適宜在H2S含量和CH4濃度超過允許值的場合使用，可靠性較差。
本實用新型的目的是提供一種可靠性好的瓦斯自動監測報警礦燈。本礦燈在正常照明時，能自動對瓦斯濃度進行定時監測，在達到或超過限定濃度值時實現自動、連續報警。
本實用新型的技術方案如下

圖1為外形圖，圖2為本實用新型中的自動監測報警裝置的電路原理框圖，圖3為實施例的電路原理圖。
本實用新型在現有礦燈的基礎上進行改進，包括電源〔1〕、燈頭〔2〕和電源線〔3〕，燈頭上有燈泡〔4〕，電源線連通燈泡和電源，電源線路上有自動斷電裝置〔5〕及開關，參見圖2。改進的方案是增設瓦斯自動監測報警裝置〔6〕，照明燈泡〔4〕兼作報警信號燈，燈泡閃光為報警狀態，參見圖1。
所述瓦斯自動監測報警裝置〔6〕的電路由穩壓器〔7〕、定時采樣開關電路〔8〕、瓦斯傳感器〔9〕、氣電信號轉換電路〔10〕、燈泡控制電路〔11〕組成，線路上設有過溫熔斷器〔12〕，各部邊線方式見圖2。工作原理是穩壓器實現對電路穩壓；定時采樣開關根據標定的時間實現對瓦斯傳感器定時進行監測以及在瓦斯濃度達到或超過限定值時連續采樣、連續輸出信號的自動控制；瓦斯傳感器定時采樣并輸出“氣”信號，氣電信號轉換電路將瓦斯傳感器輸入的“氣”信號轉換為“電”信號并進行比較，比較后的信號輸入燈泡控制電路，燈泡控制電路根據比較后的信號，控制燈泡的正常照明和閃光報警。正常情況下，燈泡照明，燈泡控制電路可抑制燈泡冷態通電瞬時大電流，節約電池能量，延長燈泡、電池的使用壽命；當氣電信號轉換電路輸入需報警的信號時，則控制燈泡連續閃光而報警。直至作業人員撤離現場或瓦斯氣體含量處限定值以下時停止報警。過溫熔斷器實現工作時的過溫保護，以提高可靠性。本實用新型采用定時采樣，較連續采樣比，在瓦斯濃度處限定值以下時，可節約電池電能。
瓦斯自動監測報警裝置的電路進一步說明如下，參見圖3。
定時采樣開關電路〔8〕由定時方波發生器〔13〕。開關電路〔14〕、傳感器加熱電極穩壓器〔15〕和鎖定電路〔16〕組成。定時方波發生器按標定時間自動輸出高、低電平時間常數的定時方波，開關電路受定時方波的控制而定時開啟和關閉，以控制瓦斯傳感器定時進行采樣；傳感器加熱電極穩壓器保持傳感器電極(e－g)上的電壓不隨電池電壓變化；鎖定電路輸入端接氣電信號轉換電路輸出端，其輸出端控制開關電路，控制瓦斯傳感器由定時采樣轉為連續采樣，連續輸出超濃度“氣”信號，使之連續報警，以保證監測報警的連續性和可靠性。
氣電信號轉換電路〔10〕由轉換電橋〔17〕、觸發器〔18〕和信號比較器〔19〕組成。轉換電橋實現“氣電”信號轉換，輸出端接觸發器，觸發器輸出端接信號比較器，觸發器觸發電信號，該信號經比較器比較后而輸出低或高電平信號。信號比較器的輸出端為氣電信號轉換電路輸出端。
燈泡控制電路〔11〕由方波發生器〔20〕和抑制開關電路〔21〕組成。方波發生器根據氣電信號轉換電路輸入的低或高電平信號，產生相應信號的方波，調制抑制開關電路的工作狀態，使燈泡處正常照明或報警狀態。方波發生器輸入端接氣電信號轉換電路，輸出端接抑制開關電路。
實施例。實施例的外形見圖1，瓦斯自動監測報警裝置〔6〕裝于燈頭〔2〕上，通過盒體〔22〕與燈頭〔2〕連接，盒體上有氣窗〔23〕，線盒〔24〕裝于盒體內，用線盒卡塊〔25〕卡住，卡塊裝于燈頭掛勾〔26〕上；瓦斯自動監測報警裝置的電路原理圖見圖3。
穩壓器〔7〕由限流電阻R1、分壓調整電阻R2、R3和IC1組成，具有溫度自動補償、穩壓精密、可調功能，當電池電壓從4.6伏降至3.5伏時，輸出高程定電壓，為保證監測精度和一致性提供條件。
定時采樣開關電路〔8〕中的定時方波發生器〔13〕由C1、R4、R5、R6、R7和低功耗、單電運、低電壓工作的四運算IC2－A組成，可輸出高、低電平時間常數各為90秒(±5秒)的定時方波；開關電路〔14〕由T1、T2和限流電阻R8、R11、負載電阻R9組成，受定時方波信號控制，該開關電路的開、關時間各為90秒，控制瓦斯傳感器在8小時工作時間內對CH4氣體采樣160次；傳感器加熱電極穩壓器〔15〕由R12、R13、R14和具有溫度自動補償、穩壓精密可調的IC3組成，受T2控制，工作于開、關狀態，它的開、關即控制瓦斯傳感器采樣的開始和停止；鎖定電路〔16〕由IC2－B、T3和限流電阻R10、R15組成，根據報警信號的發生來鎖定開關電路處連續開啟狀態。
瓦斯傳感器〔9〕為新型復合氧化物多晶粉未燒結式瓦斯專用傳感器，對HC4氣體靈敏，抗干擾能力強，抗H2S中毒和高濃度HC4能力強。
氣電信號轉換電路〔10〕中的轉換電橋〔17〕由瓦斯傳感器信號電極的等效電阻Rf－g和R16、R17、R18、R19、W1組成，為惠司登電橋，取R16＋R17＝Rf－g、R18＝R19時，電位器W1用于HC4百分比濃度報警限定值調整，并兼作報警微調，本實施例對HC4含量為0.5％～2.5％的報警精度為±0.1；觸發器〔18〕由IC2－C和反饋電阻R20組成，觸發器輸出端與電橋一臂R16、R17連點之間設置R20，可提高監測靈敏度、精度一致性和報警可靠性；信號比較器〔19〕由T4和限流電阻R21、負載電阻R22組成，觸發后的信號經比較，則輸出低或高電平信號(4d)。
燈泡控制電路〔11〕中的方波發生器〔20〕由IC2－D、C2R23、R24、R25、R26組成。方波發生器接收前置電路輸出的電平信號4d，4d為低電平時不工作，為高電平時，輸出頻率為3±0.5Hz方波；抑制開關電路〔21〕由T5和柵偏電阻R27、R28、耦合電容C3組成，本實施例T5為NMOS型場效應功率管，也可用其他雙極型功率晶體管代替，有自動限流能力，推動功率極小，當導通電阻很小時，管耗極小、節能、可靠。當4d為低電平時，方波發生器不工作，該抑制開關電路中的R27取負溫度系數值大的電阻，冷態下與R28的阻值相近，T5柵偏電壓低，未飽和，流過燈泡的大電流得到抑制；隨著電流流過R27，自身發熱，阻值迅速下降，柵偏電壓迅速上升，T5處飽和導通狀態，燈泡〔4〕正常照明；當4d為高電平時，T5受IC2－D輸出的方波控制，工作在開／關狀態，燈泡〔4〕閃光報警。
綜所述，當HC4濃度低于報警限定值時，Rf－g阻值較大，轉換電橋輸出高電平，維持4a＞4d，4C保持高電平而使T4導通，4d為低電平，IC2－D不工作，T5不受調制，燈泡正常照明；同時，IC2－B正端為低電平，同相跟隨器輸出低電平，T3截止，對開關電路不起鎖定作用。當HC4濃度達報警值時，Rf－g阻值下降，轉換電橋的高電平下降，使4b＞4a，4C輸出低電平，通過R20反饋，維持4b＞4a，4C保持低電平，T4截止，4d為高電平，4d為高電平時，一是使鎖定電路中的IC2－B翻轉，輸出高電平，T3導通，此時T2不受T1的開關控制而是連續導通并鎖定，使瓦斯傳感器由定時采樣轉為連續采樣；二是使IC2－D輸出低頻方波而調制T5工作于開／關狀態，燈泡由照明變為閃光而報警。由于瓦斯傳感器已為連續采樣，IC2－D連續輸出方波，則燈泡連續閃光報警。
實施例中的IC2－A至IC2－D為LM324型號，IC1和IC3型號為TL431N，T5為BUZ－7型號，其他主要元件型號和參數由圖3中給出。
本實用新型在正常情況下采取定時采樣監測，在瓦斯濃度超限定值時，則轉為連續采樣監測、報警，既可節能，又能滿足監測報警要求，保證監測報警的連續性和一致性；設有燈泡冷態瞬時大電流抑制電路，既可節能，同時可延長燈泡、電源的使用壽命。瓦斯監測報警準確、可靠，使用方便。
權利要求1.一種瓦斯自動監測報警礦燈，包括電源[1]、燈頭[2]、電源線[3]，所述的燈頭上有燈泡[4]，電源線連通燈泡和電源，電源線路上有自動斷電裝置[5]及開關，其特征是有瓦斯自動監測報警裝置[6]，該裝置的電路一端接電源，另一端接自動斷電裝置[5]及燈泡，燈泡[4]兼作報警信號燈，所述的瓦斯自動監測報警裝置[6]電路由穩壓器[7]、定時采樣開關電路[8]、瓦斯傳感器[9]、氣電信號轉換電路[10]、燈泡控制電路[11]組成，線路上有過溫熔斷器[12]，所述的定時采樣開關電路控制瓦斯傳感器，瓦斯傳感器采集的信號輸入氣電信號轉換電路，氣電信號轉換電路的輸出端接燈泡控制電路，并連線向定時采樣開關電路輸送信號，燈泡控制電路輸出端接自動斷電裝置[5]及燈泡[4]。
2.按照權利要求1所述的礦燈，其特征是瓦斯自動監測報警裝置于燈頭〔2〕上，線盒〔24〕裝于盒體〔22〕內，盒體〔22〕上有氣窗〔23〕，并有線盒卡塊〔25〕，卡塊安裝在燈頭掛勾〔26〕上。
3.按照權利要求1所述的礦燈，其特征是a.瓦斯自動監測報警裝置的定時采樣開關電路〔8〕由定時方波發生器〔13〕、開關電路〔14〕，傳感器加熱電極穩壓器〔15〕和鎖定電路〔16〕組成，定時方波發生器輸出端接開關電路，開關電路連傳感器加熱電極穩壓器，該穩壓器接瓦斯傳感器，鎖定電路輸入端接氣電信號轉換電路輸出端，鎖定電路的輸出端控制開關電路〔14〕，b.瓦斯自動監測報警裝置的氣電信號轉換電路〔10〕由轉換電橋〔17〕、觸發器〔18〕和信號比較器〔19〕組成，轉換電橋輸出端接觸發器，觸發器輸出端接信號比較器，信號比較器輸出端為氣電信號轉換電路〔10〕的輸出端，接燈泡控制電路〔11〕，并接定時采樣開關電路〔8〕的鎖定電路〔16〕輸入端，c.瓦斯自動監測報警裝置的燈泡控制電路〔11〕由方波發生器〔20〕、抑制開關電路〔21〕組成，方波發生器輸入端接氣電信號轉換電路〔10〕，輸出端接抑制開關電路，抑制開關電路輸出端接自動斷電裝置〔5〕及燈泡〔4〕。
4.按照權利要求1所述的礦燈，其特征是穩壓器〔7〕由R1、R2、R3和IC1組成。
5.按照權利要求3所述的礦燈，其特征是定時方波發生器〔13〕由C1、R4、R5、R6、R7和IC2－A組成，開關電路〔14〕由T1、T2、R8、R11和R9組成，傳感器加熱電極穩壓器〔15〕由R12、R13、R14和IC3組成，鎖定電路〔16〕由IC2－B、T3、R10和R15組成。
6.按照權利要求3所述的礦燈，其特征是轉換電橋〔17〕由瓦斯傳感器信號電極的等效電阻Rf－g和R16、R17、R18、R19、W1組成，觸發器〔18〕由IC2－C和R20組成，信號比較器〔19〕由T4、R21、R22組成。
7.按照權利要求3所述的礦燈，其特征是方波發生器〔20〕由IC2－D、C2、R23、R24、R25和R26組成，抑制開關電路〔21〕由T5和R27、R28、C3組成。
專利摘要瓦斯自動監測報警礦燈。有電源、燈頭、電源線和瓦斯自動監測報警裝置，燈泡兼作報警信號燈，以閃光報警。瓦斯自動監測報警裝置的電路由穩壓器、定時采樣開關電路、瓦斯傳感器、氣電信號轉換電路、燈泡控制電路組成，線路上有過溫熔斷器和自動斷電裝置及開關；正常情況為定時采樣監測。在瓦斯濃度超過限定值時，為連續采樣、連續報警，既節能，又可滿足監測報警的連續性、一致性和可靠性，使用方便。
文檔編號G08B21/00GK2102546SQ91212970
公開日1992年4月22日 申請日期1991年7月6日 優先權日1991年7月6日
發明者李恩忠 申請人:李恩忠