专利名称：矿用沼气探头调试显示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型矿用沼气探头调试显示仪属煤矿安全监测设备配套用装置。
本设计参考CTT 63／40U及同类安全监测设备的工作原理，并用数字集成电路技术实现。
现有CTT 63／40U及同类安全监测设备的工作原理如下设备的井上部分(主机)与井下各探头用专用电缆连接，主机以时分循回召唤检测方式工作，每4分钟一个巡检周期，每隔5秒钟主机向各探头中的某一探头发出一个－13mA的咨询电流，探头收到此信后开始供电检测，并将测值转换为10－6KHZ或10－12KHZ的频率信号送往主机，其余探头处于充电状态，充电状态下各探头接受主机的＋27mA电流，供探头内的6V电池充电。由于煤矿井下多用沼气探头，所以该设备所配探头多数为低浓沼气探头，此探头的频率变化范围为10－6KHZ。由于原井下低浓沼气探头无就地显示装置，所以仅将信号送往井上主机，经频率／电压转换器转换再送表头显示，这样给井下维修及调试带来极大困难。
本设计就是针对现有探头存在的问题而研制的。此装置在不改变原有设备的结构和性能的基础上为现有CTT 63／40U(法国)、CMC－1(波兰)、CMM－20(波兰)、AU1(抚顺安仪厂)型煤矿安全监测系统配套低浓沼气探头增加调试和显示功能。
由于本装置结构紧凑，体积小，操作简便；可直接连接在探头上，又便于携带，所以实用性很强，易于推广使用。
设计原理如下由于井下低浓沼气探头信号频率与测值的对应关系为10－6KHZ／0－5％CH4，其中10－8KHZ／0－2％CH4为线性段。所以在线性段范围内可推算出频率／沼气测值的关系式C＝100－F／K其中C－沼气浓度千分值；F－测值频率(HZ)；K－分频系数(K＝100)。
根据上述关系式，采用减法运算器和显示器一体化的方式实现。具体做法如附图
所示，＋27mA电流经正负端子进入导流桥，经集成稳压器IC8稳压，电容C1滤波后，输出＋5V电压，D10－D12为限幅稳压管。
由IC4、C3、C4、C0组成的14态振荡分频器(4060)输出0.5秒的脉冲信号，经IC4的3脚输出。由IC5分频器及IC7－1与非门组成的分频控制电路将0.5秒间隔的脉冲信号转换为受控的2.5秒延时、1秒采样的时间控制电路，控制IC1、IC2计数器的计数。
由IC1、IC2、IC3和LED显示器等组成频率／沼气浓度转换电路。由B1、T1、C8等组成的信号输入放大电路，把频率信号放大后从双十分频计数器IC3(4518)的CP端输入，经两级十分频后，由14脚输出100分频的频率信号(K＝100)，并输入减法计数器(40110)的CPd端，进行减法运算(100－F／K)，运算结果直接驱动LED显示，即沼气浓度的测值C(C＝100－F／K)。
由于上述沼气浓度读数为千分值，不符合习惯读法，故经R3预置了小数点位，将测值转换成百分读数。
由IC6、IC7－2、T2、T3等组成自动／手动咨询控制及触发电路。在电路初态，D触发器IC6的Q端为″0″，Q非端为″1″，时间控制电路及咨询电路均不工作。
手动调试操作时，把转换开关K打到″S″位置，然后按触发按钮A。此时，＋5V电位通过C7形成正跳变脉冲，使D触发器置位。Q端由″0″变″1″，一方面经C6形成清零脉冲，使IC1、IC2、IC3及IC5清零；另一方面Q端高电位使IC5允许端有效，时间控制电路开始工作。同时，D触发器的Q非端由″1″变″0″，经反相器IC7－2反相后开通晶体管T2，发出咨询信号，沼气探头开始检测。2.5秒后，与非门IC7－1输出低电位，使减计数器使能端有效并开始采样计数，1秒后与非门IC7－1由″0″变″1″，一方面使计数器处于保持状态；另一方面其正跳变经C5使D触发器清零复位，关断咨询回路和时间控制回路，恢复初态，LED显示器保持实测沼气浓度值。
欲扩展探头显示功能时，将转换开关K打到″Z″位置。当主机发出－13mA咨询电流时输入端子正端为负，负端为正，负电流经探头(与输出端C1、C2连接)使发光管D8、D9和光电耦合管导通。发光管作为咨询过程指示灯，而光电耦合管经T3把＋5V电压加到D触发器置位回路，使触发器置位，其它过程与前述手动调试操作时相同。
权利要求一种煤矿用沼气探头调试显示仪，其主要特征是采用可逆计数器CD40110集成电路直接与LED显示器连接的一体化结构，使其可直接装配在现有监测设备的低浓探头上。
专利摘要本实用新型矿用沼气探头调试显示仪属煤矿安全监测设备配套用装置，是为加装在CTT63/40U、CMM-20、CMC-1、AU1型煤矿安全监测系统配套的低浓沼气探头上而研制的，本装置针对原设备井下无显示所造成的调试及维修困难，在不改变原设备的结构及性能的基础上增加了调试和显示功能，由于本装置结构紧凑，体积小，造价低，操作简单，所以实用性很强，为井下维护和调试提供了便利，便于推广使用。
文档编号G01D7/02GK2075774SQ9020557
公开日1991年4月24日 申请日期1990年4月26日 优先权日1990年4月26日
发明者金富元 申请人:金富元