专利名称：矿用甲烷超限自动报警照明装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿井甲烷超限自动报警照明装置，特别是一种与矿井照明灯具合为一体的矿用甲烷超限自动报警照明装置。
目前，国内外为实现矿井安全生产，及时准确测定煤矿井下沼气含量，已研制成功不少种类的甲烷检测仪器，主要有1、矿井甲烷集中检测和监控装置，其整个系统设备投资较大，技术也复杂；2、便携式甲烷检测仪，一般配备给专职人员使用，还不能达到采掘人员人手一台，煤矿企业经济上承受不起。且该仪器必须单独配有专用电源，需每天充电，给仪器管理和维护也带来不便。
本实用新型的目的是提供一种集照明和甲烷浓度超限自动报警的一体化装置。它利用矿井内现有的照明灯，在灯具上附加甲烷传感器及相应的后续电子控制线路，并将照明灯泡连接于电子控制线路的输出端中，当矿井甲烷浓度超限时，照明灯泡产生闪烁。
本实用新型的目的由以下技术方案实现矿用甲烷超限自动报警照明装置，包括与矿用电源相连的照明灯具，其特征是在照明灯具上设置甲烷传感器及相应后续电子控制线路，并将照明灯泡串接在电子控制线路负载回路中。在照明灯具的隔爆壳体上设有矿用电源电缆接入、接出口，壳体上活动联接一甲烷传感器，甲烷传感器输出信号依次接放大电路、鉴幅电路、振荡电路、光电耦合触发、开关电路，照明灯泡与开关电路的负载晶闸管串联后并接于电源回路上，所有电子线路均设置于隔爆壳体内。所说甲烷传感器由载体催化黑元件和白元件及其补偿电阻构成惠斯顿电桥，黑元件和白元件设置于同一气室内。
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型的电子控制线路方框图；图3为本实用新型的电子控制线路图。
参看图1，现有矿用照明灯由照明灯泡1及设置于灯泡外的玻璃罩2及防护网罩3，设置于防爆座体4内的灯座构成，灯泡由矿井电源127V供电。在防爆座体4上设置有隔爆壳体5，壳体5上设有127V电源电缆接入口6及输出口7，甲烷传感器8采用螺纹隔爆结构活动联接于壳体5上。
参看图2、3，本实用新型的电子线路部分由电源和两级稳压电路10、11、12，甲烷传感器及电桥13、14，放大电路15、鉴幅电路17、报警电平设定16、振荡电路18、光电耦合触发19、开关电路20所组成。电子电路均设计成无触点电路(冷运行状态)，杜绝产生火花、电弧和危险温度的可能性。由R18、R19、R20和运算放大器I1-1组成的放大电路，并由D2与鉴幅电路相连接。由R21～R25、RW4和运算放大器I1-2组成鉴幅电路，通过D3与光电耦合电路相连接。由R26、R28、D4、C3、C4、RW5和集成电路I2组成振荡电路，通过D5与光电耦合电路相连接。R17、T2、LED3、R29、RL组成光电耦合电路，由RL与触发电路相连。C5、C6、R30、RW6、ST、BCR组成触发开关电路控制60W灯泡21照明和报警。其工作原理为甲烷传感器电路由黑元件r2(载体催化元件)，白元件r1，以及电阻R1～R5，电位器RW1组成惠斯顿电桥。并将黑白元件r1、r2装入一个气室中。施加工作电压，无甲烷时电桥处于平衡状态，11号点和RW1点无信号输出。当有甲烷时，甲烷在催化器件表面无焰燃烧，黑元件电阻值随温度升高而增加，使电桥失去平衡，11号点和RW1点有信号输出，甲烷浓度越高，黑元件温度越高，电桥11号点和RW1两点间输出信号越高。
放大电路和鉴幅电路由R18～R25、D2、RW4、运算放大器I1-1和I1-2组成。通过甲烷传感器把非电量甲烷转换成电量，甲烷传感器输出的电信号仅有几十毫伏，非常微小，为了使后级可靠的工作，增设放大电路。这种运算放大器的增益决定反馈电阻R19，故十分稳定，调节十分方便。鉴幅电路中运算放大器是一种高增益、高输出阻抗的直流放大器，触发返回电平主要决定于基准电压与反馈电阻R25，只要反馈电阻足够大，就构成基准电压为Vc的鉴幅器。电源稳压电路由电源变压器DB，整流桥Z，电容C1、C2，集成稳压块I3，三极管T1，电阻R6，二极管D1，稳压管DW组成。对电源的基本要求是在电压与温度允许变化范围内，应有很好稳定度和带载能力。采用两级稳压，前级用三端稳压集成块，主要是满足、放大电路、鉴幅电路、振荡电路、光电耦合触发电路。后级采用放大环节串联稳压电路，其一、是满足载体催化元件3.6V电压要求；其二是减少负载变化对检测桥路的影响，以提高其稳压精度。
光电耦合触发开关电路，由电阻R17、R29、R30，三极管T2，发光管LED3，光敏电阻RL，电容C5、C6，触发二极管ST，电位器RW6和双向晶闸管BCR等元件所组成。当煤矿井下甲烷浓度低于整定值时，鉴幅电路I1-2运算放大器7脚输出高电平，三极管T2导通，相对较弱的振荡信号通过D5接入到LDE3上，对光电环节不产生任何影响。当甲烷浓度超过整定值时，鉴幅电路I1-2运算放大器7脚输出低电平，三极管T2反偏关断，振荡信号控制LED3，RL输出有规律的触发脉冲，灯泡发出明暗反差很大灯光报警信号。
本实用新型的优点是①利用现有矿用127V电源向甲烷报警电路及灯泡供电，电路中采用无触点、冷运行元器件，安全可靠。②报警与照明装置一体化，通过照明灯闪烁报警。
本装置可用于采掘工作面，回风巷道以及工具、绞车、材料，采区变电所等硐室，也可用于反井钻机，机载锚杆钻机等机械施工场合。可不受限制的为任何有危险的区域提供60W灯光照明和甲烷浓度超限报警。当甲烷超限时，处于正常照明的60W灯泡发出有规律的闪烁报警信号，召唤工作人员撤离现场。当甲烷浓度低于整定值时，能够自动解除报警，回复正常照明。
权利要求1.矿用甲烷超限自动报警照明装置，包括与矿用电源相连的照明灯具，其特征是在照明灯具上设置甲烷传感器及相应后续电子控制线路，并将照明灯泡串接在电子控制线路负载回路中。
2.根据权利要求1所述的矿用甲烷超限自动报警照明装置，其特征是在照明灯具的隔爆壳体上设有矿用电源电缆接入、接出口，壳体上活动联接—甲烷传感器，甲烷传感器输出信号依次接放大电路、鉴幅电路、振荡电路、光电耦合触发、开关电路，照明灯泡与开关电路的负载晶闸管串联后并接于电源回路上，所有电子线路均设置于隔爆壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的矿用甲烷超限自动报警照明装置，其特征是所说甲烷传感器由载体催化黑元件和白元件及其补偿电阻构成惠斯顿电桥，黑元件和白元件设置于同一气室内。
专利摘要矿用甲烷超限自动报警照明装置,包括与矿用电源相连的照明灯具,其特征是在照明灯具上设置甲烷传感器及相应后续电子控制线路,甲烷传感器输出信号依次接放大电路、鉴幅电路、振荡电路、光电耦合触发、开关电路,照明灯泡与开关电路的负载晶闸管串联后并接于电源回路上,所有电子线路均设置于隔爆壳体内。
文档编号G08B21/16GK2499826SQ0126338
公开日2002年7月10日 申请日期2001年10月24日 优先权日2001年10月24日
发明者梁培清 申请人:煤炭科学研究总院南京研究所