CN101834426B - 防爆全站仪安全保护装置及防爆安全电源 - Google Patents

防爆全站仪安全保护装置及防爆安全电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防爆全站仪安全保护装置及防爆安全电源，电压输入端、第一电容、第一三极管、感应线圈、第二三极管、场效应管、电压输出端，所述第一电容两端分别与所述电压输入端的负极和所述第一三极管的基极连接；所述第一、二三极管的发射极与所述感应线圈的一端和所述电压输入端的负极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的集电极连接；所述感应线圈的另一端与所述场效应管的源极连接；所述场效应管的栅极与所述第一、二三极管的集电极连接，漏极与所述电压输出端的负极连接。该防爆全站仪保护装置用于防爆全站仪，使防爆全站仪在矿井下工作，可防止瓦斯爆炸，保障工人生命安全，减少国家资源损失。

Description

防爆全站仪安全保护装置及防爆安全电源
技术领域
本发明涉及防爆安全保护技术领域，尤其设计一种防爆全站仪安全保护装置及防爆安全电源。
背景技术
目前我国煤矿安全事故不断，经常造成人员、财物的巨大损失，因此国家对煤矿安全生产的要求非常严格。在矿山测量中大量使用的全站仪等测量仪器，含有电池、电容、电感、开关等各种电子元器件。这些电子元件在正常工作中及故障条件下(如短路)都可能产生火花，并引燃煤矿中的瓦斯产生爆炸，所以对全站仪等电子仪器的防爆功能的要求非常严格。
防爆技术的核心是降低电子元件的火花能量，目前的各种全站仪在使用过程中电源是最容易产生电子火花的地方，在防爆处理时一般的方法是在线路中串接限流电阻(如图5所示)，这种方法电路中电压、电流一直存在，并且仪器工作时及有故障(如6V的电池短路)的情况下线路中会产生线路火花。当短路电流大约为3.2A-4A之间时，火花能量会超过0.028毫焦耳，并且电路本身也产生高温，因此导致全站仪工作不稳定并易产生引起瓦斯爆炸的不安全因素。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：消除全站仪故障的情况下(如电源短路)电子火花产生的可能性，并且在故障解除的同时仪器能正常恢复供电。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种防爆全站仪安全保护装置，包括电压输入端、第一电容、第一三极管、感应线圈、第二三极管、场效应管、电压输出端，上述第一电容两端分别与上述电压输入端的负极和上述第一三极管的基极连接；上述第一、二三极管的发射极与上述感应线圈的一端和上述电压输入端的负极连接，上述第一三极管的集电极与上述第二三极管的集电极连接；上述感应线圈的另一端与上述场效应管的源极连接；上述场效应管的栅极与上述第一、二三极管的集电极连接，漏极与上述电压输出端的负极连接。
该装置还包括：两端分别与上述电压输入端的正极和上述第一三极管的集电极连接的第一电阻。
该装置还包括：两端分别与上述电压输入端的正极和上述第二三极管的基极连接的第二电阻。
该装置还包括：两端分别与上述第二三极管的基极和上述电压输入端的负极连接的第三电阻。
该装置还包括：两端分别与上述场效应管的漏极和上述第一三极管的基极连接的第四电阻。
该装置还包括：两端分别与上述场效应管的漏极和上述感应线圈的另一端连接的第五电阻。
本发明还提供了一种基于上述的防爆全站仪安全保护装置的防爆安全电源，该电源包括：电池以及与上述电池相连的防爆全站仪安全保护装置。
上述电池为锰酸锂电池或者镍氢电池。
(三)有益效果
本发明的防爆全站仪保护装置主要用于防爆全站仪，使防爆全站仪在煤矿井下安全工作，防止煤矿瓦斯爆炸，保障工人生命安全，减少国家资源损失。
本发明的防爆安全电源是当煤矿井下工作中的全站仪如遇到产生故障的情况下(如短路)，能快速地切断电源，消除电子火花产生的可能性，无高温，安全可靠，不会引起矿井中瓦斯爆炸，并且在故障解除的同时仪器能正常恢复供电。
附图说明
图1为依照本发明一种实施方式的防爆全站仪安全保护装置的电路图；
图2为依照本发明一种实施方式的防爆全站仪安全保护装置出现短路时的电路图；
图3为依照本发明一种实施方式的使用锰酸锂电池的防爆安全电源原理图；
图4为依照本发明一种实施方式的使用镍氢电池的防爆安全电源原理图；
图5为现有防爆全站仪安全保护装置的电路图。
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明公开的防爆全站仪安全保护装置以及防爆安全电源。
图1为依照本发明一种实施方式的防爆全站仪安全保护装置的电路图。如图1所示，依照本发明一种实施方式的防爆全站仪安全保护装置，包括电压输入端、第一电容C1、第一三极管N1、感应线圈L1、第二三极管N2、电压输出端，上述电压输入端与电池连接；上述第一电容C1两端分别与上述电压输入端的负极B-和上述第一三极管N1基极连接；上述第一、第二三极管N1、N2的发射极与上述感应线圈Ll的一端和上述电压输入端的负极B-连接，上述第一三极管N1的集电极与上述第二三极管N2的集电极连接；上述感应线圈L1的另一端与上述场效应管U0的源极S连接，上述感应线圈L1根据电压输入端的输入电压及场效应管UO的型号控制防爆全站仪安全保护装置的电流，使防爆全站仪安全保护装置始终保持在安全的工作电流范围之内；上述场效应管UO的栅极G与上述第一、二三极管N1、N2的集电极连接，漏极D与上述电压输出端的负极U-连接，在上述防爆全站仪的电源发生短路时，断开场效应管UO，使输出电压为零，上述电压输出端与全站仪连接，向全站仪提供工作电压。
上述防爆全站仪安全保护装置还包括两端分别与上述电压输入端的正极B+和上述第一三极管N1的集电极连接的第一电阻R1；两端分别与上述电压输入端的正极B+和上述第二三极管N2基极连接的第二电阻R2；两端分别与上述第二三极管N2基极和上述电压输入端负极B-连接的第三电阻R3；两端分别与上述场效应管UO漏极D和上述第一三极管N1基极连接的第四电阻R4；两端分别与上述场效应管UO漏极D和上述感应线圈L1的另一端连接的第五电阻R5，作为线路的负载使用。
本发明还提供了一种基于上述防爆全站仪安全保护装置的防爆安全电源，上述电源使用的电池为锰酸锂电池或者镍氢电池。
本发明提供的基于上述防爆全站仪安全保护装置的防爆安全电源在工作中电子火花能量积累小于0.028毫焦耳，因而不会产生电子火花。
图2为依照本发明一种实施方式的防爆全站仪安全保护装置出现短路时的电路图。如图2所示，当电压输出端的正极U+和负极U-相连发生短路时，由于第一三极管N1的基极通过第四电阻R4与电压输出端连接，因此此时的第一三极管N1的基极呈高电位，便能开启第一三极管N1。由于第一三极管N1的发射极与电压输入端负极B-连接，故有效拉低第一三极管N1的集电极的电压呈低电位。由于场效应管UO的栅极与第一三极管N1的集电极连接，因此场效应管U0的栅极呈低电位，故场效应管UO截止。并且，第二三极管N2的基极通过第二电阻R2与电压输入端的正极B+连接，因此第二三极管N2始终保持开启状态，又第二三极管N2的发射机与电压输入端的负极B-连接，因此第二三极管N2的集电极呈低电位更进一步关断场效应管UO，因此此时的电压输出端电压为零。
本发明公开的防爆全站仪安全保护装置，在电源短路时，防爆全站仪电源短路电流小于0.2A，并在火花能量未积累到0.028毫焦耳之前的时间内断开第二三极管，使输出电压为零。并且，本发明公开的防爆全站仪安全保护装置，在故障消除后同时恢复电路供电。
本发明还提供了一种利用了上述防爆全站仪安全保护装置的防爆安全电源。该电源包括电池以及与电池相连的防爆全站仪安全保护装置。其中，电池可为锰酸锂电池或者镍氢电池。
将上述防爆安全电源采用日本生产的SiliconeRTV固化硅橡胶密封，无气泡、无缺陷、无裂痕、元件表面最薄处不小于1mm。
图3为依照本发明一种实施方式的使用锰酸锂电池的防爆安全电源原理图。如图3所示，锰酸锂电池的两端分别与上述防爆全站仪安全保护装置1的电压输出端的两端连接。
图4为依照本发明一种实施方式的使用镍氢电池的防爆安全电源原理图。如图4所示，镍氢电池的两端分别与上述防爆全站仪安全保护装置1的电压输出端的两端连接。
因此在煤矿井下工作中的全站仪如遇到产生故障的情况下(如短路)能快速地切断电源，消除电子火花产生的可能性，无高温，安全可靠，不会引起矿井中瓦斯爆炸，并且在故障解除的同时仪器能正常恢复供电，从而达到防爆全站仪电子线路安全保护的目的。
上述防爆安全电源可以用于防爆全站仪、激光指向仪、反光棱镜等仪器，使上述仪器煤矿井下安全工作，防止煤矿瓦斯爆炸，保障工人生命安全，减少国家资源损失。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种防爆全站仪安全保护装置，其特征在于，包括：
电压输入端、第一电容、第一三极管、感应线圈、第二三极管、场效应管、电压输出端，所述第一电容两端分别与所述电压输入端的负极和所述第一三极管的基极连接；所述第一、二三极管的发射极与所述感应线圈的一端和所述电压输入端的负极连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的集电极连接；所述感应线圈的另一端与所述场效应管的源极连接；所述场效应管的栅极与所述第一、二三极管的集电极连接，漏极与所述电压输出端的负极连接；
该装置还包括：两端分别与所述电压输入端的正极和所述第一三极管的集电极连接的第一电阻；
两端分别与所述电压输入端的正极和所述第二三极管的基极连接的第二电阻；
两端分别与所述第二三极管的基极和所述电压输入端的负极连接的第三电阻。
2.如权利要求1所述的防爆全站仪安全保护装置，其特征在于，该装置还包括：两端分别与所述场效应管的漏极和所述第一三极管的基极连接的第四电阻。
3.如权利要求1所述的防爆全站仪安全保护装置，其特征在于，该装置还包括：两端分别与所述场效应管的漏极和所述感应线圈的另一端连接的第五电阻。
4.基于如权利要求1所述的防爆全站仪安全保护装置的防爆安全电源，其特征在于，该电源包括：电池以及与所述电池相连的防爆全站仪安全保护装置。
5.如权利要求4所述的防爆安全电源，其特征在于，所述电池为锰酸锂电池或者镍氢电池。
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