CN2159636Y - 矿用本安型光纤摄像仪 - Google Patents
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Abstract
矿用本安型光纤摄像仪，是将外界景物的光线透
过防爆外壳上的透明玻璃窗进入标准镜头，由CCD
摄像头输出全电视信号。视频信号一方面可直接用
电缆输出，另一方面采用直接光强调制方式或PFM
光强调制方式，驱动发光管，输出光信号，再配以光纤
传输。这种光电一体化的光纤摄像仪具有体积小、重
量轻、低照度、高清晰度、性能稳定可靠、传输距离长、
无电磁干扰、无火花、防爆等优点，是煤矿井下采煤工
作面工业电视系统的优良摄像仪。
Description
本实用新型是属光纤摄像仪技术领域。
目前，国内有不少厂家生产摄像仪，但是多无本安输出，不能与本安型产品连接，不适于煤矿井下使用。有的摄像仪产品虽有本安输出，却无光纤输出功能，亦不适于煤矿井下光纤传输系统。只有常州自动化所、裕华电器厂生产的KD6001型摄像仪为本安型光纤摄像仪，该产品采用CCD固体摄像器件，可用于煤矿井下大巷和井底车场的工业监视。但存在着该产品尚不够稳定，不能直接用于煤矿井下采煤工作面移动设备的工业电视系统等缺点。
本实用新型的目的就是根据煤矿井下环境、条件对防爆、防尘、防潮、防振和低照度的要求，开发研制适用煤矿井下采煤工作面的本安型光纤摄像仪。
本实用新型是由CCD摄像头、输入匹配电路、PFM光强调制电路或直接光强调制电路、发光管、光纤及直流电源组成，且在电气上，严格按GB3836，1通用要求和GB3836.4本安要求设计电路，所有元器件均经过严格的老化、筛选处理。印刷电路板按本安要求设计制作，表面均匀喷涂两遍三防漆，严格进行本质安全试验。在结构上，选用φ82无缝不锈钢钢管做外壳，壳体间采用螺纹连接。摄像透明窗采用透光性能良好的钢化玻璃，并用橡胶圈压紧。所有紧固件均有防止自动松落措施。壳体内的摄像头、电路板分别固定，与壳体连接部分增加缓冲垫措施。金属零件均进行防锈、防蚀处理，以确保防爆、防尘、防潮、防振抗砸的功能。
外界景物的光线透过钢化玻璃进入标准镜头，聚焦在CCD摄像头的CCD芯片上，由CCD摄像头输出全电视信号。摄像头是采用进口CCD固体摄像器件，其主要性能指标是：照度优于0.2LUX，清晰度优于380TV线，灰度优于7级。
视频信号一方面可直接用电缆输出，负载75Ω，Vpp＝1V。适用于传输距离不长，电磁干扰不严重的场合。另一方面采用直接光强调制方式或PFM光强调制方式，驱动发光管，输出光信号，再配以光纤传输。适用于传输距离长，电磁干扰严重的场合。PFM调制频率为25MHZ，频偏±5MHZ。
本实用新型结构紧凑，安装方便：即光纤摄像仪可吊装在支护顶板的钢梁上或用托架装于巷道壁上；接线简单：电源（＋18V）由橡胶电缆直接引入到接线座上，电视信号由Q9接头直接插入插座（配SYV－75－5同轴电缆）输出，光信号输出由KL5004型矿用阻燃光缆直接输出；使用方便：用户接好线后，对准景物调好焦距及光圈，即可正常工作。该摄像仪性能稳定可靠，适应性强，可用于不同距离、不同电磁干扰情况及与其他系统汇接等多种场合。这种光电一体化的光纤摄像仪具有体积小、重量轻、低照度、高清晰度、传输距离长、无电磁干扰、无火花防爆等一系列优点。是煤矿井下采煤工作面工业电视系统的优良摄像仪。
附图1是本实用新型的外型结构示意图。
附图2是本实用新型的电气原理方框图。
附图3是本实用新型的电气原理图。
本实用新型的实施例结合附图作进一步说明。
根据CCD摄像头大小制作的外壳1，是采用无缝不锈钢钢管制作的，前端盖2、后端盖3与壳体间采用螺纹连接。在前端盖2上有摄像透明窗4，该摄像透明窗采用透光性能良好的钢化玻璃，并用橡胶圈压紧；在后端盖3上有二个喇叭口5和Q9插座6；在外壳1上有吊柄9。壳体内的CCD摄像头10镜头固定在摄像透明窗4之后，电路板固定在摄像头之后，与壳体连接部分增加缓冲垫措施。与电路连接的电缆7、光缆8分别通过喇叭口5引出。所有紧固件均有防止自动松落措施，金属零件均进行防锈、防蚀处理，以确保防爆、防尘、防潮、防振抗砸功能。
实现本实用新型的所有电路严格按GB3836.1通用要求和GB3836.4本安要求设计，所有元器件均经过严格的老化、筛选处理。按本安要求设计制作的印刷电路板，表面均匀喷涂两遍三防漆。严格进行本质安全试验。实现本实用新型的电路包括：CCD摄像头10、输入匹配电路11、调制匹配电路12、调制器13、中心频率调整电路14、射极跟随电路、发光驱动电路15、光纤17及直流电源16。其中：
由喇叭口5引入的外接＋18V直流电源经稳压（MC7812）、滤波（C1、C2）后得到＋12V的直流工作电压；＋12V直流电又经稳压（MC7805）、滤波（C6、C7）后得到＋5V直流工作电压。电阻R1、发光二极管D1构成＋12V直流电压的指示电路。
CCD摄像头10的CCD芯片由＋12V供电，外界景物的光线透过摄像透明窗4进入标准镜头，聚焦在CCD摄像头的CCD芯片上，由CCD摄像头输出全电视信号H1、H2。视频信号H1由Q9插座6（配SYV－75－5同轴电缆）进行本安视频隔离监视输出。视频信号H2可作为本安视频输出，由电缆7经喇叭口5引出传输。负载75Ω，Vpp＝1V，适用于传输距离不长，电磁干扰不严重的场合。
对于传输距离长、电磁干扰严重的场合，可将CCD摄像头输出的全电视信号经由电阻R2、R3、电容C3构成的输入匹配电路11后，采用二种光强调制方式，驱动发光管D3，输出光信号，再配以光纤17传输。由喇叭口5引出的光缆8中的光纤根数，可以是一根，也可是数根。
若采用PFM光强调制，联动开关K1、K2、K3置于“0－1”位置，此时，视频信号经R2、R3匹配，由C3耦合到调制匹配电路12，调制匹配电路主要由三极管T3组成，用以调整压控振荡器（74LS124）的接口电平。R13、R14、R15为T3管偏置电路，电源电压为＋12V，电阻R18为T3管集电极可变负载，改变R18可调整输出电压，该输出电压接至压控振荡器（74LS124）的2端；以控制压控振荡器的电平输入。由压控振荡器74LS124和电容C8组成的调制器13，实现PFM调制，静态时压控振荡器输出的标称频率为25MHZ，频偏±5MZ。这里：74LS124的4端与5端之间接电容C8，6端接地，16端接＋5V，2端接T3的集电极，3端接中心频率调整电路14的输出，7端输出接发光驱动电路15。中心频率调整电路14是由LM336高精度低温漂基准电压电路和电阻R16组成，改变LM336等效电路中的电阻R17，可使基准电压在4～6V间变化，与C8配合，使压控振荡器的输出频率有较大范围的调整。7端输出的调制后的信号经R9送至发光驱动电路15中的三极管T2基极，进行放大，驱动发光管D3，再通过光纤17输出光信号。电阻R11、R12为T2的射极偏置电阻，＋12V直流电经电阻R8后分别经作为稳压保护电路的稳压管D2后接T2集电极，经电容C5接地，经发光管D3接T2集电极，D3可采用其他线性差的1.3μmLED（P平均值≥20μW）。
若采用直接光强调制，联动开关K1、K2、K3置于“0－2”位置，此时，视频信号经R2、R3匹配，由C3耦合至由三极管T1构成的射极跟随电路，电阻R4、R5、R6为T1管的偏置电路，R7为T1管射极负载电阻，电源电压＋12V，T1管的射极输出经电阻R9送发光驱动电路15中的三极管T2基极，进行放大，驱动发光管D3，再通过光纤17输出光信号。这里：T2管的射极偏置电路改为由电阻R12、R10、电容C4构成，D3采用线性好的0.85μmLED（P平均值≥30μW）。
Claims (7)
1、一种新型的矿用本安型光纤摄像仪，是由CCD摄像头、输入匹配电路、PFM光强调制电路或直接光强调制电路、发光管、光纤及直流电源组成，其特征在于：
a.根据现有的CCD摄像头(10)大小制作的外壳(1)，是采用无缝不锈钢钢管制作的，前端盖(2)、后端盖(3)与壳体间采用螺纹连接；在前端盖(2)上有摄像透明窗(4)，并用橡胶圈压紧；在后端盖(3)上有喇叭口(5)和Q9插座(6)；在外壳(1)上有吊柄(9)；壳体内的CCD摄像头(10)镜头固定在摄像透明窗(4)之后，电路板固定在摄像头之后，与壳体连接部分增加缓冲垫措施；与电路连接的电缆(7)、光缆(8)分别通过喇叭口(5)引出；
b.由喇叭口(5)引入的外接+18V直流电源经稳压(MC7812)、滤波(C1、C2)后得到+12V直流工作电压；+12V直流电又经稳压(MC7805)、滤波(C6、C7)后得到+5V直流工作电压，电阻R1、发光二极管D1构成+12V直流电压的指示电路；
c.CCD摄像头(10)的CCD芯片由+12V供电，其输出的全电视信号H1、H2分别可由Q9插座(6)(配SYV-75-5同轴电缆)进行本安视频隔离监视输出，和作为本安视频输出，由电缆(7)经喇叭口(5)引出传输，其负载为75Ω，VPP=1V；
d.CCD摄像头(10)输出的全电视信号，经由电阻R2、R3、电容C3构成的输入匹配电路(11)后，通过PFM光强调制电路或直接光强调制电路，驱动发光管D3，输出光信号，再配以光纤传输。
2、根据权利要求1所述的光纤摄像仪，其特征在于：PFM光强调制电路是将联动开关K1、K2、K3置于“0－1”位置，CCD摄像头输出的全电视信号经R2、R3匹配，由C3耦合到调制匹配电路（12），调制匹配电路（12）主要由三极管T3组成，电阻R13、R14、R15为T3管的偏置电路，电源电压为＋12V，电阻R18为T3管集电极可变负载，由R18调整的输出电压送至压控振荡器（74LS124）的2端；由压控振荡器74LS124和电容C3组成的调制器（13），是将74LS124的4端与5端之间接电容C8，6端接地，16端接＋5V，2端接T3管的集电极，3端接中心频率调整电路（14）的输出，7端输出接发光驱动电路（15）；中心频率调整电路（14）是由高精度低温漂基准电压电路LM336和电阻R16组成，它的输出大小随LM336等效电路中可变电阻R17的大小而定；压控振荡器74LS124的7端输出的调制后的信号经电阻R9送至发光驱动电路（15）中的三极管T2基极，电阻R11、R12为T2管的射极偏置电阻，＋12V直流电经电阻R18后分别经作为稳压保护电路的稳压管D2后接T2集电极，经电容C5接地，经发光管D3接T2集电极，发光管D3通过光纤（17）输出光信号。
3、根据权利要求1所述的光纤摄像仪，其特征在于：直接光强调制电路是将联动开关K1、K2、K3置于“0－2”位置，CCD摄像头输出的全电视信号经R2、R3匹配，由C3耦合至由三极管T1构成的射极跟随电路，电阻R4、R5、R6为T1管的偏置电路，R7为T1管的射极负载电阻，电源电压为＋12V，T1管的射极输出经电阻R9送发光驱动电路（15）中的三极管T2基极，进行放大，驱动发光管D3，再通过光纤（17）输出光信号；此时，T2管的射极偏置电路改成由电阻R10、R12、电容C4构成，发光管D3采用线性好的0.85μmLED（P平均值≥30μW）。
4、根据权利要求1或2或3所述的光纤摄像仪，其特征在于：摄像头（10）是采用进口CCD固体摄像器件，照度优于0.2Lux，清晰度优于380TV线，灰度优于7级；摄像透明窗（4）是采用透光性能良好的钢化玻璃。
5、根据权利要求2所述的光纤摄像仪，其特征在于：静态时，压控振荡器74LS124输出的标称频率为25MHZ，频偏±5MHZ；改变LM336等效电路中的电阻R17，可使基准电压在4～6V间变化，与C8配合，使压控振荡器的输出频率有较大范围的调整。
6、根据权利要求2所述的光纤摄像仪，其特征在于：发光管D3是采用其他线性差的1.3μmLED（P平均值≥20μW）。
7、根据权利要求1或2或3所述的光纤摄像仪，其特征在于：由喇叭口（5）引出的光缆（8）中的光纤（17）根数可以是一根，也可是数根。
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Cited By (2)
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| CN102857682A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-01-02 | 深圳市德塔电动汽车科技有限公司 | 矿用本安型摄像仪 |
| EP3336598A1 (en) * | 2009-06-16 | 2018-06-20 | Leonard Pool | Intrinsically safe video inspection system |
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1993
- 1993-02-25 CN CN 93236367 patent/CN2159636Y/zh not_active Expired - Fee Related
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