CN2190300Y - 矿灯电瓶瓦斯报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及一种用于井下瓦斯检测报 警的与矿灯电瓶合为一体的矿灯电瓶瓦斯报警器，其 主体连接安置在矿灯电瓶内并采用矿灯电瓶作电源， 光报警信号与灯头连接由灯泡给出报警信号，电路中 设置警戒信号比较器和超限报警信号比较器，从而给 出警戒点报警和超限报警两种报警方式。本实用新 型整机性强，使用安全可靠，且价格低廉，极易推广使 用。

Description

本实用新型属于矿井报警装置，主要提出一种与矿灯电瓶合为一体微型矿灯电瓶瓦斯报警器。

在煤炭工业中使用的瓦斯报警装置，对于减少和防止由瓦斯爆炸造成的重大事故起着非常重要的作用，但目前已提出和使用的瓦斯报警装置在其结构设计和使用上存在着一定的问题：如袖珍数字式瓦斯报警器，需专用电源不易携带，利用闪光二极管光信号报警较微弱，其声报警信号在井下噪音过大时难以听到；光学瓦斯分析仪，不能连续跟踪监测且体积苯重，利用光谱分析瓦斯含量尚需专人计算，使用极不方便；与安全帽合为一体的瓦斯报警器，由于报警器与安全帽灯头连为一体，增加了安全帽前面的重量，使安全帽前倾而严重影响操作，报警器的安装破坏了灯头的原有结构且极易损坏，加之只有一个报警点而没有予警功能。

本实用新型的目的即由此产生，提出一种与电瓶、矿灯结合为一体的矿灯电瓶瓦斯报警器，解决现有报警装置存在的不足，并使其具有结构简单、使用方便、报警安全可靠的特点。

本实用新型完成发明目的所采取的技术方案是将瓦斯报警器与矿灯的电瓶、灯头连为一体，将瓦斯报警器主体连接安置在矿灯电瓶内并采用矿灯电瓶作电源，光报警信号与矿灯灯头连接，光报警信号由灯头灯泡给出，并同时给出声报警，瓦斯报警器采用的报警电路由瓦斯传感器、运算放大器、时基电路、与非门电路、驱动电路以及稳压电路和电源短路保护电路等组成，在报警器电路中设置有对瓦斯信号进行比较的警戒信号比较器和迢限信号比较器及间歇振荡器、节拍振荡器，产生间隔性节拍脉冲信号和节拍性脉冲信号，从而具有警戒点报警和迢限报警两种报警方式。

本实用新型采取的技术方案具有以下特点：

1、将报警器直接连接安装于矿灯电瓶内并采用矿灯电瓶作能源，整体结构性强且不破坏电瓶内部结构，携带方便且使报警器不易损坏，安全可靠。

2、本实用新型将光报警信号连接在矿灯灯头，并采用声、光同时报警，其报警方式较为直观且使用方便。

3、本实用新型采用警示点报警和迢限报警两种报警方式，能提前给予警示，从而使井下工作人员能及时的得到警示通知。

4、本实用新型体积小，仅有火柴盒大小，重量只有23克左右，非常轻便，加之其连接固定于矿灯电瓶内，携带方便，可靠性强。

5、本实用新型不破坏矿灯灯头结构，故不受安全帽摘卸影响。

6、本实用新型主体固封于矿灯电瓶上盖内，电源由灯头开关控制，灯头开关既控制报警器电源又控制灯头灯泡，故具有连续监测报警功能，灯开七关关闭时报警器也停止工作，且与井上充电无关系。

7、报警电路发生故障，保护电路自动予以保护，不影响矿灯灯泡照明。

附图1为本实用新型连接安装在矿灯电瓶内的结构示意图。

附图2为矿灯灯头接线示意图。

附图3为本实用新型报警电路电原理图。

如附图1、附图2所示：将报警器电路板5和瓦斯传感器2连接安装在矿灯电瓶11内，即在矿灯电瓶盖9内上方安置，并在盖体上设置传感器进气窗1，用螺钉10将报警器底盖6固定，报警器正电源引线13连接在电瓶正极柱7上，电瓶的负电源引线14连接在电瓶负极8上，另一端连接于矿灯灯头17上，再分别将灯头灯泡闪光控制线15和报警器电源负极控制线16分别接入灯头18和19上，闭合灯头开关20、灯头21灯泡23亮，同时电瓶盖顶部绿色指示灯4亮，电瓶盖9内的瓦斯报警器就开始工作。当井下瓦斯浓度达到1％CH₄时峰鸣器22即发出间隔性间断声响，矿灯灯头21的灯泡23亦即开始出现间隔性的暗——亮——暗间断闪烁光亮信号，当瓦斯浓度达到1.5％CH₄时、蜂鸣器22及时发出连续性的间断声响，灯泡也同时连续的暗——亮——暗间断闪烁信号。

3为瓦斯报警点调整电位器，12为灯头电缆线。

结合附图3对本实用新型报警电路加以说明。

报警电路由九个单元电路构成，即瓦斯传感器、信号电压放大器、比较器、间歇振荡器、节拍振荡器、音频振荡器、驱动器、电源稳压器、电路短路保护电路构成；传感器由R_B、R_H、R₁、R₂、R₃及W组成“惠斯顿”平衡电桥。其作用是：当电路通电后，在新鲜空气中电桥保持平衡状态，当遇到甲烷气体时，甲烷检测元件R_B、R_H产生无焰燃烧，其内阻值产生变化，电桥失去平衡，在其输出端产生电压差，输出电信号。由IC_1－1、R₄、R₅、R₆组成电压放大器，作用是将传感器送来的微小电压信号进行电压放大，供比较器进行电压比较。由IC_1－2、R₇、R₈、R₉、R₁₃组成警戒信号比较器，由IC_1－3、R₁₁、R₁₂、R₁₄和D₃组成超限信号比较器，当瓦斯浓度达到警戒点时，由IC_1－2等元件组成的比较器和负输入端一固定电压进行比较，比较器翻转，在其输出端得到高电平去控制间隔振荡器工作；当瓦斯浓度达到超限点时，由IC_1－3等元件组成的超限信号比较器的作用同由IC_1－2等元件组成的警戒信号比较器作用相同，但高电平经D₃直接加在了节拍振荡器上，使节拍振荡器直接工作。由IC₂时基电路和R₁₉、R₂₀、D₂组成间歇振荡器，作用是产生1HZ的间歇脉冲去控制节拍振荡器产生间隔性脉冲信号，以示区分瓦斯超限信号；由IC₃的两个与非门及电阻R₂₂、电容C₃组成节拍振荡器，作用是产生具有规律性的节拍性脉冲，当间歇振荡器送来间隔信号时，受其控制，在其输出端就会产生具有间隔性的间断节拍脉冲信号，当IC_1－3送来高电平时，就会在其输入端得到一个恒定的直流高电平，在其输出端就会输出一个连续性的间断节拍脉冲信号。由IC₃的另两个与非门及R₂₃、C₄组成的音频振荡器能产生1000HZ左右的音频信号，直接受节拍振荡器输出的信号控制，并受其调制，经受不同调制信号的控制产生不同的音频信号，一方面供给压电陶瓷片22发出声响，另一方面去推动闪光驱动电路工作。由BG₂、BG₃、R₂₄、R₂₅组成闪光驱动电路，主要作用是当前级送来的不同信号而发出不同的驱动信号使灯泡23发出不同的闪光以指示出瓦斯的警戒点和超限点。

反压二极管D₄主要起电瓶充电时的通路作用。

由IC_1－4、BG₁、C₁、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈、D₁组成电源稳压器，其中R₁₅、R₁₆、R₁₇和D₁组成取样电路，D₁在本电路中起双重作用，一是给IC_1－4提供基准电压，二是利用它本身发光的特点作报警器的电源指示灯，C₁为电源滤波电容，BG₁为电压调整管，IC_1－4担任取样比较，放大经R₁₈限流后加在BG₁的基极作电压调整。该稳压器的主要作用是为保证整机的工作稳定而设置，当电瓶电压在3.2～4.2V变化时，仪器能够可靠工作，报警精度不受影响。电路保护电路由R₂₆和一只密封式快速熔断管Bχ组成，其作用是当电路由于某种原因造成短路时R₂₆起限流作用，Bχ作快速熔断，达到安全保护的作用。

工作原理：报警电路通电后，在新鲜空气中电桥保持平衡，当一旦遇到甲烷（瓦斯）气体时，甲烷检测元件产生无焰燃烧，其内阻值发生变化，电桥失去平衡，在其输出端产生电压差、输出电讯号，经运算放大器放大和比较器进行比较；当甲烷浓度达到警戒点时，由IC_1－2等组成的警戒信号比较器翻转，启动间隔振荡电路工作，输出大间隔脉冲信号控制节拍振荡器产生具有间隔性的间断节拍信号去调制音频振荡器的音频信号，受调制的音频信号输出后一路供给蜂鸣器作警戒声响，另一路经驱动器驱动灯头灯泡作灯光警戒信号显示；当甲烷浓度达到超限点时，由IC_1－3等组成的超限信号比较器翻转，直接输出高电平去打开节拍振荡器的门，使节拍振荡器连续性的发出间断信号控制音频振荡电路，在蜂鸣器上得到连续超限音响，在灯头灯泡上同时又得到了连续性的闪光超限信号。当甲烷浓度低于警戒点时，报警电路自行恢复监视状态。

整机使用工作过程：使用者在电瓶充完电下井时，只要打开矿灯灯头开关，灯泡亮、仪器指示灯亮，此时瓦斯报警器即开始工作，只要遇到瓦斯达到警戒点或超限点，仪器可及时用声、光反映出瓦斯达到什么样的程度。井下作业完毕返回井上后，只要关闭灯头开关，仪器便可停止工作，使用极其简单、方便。

Claims (5)

1、一种矿灯电瓶瓦斯报警器，其报警电路主要由瓦斯传感器、信号放大电路、比较电路、驱动电路及稳压电路和电源短路保护电路等构成，本实用新型的特征是将瓦斯报警器与矿灯的电瓶(11)、灯头(21)连为一体，即将瓦斯报警器主体连接安置在矿灯电瓶(11)内并采用矿灯电瓶作电源，报警器的光报警信号与矿灯灯泡(23)连接由灯泡给出光报警信号，报警器电路中设置有对瓦斯信号进行比较从而给出警戒信号和超限信号的警戒信号比较器和超限信号比较器。

2、根据权利要求1所述的矿灯电瓶瓦斯报警器，其特征在于：瓦斯报警器连接安置在矿灯电瓶（11）的电瓶盖（9）内，报警器电源线（13）与电瓶输出电源线（7）连接，报警器负极线（16）与矿灯灯头（21）的接线片（19）连接。

3、根据权利要求1所述的矿灯电瓶瓦斯报警器，其特征在于：报警器电路中的闪光驱动电路输出控制线（15）连接在灯头（21）的接线片（18）上。

4、根据权利要求1所述的矿灯电瓶瓦斯报警器，其特征在于：警戒信号比较器由IC_1－2、R₇、R₈、R₉、R₁₃组成，由IC_1－3、R₁₁、R₁₂、R₁₄和D₃组成超限信号比较器。

5、根据权利要求1所述的矿灯电瓶瓦斯报警器，其特征在于：报警电路中设置有间歇振荡器和节拍振荡器。

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