SU890196A1

SU890196A1 - Automatic methane indicator

Info

Publication number: SU890196A1
Application number: SU802892583A
Authority: SU
Inventors: Валерий Иванович Аргучинский; Исаак Эльянович Биренберг; Виталий Николаевич Заплавский; Евгений Федорович Карпов; Владимир Иванович Кот; Андрей Авдеевич Марченко; Николай Григорьевич Петренко
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского; Институт Гипроуглеавтоматизация; Завод "Красный Металлист"
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-12-15

Description

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА(54) METHANE AUTOMATIC SIGNALIZER

1one

Изобретение относитс к средствам автоматического контрол содержани горючих газов в воздухе, а именно к устройствам автоматического контрол метана и газовой защиты в угольных шахтах.The invention relates to means for automatically controlling the content of flammable gases in the air, namely, devices for automatically controlling methane and gas protection in coal mines.

Известны три конструктивных разновидности приборов непрерывного измерени концентрации СН в рудничной атмосфере: стационарные, переносные и встроенные в машины и механизмы 1.Three constructive types of devices for continuous measurement of CH concentration in a mine atmosphere are known: stationary, portable, and embedded in machines and mechanisms 1.

Каждый из этих разновидностей приборов имеет свои схемные и-конструктивные особенности и, хот в большинстве случаев они выполн ют схожие функции, однако не могут быть взаимозамен емыми.Each of these types of devices has its own design and design features and, although in most cases they perform similar functions, they cannot be interchanged.

В р де случаев рационально иметь переносный непрерывнодействуюший сигнализатор метана, который в течение определенного времени (например смены) мог бы в зависимости от производственной необходимости выполн ть функции не только переносного , но и встроенного или стационарного прибора и легко вписатьс в электрические цепи защитного отключени .In some cases, it is rational to have a portable, continuous methane detector, which for a certain time (for example, a shift) could, depending on the need of production, perform functions not only of a portable, but also of an integrated or stationary device and easily fit into protective circuit breakers.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению вл етс автоматический сигнализатор метана дл угольных шахт,The closest technical condition to the invention is an automatic methane detector for coal mines,

содержащий датчик, соединенный через усилитель с блоком световой и звуковой сигнализации , блок питани с вход щими в него преобразователем напр жени , стабилизатором и устройством контрол напр жени 2.a sensor connected via an amplifier with a light and sound alarm unit; a power supply unit with a voltage converter, a stabilizer and a voltage monitoring device 2 included therein.

Недостатком известного сигнализатора метана вл етс ограниченность области применени и невозможность использовани его в качестве встроенного в машины и механизмы или стационарного прибора с выполнением функций газовой защиты, вы10 ражающихс в формировании команд на отключение электрооборудовани и реализации их через искробезопасные цепи дистанционного управлени .A disadvantage of the known methane detector is the limited scope of application and the impossibility of using it as a built-in machine or mechanism or a stationary device with gas protection functions that manifest themselves in forming commands to turn off electrical equipment and implement them through intrinsically safe remote control circuits.

Целью изобретени вл етс устранениеThe aim of the invention is to eliminate

j указанного недостатка, а также расширение его функциональных возможностей.j of the specified lack, and also expansion of its functionality.

Указанна цель достигаетс тем, что в автоматический сигнализатор метана, содержащий датчик, соединенный через усилитель с блоком световой и звуковой сигнализации,.This goal is achieved by the fact that the automatic methane detector contains a sensor connected through an amplifier with a light and sound alarm unit.

20 блок питани с вход щими в него преобразователем напр жени , стабилизатором и устройством контрол напр жени , введен последовательно в цепь питани регулируемый транзистор, на вход которого подключены выход устройства контрол напр жени и выход стабилизатора напр жени .A power supply unit with a voltage converter, a stabilizer and a voltage control device included in it, an adjustable transistor is inserted in series into the power supply circuit, to the input of which the output of the voltage control device and the output of the voltage regulator are connected.

На чертеже изображена принципиальна электрическа схема автоматического сигнализатора метана дл угольных шахт.The drawing shows a circuit diagram of an automatic methane detector for coal mines.

Сигнализатор метана содержит блок питани , который включает батарею из двух последовательно соединенных герметичных аккумул торов 1, между которыми дл обеспечени искробезопасности ставитс ограничительный резистор 2; схему контрол напр жени , собранную на транзисторах 3, 4 и резисторах 5-9; стабилизатор напр жени , включающий транзисторы 10-12 и резисторы 13-17; преобразователь напр жени , состо щий из трансформатора 18, транзистора 19, резисторов 20, 21, конденсаторов 22-24, диода 25 и стабилитронов 26, 27; блок датчика, состо щий из рабочего терморезистора 28 и компенсационного терморезистора 29, которые включены в мостовую измерительную схему, образованную резисторами 30-32; дл проверки функционировани схемы служит кнопка 33 и ограничительный резистор 34, шунтирующий одно из плеч моста; блок усилител и контрол целостности цепей мостовой измерительной схемы, собранный на определенном усилителе 35, резисторах 36, 37 и транзисторе 38; транзисторное релейное устройство , включающее транзисторы , резисторы 42-45, оптроны 46-48, тиристоры 49, 50; блок световой и звуковой сигнализации , состо щий из светодиодов 51, 52, телефонного капсюл 53, ограничительного резистора 54.The methane detector contains a power supply, which includes a battery of two series-connected sealed batteries 1, between which a limiting resistor 2 is placed to ensure intrinsic safety; a voltage control circuit assembled on transistors 3, 4 and resistors 5-9; a voltage regulator including transistors 10-12 and resistors 13-17; a voltage converter comprising a transformer 18, a transistor 19, resistors 20, 21, capacitors 22-24, a diode 25, and zener diodes 26, 27; a sensor unit consisting of a working thermistor 28 and a compensation thermistor 29, which are included in a bridge measurement circuit formed by resistors 30-32; To check the functioning of the circuit, use the button 33 and the limiting resistor 34, which shunt one of the bridge arms; an amplifier unit and integrity monitoring circuits of the bridge measuring circuit, assembled on a specific amplifier 35, resistors 36, 37 and transistor 38; transistor relay device, including transistors, resistors 42-45, optocouplers 46-48, thyristors 49, 50; light and sound alarm unit consisting of LEDs 51, 52, a telephone cap 53, a limiting resistor 54.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Напр жергие питани от батареи аккумул торов 1 подаетс на схему контрол напр жени и стабилизатор напр жени . Резистором 5 схема контрол напр жени настраиваетс на напр жение отсечки (2 В), при разр дке батареи аккумул торов до напр жени 2 В схема контрол напр жени запирает транзисторы 10 и И стабилизатора напр жени , тем самым прекраща дальнейший интенсивный разр д аккумул торов. В стабилизаторе напр жени воспринимающим элементом вл етс делитель напр жени , образованный резисторами 15-17, при этом напр жение между общим минусом и базой транзистора 12 пропорционально выходному напр жению стабилизатора. Транзисторы 11, 12 работают в усилительном режиме, а транзистор 10 выполн ет функции исполнительного.элемента и усилител одновременно . При среднем напр жении батареи аккумул торов 2-3 В резистором 13 устанавливаетс выходное напр жение на выходе стабилизатора равное 1,8-1,9В, при разр де аккумул торов и уменьщении напр жени снижаетс потенциал на базе транзистора 12, что приводит к уменьщению тока коллектора, снижению падени напр жени на резисторе 13 и повышению потенциала на базе транзистора И. Повышение потенциала базы транзистора 11, в свою очередь, вызывает повышение проводимости транзисторов 11 и 10, в результате чего выходное напр жение повышаетс до номинального значени . Аналогично, но в противоположном направлении стабилизатор функционирует в начале разр да аккумул торов, когда напр жение превышает 2-3 В.The voltage of the battery of batteries 1 is supplied to the voltage control circuit and voltage regulator. Resistor 5 adjusts the voltage control circuit to the cut-off voltage (2 V), when the battery is discharged to the voltage of 2 V, the voltage control circuit blocks the transistors 10 and AND of the voltage regulator, thereby stopping the further intense discharge of the batteries. In the voltage regulator, the sensing element is a voltage divider formed by resistors 15-17, wherein the voltage between the common minus and the base of transistor 12 is proportional to the output voltage of the stabilizer. Transistors 11, 12 operate in an amplifying mode, and transistor 10 performs the functions of an actuating element and an amplifier at the same time. With an average battery voltage of 2-3 V, a resistor 13 sets the output voltage at the output of the stabilizer to 1.8-1.9V, when the battery is discharged and the voltage decreases, the potential at the base of transistor 12 decreases, which leads to a decrease in current collector, reducing the voltage drop across the resistor 13 and increasing the potential at the base of the transistor I. Increasing the potential of the base of the transistor 11, in turn, causes an increase in the conductivity of the transistors 11 and 10, resulting in an output voltage rising to nominal neneni. Similarly, but in the opposite direction, the stabilizer functions at the beginning of the discharge of the batteries, when the voltage exceeds 2-3 V.

Преобразователь напр жени выполнен по схеме однотактного генератора с самовозбуждением , обобранного на транзисторе 19, в коллекторную цепь которого включена обмотка 1, а обратна св зь осуществл етс через обмотку И. Повышенное напр жениеThe voltage converter is made according to the scheme of a single-cycle oscillator with self-excitation, which is cut off at the transistor 19, the collector circuit of which includes winding 1, and the feedback is carried out through winding I. Increased voltage

звуковой частоты, снимаемое с обмотки 1П, служит дл питани телефонного капсюл 53, а после выпр млени , сглаживани и стабилизации - дл питани усилител и транзисторного релейного устройства.the audio frequency, taken from the winding 1P, is used to power the telephone capsule 53, and after straightening, smoothing and stabilizing it is used to power the amplifier and the transistor relay device.

Количественное содержание метана в воздухе определ етс по изменению сопротивлени рабочего терморезистора 28. Тепло, выдел ющеес при окислении метана на каталитически активной поверхности рабочего терморезистора, вызывает повышение егоThe quantitative content of methane in the air is determined by the change in resistance of the working thermistor 28. The heat released by the oxidation of methane on the catalytically active surface of the working thermistor causes its increase

J сопротивлени и приводит к изменению величины разбаланса мостовой измерительной схемы. При отсутствии метана или его содержании ниже допустимой нормы сигнал отрицательной пол рности, искусственно созданный резистором 32, поступает на входJ resistance and leads to a change in the magnitude of the unbalance of the bridge measuring circuit. In the absence of methane or its content below the permissible norm, a negative polarity signal, artificially created by a resistor 32, is fed to the input

0 операционного усилител 35, усиливаетс и через резистор 37 подаетс на базу транзистора 39. Транзистор 39 открываетс и с помощью резисторов 42, 43, установленных в его коллекторной цепи, на базы транзисторов 40 и 41 подаетс положительный потенциал , что, в свою очередь, приводит к закрыванию транзистора 40 и открыванию транзистора 41. Через оптроны 47, 48 течет ток и их выходные цепи замыкаютс через управл ющие электроды тиристоров 49, 50.0, the operational amplifier 35 is amplified and fed through the resistor 37 to the base of the transistor 39. The transistor 39 opens and, using resistors 42, 43 installed in its collector circuit, positive potential is applied to the bases of the transistors 40 and 41, which in turn leads the closing of the transistor 40 and the opening of the transistor 41. Current flows through the optocouplers 47, 48 and their output circuits are closed through the control electrodes of the thyristors 49, 50.

0 При этом тиристоры открываютс и включаетс цепь питани однополупериодным током схемы дистанционного управлени щахтными мащинами и механизмами.0 In this case, the thyristors are opened and the power supply circuit with a half-current current of the remote control circuit of the terminal mashes and mechanisms is opened and switched on.

Claims

When the level reaches the maximum allowable concentration of methane, the artificial imbalance of the bridge is fully compensated and a zero signal arrives at the input of the operational amplifier, with a further increase in the concentration of methane, the polarity of the OUTPUT; the bridge signal is reversed. This signal is also amplified by the operational amplifier, but the transistor 40 opens and the transistor 41 closes. The emitter circuit current of the transistor 41 stops, the output circuit of the optocouplers 47, S 48 opens, and the thyristors 49, 50 close and interrupt the remote control circuit of the transistor collector circuit. 40, a current appears which causes the LED 51 to glow (red) and turns on the optocoupler 46, which by its output circuit activates the telephone capsule 53, thus providing light and sound alarms, to the evidence on the excess of the permissible concentration of methane. In case of failure of the working thermo. the resistor circuit works in the same way as when the permissible methane concentration level is reached, when the compensation thermistor goes out of service, the negative potential at the output of the measuring bridge and the amplifier input reaches the value of unlocking of the transistor 38, while at the base of transistor 39 the potential decreases, and then the circuit works similarly , as with increasing methane concentration above the permissible limit. When the supply voltage decreases (up to 2 V) after closing the transistor 10, a command is also generated to disconnect the remote control circuit, but in this case there is no light and sound signaling and the green LED 52, which is an indicator of the normal functioning of the power supply, is not illuminated. The main advantage of the invention is to increase the reliability of the circuit design of the methane detector and expand its scope. Claims An automatic methane detector for coal mines, comprising a sensor connected through an amplifier to a light and sound alarm unit, a power unit, with a voltage converter, a stabilizer and a voltage control device, characterized in that functionality, in it a regulated transistor is inserted in series into the power supply circuit, to the input of which the output of the voltage monitoring device and the output of the voltage regulator are connected. Sources of information taken into account in the examination 1. Equipment and apparatus for airing coal and shale mines, controlling the mine atmosphere and gas protection. Catalog, M., "TsNEIUgol, 1978, p. 3-19.

2. Beernberg I.E. and others. - The portable methane detector SMM-1. - "Industrial Safety, 1978, No. 2, p. 18-24 (prototype).