瓦斯自动排放装置.pdf

本发明瓦斯自动排放装置，包括电源和防爆电机，还包括瓦斯检测电路、模数变换电路、数字压缩电路、控制电路和计数显示电路，瓦斯检测电路采集的检测信号依次接至模数变换电路、计数显示电路和控制电路，计数显示电路与控制电路相连，控制电路与防爆风机相连。数字压缩电路接于模数变换电路与计数显示电路之间。本发明瓦斯自动排放装置的优点是：由于采用了热催化气敏元件的瓦斯传感器和自动控制电路，当“上余角”瓦斯含量高于排放浓度时，瓦斯自动排放装置显示浓度并报警，并使瓦斯排放电机开始工作，在低于排放浓度时自动停止工作。现场使用瓦斯自动排放装置控制动作灵敏，使用方便，性能可靠，为煤矿的安全生产提供了可靠的保障。

1.  一种瓦斯自动排放装置，包括电源(8)和防爆风机(9)，其特征在于：还包括瓦斯检测电路(1)、模数变换电路(2)、控制电路(5)和计数显示电路(3)，所述瓦斯检测电路(1)采集的检测信号依次接至所述模数变换电路(2)和计数显示电路(3)，所述计数显示电路(3)与所述控制电路(5)相连，所述控制电路(5)与所述防爆风机(9)相连。

2.  根据权利要求1所述的瓦斯自动排放装置，其特征在于：还包括用于滤除瓦斯检测电路输出基频的数字压缩电路(4)，所述数字压缩电路(4)接于所述模数变换电路(2)与所述计数显示电路(3)之间。

3.  根据权利要求1或2所述的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述瓦斯检测电路(1)采用型号为MJC4/3.0L热催化气敏元件作为瓦斯传感器。

4.  根据权利要求3所述的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述控制电路(5)设有风机控制单元(6)，所述风机控制单元(6)设有控制继电器(J)和与其相连的固态继电器(SSR)，由所述计数显示电路(3)采集的控制信号传输到所述控制继电器(J)，所述固态继电器(SSR)输出的信号经其主触头接至所述防爆风机(9)的电源回路中。

5.  根据权利要求4的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述控制电路(5)设有报警控制单元(7)，所述报警控制单元(7)设有闪光报警电路(10)和声音报警电路(11)。

6.  根据权利要求5的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述闪光报警电路(10)采用发光二极管。

7.  根据权利要求6的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述声音报警电路(11)由音乐芯片、功放集成块及扬声器构成。

8.  根据权利要求7的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述控制电路(5)、数字压缩电路(4)、计数显示电路(3)、电源(8)和防爆风机(9)安装在本机(20)内，所述瓦斯检测电路(1)和模数变换电路(2)安装在检测传感器(21)中，所述本机(20)安装有车轮(23)和一拉杆(22)，检测传感器(21)安装在拉杆(22)的上端部，并通过电缆与所述本机(20)相连。

9.  根据权利要求8的瓦斯自动排放装置，其特征在于：其中所述拉杆(22)为可伸缩拉杆，其伸缩长度为1-3米。

瓦斯自动排放装置
技术领域
本发明涉及控制和报警装置，特别涉及一种瓦斯自动排放装置。
背景技术
随着煤矿井下生产的发展，煤矿产量大幅提高。煤矿井下采煤过程中，在采煤工作面煤壁上方会出现有些新鲜风流吹不到的地方，(俗称“上余角”)在煤炭中储存的瓦斯气体同时被释放出来，一部分被空气带走，一部分则被滞留在工作面的凹处，会出现瓦斯积聚现象，达到一定浓度后容易造成瓦斯爆炸，给矿工的生命安全带来危害、给矿井带来灾难，随时都威胁着工作人员的生命、安全。因此，解决煤矿井下滞留在工作面的凹处的瓦斯积聚，就成为煤矿安全生产的一个重大课题。目前还没有出现专门针对滞留在工作面的凹处的瓦斯积聚进行检测和排放的产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以自动排放矿井下滞留在工作面凹处的瓦斯，控制动作灵敏，使用方便，为煤矿安全提供可靠保障的瓦斯自动排放装置。
为达到上述目的，本发明瓦斯自动排放装置，包括电源和防爆电机，还包括瓦斯检测电路、模数变换电路、控制电路和计数显示电路，所述瓦斯检测电路采集的检测信号依次接至所述模数变换电路、计数显示电路和控制电路，所述计数显示电路与所述控制电路相连，所述控制电路与所述防爆风机相连。
本发明瓦斯自动排放装置，还包括用于滤除瓦斯检测电路输出基频的数字压缩电路，所述数字压缩电路接于所述模数变换电路与所述计数显示电路之间。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述瓦斯检测电路采用型号为MJC4/3.0L热催化气敏元件作为瓦斯传感器。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述控制电路设有风机控制单元，所述风机控制单元设有控制继电器和与其相连的固态继电器，由所述计数显示电路采集的控制信号传输到所述控制继电器，所述固态继电器输出的信号经其主触头接至所述防爆风机的电源回路中。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述控制电路设有报警控制单元，所述报警控制单元设有闪光报警电路和声音报警电路。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述闪光报警电路采用发光二极管。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述声音报警电路由音乐芯片、功放集成块及扬声器构成。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述控制电路、数字压缩电路、计数显示电路、电源和防爆风机安装在本机内，瓦斯检测电路和模数变换电路安装在检测传感器中，本机安装有车轮和一拉杆，检测传感器安装在拉杆的上端部，并通过电缆与所述本机相连。
本发明瓦斯自动排放装置，其中所述为可伸缩拉杆，其伸缩长度为1-3米。
本发明瓦斯自动排放装置的优点是：由于采用了热催化气敏元件的瓦斯传感器和自动控制电路，当“上余角”瓦斯含量高于排放浓度时，瓦斯自动排放装置显示浓度并报警，并使瓦斯排放电机开始工作，在工作过程中当传感器检测到瓦斯浓度低于排放浓度时，自动停止工作。通过现场使用，瓦斯自动排放装置控制动作灵敏，使用方便，性能足以满足实际应用，为煤矿的安全生产提供了可靠的保障。
下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本发明的目的、特征和优点有深入的理解。
附图说明
图1为本发明瓦斯自动排放装置的方框图；
图2为瓦斯检测电路和模数变换电路的电路图；
图3为计数显示电路、数字压缩电路、控制电路和风机控制单元的电路图；
图4为报警控制单元的电路图；
图5为电源电路图；
图6本发明瓦斯自动排放装置的安装图。
具体实施方式
下面以实施例对技术方案做详细说明。
参照图1，本发明瓦斯自动排放装置包括瓦斯检测电路1、模数变换电路2、计数显示电路3、控制电路5、数字压缩电路4、电源8和防爆电机9。
下面对本发明瓦斯自动排放装置主要电路的构成和工作过程进行说明。
参照图2，在本发明瓦斯自动排放装置的实施例中，瓦斯检测电路1采用型号为MTC4/3.0L热催化气敏元件作为瓦斯传感器，由气敏元件LR1，LR2，电阻R46、R44、可调电阻RW4和放大器IC17-1共同组成瓦斯检查电桥。三极管T21、T22组成恒流电路，为三端可调稳压器DW提供工作电流，三极管T23为电压调整管，输出3伏±0.1的稳压电压，电阻R42、R43和可调电阻RW3组成分压电路，调整RW3的抽头电压可改变T23的输出电压，作为电桥的电源。当气敏元件处在有瓦斯气体的空气中时，气敏元件中的LR2在化学燃烧中阻值升高，电桥失去平衡而输出一电压，这一电压通过放大器IC17-2放大后进入模数变换电路2。
参照图2，模数变换电路2由集成块IC18组成。IC18选用型号为74HC4046锁相集成块，输入端为第9脚。在电容C7和电阻R48-R50的作用下产生一固定的频率，4脚为其输出端，即F端。当传感器的输出也就是放大器IC17-2的9脚电压升高时，IC18的4脚的输出频率随之升高，即改变传感器的输出电压，就可改变集成块IC18第4脚的输出频率。
计数显示电路3为已知技术。参照图3，计数显示电路3由二一十进制译码器IC5和IC6、七段数码译码器IC7、IC8和IC9以及七段CED数码管组成，并由集成块IC1和晶振电容C1、C2组成秒信号发生器。其中，IC5、IC6选用型号为74HC4518集成块，七段数码译码器IC7、IC8和IC9选用型号为74HC 4543的集成块。
二一十进制译码器IC5和IC6的2脚进行译码，并在3，4，5，6脚以BCD码的形式输出至集成块IC7、IC8和IC9的2、3、4、5脚，集成块IC7、IC8和IC9配以七段CED数码管，可以显示当前的数字，其中集成块IC5的11、12、13、14脚和IC6的3、4、5、6脚为进位译码器，IC7、IC8为进位七段译码器。
由集成块IC1晶振电容C1、C2组成的秒信号发生器，在IC1的3脚输出0.5秒的方波信号，这一信号分别控制IC5的复位和片选，同时经电容C3、C4，电阻R1、R2微分后经门电路F1、F2和三极管T1，分别给IC7-9输出锁存信号和分别给IC5、IC6输出复位信号。
参照图3，数字压缩电路4用于滤除瓦斯检测电路输出的基频，接于模数变换电路2与计数显示电路3之间，由集成块IC2、二极管D1-D4、三极管T3-T5和集成块IC3组成。集成块IC2选用型号为74HC4046的集成块，集成块IC3选用型号为74HC4017的集成块。在由12脚输入的秒信号的控制下，IC18第4脚的输出频率F输入到集成块IC2的11脚。当传感器输出的频率低于基频时，二极管D1-4输出信号使T3饱和导通，T4、T5截止输出高电位信号至集成电块IC3的15脚，集成块IC3的15脚处于高位复位状态，使传感器零输出的频率及基频信号无法进入IC3而滤除。
当传感器输出的频率高于基频时，二极管D1-4输出信号使T3截止，T4、T5导通而输出低电位信号至集成电块IC3的15脚，这时IC18第4脚的输出频率F输入到IC3的信号输入端14脚，并将并由11脚输出脉冲信号至计数显示电路3的IC5。
控制电路5设有风机控制单元6和报警控制单元7。
其中，风机控制单元6设有用于控制接入风机控制单元6电源C的控制继电器J和与其相连的固态继电器SSR，计数显示电路的控制信号传输到控制继电器J，固态继电器SSR的主触头接至防爆风机9的电源回路中。参照图3和图5，具体电路包括由T6、T7、T8、T9组成的继电器电路、控制继电器J和集成块IC4、输出电源C的稳压模块IC14，集成块IC4选用型号为74HC 4017的集成块，集成块IC14选用型号为7805的稳压模块。
当进位七段译码器集成块IC7、IC8的3、4、5、6脚中，任一脚输出高电位时，都将通过二极管D5-D8，使三极管T6、T7、T8、T9导通，于是继电器J得电而吸合。J1-1触点接通，使集成块IC4得电而开始工作，经过4-8秒的延时后，由IC4的4脚输出一高电位经电阻二极管使三极管T16、T17导通，并通过T16来驱动固态继电器SSR的控制端，使固态继电器SSR的主触头导通，防爆电机9开始运转，这一过程延续到被测区域的瓦斯浓度降低于规定值以下时停止工作。
报警控制单元7设有由发光二极管构成的闪光报警电路10和由音乐芯片、功率集成块及扬声器构成的声音报警电路11。参照图3和图4，具体电路包括集成块IC4、三极管T12至T15、语音芯片IC15和功放集成块IC16。在控制继电器J得电后，J1-1触点接通，使集成块IC4得电开始工作，首先是从IC4的7脚输出一高电位，使三极管T12导通，驱动发光二极管LED1发出连续的闪烁光，以提示操作人员有瓦斯超限。经2-4秒的延时后，IC4的5脚输出高电位，经电阻二极管使三极管T13、T14导通，并从T13的输出端G接通声音报警电路11。声音报警电路11由语音芯片IC15和功放集成块IC16及扬声器组成，语音电路IC1采用型号为RHS1的芯片，功放电路IC2采用型号为TEA2025B的功放集成块。
在声音报警电路11中，参照图3，在IC4的4脚输出高电位，固态继电器主触头导通防爆电机9的同时，由三极管T15关闭声音报警电路11的电源，即三极管T15输出为高电位，使三极管T13导通，报警电源G端停止工作，警报声和语音提示结束。
在本发明瓦斯自动排放装置的实施例中，参照图5的电源电路，外引交流127V电源经380V/15A开关K，分两路，一路进入固态继电器SSR，一路经保险管BF进入变压器B1，经变压器次级输出12V电压。这一电压经整流器ZL整流和滤波后，D点电压为12伏，由稳压快IC11(型号为7809)、电阻R31、R32、IC12(型号为7805)组成5伏稳压输出A，供传感器电路使用。其中DW1、DW2保护稳压二极管，电容C12、C13为2次滤波。第二路由稳压块IC13(型号为7805)输出5伏电压B，供模数变换电路2、计数显示电路3和数字压缩电路4使用外，经IC14稳压块输出5伏电压C，供报警控制单元7控制使用。另外D点电压由继电器J的触点J1-1控制，供风机控制单元6的控制继电器J使用。
参照图6，本发明瓦斯自动排放装置的实施例，将控制电路5、数字压缩电路4、计数显示电路3、电源8和防爆风机9安装在本机20内，瓦斯检测电路1和模数变换电路2安装在检测传感器21中，本机22安装有车轮23和一长度可伸缩1-3米的拉杆22，检测传感器21安装在拉杆22的上端部，并通过电缆与本机20相连。
在“上余角”使用瓦斯自动排放装置时，只要把该装置移在“上余角”附近，传感器会把检测到的瓦斯含量传输到显示部分，当瓦斯含量低于排放浓度时，瓦斯自动排放装置不报警，自动控制部分不动作，瓦斯排放装置不工作；当瓦斯含量高于排放浓度时，“上余角”瓦斯自动排放装置显示浓度并报警，自动控制部分给防爆电机输出一个控制信号使瓦斯排放装置开始工作，在工作过程中当传感器检测到瓦斯浓度低于排放浓度时，自动控制部分断掉输出信号，瓦斯排放装置停止工作。通过现场使用，本发明瓦斯自动排放装置控制动作灵敏，使用方便，性能足以满足实际应用，为煤矿的安全生产提供了可靠的保障。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。