Датчик метана

 

Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах и позволяет с высокой точностью измерять содержание метана (СМ) в шахтной атмосфере. Датчик метана содержит блок 2 питания, подключенный к измерительному мосту 3 переменного тока с включенным в одно из его плеч чувствительным элементом 4. Выход моста 3 через последовательно соединенные блок 5 выделения абсолютного значения сигнала, сглаживающий фильтр 6 нижних частот и масштабирующий усилитель (У) 7 с элементом R- балансировки смещения нулевого уровня подключен к входам телеметрического У 11 и исполнительного блока 9. Он состоит из последовательно соединенных порогового 8 и управляющего 10 элементов. На управляющий вход элемента 8 подается постоянное напряжение , соответствующее выбранной уставке срабатывания газовой защиты. При разбалансе моста 3, величина которого пропорциональна СМ, увеличатся и сигналы на выходах блока 5 и фильтра 6. На выходе У 7 сигнал будет пропорционален величине СМ. Этот сигнал через У 11 передается на поверхность , а через блок 9 выдается команда на защитное отключение электропитания контролируемых объектов горношахтного оборудования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 21 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H AB ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3988832/22-03 (22) 12. 12. 85 (46) 23. 05. 87 . Бюл. и 19 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промьппленности "Гипроуглеавтоматизация" (72) И.Э,Биренберг, Е,Ф.Карлов, Б.И.Басовский, Е.Ш.Ланда, А.А.Марченко и Ю.Ф.Скалацкий (53) 622.411.33{088.8) (56) Карпов Е.Ф. Физико-технические .основы автоматической защиты от выделений метана.-M. Наука, 198ii с. 130.

Комплекс "Метан . Руководство по эксплуатации 1364.00.00.000РЭ, Сумы:

Облполиграфиздат, 1982. (54) ДАТЧИК МЕТАНА (57) Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах и позволяет с высокой точностью измерять содержание метана (СМ) в шахтной атмосфере. Датчик метана содержит блок 2 питания, подключенный к измерительному мосту 3 переменного тока с включенным в одно из его плеч чувствительным элементом 4. Выход моста 3 через последовательно соединенные блок 5 выделения абсохпотного значения сигнала, сглаживающий фильтр 6 нижних частот и.масштабирующий усилитель (У) 7 с элементом R-+ балансировки смещения нулевого уровня подключен к входам телеметрического У 11 и исполнительного блока 9.

Он состоит из последовательно соединенных порогового 8 и управляющего

10 элементов. На управляющий вход элемента 8 подается постоянное напряжение, соответствующее выбранной уставке срабатывания газовой защиты.

При разбалансе моста 3, величина ко- g торого пропорциональна CM увеличатся и сигналы на выходах блока 5 и фильтра 6. На выходе У 7 сигнал будет пропорционален величине СМ. Этот С сигнал через У 11 передается на поверхность, а через блок 9 выдается команда на защитное отключение электропитания контролируемых объектов горношахтного оборудования, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 13121

Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к анализаторам автоматическо го контроля содержания метана в шахтной атмосфере, и может быть использовано при непрерывном местном и

1централизованном контроле содержания метана и выдаче команды на автоматическое защитное отключение электропитания контролируемых объектов гор- 10 но-шахтного оборудования при достижении содержания метана в месте контроля выбранной уставки срабатывания газовой защиты.

Цель изобретения — повышение точности измерения содержания метана.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого датчика, Схема содержит датчик 1 метана, блок 2 питания, измерительный мост 3 20 переменного тока, чувствительный элемент 4, блок 5 выделения модуля абсолютного значения сигнала, сглаживающий фильтр 6 нижних частот, масштабирующий усилитель 7 с элементом балансировки смещения нулевого уровня, пороговое устройство 8 исполнительного блока 9, в который входит также управляющий элемент 10, телеметрический усилитель 11, аппарат 12 30 сигнализации. Под термином управляющий элемент подразумевается элемент, управляющий цепями выдачи команды на защитное отключение электропитания контролируемых объектов горно-шахтного оборудования, в качестве которого может использоваться реле, оптрон и т.п. .В датчике 1 метана к блоку 2 питания подключен измерительный мост

3 переменного тока с включенным в одно из его плеч чувствительным элементом 4. Выход моста 3 подключен к входу блока 5 выделения модуля абсолютного значения сигнала, выход которого через фильтр 6 нижних частот подключен к входу масштабирующего усилителя 7 с элементом балансировки смещения нулевого уровня. Выход масштабирующего усилителя 7 подключен к информационному входу порогового устройства 8 исполнительного блока 9, выход порогового устройства 8 подключен к входу управляющего элемента

10, Выход масштабирующего усилителя

7 соединен также с входом телеметрического усилителя 11, выходы которого подключены к аппарату 12 сигнализации, Выходы управляющего элемента

86 2

i0 также подключены к аппарату 12 сигнализации и входам блока 2 питания. На управляющий вход порогового устройства 8 подается постоянное напряжение — уставка срабатывания защиты.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 метана в атмосфере с нулевым содержанием метана балансируется с помощью регулировки моста 3 до минимального значения выходного сигнала, который представляет собой начальную аддитивную погрешность измерения DS> . Этот минимальный сигнал разбаланса в виде переменного напряжения поступает на вход блока 5 выделения модуля абсолютного значения сигнала, который представляет собой известный двухполупериодный активный преобразователь амплитудных значений, выполненный на операционных усилителях и диодах, обладающий высокой точностью и линейностью преобразования. Присутствие активных элементов в схеме блока (операционных усилителей) необходимо потому, что весь динамический диапазон сигнала значительно меньше, чем падение напряжения на диодах. На выходе блока 5 выделения модуля абсолютного значения сигнала появляется пульсирующее однополярное напряжение, пропорциональное сигналу разбаланса мостовой измерительной схемы, т.е. d S< которое поступает на фильтр 6 нижних частот и с его выхода в виде постоянного напряжения, равного по уровню значению сигнала разбаланса моста 3, т.е. начальной аддитивной погрешности измерения

Л Боя, поступает на вход масштабирующего усилителя 7, выполненного с элементом балансировки смещения нулевого уровня, который представляет собой переменное сопротивление R подключенное к выводам регулировки баланса операционного усилителя, на котором собран масштабирующий усилитель 7. С помощью элемента балансировки смещения: нулевого уровня К производится регулировка баланса масштабирующего усилителя 7 так, что происходит компенсация входного сигнала, вызванного начальной аддитивной погрешностью измерения мостовой измерительной схемы а Я „, и на выходе масштабирующего усилителя 7 в момент регулировки и отсутствия ме3 13121 тана сигнал равен нулю. В этом случае сигнал, равный нулю, есть на выходе и входе телеметрического усилителя 11, а также на информационном входе порогового устройства 8, расположенного в исполнительном блоке 9 и выполненного по схеме триггера

Шмитта.

На управляющий вход порогового устройства 8 подается постоянное на- tp пряжение, соответствующее выбранной уставке срабатывания газовой защиты. Пороговое устройство 8 воздействует на управляющий элемент 10 так, что при сигнале на информационном 15 входе, равном нулю или меньшим, чем опорное напряжение (т.е. уставка срабатывания), команда на защитное отключение не выдается.

Если поместить датчик 1 в метано- gg воздушную атмосферу, например в шахту, то на включенном в мост 3 каталитически активном элементе 4 начинается реакция окисления метана, его сопротивление изменяется и, следова- 25 тельно, увеличивается сигнал разбаланса на величину, пропорциональную содержанию метана в метано-воздушной атмосфере. Соответственно на эту же величину увеличивается сигнал на выходе блока 5 выделения модуля абсолютного значения сигнала, на выходе фильтра 6 нижних частот, а на выходе масштабирующего усилителя появляется сигнал, пропорциональный лишь величине содержания метана в метано-воздушной атмосфере, так как сигнал начальной аддитивной погрешности разбаланса мостовой измерительной схемы и Яон, являющийся частью выходного сигнала разбаланса моста 3, компенсируется до нулевого уровня в масштабирующем усилителе 7.

С выхода масштабирующего усилителя 7 сигнал, пропорциональный содержанию метана, поступает на вход телеметрического усилителя 11, который преобразует его в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА в соответствии с содержанием метана для передачи на поверхность.

На информационный вход порогового устройства 8 также поступает сигнал с выхода масштабирующего усилите7, пропорциональный содержанию 55 метана в метано-воздушной атмосфере.

Если величина этого сигнала превышает величину постоянного напряжения на управляющем входе, что соответствует превышению содержания метана в контролируемой метано-воздушной атмосфере выбранной уставке срабатывания газовой защиты, то пороговое устройство 8 воздействует на управляющий элемент 10 так, что он вьщает команду на защитное отключение электропитания контролируемых объектов горно-шахтного оборудования.

В этом случае погрешность выдачи команды на защитное отключение не зависит от начальной аддитивной погрешности разбаланса измерительного моста, а определяется стабильностью постоянного напряжения, подаваемого на управляющий вход порогового устройства 8, что легко достигается известными способами.

Формула изобретения

Датчик метана, содержащий блок питания, измерительный мост переменного тока с включенным в одно из его плеч чувствительным элементом ис9 полнительный блок и телеметрический усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения содержания метана, в него введены блок выделения модуля абсолютного значения сигнала, сглаживающий фильтр нижних частот, масштабирующий усилитель с элементом балансировки смещения нулевого уровня, причем вход блока выделения модуля абсолютного значения сигнала подключен к выходу мостовой измерительной схемы переменного тока, выход блока выделения модуля абсолютного значения сигнала подключен к входу сглаживающего фильтра нижних частот, выход фильтра нижних частот подключен к входу масштабирующего усилителя с элементом балансировки смещения нулевого уровня, выход масштабирующего усилителя подключен к входу телеметрического усилителя и входу исполнительного блока, а выходы исполнительного блока подключены к входам блока питания.

2. Датчик по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что исполнительный блок выполнен в виде соединенных последовательно порогового устройства и управляющего элемента, причем информационный вход порогового устройства является входом блока, а выход управляющего элемента — выходом блока,на управляющий вход поСоставитель Г. Нунупаров

Редактор М. Бланар Техред М.Ходанич

Корректор А.Зимокосов.

Заказ 1943/28 Тираж 430

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1312186 6 рогового устройства подается постоян- бранной уставке срабатывания газовой ное напряжение, соответствующее вы- защиты,