专利名称：一种带有瓦斯检测报警装置一体化的矿灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有瓦斯检测报警装置一体化的矿灯，适用于煤矿井下的矿工之用。
随着世界经济的快速发展及全球出现的石油价格不断攀升，作为传统的能源--煤炭，又重新得到各国的重视，由此促进了煤炭业的发展。伴随着煤炭生产的大发展，煤矿坑道的瓦斯爆炸问题，就越来越引起世界各国特别是发展中国家和企业界的重视。要保证矿井作业的安全，瓦斯检测报警就显得十分必要。
近些年，各国都在关注和研制瓦斯检测报警问题，至今为止，多种报警装置问世，归结起来分为袖珍式、悬挂式两大类，这两大类，又分小型的和大型的装置。这些装置一般都为定点方式探测，不能随机多处检测瓦斯浓度，存在着一定局限性和隐患。这是因为矿井瓦斯的出现带有随机性和局部性，因此，定点检测不能适应煤矿井下的特有情况。近年来也出现另一种设计方案矿灯声光报警器[刊于人民邮电出版社出版的＜实用声光控制电子装置制作精选200例＞P128-129]。它的技术方案是利用矿灯蓄电池为电源，安装在帽子内的一种报警器，用气敏半导体元件作传感器与矿灯电源组成探头，工作电压和灯丝电压均由蓄电池供电，二极管和三极管组成电子开关，两只三极管和电阻，电容器组成互补自激多谐振荡器，并与继电器和灯头电珠组成声光报警电路。按照此方案制作和调试情况得知，虽然可以声光报警，但是此方案存在着不可改进的缺点。线路太简单，精度难以保证，要根据不同情况调整工作点，闪光频率的快慢要经过多次调整才能决定，它的线路里有有触点电器，在出现开断时会出现火花而引起瓦斯爆炸。
本实用新型的目的是提供一种新的矿灯，该矿灯带有瓦斯检测报警装置，它能有效，高精度地对瓦斯浓度进行检测监控，与原来的矿灯，蓄电池实现一体化结构，使用方便，不影响原来的矿灯和蓄电池的功能和技术要求，可极大地提高煤矿井下的安全性。
本实用新型的技术方案是这样实现的按照现有的矿灯总成，将现设计的瓦斯检测报警装置安装在矿灯的灯头上，该装置的构成分如下几个部分无触点功能开关组件，直流变换稳压器、传感器及网络电路、前置放大器、比较器和可控振荡器。通过上述电路可以保证该装置稳定工作，同时在外壳上设计了百页窗挡风机构，避免了矿井里高速气流直吹传感器，造成的装置工作不稳定问题。由于该种矿灯带有瓦斯检测报警装置，使矿灯在井下使用时具有安全功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。


图1为本实用新型矿灯外观图。
图2为本实用新型的带瓦斯检测报警装置一体化的方框图。
图3为本实用新型的瓦斯检测报警装置的电气原理图。
图4为图3装置的外壳挡风结构示意图。
参照图1，本实用新型由矿灯灯头，附加其上的瓦斯检测报警装置和蓄电池三大部件。
参照图2，该方框图中[1]为蓄电池，[2]为矿灯手动开关，[3]为矿用灯泡，[4]为无触点功率开关组件，[5]为直流变换稳压器，[6]为传感器及网络电路，[7]为前置放大器，[8]为比较器，[9]为可控振荡器。方框图内部的接配可以参见图3，在此不必详述。
参照图3，图中的[4]无触点功能开关组件，由MOSFET功率管[4-1]，电流取样电路[4-2]，限流保护电路[4-3]，超温保护电路[4-5]，电荷泵[4-6]和驱动器[4-4]组成。其中MOSFET功率管可以代替有触点继电器控制矿灯的电流通过，实现压降几乎为零的大功率无触点开关切换，且可阻止短路超温时损坏。[5]直流变换稳压器可以使气敏传感器在蓄电池电压变化时始终处于最佳的稳定供电工况，保证了气敏传感器的长期稳定性。该变换稳压器由电阻R1-R4，功率三极管T1、集成运放IC1，和稳压二极管D1所组成。[6]传感器及网络电路由补偿元件S1、检测元件S2、桥臂电阻R5、R6以及电位器W所组成。在直流变换后恒定供电的情况下，输出与瓦斯浓度成正比例的信号，通过W调整输出零点。随着周围环境中瓦斯浓度的增加，由S1,S2及R5,R6构成的桥路输出由零起按比例增加。[7]前置放大器即差分放大器，由电阻R7-R10和集成运放IC2所组成，其中R7=R8,R9=R10，放大倍数K=R9/R7，对R6送出的信号进行线性放大。[8]比较器，由电阻R11,R12和集成运放IC3所组成。当前置放大器输出的信号大于参考电压时，比较器输出高电平信号。为了避免参考电压受蓄电池电压波动的影响，[5]直流变换稳压器[5]输出的电压经R11,R12分压得到稳定的参考电压。[9]可控振荡器，由电阻R13-R16，电容器C1和集成运放IC4所组成。当振荡器输入为零时,其输出也为零，当输入信号为高电平时，振荡器振荡，输出零电平和高电平交替变换的矩形脉冲，这个信号送到[4]无触点开关组件。在零信号时，功率开关组件处于导通状态，蓄电池电压全部加在灯泡上，有0.7A电流通过灯泡发出光亮。当输出高电平时，功率开关组件处于高阻关断状态，无电流通过灯泡，灯泡熄灭。因此当瓦斯超限时，灯泡便出现一亮一暗的闪光，实现报警功能。上述电路之间的接配关系是[4]无触点功率开关组件中的驱动器和电荷泵的接点与[9]可控振荡器中R14,R15,IC4的接点相接，[8]比较器中的IC3的输出端与可控振荡器中的R14相连，[7]前置放大器中的IC2的输出端，R9的接点与比较器的IC3的+端相连，[6]传感器及网络电路中S1,S2的接点与比较器中的R7的一端相连，R5,R6共同接点分别与R8的一端及W中点相连。
参照图4，[10]为外壳、[11]为电子模块、[12]为传感器、[13]为档风板、[14]为底座、[15]为插针。瓦斯检测报警装置的外壳挡风结构，之所以设计百页窗挡风结构，主要是为了避免在矿井下高速气流直吹传感器，使该装置工作不稳定的问题。
以上所述是本实用新型的最佳实施例。
本实用新型的结构简洁明晰，体积小，与矿灯灯头相配很协调，检测瓦斯精度高，报警准确，对于预防瓦斯爆炸事故有重要作用，有很好的经济效益和社会效益。
权利要求1．一种带有瓦斯检测报警装置一体化的矿灯由蓄电池[1]、矿灯[2]和报警器组成，其特征在于它的报警器是一个瓦斯检测报警装置，安装在矿灯灯头上成为矿灯一体，该装置由无触点功率开关组件[4]直流变换稳压器[5]，传感器及网络电路[6]，前置放大器[7]，比较器[8]和可控振荡器[9]组成，所述的无触点功率开关组件[4]由MOSFET功率管、电流取样电路、限流保护电路、超温保护电路、电荷泵和驱动器组成，所述的直流变换稳压器[5[由电阻R1-R4、功率三极管T1、集成运放IC1，和稳压二极管D1所组成，所述的传感器及网络电阻[6]由补偿元件S1、检测元件S2、桥臂电阻R5、R6以及电位器W所组成，所述的前置放大器[7]由电阻R7-R10和集成运放IC2所组成，所述的比较器[8]由电阻R11、R12和集成运放IC3所组成，所述的可控振荡器[9]由电阻R13-R16、电容C1和集成运放IC4所组成，上述电路的接配关系是无触点功率开关组件[4]中驱动器和电荷泵的接点与可控振荡器[9]中IC4输出端，R14,R15接点相接，比较器[8]的IC3的输出端与可控振荡器[9]中的电阻R14相连，前置放大器[7]的IC2的输出端，R9的接点与比较器[8]的IC3的+脚相连，传感器及网络电路[6]中S1与S2接点与比较器[7]中的R7的一端相接，R5,R6接点分别与R8一端及W中点相接。
2．据权利要求1所述的带瓦斯检测报警装置一体化的矿灯，其特征在于矿灯的瓦斯检测报警装置的外壳是一种百页窗的挡风机构。
3．根据权利要求1所述的带瓦斯检测报警装置一体化的矿灯，其特征在于矿灯的瓦斯检测报警装置的瓦斯报警点可通过调整电位器W来实现。
专利摘要一种带瓦斯检测报警装置一体化的矿灯，由无触点功率开关组件、直流变换稳压器、传感器及网络电路、前置放大器、比较器、可控振荡器组成。采用无触点功率开关组件，实现电压几乎为零的开关的切换，直流交换稳压器可以保证气敏传感器稳定性，传感器及网络电路输出与瓦斯浓度成正比例的信号，前置放大器对该信号线性放大，比较器是使前置放大器输出的信号与比较器的参考电压进行比较，其输出的“低电平－高电平－”控制无触点功率开关组件，使矿灯闪亮，实现瓦斯超限报警。
文档编号G01N27/12GK2452066SQ0024969
公开日2001年10月3日 申请日期2000年10月18日 优先权日2000年10月18日
发明者江世椿 申请人:江世椿