專利名稱：礦用語音風門開閉狀態傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦用風門狀態傳感裝置。
背景技術：
在煤礦井下，風既能給礦井提供足夠的新鮮空氣，創造必要的工作條件，保證井下人員對氧氣的需要，又能夠沖淡甲烷、CO等各種有害氣體，降低井下溫度，保證煤礦安全生產。井下巷道的各級風門是限制風向、保證風速的必備裝置，風門開、閉狀態的監測是礦井監控系統的重要組成部分。目前風門開、閉狀態多采用在線式監測監控設備實現，存在當風門打開、關閉時難以即時發現，易造成人員傷亡。
實用新型內容本實用新型的目的是為了解決現有當風門打開、關閉時難以即時發現的問題，提供一種礦用語音風門開閉狀態傳感器。礦用語音風門開閉狀態傳感器，它包括傳感器主體、N個感應頭和N個磁體，N為不小于I的整數；一個感應頭和一個磁體對應一個風門成對設置，磁體設置在風門上，感應頭與磁體同軸設置，感應頭設置在磁體的正上方的門框上，感應頭與磁體之間的距離為L ;傳感器主體包括主體外殼、電源和輸出信號接口、N個感應頭接口和主體電路，主體外殼為封閉箱體，電源和輸出信號接口設置在主體外殼的一個側端，N個感應頭接口設置在相對的另一個側端，主體電路設置在主體外殼的內腔體中，N個感應頭的感應信號輸出端分別通過導線對應與N個感應頭接口的感應信號輸入端連通；主體電路由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應頭接口的感應信號輸出端分別對應與單片機的N個感應信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口與井下信號傳輸線的輸入端連通。本實用新型利用磁敏元件構成風門開閉狀態探測器，它可將風門的開或關的狀態變換成電信號送給單片機，當單片機檢測到風門關閉的狀態信號，通過與監控中心連接的線路即時發出風門關閉的信號，同時開啟語音報警和燈光報警提示；由于輸出信號為開關信號，具有靈敏度高、可靠性高和性能穩定的特點，能有效預防井下事故的發生、人員的傷亡。
圖1為本實用新型的主視圖，圖2為具體實施方式
一的主體電路組成結構示意圖，圖3為具體實施方式
一的主體電路的電氣原理圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，它包括傳感器主體1、N個感應頭2和N個磁體3，N為不小于I的整數；一個感應頭2和一個磁體3對應一個風門成對設置，磁體3設置在風門上，感應頭2與磁體3同軸設置，感應頭2設置在磁體3的正上方的門框上，感應頭2與磁體3之間的距離為L ;傳感器主體I包括主體外殼1-1、電源和輸出信號接口 1-2、N個感應頭接口 1-3和主體電路1-6,主體外殼1-1為封閉箱體，電源和輸出信號接口 1-2設置在主體外殼1-1的一個側端，N個感應頭接口 1-3設置在相對的另一個側端，主體電路1-6設置在主體外殼1-1的內腔體中，N個感應頭2的感應信號輸出端分別通過導線對應與N個感應頭接口 1-3的感應信號輸入端連通；主體電路1-6由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口 1-2與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應頭接口 1-3的感應信號輸出端分別對應與單片機的N個感應信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口 1-2與井下信號傳輸線的輸入端連通。
具體實施方式
二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，它還包括報警指示燈1-4，報警指示燈1-4設置在主體外殼1-1的上表面，燈光報警電路的報警啟動信號的輸出端與報警指示燈1-4的啟動控制信號的輸入端連通。
具體實施方式
三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，它還包括語音喇叭，主體外殼1-1的上表面開有語音喇機發音口 1-5,語音喇機置于主體外殼1-1的內腔體中且對應主體外殼1-1的語音喇叭發音口 1-5設置，語音報警電路的報警啟動信號的輸出端與語音喇叭的啟動控制信號的輸入端連通。
具體實施方式
四:結合圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，單片機采用型號為MSP430F2122的單片機實現。
具體實施方式
五:結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，感應頭2與磁體3之間的距離L ( 50mm。
具體實施方式
六:結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，感應頭2包括感應頭殼體2-1和感應頭電路2-2，感應頭電路2-2設置在感應頭殼體2-1的內腔，感應頭電路2-2的感應信號的輸出端作為感應頭2的感應信號輸出端。
具體實施方式
七:結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
六所述礦用語音風門開閉狀態傳感器的進一步限定，感應頭2還包括信號指示燈2-3，信號指示燈2-3設置在感應頭殼體2-1的正面。本實用新型的工作過程:感應頭根據磁感應原理，磁敏元件將風門開、閉狀態轉換成電信號送給傳感器主體。傳感器主體控制播放語音提示信息和輸出電流信號給分站，經電纜和通訊接口裝置傳輸到地面監控主機，實現風門開閉狀態的連續實時監測。本實用新型的安裝方法:將傳感器磁體部分安裝在風門上，將感應頭安裝在門框上，感應頭與磁體軸心處于同一條直線上，距離不大于50mm，傳感器主機放在門框附近不易碰撞和淋水、指示燈和報警燈不被遮擋易于目測的地方。結合圖3說明本實用新型的硬件設計原則:一個單片機應用系統的硬件電路設計包含兩部分內容:一是系統擴展，即單片機內部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數器、中斷系統等不能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統的配置，即按照系統功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示等設計合適的接口電路。電壓轉換電路，在礦井下，風門傳感器是由井下分站的9-24V直流電供電，傳感器內部各芯片工作電壓為+ 5V和+ 3.3V，為保證傳感器正常穩定工作，我們設計了兩種電壓轉換電路:由LM3485構成的24V-5V的轉換電路LM3485是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流一直流變換器控制部分片內包含有溫度補償帶隙基準源，一個占空比周期控制振蕩器驅動器和大電流輸出開關，它能使用最少的外接元件構成開關式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。特點是能在4.5-35V的輸入電壓下工作、短路電流限制、低靜態電流、輸出電壓可調、工作振蕩頻率IMHZ以上、可構成升壓、降壓或反向電源變換器。由DC/DC模塊構成的5V-3.3V的轉換HT7533是一款采用CMOS技術的降壓型穩壓芯片，輸出電壓3.3V，輸出電流100mA。HT7533具有高輸出電壓精度、低靜態功耗電流、寬溫度范圍、外部元件較少等優點。HT7533完全勝任為礦用語音風門開閉狀態傳感器電路中單片機提供穩定可靠的工作電源。輸出信號電路:輸出信號電路采用LM258，LM258內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。語音播放電路:語音播放電路采用BA5417。BA5417是日本ROHM公司生產的一款AB級音頻放大器。BA5417內置了 2個高輸出揚聲器放大電路的雙重OTL單片功率放大器。不僅具有優秀的基本特性，還內置了軟消波電路、熱關斷電路、降低開關機POP噪音電路和馬達啟動紋波混入防止電路等。硬件抗干擾設計:[0033]硬件抗干擾技術是設計時首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸信道，只要合理地布置與選擇有關參數，硬件抗干擾措施能抑制系統的絕大部分干擾。(一)、選擇合適的元器件:電路器件的質量會影響到探測器的正常工作，特別對探測器輸出的較弱信號，對電路的影響更為直接；另外元器件本身的熱噪聲將會疊加在檢測信號中，影響測量數據。選擇器件應注意以下規則:(I)深入了解了元器件的電器參數，根據電器參數選擇合理器件以滿足系統性能要求。(2)減少焊點數量可降低接觸不良故障，因此，盡量選用集成度高的電路，減少使用分立元器件。(3)為使半導體器件滿足系統可靠性要求，選擇穩定性好的元器件。(4)考慮功耗。從抗干擾的角度考慮，盡量選用功耗小的CMOS器件。(二)、印刷電路板抗干擾設計:印刷電路板是整個系統中器件、信號線、電源線的高密度集合體，印刷電路板設計得好壞，對抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設計決不單是元器件和線路的簡單布局，還必須符合抗干擾的設計原則。( I)接地技術:接地分為大地和工作基準地兩種。大地是指電氣設備的金屬外殼、線路等通過接地線、接地極與地球大地相連，該方法可以保證設備和人身安全，提供靜電屏蔽通路，降低電磁感應噪聲。工作基準地是指電源的零電位，對這種接地要盡量減小接地回路的公共阻抗，以減小系統中干擾信號的公共阻抗耦合。制作的電路板，電源地線要盡量寬一些，電路板上沒有被器件占用的面積全作為接地線(稱為“滿接地”)，數字地和模擬電路也要分開接，以避免數字信號對模擬電路的影響。(2)電源線布置:布電源線時，除了要根據電流的大小，盡可能加粗導線寬度外，采取使電源線、地線的走向與數據傳輸的方向一致的方法，將有助于增強系統抗噪聲的能力。(3)去耦電容配置:在印刷電路板的各個關鍵部位配置去耦電容為印刷電路板設計的一項常規做法。電路中尖峰電流的存在給數字系統帶來不良影響，它將在電源內阻上產生壓降，在公共傳輸導線阻抗上產生壓降，使供電電壓跳動，從而形成一個干擾源。因此在印刷電路板的各個集成電路芯片的電源線和地線間直接接入0.1yF的去耦電容，在印刷電路板入口處的電源線與地線之間并接一個IOOyF的限噪聲電容器-鉭電容器和一個0.1 μ F非電解電容。去耦電容一方面提供和吸收該集成電路開關門瞬間的充放電能，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。(4)其它方面:CMOS芯片的輸入阻抗很高，易受感應，故在使用時，對其未使用端要接地或接正電源，閑置不用的門電路輸入端不懸空。
權利要求1.用語音風門開閉狀態傳感器，其特征是，它包括傳感器主體(I)、N個感應頭(2)和N個磁體(3)，N為不小于I的整數；一個感應頭(2)和一個磁體(3)對應一個風門成對設置，磁體⑶設置在風門上，感應頭⑵與磁體⑶同軸設置，感應頭⑵設置在磁體(3)的正上方的門框上，感應頭(2)與磁體(3)之間的距離為L ;傳感器主體(I)包括主體外殼(1-1)、電源和輸出信號接口(1-2)、N個感應頭接口(1-3)和主體電路(1-6)，主體外殼(1-1)為封閉箱體，電源和輸出信號接口(1-2)設置在主體外殼(1-1)的一個側端，N個感應頭接口(1-3)設置在相對的另一個側端，主體電路(1-6)設置在主體外殼(1-1)的內腔體中，N個感應頭(2)的感應信號輸出端分別通過導線對應與N個感應頭接口(1-3)的感應信號輸入端連通；主體電路(1-6)由單片機、電源電路、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路組成，電源電路的電源輸入端通過電源和輸出信號接口(1-2)與井下電源電纜的輸出端連通，電源電路的電源輸出端同時與單片機、信號輸出電路、語音報警電路和燈光報警電路的電源輸入端連通，N個感應頭接口(1-3)的感應信號輸出端分別對應與單片機的N個感應信號的輸入端連通，單片機的一個報警信號的輸出端同時與語音報警電路和燈光報警電路的報警信號的輸入端連通，單片機的另一個報警信號的輸出端與信號輸出電路的信號輸入端連通，信號輸出電路的信號輸出端通過電源和輸出信號接口(1-2)與井下信號傳輸線的輸入端連通。
2.根據權利要求1所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，它還包括報警指示燈(1-4)，報警指示燈(1-4)設置在主體外殼(1-1)的上表面，燈光報警電路的報警啟動信號的輸出端與報警指示燈(1-4)的啟動控制信號的輸入端連通。
3.根據權利要求3所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，它還包括語音喇口八，主體外殼(1-1)的上表面開有語音喇機發音口(1-5),語音喇πΛ置于主體外殼(1-1)的內腔體中且對應主體外殼(1-1)的語音喇叭發音口(1-5)設置，語音報警電路的報警啟動信號的輸出端與語音喇叭的啟動控制信號的輸入端連通。
4.根據權利要求1所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，單片機采用型號為MSP430F2122的單片機實現。`
5.根據權利要求1所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，感應頭(2)與磁體(3)之間的距離L ^ 50mm。
6.根據權利要求1所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，感應頭(2)包括感應頭殼體(2-1)和感應頭電路(2-2)，感應頭電路(2-2)設置在感應頭殼體(2-1)的內腔，感應頭電路(2-2)的感應信號的輸出端作為感應頭(2)的感應信號輸出端。
7.根據權利要求6所述礦用語音風門開閉狀態傳感器，其特征在于，感應頭(2)還包括信號指示燈(2-3)，信號指示燈(2-3)設置在感應頭殼體(2-1)的正面。
專利摘要礦用語音風門開閉狀態傳感器，涉及礦用風門狀態傳感裝置，本實用新型為了解決現有當風門關閉時難以即時發現的問題，本實用新型包括傳感器主體、N個感應頭和N個磁體，N為不小于1的整數；一個感應頭和一個磁體對應一個風門成對設置，磁體設置在風門上，感應頭與磁體同軸設置，感應頭設置在磁體的正上方的門框上；傳感器主體包括主體外殼、電源和輸出信號接口、N個感應頭接口和主體電路，主體外殼為封閉箱體，電源和輸出信號接口設置在主體外殼的一個側端，N個感應頭接口設置在相對的另一個側端，主體電路設置在主體外殼的內腔，N個感應頭的信號輸出端分別通過導線對應與N個感應頭接口的信號輸入端連通。本實用新型用于監測風門的開關狀態。
文檔編號E21F17/18GK202926398SQ201220666700
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者劉新華, 包宏才, 徐龍海 申請人:哈爾濱隆威煤礦安全高新技術開發有限公司