專利名稱：本質安全型多功能控制器的制作方法
技術領域：
本發明屬電器控制裝置，具體地說是用于煤礦井下的各種隔爆式真空電磁起動器內，隔爆式真空饋電開關內，綜掘機的電控箱內的本質安全型多功能控制器。
背景技術：
目前，現有的所有防爆電器公司，所生產的礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器，其聯控距離最大不超過350米，而且控制方式只能單向控制，不能多向控制，沒有信號反映指示。生產的隔爆式饋電開關，無法實現遠距離控制和自復位功能。由于這種原因就使煤礦的監控中心只是一個監視中心，監視中心起不到發現問題進行快速控制的作用，難以真正地達到安全生產。
發明內容
本發明的目的是為提高煤礦安全生產，減少入井人員的數量，提供一種為改善工作條件，減少職業發病率，控制電流小，并可超遠距離的集中控制與多向聯合控制的本質安全型多功能控制器。本發明的技術方案是這樣的本質安全型多功能控制器，包括有機玻璃外殼，外殼內所裝的本質安全型多功能控制器的電路板，其特征在于該本質安全型多功能控制器的電路包含直流與脈沖電源電路、脈沖主控制電路、輔助控制電路、延時電路、直流水導電路、及用于實現該多功能控制器的內部輸入和輸出線連接，實現該控制器的多功能控制用途連接外部控制元器件的插頭與插座；所述的插頭與插座安裝在外殼上；其中(1)、直流與脈沖電源電路由外部交流36V電壓的一端與控制器插座的A3腳一端相接，插座A3腳的另一端與插頭A3腳相插，插頭A3腳的另一端經印刷線路板A3腳與熔斷器FU的一端相接，熔斷器 FU的另一端與變壓器一次線包的一端相接；外部交流36V的另一線與控制器插座的B3腳相接，B3腳的另一端與插頭B3腳相插，插頭B3腳的另一端經印刷線路板的B3腳與本安電變壓器KB —次側的另一線相接，完成了外部36V的交流電的輸入；本安電變壓器KB次級的輸出交流電源，輸出兩端a、b電壓為15V，輸出端a與整流橋的一端相接，輸出端b與整流橋ZL的另一端和線路板上的Al腳輸出線相接，整流橋ZL 是給該多功能控制器提供直流電源，電壓為DC12 13V，同時由本安變壓器的次級15V交流電源的輸出端b經遠方控制線的終端與檢波二極管DO的正極相接，檢出了正向6. 5V的脈沖電壓，輸出a端經整流橋ZL的負極端輸出脈沖負極組成正向脈沖電源，正向脈沖電源是給主輔控制電路提供脈沖工作的電源；O)、脈沖主控制電路脈沖主控制電路含有金屬電阻R1，碳膜電阻R2，發光二極管D1，續流電容Cl，三極管VI，固體繼電器J1，限流電阻R3、R4、R5，三極管Vl的保護二極管D3、D4，脈沖電源輸出線Al，插頭Al腳，插座Al腳，脈沖電源輸入線Bi，插頭Bl腳，插座Bl腳，固體繼電器Jl的動斷靜觸頭J11，動合靜觸頭J12，動觸頭J13，插頭B7、B8、A8腳、插座B7、B8、A8腳，所述的主限流金屬電阻Rl的一端與整流后的直流電源負極端串接，另一端與限流后的負極端相接；整流后的直流電源的正極端與發光二極管Dl的正極端相接，發光二極管Dl的負極與碳膜電阻R2的一端相接，電阻R2的另一端與直流電源的負極相接，構成電源指示回路；三極管Vl的發射極與電源的負極相接，集電極與固體繼電器Jl的磁力線圈的一端相接，磁力線圈的另一端與直流電源的正極相接；三極管Vl的基極與限流電阻R3的一端相接，限流電阻R3的另一端與續流電容Cl正極端相接，續流電容Cl的負極與電源的負極相接，限流電阻R4的一端與電阻R3和電容Cl的接點相接，限流電阻R4的另一端與線路板Bi、插頭Bl腳、插座的Bl腳串接；限流電阻R5的一端與三極管Vl的集電極和繼電器Jl的接點相接，另一端與發光二極管D2的負端相接，發光二極管D2的正端與電源的正端相接；保護二極管D3、D4的正極端與三極管Vl的集電極與固體繼電器Jl線圈的接點相接，保護二極管D3、D4的負極端與電源的正極相接；固體繼電器Jl的動觸頭J13的一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、插座的B8腳相串接，固體繼電器Jl動觸頭J13的另一端與常閉點靜觸頭Jll相接觸，固體繼電器Jl靜觸頭Jll的另一端與線路板B7、插頭B7、插座的B7腳相串接，固體繼電器Jl的常開動合靜觸頭J12的一端與線路板的A8、插頭A8腳和插座的A8腳相串接，固體繼電器Jl的常開動合靜觸頭J12的另一端與動觸頭J13相接觸； 動觸頭J13的另一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、插座的B8腳相串接組成；(3)、輔助控制電路輔助控制電路含有三極管V2，固體繼電器J2，三極管基極限流電阻R6、R7，三極管 V2的保護二極管D6、D7，固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21，常開靜觸頭J22和動觸頭J23線路板 B5、B6、A6 ；插頭、B5、B6、A6 腳，插座 B5、B6、A6 腳；所述的三極管V2的發射極與直流電源負極相接，集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的磁力線圈的另一端與12V直流電源的正極相接；三極管 V2的基極與限流電阻R6的一端相接，限流電阻R6的另一端與續流電容C2的正極端相接， 續流電容C2的負極與直流12V電源的負極相接，限流電阻R7的一端與電容C2和電阻R6 的接點相接，限流電阻R7的另一端與線路板的B2、插頭B2腳，插座B2腳相串接；三極管V2 的保護二極管D6、D7的正極端分別與三級管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端的接點相接，二極管D6、D7的負極端分別與電源的正極端相接；固體繼電器J2的動觸頭 J23的一端與固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21接觸，動觸頭J23的另一端與線路板B6插頭 B6腳、插座B6腳相串接，固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21的另一端與線路板B5，插頭B5 腳、插座B5腳相串接；固體繼電器J2的常開靜觸頭J22的一端與動觸頭J23的動觸頭相動合接觸，常開靜觸頭J22的另一端與線路板A6，插頭A6腳、插座A6腳相串接；直流源正極與反流入二級管D5正極相接，D5的負極與線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳串接組成；0)、延時控制電路延時控制電路含輔助控制回路和充電電容C3組成；所述的電容C3的負極端與三極管V2的基極限流電阻R6和R7的接點相接，電容 C3的正極端與線路板的A4腳、插頭A4腳、插座A4腳串接；將直流源的A2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl插座A8腳相接，延時控制回路的插座A4腳與固體繼電器Jl的B8腳相接，輔助控制回路的插座B2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl的插座B7腳相接；(5)、水導控制電路水導控制電路含12V直流電源的正極線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳、插頭A5 腳、插座A5腳、限流電阻R8、三極管V2、固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21、常開靜觸頭J22， 動觸頭23，線路板85、86、六6，插頭85、86、六6腳、插座B5、B6、A6腳組成；插座A2腳的12V直流正極電源經控制電纜插入水倉內的水中，經水與插入水倉中的三極管V2的基極觸發回路控制電纜的一端導通，觸發回路控制電纜的另一端與插座的 A5腳相接；插座A5腳的另一端與插頭A5腳相插，插頭A5腳的另一端與線路板的A5相接， 線路板A5與限流電阻R8的一端相接，限流電阻R8的另一端與三極管V2的基極相接；三極管V2的發射極與12V直流電的負極相接，三極管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的線圈另一端與12V電源的正極相接，保護二極管D6、D7的正極端與三極管V2的集電極和固體繼電器J2的磁力線圈的接點相接，保護二極管D6、D7的負極端與固體繼電器J2線圈和電源正極的接點相接。所述的插頭與插座是一個插接的部件，插頭與插座的形式是雙列型，有A1-A8腳和B1-B8腳，并通過改變所述的插頭與插座的插腳A1-A8腳和B1-B8腳的接法，實現如下控制功能脈沖主控制、輔助控制、延時控制、水導控制及超遠距離的控制。本發明本質安全型多功能控制器與現有技術相比，具有如下實質性特點和顯著效果為(1)本控制器的最高開路控制電壓不超過DC13V。(2)最大短路控制電流不大于100mA。(3)控制回路電流小于DCO. 5mA。(4)控制距離0-100公里(按KVVP2型護套屏蔽0.5平方毫米的控制電纜39 Ω / km計算)。(5)控制回路短路后立即閉鎖，待短路處理后方才可以正常起動運行，具有防止誤動的功能。(6)抗干攏能力強在有限的距離內不受電容、電感、靜電的干擾。(7)只要改變該控制器的十二條引出線，可完成橫控豎控，水導控、延時控、自動復位、自動恢復等控制功能。(8)該控制器體積小、占地少、功能多、易檢修。不僅用于煤礦井下還可廣泛地用于地面遠距離的各種自動化控制的起動柜內或配電箱內。
圖1是本發明本質安全型多功能控制器的電路圖。圖2是本發明中插頭與插座的平面結構示意圖。圖3是本發明中主控與輔控的電氣原理方框圖。圖4是本發明中瞬時停止并延時后恢復原狀的電氣原理方框圖。圖5是本發明中水導控制的電氣原理方框圖。具體實施方法以下結合附圖詳細說明本發明的實施。
本發明本質安全型多功能控制器，包括有機玻璃外殼，16腳引出線插頭與插座，外殼上端裝有與下端安裝板固定的丁字型金屬板和固定螺絲，殼內裝有一塊安裝電子元件的金屬雙層線路板，線路板的正面裝有1只36V/15V的本安配電變壓器KB，1只0. 2A的熔斷器 FU, 2個DC12V小型固體繼電器Jl、J2，2只NPN型晶體三極管V1、V2，一塊集成整流橋ZL，1 只限流金屬電阻RI作短路電流限制保護用。2只發光二極管D1，光二極管Dl作電源指示， 光二極管D2作固體繼電器Jl的工作指示，4只保護二極管D3、D4、D5、D6，保護二極管D3、 D4為三極管Vl的保護管，保護二極管D5、D6為三極管V2的保護管，1只反流向二極管D5， 3只電解電容器Cl、C2、C3，電解電容Cl為主控制電路續流電容；電解電容C2為輔控制電路的續流電容；電解電容C3為延時電路的充電電容，電阻R2為電源指示的限流電阻；電阻 R3、R4為主控制電路的分支碳膜電阻，電阻R5為主控制電路的工作指示限流碳膜電阻。電阻R6、R7為輔助控制電路的分支碳膜電阻；電阻R8為水導控制電路的碳膜電阻；電阻R9為遠距離工作指示燈的限流碳膜電阻，二極管DO為外部遠距離配接檢波二極管。線路板的背面是所有的控制電路與各元件聯接用的金屬印刷線路(正面也有印刷線路)。圖1所示，本發明本質安全型多功能控制器的電路。本質安全型多功能控制器的電路包括1、直流(整流)與脈沖電源電路；2、脈沖主控制電路；3、輔助控制電路；4、延時電路；5、直流水導電路；6、信號反饋指示電路；7、接地保護電路。圖2所示，本發明中插頭與插座的平面結構。總體的設計是一個插接的部件，插頭與插座的形式是雙列型，有A1-A8腳和B1-B8腳。由插頭與插座的8對腳實現該多功能控制器的內部16根輸入和輸出線連接，以及實現該控制器的多功能控制用途。本質安全型多功能控制器的電路各個部分的構成如下1、直流(整流)與脈沖電源電路由外部交流36V電壓的一端與控制器插座的A3腳一端相接，插座A3腳的另一端與插頭A3腳相插，插頭A3腳的另一端經印刷線路板A3腳與熔斷器FU的一端相接，熔斷器 FU的另一端與變壓器一次線包的一端相接。外部交流36V的另一線與控制器插座的B3腳相接，B3腳的另一端與插頭B3腳相插，插頭B3腳的另一端經印刷線路板的B3腳與本安電變壓器KB —次側的另一線相接，完成了外部36V的交流電的輸入。本安電變壓器KB次級的輸出交流電源，輸出兩端a、b電壓為15V，輸出端a與整流橋的一端相接，輸出端b與整流橋ZL的另一端和線路板上的Al腳輸出線相接，整流橋ZL 是給該多功能控制器提供直流電源，電壓為DC12 13V，同時由本安變壓器的次級15V交流電源的輸出端b經遠方控制線的終端與檢波二極管DO的正極相接，檢出了正向6. 5V的脈沖電壓，輸出a端經整流橋ZL的負極端輸出脈沖負極組成正向脈沖電源，正向脈沖電源是給主輔控制電路提供脈沖工作的電源；這是本發明的超遠距離控制要點之一，沒有這個脈沖源是無法解決即能超遠距離的控制，又能在遠距離的控制中出現的控制回路短路后立即閉鎖的功能，這樣可避免因控制電路短路而引起設備誤動的事故發生。2、脈沖主控制電路脈沖主控制電路含有金屬電阻R1，碳膜電阻R2，發光二極管D1，續流電容Cl，三極管VI，固體繼電器J1，限流電阻R3、R4、R5，三極管Vl的保護二極管D3、D4，脈沖電源輸出線 Al，插頭Al腳，插座Al腳，脈沖電源輸入線Bi，插頭Bl腳，插座Bl腳，固體繼電器Jl的動斷靜觸頭Jl 1，動合靜觸頭J12，動觸頭J13，插頭B7、B8、A8腳、插座B7、B8、A8腳，主限流金屬電阻Rl的一端與整流后的直流電源負極端串接，另一端與限流后的負極端相接；整流后的直流電源的正極端與發光二極管Dl的正極端相接，發光二極管Dl的負極與碳膜電阻R2 的一端相接，電阻R2的另一端與直流電源的負極相接，構成電源指示回路；三極管Vl的發射極與電源的負極相接，集電極與固體繼電器Jl的磁力線圈的一端相接，磁力線圈的另一端與直流電源的正極相接；三極管Vl的基極與限流電阻R3的一端相接，限流電阻R3的另一端與續流電容Cl正極端相接，續流電容Cl的負極與電源的負極相接，限流電阻R4的一端與電阻R3和電容Cl的接點相接，限流電阻R4的另一端與線路板Bi、插頭Bl腳、插座的 Bl腳串接；限流電阻R5的一端與三極管Vl的集電極和繼電器Jl的接點相接，另一端與發光二極管D2的負端相接，發光二極管D2的正端與電源的正端相接；保護二極管D3、D4的正極端與三極管Vl的集電極與固體繼電器Jl線圈的接點相接，保護二極管D3、D4的負極端與電源的正極相接；固體繼電器Jl的動觸頭J13的一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、 插座的B8腳相串接，固體繼電器Jl動觸頭J13的另一端與常閉點靜觸頭Jll相接觸，固體繼電器Jl靜觸頭Jll的另一端與線路板B7、插頭B7、插座的B7腳相串接，固體繼電器Jl 的常開動合靜觸頭J12的一端與線路板的A8、插頭A8腳和插座的A8腳相串接，固體繼電器 Jl的常開動合靜觸頭J12的另一端與動觸頭J13相接觸；動觸頭J13的另一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、插座的B8腳相串接組成；當b端是正半周時，由于脈沖插座的Al腳的遠方控制線終端與檢波二極管DO的正極相接，此時檢波二極管DO正向導通輸出正向電流，經遠方控制線的回路線、控制器的接插件第Bl腳，限流電阻R4后分兩路進行，一路給續流電容Cl充電一路經分流電阻R3，晶體三極管Vl的基極，三極管Vl的發射極，主限流電阻Rl回到電源負極，此時三極管Vl的發射極與集電極導通，固體繼電器Jl的磁力線包得電吸合，繼電器J13與J12閉合，給本質安全型多功能控制器外部的執行元件提供了工作通路，使外部的執行元件正常有序的運行并自保。當脈沖源插座的Al腳是負半周時續流電容Cl的正極端經分流電阻R3、V1的基極 b，發射極e回到Cl的負極實使放電，使三極管Vl的基極維持正向電流不間段保持三極管 Vl穩定導通行使正常工作。當脈沖插座的Al腳再次出現正半周時，Cl的放電結束。上述脈沖主控制電路是采用正向脈沖為觸發源通過線路傳輸和電流放大原理和電容續流的手段來實現其超遠距離的單機運行或多機程控的起動與停止任務，并遇有萬一控制回路因線路長而短路后可立即停機并閉鎖，起到了防誤動的功能。3、輔助控制電路輔助控制電路含有三極管V2，固體繼電器J2，三極管基極限流電阻R6、R7，三極管 V2的保護二極管D6、D7，固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21，常開靜觸頭J22和動觸頭J23 線路板B5、B6、A6 ；插頭、B5、B6、A6腳，插座B5、B6、A6腳；所述的三極管V2的發射極與直流電源負極相接，集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的磁力線圈的另一端與12V直流電源的正極相接；三極管V2的基極與限流電阻R6的一端相接，限流電阻R6的另一端與續流電容C2的正極端相接，續流電容C2的負極與直流12V電源的負極相接，限流電阻R7的一端與電容C2和電阻R6的接點相接，限流電阻R7的另一端與線路板的B2、插頭B2腳，插座B2腳相串接；三極管V2的保護二極管D6、D7的正極端分別與三級管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端的接點相接，二極管D6、D7的負極端分別與電源的正極端相接。固體繼電器J2的動觸頭J23的一端與固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21接觸，動觸頭J23的另一端與線路板B6插頭B6腳、插座B6腳相串接，固體繼電器J2 的常閉靜觸頭J21的另一端與線路板B5，插頭B5腳、插座B5腳相串接；固體繼電器J2的常開靜觸頭J22的一端與動觸頭J23的動觸頭相動合接觸，常開靜觸頭J22的另一端與線路板A6，插頭A6腳、插座A6腳相串接；直流源正極與反流入二級管D5正極相接，D5的負極與線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳串接組成。上述的輔助控制電路根據所控制設備功能的需要，它的控制電源既可以用脈沖電源，也可以用直流源。4、延時控制電路延時控制電路含輔助控制回路和充電電容C3組成。電容C3的負極端與三極管V2的基極限流電阻R6和R7的接點相接，電容C3的正極端與線路板的A4、插頭A4腳、插座A4腳串接；將直流源的A2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl插座A8腳相接，延時控制回路的插座A4腳與固體繼電器Jl的B8腳相接，輔助控制回路的插座B2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl的插座B7腳相接；當本質安全型多功能控制器中的脈沖主控制電路的脈沖觸發電源，Al腳經控制電纜與檢波二極管DO的正極相接，檢波二極管的負極與外部的前極開關的常閉動觸頭的13 端相接，外部前極開關的常閉靜觸頭14端與脈沖主控制電路的Bl腳相接，組成閉合回路后，只要外部的前級開關停止時，本質安全型多功能控制器也隨即控制后級所被控設備同時停止，并延時(1到3秒根據需要而定)后自動恢復到正常待機狀態。如煤礦井下的掘進巷內的膠帶運輸機與綜掘機的二運皮帶運輸機的聯鎖關系，就可以通過這種方式來聯鎖解決，可杜絕膠帶運輸機出現的堆煤事故發生所因起的膠帶跑偏、膠帶損邊、撕帶等事故的發生。本延時控制電路，通過改變插座輸出腳Al、Bi、A2、B2、A4、B5、B6、B7、B8、A8的接法，還可完成降壓起動并自動轉換為全壓運轉和雙回路的延時分別起動的功能。5、水導控制電路水導控制電路含12V直流電源的正極線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳、插頭A5 腳、插座A5腳、限流電阻R8、三極管V2、固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21、常開靜觸頭J22， 動觸頭23，線路板85、86、六6，插頭85、86、六6腳、插座B5、B6、A6腳組成；插座A2腳的12V直流正極電源經控制電纜插入水倉內的水中，經水與插入水倉中的三極管V2的基極觸發回路控制電纜的一端導通，觸發回路控制電纜的另一端與插座的 A5腳相接。插座A5腳的另一端與插頭A5腳相插，插頭A5腳的另一端與線路板的A5相接， 線路板A5與限流電阻R8的一端相接，限流電阻R8的另一端與三極管V2的基極相接。三極管V2的發射極與12V直流電的負極相接，三極管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的線圈另一端與12V電源的正極相接，保護二極管D6、D7的正極端與三極管V2的集電極和固體繼電器J2的磁力線圈的接點相接，保護二極管D6、D7 的負極端與固體繼電器J2線圈和電源正極的接點相接；上述的水導控制電路是利用水將插頭與插座A2腳的正相直流電流通過水蒼中的水與插頭與插座A5腳導通就可使固體繼電器J2的動觸頭J23與繼電器J2的靜觸頭J22 相吸合，此時通過繼電器J2的插座B6腳、A6腳可將主起動開關構成閉合回路并將水泵電機起動，水泵可運轉抽水，當水位下降到開關的自保控制線以下時，由于水位脫離插座輸出 A5腳線而中斷控制電流，繼電器J2失電，繼電器J23動觸頭與靜J22觸頭斷開，水泵將自動停止，水位逐漸上升到A5控制線時水泵將自動再次抽水開始，達到無人操作的自動抽水功能。以上通過改變插座輸出A1、B1、A2、B2、A4、A5、B5、B6、B7、B8、A8腳的接法，實現如下功能1、輔助控制，2、延時控制，3、水導控制。6、信號反饋指示電路信號反饋指示電路含有限流電阻R9，限流電阻R9的一端與直流電源負極相接另一端與插座引出線端A2腳相接，并為給集中控制臺的發光二極管指示燈提供負極電源，發光二極管的正極電源由脈沖插座引出線端Al腳提供，當起動器起動運行時該發光二極管發亮，停止運轉時發光二極管熄滅不亮以指示其是否工作。7、接地保護電路本安電變壓器KB的外殼焊接一根導線并將引出導線的另一端與接插件的插座引出線端的B4腳相接，作為保護接地極。本質安全型多功能控制器工作原理及應用示例由礦用隔爆式電磁起動器的660V或1140V變36V的控制變壓器的次級電壓36V 經本質安全型多功能控制器的插座引出線端等A3、B3腳經熔斷器FU與該控制器的本安電變壓器KB的初級繞組電源接通，其次級的a、b兩端有交流15V輸出，經整流橋ZL整流后輸出12V直流電壓，其直流負極經主限流金屬電阻Rl輸出限流負極，正極直接輸出，給以后的其它電路提供12V直流電源。其正向脈沖電源工作原理如下圖3所示，本發明中主控與輔控的電氣原理方框圖。這是本發明的本質安全型多功能控制器中的脈沖主控制和輔助控制電路原理，圖中所述的本開關是指礦用隔爆式真空電磁起動器，所述的本質安全型多功能控制器是安裝在上述起動器內的一個插件部件，由它來完成遠程控制條件下的起動、停止。橫控與豎控任務的，由系統提供1140V或660V交流電壓，作為本開關的三相輸入電源電壓，經相應平方的導線與隔離開關GHK的三相端接線柱相接，隔離開關GHK的三相另一端與主接觸KM的三相端相接，主接觸器KM的三相另一端與三相交流電動機的電源端相接，組成動力電源開關電路。多功能控制器的電源電路的交流AC36V電壓是由本安電變壓器KB的二次側的交流AC36V電源輸出端提代的得電后可輸出脈沖電壓電源，經印刷線路板的Al輸出線與控制器外殼的插頭Al腳一端相接，插頭Al 腳的另一端與插座的Al腳的一端相插，插座的Al腳的另一端經遠方(地面集中控制臺) 的控制電纜與檢波二極管DOl的正極相接，二極管DOl的負極與地面集中控制臺的停止按鈕TA的接線柱K3相接，此處是正向脈沖電壓6. 5V-7V的正極開始端，當按下集控臺的起動按鈕QA時正向脈沖觸發電流，經控制電纜、本開關停止按鈕TS、多功能控制器Bl腳(如圖 3的指向標所示，單指脈沖電流的指向標記，不含其它性質的電流指向)進入主控制電路內的三極管Vl的基極，三極管Vl得到電導通，控制器主控制電路內的固體繼電器Jl得電，固體繼電器Jl的動合觸頭B8與A8吸合，外部非本安36V的交流，電流經多功能控制器的主控制電路的固體繼電器Jl的B8腳-A8腳-本開關內的中間繼電器ZJ的磁力線包得電—— 中間繼電器的常開觸頭ZJl得磁吸合——主接觸器KM線包得電——主接觸器KM的主觸頭吸合導通，輸出1140V或660V的動力電源——三相交流電動機得電起動運轉。同時本開關的輔助常開觸頭也已吸合為自保回路做好準備。(三相交流電動機是指煤礦井下掘進巷內的膠帶運輸機的拖動電動機)此時的運轉只能是點動試車或維修運轉，起動按鈕隨放隨停，原因是輔助控制電路中的聯鎖控制開關還未工作。外部開關(是指主運輸巷中的任何一名膠帶運輸機的電磁開關，屬橫控即程控方式)當外部開關開始起動運行后，它的輔助常開觸頭隨急動合，此時脈沖源Al的脈沖觸發電流經——遠方的聯鎖控制電纜——檢波二極管D02外部開關常開動合觸頭——聯鎖控制電纜——進入輔助控制電路的插座B2腳，此時輔助控制電路內的三極管V2得電導通—— 固體繼電器J2得電——固體繼電器的常開動合觸頭B6與A6吸合，此時集控臺的外部控制部件即起停按鈕中的自保接線柱K2的脈沖觸發電流才能經——控制電纜——固體繼電器 J2的插座B6腳一A6腳——本開關常開輔助動合觸頭KM2——本開關的停止按鈕TS——主控制電路中的插座Bl腳實施自保回路完成閉合回路。集控臺信號指示燈閉合回路當掘進巷的膠帶運輸機的電磁開關起動后，脈沖電流由外部控制部件即集控臺起停按鈕的K3接線柱——停止按鈕TA——自保接線柱K2—— 控制電纜輔助控制電路中的固體繼電器插座B6腳-A6腳——本開關輔助動合觸頭KM2—— 控制電纜——起動接線柱——連接線——發光二極管Dl的正極——發光二極管Dl負極——信號控制電纜——信號源負極插座A7腳，此時綠色發光二極管DlV發亮以示機組已正常運行。當掘進巷膠帶運輸機停止運輸時，或主運巷的膠帶運輸機停止運轉時即外部開關停止時，輔助控制電路中的固體繼電器J2的常開動合觸頭B6同時釋放與常閉靜觸頭B5 觸合。正向脈沖電流由B6腳——B5腳——連接線——發光二極管D2——回到信號源負極， 此時紅色發光二極管發亮以示掘進巷的膠帶運輸機已停止運行。脈沖主控制和輔助控制具有橫控與豎控的功能(橫控是程控方式，豎控是聯鎖控制方式)程控不受臺數限治，聯鎖控制一臺可控制2臺-10臺，各臺之間互不影響參數不變，可實現隨意點動或運行和同步停止的目的。脈沖電源的突出作用是，防止控制回路線因環境原因引起的外力重壓，如塌方事故的發生，造成控制回路的嚴重擠壓導制控制線的絕緣層破壞而短路，如用直流電做觸發電壓是無法實現短路后立即閉鎖停機的功能的，而只能造成誤動或停不了機的作用，此況的出現將會導致嚴重的機電事故。為了實現控制回路短路后立即閉鎖停機的功能，只能用脈沖電壓來完成這個任務，沒有第二個辦法，原因是當控制回路一但短路后，此時終端檢波二極管也已短路不起檢波作用，脈沖電壓已變成了交流電壓，交流電壓是無法完成晶體三極開關管Vl的穩定導通的，所以Vl被迫停導而閉鎖停機，此時你再按起動按鈕也無法起動工作，只有什么時侯控制回的短路故障處理了什么時候設備才能政常起動運轉。此時發光二極管得電發亮，表示控制回路正常，當按下停止按鈕時，由于三極管Vl的基極失去觸發電流，所以三極管Vl的發射極與集電極截止關斷，發光二極管D2熄滅，繼電器Jl失電停止，繼電器常開動觸頭J13與靜觸頭J12失磁斷開，切斷了外部執行元件的通路，外部的所有相關部件都隨急停止。輔助控制電路的工作原理與脈沖主控制電路的工作原理完全相同，但輔助控制不承擔起動功能的職責，只負責聯控功能的導通與停止職責和一路控多路參數不變，實現遠
12程，集中控制中的異步起動，同步停止的功能。延時控制工作原理圖4所示，本發明中瞬時停止并延時后恢復原狀態的電氣原理方框圖。圖中所述的綜掘機電控箱是指煤礦井下開排巷用來開掘煤礦巷道的綜合掘進機械上的隔爆電氣控制箱，所述的本質安全型多功能控制器是安裝在上述電控箱內的一個插件部件，由它來完成綜掘機上的第二運輸膠帶機與掘進巷內的膠帶運輸機的同步停止并延時1-3秒后自動恢復原狀待機狀態的聯鎮任務的。本控制器的交流工作電壓36V是由電控箱的本安配電變壓器KB的次級交流36V 的電源端供給的，多功能控制器的電源電路得電后可輸出脈沖電壓，經控制器的插座Al 腳——控制電纜芯線1——檢波二極管DO——前極膠帶運輸機開關的常閉動觸頭接線柱 13——常閉靜觸頭接線柱14——控制電纜芯線2與控制器外殼的插座腳Bl相接。當外部前級膠帶運輸機開關停止時，開關內的常閉動觸頭13與常閉靜觸頭14閉合組成脈沖閉合回路，此時主控電路內的固體繼電器Jl得電，Jl的常天動合觸頭B8與常開靜觸頭A8閉合，此時直流(+)12V電源A2腳經連接線——固體繼電器Jl的常天靜觸頭接線柱A8——Jl的常開動觸頭接線柱B8腳連接導線與多功能控制器的處時電路接線腳A4腳相接，向延時控制電路內的電解電容C3充電，輔控電路中的三極管基極得電，發射極與集電極導通，固體繼電器J2得電，電解電容C3充電的開始就是固體繼電器J2吸力線圈得電的開始也是固體繼電器J2的常開動合觸頭B6與常開動合靜觸頭A6閉合的開始，充電結束就是固體繼電器J2 的常開動合觸頭B6與動合靜觸頭A6閉合的結束，從閉合到結束的時間就是它的延時時間 (延時時間的多少是由電容器的容量大小決定的根據需要而定)當固體繼電器J2的常開動合觸頭B6與常開動合靜觸頭A6閉合的同時，配套設備中間繼電器ZJ也同時得電吸合， 中間繼電器的常閉觸頭ZJ2同時動斷，由于中間繼電器ZJ的常閉觸頭ZJ2是串接在綜掘機第二運輸膠帶機的停止電路與停止按鈕中間的，所以中間繼電器ZJ的常閉觸頭ZJ2的動斷就等于按下了綜掘機第二運輸膠帶機的停止按鈕而瞬間停止了第二膠帶運輸機的運輸，中間繼電器ZJ的常閉觸頭ZJ2動斷的同時，中間繼電器常開觸頭ZJl也同時閉合，綜掘機車上的專用電鈴得電同時發出了響聲(提示綜掘機司機巷內的膠帶運輸機和本機的二運膠帶運輸機已停止)司機聽到鈴響后瞬間完成二運停止后的應做動作。1到3秒后電解電容 C3充電結束，輔控中的固體繼電器J2的常開動合觸頭B6與動合靜觸頭A6斷開恢復原狀， 此時配套設備中間繼電器ZJ失電停止，中間繼電器的常閉觸頭ZJ2恢復原狀閉合，中間繼電器常開動合觸頭恢復繼開狀態，電鈴停止響聲，綜掘機的第二運輸膠帶機處于待機狀態， 綜掘機的掘進和擴幫工作照常不備，當掘進巷的膠帶運輸機前級開關再次起動運行時，本開關的動合觸頭13與動斷靜觸頭14斷開和動合靜觸頭12閉合，此時切斷了主控制電路Bl 腳的脈沖觸發電流的回路，主控電路中的固體繼電器Jl失電，固體繼電器Jl的動合觸頭B8 失磁與固體繼電器Jl的動合靜觸頭A8斷開，和Jl的動斷靜觸頭B7閉合，當主控制電路中的固體繼電器Jl的動斷靜觸頭B7與輔助控制電咱中的B2腳相接后，延時控制電路中的電解電容C3通過插座B2腳和限流電阻R7進行放電，給延時電路的電解電容C3的再次充電創造了良好的條件。如煤礦井下的掘進巷內的膠帶運輸機與綜掘機的第二膠帶運輸機的聯鎖關系，就可以通過這種方式來聯鎖解決，可杜絕膠帶運輸機出現的堆煤事故發生所因起的膠帶跑偏、膠帶損邊、撕帶等事故的發生，這樣將會給生產帶來很大的效益。
水導控制工作原理圖5所示，本發明中水導控制的電氣原理方框圖。這是一個由隔爆外殼內裝有多功能控制器的水導控制電路原理，既有通過水來導通，觸發控制電流，使水泵自動抽水，也能用按鈕在遠方起動或停止開關作用下的其它設備，可構成一個多功能開關；當水位上升到上水位線時，水泵將自動抽水運轉，當水位下降到下水位線時水泵便自動停止抽水，無需浮球開關或液位開關水位精度可達百分之百，供水與排水都使用。如圖5所述安裝在隔爆開關殼內的多功能控制器的水導控制方框圖，本控制器的交流36V電源是由開關內的控制變壓器的二次側36V的電源端提供的，正向12V的直流源由電源電路的插座A2腳經連接導線與開關接線箱的控制線接線柱K3相接——控制電纜 (直流電源線)進入水倉的下水位線以下，水導控制觸發回路由控制器外殼的插座A5腳引出與開關接線箱的Kl相接——經起動控制電纜進水倉的被控上水位線以上，自保控制線由控制器外殼的插座A5腳與主接觸器的輔助常開觸頭KM2的一端相接，常開觸頭KM2的另一端與開關接線箱的控制接線柱K2相接，經控制電纜自保線進入水巷中的下水位線的上端， 當水位上升到上水位線時，直流控制電流由控制器插座A2腳——控制線接線柱K3——電源控制電纜——水倉被控的下水位線以下——經水與上水位線的起動控制電纜導通—— 開關接線箱Kl接線柱——連接導線——控制觸發回路A5腳，此時輔助控制電路的固體繼電器J2電，固體繼電器的常開動觸頭J23與常開靜觸頭J22動合，交流36V電壓經固體繼電器插座B6腳A6腳經連接導線與開關內的中間繼電器電磁線圈ZJ的一端導通，中間繼電器ZJ得電，中間繼電器ZJ的常開觸頭ZJl閉合，KM主接觸器線圈得電，KM主接器主動合觸頭吸合主接觸器KM輔助常開動合觸頭KM2同時吸合并自保，水泵電機得電，水泵開始起動運轉抽水。當水位下降到開關的自保控制線以下時，由于水位脫離A5自保線而中斷控制電流，繼電器J2失電，動觸頭J23與J22靜觸頭斷開，水泵將自動停止，水位逐漸再次上升到 A5控制線時水泵將自動再次抽水開始達到無人操作的自動抽水功能。信號反饋指示電路工作原理當起動器裝上本質安全型多功能控制器后，該本質安全型多功能控制器的脈沖電源正極Al通過起動器的控制線接線柱直接用控制電纜引到地面控制臺與發光二極管正極相接，發光二極管的負極與停止按鈕相接，控制器的A7腳是指示燈發光二極管的專用電源負極，與起動器內的主接觸器的常開動合觸頭一端相接，常開動合觸頭的另一端與起動器的接線箱里的負極控制接線柱相接，通過控制電纜引到地面控制臺與發光二極管指示燈的負極相接。當起動運行時，地面控制臺的綠色發光二極管指示燈發亮，停止運轉時紅色發光二極管發亮，指示其是否工作。該本質安全型多功能控制器是一個接插件，在隔爆式真空電磁起動器內裝上了它，可組成多功能的本質安全型遠程控制電磁起動器。在饋電開關內裝上了它就可構成一個遠程控制和自復位的饋電開關。
權利要求
1.本質安全型多功能控制器，包括有機玻璃外殼，外殼內所裝的本質安全型多功能控制器的電路板，其特征在于該本質安全型多功能控制器的電路包含直流與脈沖電源電路、 脈沖主控制電路、輔助控制電路、延時電路、直流水導電路、及用于實現該多功能控制器的內部輸入和輸出線連接，實現該控制器的多功能控制用途連接外部控制元器件的插頭與插座；所述的插頭與插座安裝在外殼上；其中 (1)、直流與脈沖電源電路由外部交流36V電壓的一端與控制器插座的A3腳一端相接，插座A3腳的另一端與插頭A3腳相插，插頭A3腳的另一端經印刷線路板A3腳與熔斷器FU的一端相接，熔斷器FU的另一端與變壓器一次線包的一端相接；外部交流36V的另一線與控制器插座的B3腳相接， B3腳的另一端與插頭B3腳相插，插頭B3腳的另一端經印刷線路板的B3腳與本安電變壓器 KB 一次側的另一線相接，完成了外部36V的交流電的輸入；本安電變壓器KB次級的輸出交流電源，輸出兩端a、b電壓為15V，輸出端a與整流橋的一端相接，輸出端b與整流橋ZL的另一端和線路板上的Al腳輸出線相接，整流橋ZL是給該多功能控制器提供直流電源，電壓為DC12 13V，同時由本安變壓器的次級15V交流電源的輸出端b經遠方控制線的終端與檢波二極管DO的正極相接，檢出了正向6. 5V的脈沖電壓，輸出a端經整流橋ZL的負極端輸出脈沖負極組成正向脈沖電源，正向脈沖電源是給主輔控制電路提供脈沖工作的電源； O)、脈沖主控制電路脈沖主控制電路含有金屬電阻R1，碳膜電阻R2，發光二極管D1，續流電容Cl，三極管 VI，固體繼電器J1，限流電阻R3、R4、R5，三極管Vl的保護二極管D3、D4，脈沖電源輸出線 Al，插頭Al腳，插座Al腳，脈沖電源輸入線Bi，插頭Bl腳，插座Bl腳，固體繼電器Jl的動斷靜觸頭Jl 1，動合靜觸頭J12，動觸頭J13，插頭B7、B8、A8腳、插座B7、B8、A8腳，所述的主限流金屬電阻Rl的一端與整流后的直流電源負極端串接，另一端與限流后的負極端相接；整流后的直流電源的正極端與發光二極管Dl的正極端相接，發光二極管Dl 的負極與碳膜電阻R2的一端相接，電阻R2的另一端與直流電源的負極相接，構成電源指示回路；三極管Vl的發射極與電源的負極相接，集電極與固體繼電器Jl的磁力線圈的一端相接，磁力線圈的另一端與直流電源的正極相接；三極管Vl的基極與限流電阻R3的一端相接，限流電阻R3的另一端與續流電容Cl正極端相接，續流電容Cl的負極與電源的負極相接，限流電阻R4的一端與電阻R3和電容Cl的接點相接，限流電阻R4的另一端與線路板 Bi、插頭Bl腳、插座的Bl腳串接；限流電阻R5的一端與三極管Vl的集電極和繼電器Jl的接點相接，另一端與發光二極管D2的負端相接，發光二極管D2的正端與電源的正端相接； 保護二極管D3、D4的正極端與三極管Vl的集電極與固體繼電器Jl線圈的接點相接，保護二極管D3、D4的負極端與電源的正極相接；固體繼電器Jl的動觸頭J13的一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、插座的B8腳相串接，固體繼電器Jl動觸頭J13的另一端與常閉點靜觸頭Jll相接觸，固體繼電器Jl靜觸頭Jll的另一端與線路板B7、插頭B7、插座的B7 腳相串接，固體繼電器Jl的常開動合靜觸頭J12的一端與線路板的A8、插頭A8腳和插座的 A8腳相串接，固體繼電器Jl的常開動合靜觸頭J12的另一端與動觸頭J13相接觸；動觸頭 J13的另一端與線路板的引出線B8、插頭B8腳、插座的B8腳相串接組成； (3)、輔助控制電路輔助控制電路含有三極管V2，固體繼電器J2，三極管基極限流電阻R6、R7，三極管V2的保護二極管D6、D7，固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21，常開靜觸頭J22和動觸頭J23線路板 B5、B6、A6 ；插頭、B5、B6、A6 腳，插座 B5、B6、A6 腳；所述的三極管V2的發射極與直流電源負極相接，集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的磁力線圈的另一端與12V直流電源的正極相接；三極管V2的基極與限流電阻R6的一端相接，限流電阻R6的另一端與續流電容C2的正極端相接，續流電容C2的負極與直流12V電源的負極相接，限流電阻R7的一端與電容C2和電阻R6的接點相接，限流電阻R7的另一端與線路板的B2、插頭B2腳，插座B2腳相串接；三極管V2的保護二極管D6、D7的正極端分別與三級管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端的接點相接，二極管D6、D7的負極端分別與電源的正極端相接；固體繼電器J2的動觸頭J23 的一端與固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21接觸，動觸頭J23的另一端與線路板B6插頭B6 腳、插座B6腳相串接，固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21的另一端與線路板B5，插頭B5腳、 插座B5腳相串接；固體繼電器J2的常開靜觸頭J22的一端與動觸頭J23的動觸頭相動合接觸，常開靜觸頭J22的另一端與線路板A6，插頭A6腳、插座A6腳相串接；直流源正極與反流入二級管D5正極相接，D5的負極與線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳串接組成；G)、延時控制電路延時控制電路含輔助控制回路和充電電容C3組成；所述的電容C3的負極端與三極管V2的基極限流電阻R6和R7的接點相接，電容C3的正極端與線路板的A4腳、插頭A4腳、插座A4腳串接；將直流源的A2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl插座A8腳相接，延時控制回路的插座A4腳與固體繼電器Jl的B8腳相接， 輔助控制回路的插座B2腳與主控制回路中的固體繼電器Jl的插座B7腳相接；(5)、水導控制電路水導控制電路含12V直流電源的正極線路板A2，插頭A2腳、插座A2腳、插頭A5腳、插座A5腳、限流電阻R8、三極管V2、固體繼電器J2的常閉靜觸頭J21、常開靜觸頭J22，動觸頭J23，線路板B5、B6、A6，插頭B5、B6、A6腳、插座B5、B6、A6腳組成；插座A2腳的12V直流正極電源經控制電纜插入水倉內的水中，經水與插入水倉中的三極管V2的基極觸發回路控制電纜的一端導通，觸發回路控制電纜的另一端與插座的A5腳相接；插座A5腳的另一端與插頭A5腳相插，插頭A5腳的另一端與線路板的A5相接，線路板A5與限流電阻R8的一端相接，限流電阻R8的另一端與三極管V2的基極相接；三極管V2 的發射極與12V直流電的負極相接，三極管V2的集電極與固體繼電器J2的磁力線圈的一端相接，固體繼電器J2的線圈另一端與12V電源的正極相接，保護二極管D6、D7的正極端與三極管V2的集電極和固體繼電器J2的磁力線圈的接點相接，保護二極管D6、D7的負極端與固體繼電器J2線圈和電源正極的接點相接。
2.根據權利要求1所述的本質安全型多功能控制器，其特征在于所述的插頭與插座是一個插接的部件，插頭與插座的形式是雙列型，有A1-A8腳和B1-B8腳，并通過改變所述的插頭與插座的插腳A1-A8腳和B1-B8腳的接法，實現如下控制功能脈沖主控制、輔助控制、延時控制、水導控制及超遠距離的控制。
3.根據權利要求1所述的本質安全型多功能控制器，其特征在于還包括信號反饋指示電路，所述的信號反饋指示電路含有限流電阻R9，限流電阻R9的一端與直流電源負極相接，另一端與插座A7腳相接，并為給集中控制臺的發光二極管指示燈提供負極電，發光二極管的正極電源由插座Al腳提供。
4.根據權利要求1所述的本質安全型多功能控制器，其特征在于還包括接地保護電路，在所述的本安變壓器KB的外殼焊接一根導線并將引出導線的另一端與接插件的插座引出線端的B4腳相接，作為保護接地極。
全文摘要
本發明涉及本質安全型多功能控制器，包括有機玻璃外殼，外殼內所裝的本質安全型多功能控制器的電路板，其特征在于該本質安全型多功能控制器的電路包含直流與脈沖電源電路、脈沖主控制電路、輔助控制電路、延時電路、直流水導電路、及用于實現該多功能控制器的內部輸入和輸出線連接，實現該控制器的多功能控制用途連接外部控制元器件的插頭與插座；所述的插頭與插座安裝在外殼上；它可組成多功能的本質安全型遠程控制電磁起動器，在饋電開關內裝上了它就可構成一個遠程控制和自復位的饋電開關；它并可超遠距離的集中控制與多向聯合控制。
文檔編號G05B19/418GK102360208SQ20111025414
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者白悅 申請人:白悅