專利名稱：單片機甲烷警報礦燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤礦井下照明和瓦斯監(jiān)測的安全裝置，尤其是單片機控制的甲烷警報礦燈。
目前，公知的甲烷警報礦燈是由報警電路、傳感器件與燈頭、電纜、蓄電池所組成。專利號為96212457.5的通用型整體式甲烷警報礦燈，在同類產(chǎn)品中具有領(lǐng)先水平。其警報電路采用國產(chǎn)專用集成片和繼電器等元件，雖然有高度集成和寬電源穩(wěn)壓等優(yōu)點，也存在集成片引腳及外圍元件多，成本高，維修難和可靠性差的缺點，影響了經(jīng)濟效益和市場竟爭力。
本實用新型的目的是提供一種甲烷警報礦燈，它采用單片機、場效應(yīng)管等新器件優(yōu)化設(shè)計，不僅能保持原有功能特點，而且簡化了結(jié)構(gòu)和電路，克服了上述不足。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的燈頭、電纜和蓄電池連成一體，燈頭內(nèi)的照明與檢測裝置為一體雙腔。電池電源通過燈泡和場效應(yīng)管構(gòu)成光報警回路，通過蜂鳴器和三極管構(gòu)成聲報警回路。電池正極通過穩(wěn)壓電源，負極通過保險電阻接地，為單片機、雙運放和檢測電橋提供工作電壓。單片機一個輸出口與場效應(yīng)管柵極連接；另一個輸出口通過一電阻與三極管基極連接，并對地接下拉電阻；輸入口接雙運放輸出端，并對地接下拉電阻和濾波電容；其它I/O口分別經(jīng)上拉電阻接穩(wěn)壓電源。雙運放之一與外圍電阻構(gòu)成差動放大器，其輸入端連接檢測電橋的輸出；輸出端連到另一運放與電阻組成的施密特觸發(fā)器輸入端，觸發(fā)器的給定電位器一端接地，另一端經(jīng)分壓電阻接穩(wěn)壓電源。
由于采取上述方案，就由通用件代替了專用件，并實現(xiàn)了智能處理和無觸點控制，使電路靈活可靠成本低，整機外形小、耗電省，安裝方便，維護容易。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。


圖1是第一個實施例—堿性(也可用于酸性)甲烷警報礦燈電路。
圖2是第二個實施例—酸性甲烷警報礦燈電路圖。
圖中，A1是雙運放集成片，可用LM358等型號，采用單電源供電。由熱催化元件H、B和R1、W1、R2組成惠氏電橋檢測甲烷氣體濃度的變化，并在H元件上端輸出與之成比例的電信號，通過R4加到一運放的同相輸入端，B元件起溫度補償作用，電位器W1通過R3接反相輸入端，起調(diào)零作用。經(jīng)過放大的信號，一路通過R7形成負反饋，另一路通過R5接到另一運放組成的施密特觸發(fā)器同相輸入端，作為報警信號，接在觸發(fā)器反相輸入端的電位器W2可改變翻轉(zhuǎn)電壓的給定值，用來設(shè)置報警點。R8為正反饋電阻，C1為抗干擾電容。觸發(fā)器輸出接至A2的輸入端口。A2為OTP型八位單片機，可用PIC12C508/509，其內(nèi)部產(chǎn)生4MC的RC振蕩，由程序分頻并確定在7腳為高電平即報警狀態(tài)從5腳輸出頻率為1Hz占空比為1∶1的脈沖信號，通過場效應(yīng)管T4控制燈光閃爍16次；同時從6腳輸出頻率為800Hz，并受到頻率為1Hz，占空比1∶2的低頻調(diào)制脈沖信號，通過R15和T3基極控制蜂鳴器產(chǎn)生斷續(xù)警報音響。圖中R10-12為上拉電阻，R13-14為下拉電阻。當A27腳為低電平即非報警輸入時，通過程序控制可使單片機處于低功耗睡眠狀態(tài)，該功能可由輸入口的電平變化喚醒。
在
圖1中，由集成塊A3、電感L、電容C2、C3及電阻R19組成了通用型穩(wěn)壓電源A3是一種開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器，如采用MAX778L可輸出3V固定電壓。電源由2、7腳引入，3、4腳接地，5腳接電感L，由6腳輸出穩(wěn)定電壓，C3為輸入濾波、C2為輸出濾波電容，1腳接的R19電阻對輸出電流起限制作用，以防止過流和短路，保險電阻R18是短路過流的后備保護。如采用MAX779L，則通過外接分壓器，可使6腳輸出電壓在2.5-6V之間可調(diào)，分壓器的接法是在6、8腳之間和8腳對地各接一電阻。該電路的特點是輸入電壓范圍寬，達1.8-6V，能夠升壓輸出，特別適合堿性礦燈使用，但目前價格較貴。
在圖2中，由基準穩(wěn)壓源D2、二極管D1、三極管T1、T2和電阻R16-19組成一種串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。T1為電壓調(diào)整管，T2為誤差放大管，R18為保險電阻，D1的作用是在正常情況下為R16、R17組成的分壓器提供輸出電壓檢測回路，而在故障狀態(tài)時能防止R16對R17分流。如穩(wěn)壓電源輸出側(cè)發(fā)生短路時，過電流在R18和T2電流在R17的電壓降增加，使T2發(fā)射極電位降低，由于T2基極電位穩(wěn)定不變，所以T2基極電流減少→T2集電極電流減少→T1基極電流減少→T1集電極電流即輸出電流減少，從而自動限制了短路電流的增加，當故障消除后，又能自動恢復(fù)正常輸出。該穩(wěn)壓電源在輸入3.2-6V的變化范圍內(nèi)能穩(wěn)定輸出3V左右電壓，具有成本低、效率高、精度好，調(diào)整管壓降小和電路簡單、保護可靠的特點，特別適合酸性甲烷警報礦燈采用。
權(quán)利要求1.一種甲烷警報礦燈，燈頭、電纜與蓄電池連成一體，燈頭內(nèi)的照明與檢測裝置為一體雙腔，其特征是電池電源通過燈泡和場效應(yīng)管T4構(gòu)成光報警回路，通過蜂鳴器和三極管T3構(gòu)成聲報警回路，電池正極通過穩(wěn)壓電源，負極通過保險電阻接地，為單片機A2、雙運放A1及檢測電橋提供工作電壓，A2一個輸出口與T4柵極連接，另一個輸出口通過電阻R15與T3基極連接，并通過R14接地A2的輸入口接A1輸出端，并通過電阻R13和電容C1接地，A2的其它I/O口分別經(jīng)上拉電阻接穩(wěn)壓電源，A1中一運放與電阻R3、R4、R6、R7構(gòu)成差動放大器，其輸入端連接到檢測電橋的輸出，輸出端連接到另一運放與R3、R5組成的施密特觸發(fā)器輸入端，觸發(fā)器的給定電位器一端接地，另一端經(jīng)分壓電阻接穩(wěn)壓源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警報礦燈，其特征是穩(wěn)壓電路由集成穩(wěn)壓塊A3和電阻R19，電感L，電容C2、C3構(gòu)成，A2的2、7腳接電池正極，3、4腳接地，5腳接L，6腳輸出，蜂鳴器由穩(wěn)壓電源供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警報礦燈，其特征是穩(wěn)壓電源由基準源D2、二極管D1、三極管T1、T2和電阻R16、R17、R19構(gòu)成，T1的發(fā)射極接電池正和R19，R19另一端接T2基極并通過D2接電池負，T1基極與T2集電極連接，并由集電極輸出，T2發(fā)射極通過R17接地，并通過R16和D1接T1集電極，蜂鳴器由電池供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的警報礦燈，其特征是單片機可采用PIC12C508/509，穩(wěn)壓塊可采用MAX778/779，用779時，要在6、8腳之間外接一個電阻，并在8腳對地另接一個電阻，形成可調(diào)輸出的分壓器。
專利摘要一種單片機控制的甲烷警報礦燈。它是對專利號為96212457.5的甲烷警報礦燈的改進,保持了聲光兼?zhèn)洹⒖伤釅A通用和整體式結(jié)構(gòu)特點,用8位單片機、場效應(yīng)管、保險電阻等新器件取代專用集成塊、繼電器及熔絲管,還專為酸性警報礦燈設(shè)計了穩(wěn)壓電源。因此使電路簡單可靠、成本低廉,整機外形小、耗電省、安裝方便、維護容易。
文檔編號F21L23/00GK2390204SQ9924628
公開日2000年8月2日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者張景輝 申請人:雞西礦務(wù)局安全儀器廠