专利名称：斜井跑车控制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线电测速技术领域。
目前采矿业在斜井提升运输中，防跑车监视控制系统普遍采用手动方法和机械方法，手动方法是值班人员一旦发现跑车时，立即控制拦车器动作，进行拦截，这种方法只能控制变坡前20米范围，中途跑车因用眼无法看到而不能控制，控制距离短，结构笨重；机械方法是在提升运输巷道中设置机械控制杆，该控制杆在矿车正常运行时，受矿车的撞击力小，因而摆幅小，控制绳不拖钩，拦车器不动作，当发生跑车时，跑车的速度很快，控制杆受矿车的撞击力很大，因而摆幅也很大，至使控制绳拖钩，拦车器动作，这种方法不但动作迟缓、反映慢，而且不可靠，经常出现拦车失误。
本实用新型的目的是设计一种控制距离远、精度高、动作灵敏的斜井跑车控制装置。
本实用新型包括电源、车速信号放大器、微波源、环形器、微波天线、检波器、抗干扰电路、数据处理电路、显示电路和控制电路；电源包括本安电源和通用电源两种，本安电源包括变压器，连接在变压器次级线圈两端上的整流滤波稳压电路、并联在整流滤波稳压电路最末一级稳压器输入端和输出端上的过压保护电路，该过压保护电路由稳压管、可控硅和电阻串联构成，通用电源包括变压器、连接在变压器次级线圈两端上的整流滤波稳压电路；微波源包括体效应微波二级管和与体效应微波二级管并联的稳压管、电容；环形器是一波导器件，它有三个信号端，其中一个信号端与微波源的输出端连接，另一个信号端与微波天线连接，第三个信号端与检波器连接；微波天线是能发射和接收微波信号的啦叭天线；检波器是一二级管检波器，它接在车速信号放大器的输入端上；车速信号放大器包括三级交流放大器和一级输出方波脉冲的整形器；抗干扰电路包括连接在整形器输出端的三个串联的二输入或非门电路和连接在二输入或非门电路输出端的光电耦合器；数据处理电路包括晶体振荡器，与晶体振荡器连接的分频器，与分频器的64HZ输出端连接的译码器，与译码器的输出端连接的分配器，分别与光电耦合器的输出端，与显示电路的超速信号输出端、与分频器的1224HZ输出端和2HZ输出端、与分配器的两个输出端连接的二输入四与门电路；显示电路包括由三个四位数值比较器组合成的十二位数值比较器，与分配器的一个输出端、与二输入四与门电路的车速信号输出端、与十二位数值比较器的A组输入端连接的三个数码显示管，与十二位数值比较器的中间四位数值比较器的B组输入端连接的限定车速信号电路，限定车速信号电路包括在该B组输入端与通用电源输出端之间连接的速度予置开关和在该B组输入端与地之间连接的电阻；控制电路包括串联在通用电源的输出端与地之间的继电器、可控硅，可控硅的触发电极与二输入四与门电路的超速信号输出端连接。
本实用新型是根据多卜勒频率的原理进行测速的，当发射频率为f0的电磁波通过天线发射出去后，遇到物体将发生反射，如果遇到的是正在运动的物体，那么反射回来的频率f反将不是原先的发射频率f0，而是根据物体的朝向或背向运动而发生增减，即f反＝f0±△f，其中△f就是多卜勒频率，△f＝2vf0／c，其中V为物体运动速度，C为光速，由上述两式整理后得当物体背向运动时， V＝C／2(1－f反／f0)，当物体朝向运动时，V＝C／2(f反／f0－1)，由于C和f0是常数，因此，物体的运动速度V同反射频率f反呈线性关系，只要测得f反的变化，也就测得了运动物体的速度变化。本实用新型将微波源产生的频率为f0的微波经环形器传送给微波天线向在斜井巷道内承担运输任务的车皮发射出去，经车皮反射回的频率为f反的微波由同一微波天线接收，经环形器传送到检波器，检出代表车皮运动速度的电信号，经放大、整形、数据处理，由显示电路连续显示车速，当车速超过予先设定的速度时，发出超速信号，由控制电路控制执行器拦截跑车。因此，本实用新型具有以下的特点
1控制距离远，控制距离不小于100米；2精度高，测速误差≤0.2米／秒；3动作灵敏，从车皮出现超速到拦截住跑车的时间小于0.5秒；4抗干扰能力强，动作可靠。
以下结合附图和实施例详细说明本实用新型的具体结构和工作过程。
附图示出了本实用新型的实施例，其中
图1是实施例的电路方框图；图2是本安电源电原理图；图3是微波源、环形器、检波器、放大器的电原理图；图4是通用电源和抗干扰电路电原理图；图5是数据处理电路、控制电路、报警器电原理图；图6是显示电路电原理图。
在本实施例中，斜井跑车控制仪包括电源(1)、车速信号放大器(2)、微波源(3)、环形器(4)、微波天线(5)、检波器(6)、抗干扰电路(7)、数据处理电路(8)、显示电路(9)和控制电路(10)。电源(1)包括本安电源(11)和通用电源(12)两种，本安电源(11)包括变压器T1，T1的初级线圈串联开关S1、保险丝Fu后接～127V的输入电源，T1的次级有两组线圈，一组是接指示灯HL的～6.3V，另一组是～20V，在～20V的一组线圈两端接有由桥式整流器U1、电容C1、集成稳压器N1、N2构成的整流滤波稳压电路(13)，在集成稳压器N2的输出端和输入端并联有由过压保护电路(14)，该过压保护电路(14)由并联的两只稳压管V3、V4和并联的两只可控控V1、V2及电阻R4串联构成，R6、R7分别为V1、V2的负载电阻，按照本安电源的要求，集成稳压器N2的输出端、输出＋11V电压，当由于某种原因该输出电压上升到＋11.1V时，V3、V4导通，由R9给V1、V2提供控制极电流，V1、V2导通，供N2的输入电压降低到N2截止，此时，输出电压为OV，确保矿用的安全；通用电源(12)包括变压器T2，T2的初级线圈并联在T1的初级线圈两端，统一由开关S1控制其通断，在T2的次级线圈两端接有由桥式整流器U2、电容C15、三端稳压器N4、N5构成的整流滤波稳压电路(15)，N4输出＋9V电压，N5输出＋5V电压。微波源(3)包括体效应微波二极管V7和与V7并联的稳压管V5、电容C6，V7产生9.6GHZ的振荡频率，V5和C6起保护V7和改善振荡波形的作用。环形器(4)是一波导器件，它有三个信号端，其中一个信号端与微波源(3)的输出端连接，另一个信号端与微波天线(5)连接，第三个信号端与检波器(6)连接。微波天线(5)是啦叭天线，它将微波源(3)产生的9.6GHZ的微波信号经环形器(4)匹配后连续向巷道内定向发射，遇到运动的车皮后，连续反射回来的微波信号再由它接收，再经环形器(4)传送到由二极管V6构成的检波器(6)，检出代表车皮运动速度的电信号，送入车速信号放大器(2)。车速信号放大器(2)由集成电路N3构成，它包括三极交流放大器N3－1、N3－4、N3－3和一级整形器N3－2，从整形器输出的方波脉冲的周期代表了车皮运动的速度，车速高，方波脉冲周期短，车速低，方波脉冲周期长。代表车速的方波脉冲从整形器输出进入抗干扰电路(7)，抗干扰电路(7)包括由集成电路N6构成的三个串联的二输入或非门电路(16)和连接在二输入或非门电路(16)输出端由集成电路N7构成的光电耦合器(17)，本电路可消去干扰信号，这是因为干扰信号的脉冲宽度都小于车速的方波脉冲宽度，通过调整时间常数R29C22来选定一个基本脉冲宽度，使得输入的车速方波脉冲宽度宽于这个基本脉冲宽度、干扰信号的脉冲宽度窄于这个基本脉冲宽度，所以当干扰信号由N6－1输出，经过由时间常数R29C22组成的积分电路后被截止，车速的方波脉冲经过该积分电路延迟后，由N6－3、N6－2重新形成方波脉冲，该重新形成的方波脉冲的周期与输入的方波脉冲周期相同，即代表车速，该重新形成的方波脉冲的宽度由时间常数R30C23组成的积分电路的延迟时间确定，该方波脉冲经起线性隔离作用的光电耦合器N7进入数据处理电路(8)。数据处理电路(8)包括由晶体JU、集成电路N8构成的振荡频率为32.768KHZ的晶体振荡器(18)和分频器(19)，32.768KHZ的振荡信号经分频器(19)分频，分频后从输出端Q9输出64HZ的脉冲信号、Q5输出1224HZ脉冲信号、Q14输出2HZ脉冲信号，64HZ的脉冲信号输入到集成电路N9构成的译码器(20)的时钟端CP，在译码器(20)内完成二－－－十进制转换，从输出端Q3输出6.4HZ的时钟信号到由集成电路N10构成的分配器(21)的时钟端CP，在分配器(21)内对十进制的6.4HZ脉冲信号进行分配，在它的输出端从Y1端输出的Y1脉冲信号去数码显示管P1P2P3清零，从Y2输出的Y2脉冲信号作为二输入四与门电路(22)中的车速信号与门的一个输入信号，从Y3端输出的Y3脉冲信号作为二输入四与门电路(22)中的超速信号与门的一个输入信号，从Y4端输出的Y4脉冲信号作为分配器N10的清零信号，二输入四与门电路(22)由集成电路N11构成，它包括车速信号与门、超速信号与门和报警信号与门，车速信号与门由N11－4构成，超速信号与门由N11－3构成，报警信号与门由N11－1、N11－2构成，在车速信号与门中，Y1脉冲信号由脚12输入，从光电耦合器(17)来的车速信号由脚13输入，在Y1脉冲宽度内，车速信号从脚11输出去显示电路(9)中的三个数码显示管P1、P2、P3显示车速，当车速超速时，从显示电路(9)中的十二位数值比较器(23)输出超速信号，该超速信号进入超速信号与门N11－3的脚9输入端，Y3脉冲信号由脚8输入，在Y3脉冲宽度内，由脚10输出三路超速信号，一路去控制电路(10)作为触发信号，另一路去译码器(20)清零，第三路去报警信号与门N11－2的脚5输入端，N11－2的脚6输入端输入分频器(19)Q14端输出的2HZ脉冲信号，在2HZ的脉冲宽度内，N11－2的脚4输出的超速信号去N11－1脚1输入端，脚2输入端输入分频器(19)Q5端输出的1224HZ脉冲信号，在超速信号的脉冲宽度内，N11－1的脚3输出1224HZ报警信号。显示电路(9)包括十二位数值比较器(23)、三个数码显示管(24)、限定车速信号电路(25)，三个数码显示管由P1、P2、P3构成，用来显示车速，十二位数值比较器(23)由三个四位数值比较器N12、N13、N14构成，在它的A组输入端分别输入由P1、P2、P3来的车速信号电位，在它的中间四位数值比较器N13的B组输入端，接有限定车速信号电路(25)，限定车速信号电路(25)包括速度予置开关KL4和电阻R39－R42，KL4一端通过电感线圈L2与通用电源(12)输出＋5V一组电源连接，另一端与N13的B组输入端连接，该B组输入端与地之间分别接电阻R39、R40、R41、R42，KL4的接线与数码显示管P2所显示的限定数字对应关系是限定显示数字1 2 3 4 5 6 7 8 9 KL4接线A1A2A1A2A4A1A4A2A4A1A2A4A8A1A8限定车速信号电路(25)就是通过KL4给N13的B0－B3适当的高电位，该高电位由允许的最高车速确定，该高电位与N12的A0－A3上的车速电位进行比较，当A0－A3的电位高于B0－B3的电位时，N14的脚13输出超速信号去N11的脚9，接在N14的B0－B3与地之间的电阻R43－R46起保护N14的作用。控制电路(10)由可控硅V11和继电器K及KA构成，继电器K的控制线圈和可控硅V11串联在通用电源(12)输出＋9V的一组与地之间，从N11－3脚10输出的超速信号经电阻R36加在V11的触发电极上，中间继电器KA的控制线圈与继电器K的控制触点串联后接在～127V的电源上，中间继电器KA的控制触点，一端接在～127V电源上，另一端接在拦截超速跑车的执行器上，当车皮超速时，超速信号触发V11导通，K的控制线圈中有电流流过，K的控制触点闭合，KA的控制线圈中有电流流过，KA的控制触点闭合，接通执行器的电源，拦截跑车。
为增加本实用新型的功能，还设有报警器(26)，该报警器(26)是由啦叭作负载的与二输入四与门电路(22)的报警信号与门的输出端连接的三极管放大器构成，在本实施例中，由N11－1的脚3输出的报警信号经电阻R35加到放大管V12的基极上，放大后的报警信号由啦叭R37发出声响报警。
本实用新型按照矿用隔爆和本安型防爆的要求制作，主要元器件的选择如下N1N2CW200C N3LM324N4CW31T N57805N6CD4001 N7GH303CN8CH4060 N9C180N10C187 N11CD4081N12、N13、N14C663B P1、P2、P3CH284V1、V23CTO3 V3、V4、V52CW61BV62CW3B V72EY8C
V8、V92AK5 V102CP11V113CTO3 V123DG12B
权利要求1.一种斜井跑车控制仪，包括电源(1)、车速信号放大器(2)、微波源(3)、环形器(4)、微波天线(5)、检波器(6)、抗干扰电路(7)、数据处理电路(8)、显示电路(9)和控制电路(10)；电源(1)包括本安电源(11)和通用电源(12)两种；本安电源(11)包括变压器、连接在变压器次级线圈两端上的整流滤波稳压电路(13)、并联在整流滤波稳压电路最末一级稳压器输入端和输出端上的过压保护电路(14)，该过压保护电路(14)由稳压管、可控硅和电阻串联构成，通用电源(12)包括变压器、连接在变压器次级线圈两端上的整流滤波稳压电路(15)；微波源(3)包括体效应微波二极管和与体效应微波二极管并联的稳压管、电容；环形器(4)是一波导器件，它有三个信号端，其中一个信号端与微波源(3)的输出端连接，另一个信号端与微波天线(5)连接，第三个信号端与检波器(6)连接；微波天线(5)是能发射和接收微波信号的啦叭天线；检波器(6)是一二极管检波器，它接在车速信号放大器(2)的输入端上；车速信号放大器(2)包括三级交流放大器和一级输出方波脉冲的整形器；抗干扰电路(7)包括连接在整形器输出端的三个串联的二输入或非门电路(16)和连接在二输入或非门电路输出端的光电耦合器(17)；数据处理电路(8)包括晶体振荡器(18)，与晶体振荡器(18)连接的分频器(19)，与分频器(19)的64HZ输出端连接的译码器(20)，与译码器(20)的输出端连接的分配器(21)，分别与光电耦合器(17)的输出端、与显示电路(9)的超速信号输出端、与分频器(19)的1224HZ输出端和2HZ输出端、与分配器(21)的两个输出端连接的二输入四与门电路(22)，显示电路(9)包括由三个四位数值比较器组成的十二位数值比较器(23)，与分配器(21)的一个输出端、与两输入四与门电路(22)的车速信号输出端、与十二位数值比较器(23)、的A组输入端连接的三个数码显示管(24)，与十二位数值比较器(23)的中间四位数值比较器的B组输入端连接的限定车速信号电路(25)，限定车速信号电路(25)包括在该B组输入端与通用电源(12)输出端之间连接的速度予置开关和在该B组输入端与地之间连接的电阻；控制电路(10)包括串联在通用电源(12)的输出端与地之间的继电器、可控硅，可控硅的触发电极与二输入四与门电路(22)的超速信号输出端连接。
2.按照权利要求1所说的斜井跑车控制仪，其特征是设有报警器(26)，该报警器(26)是由啦叭作负载的与二输入四与门电路(22)的报警信号与门的输出端连接的三极管放大器构成。
专利摘要本实用新型属于无线电测速技术领域，它包括电源、微波源、环形器、微波天线、检波器、车速信号放大器、抗干扰电路、数据处理电路、显示电路和控制电路。本实用新型控制距离不小于100米，测速误差≤0.2米/秒，从车皮出现超速到拦截住跑车的时间小于0.5秒，抗干扰能力强，动作可靠。
文档编号B61K7/00GK2107414SQ9122156
公开日1992年6月17日 申请日期1991年8月22日 优先权日1991年8月22日
发明者魏光友, 尹一忱, 王新德, 王占宇 申请人:潍坊计算机公司仪器厂