专利名称：智能防误矿井信号装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于矿井提升机信号装置的技术领域。由于采用了微机技术，提高了信号传递系统的安全性和可靠性，因此特别适合在黑色、有色、化工等行业的矿山矿井提升机信号系统上使用。
矿井提升机系统的信号装置，是保障矿井提升系统正常运转的重要环节。它的可靠程度，直接关系到提升机系统的安全和井下作业人员的安全。在现有技术中，矿井信号传递系统一般采用的信号传递模式是井下看罐工，用电铃将要求提升机的工作状态，传递给井口总信号工，总信号工再将信号转传给提升机室的司机，提升机司机根据井口传来的信号进行操作。在频繁传递信号或操作中，操作者很难保证不会误传或误操作。由于误传信号，时常造成罐毁人亡的恶性事故，对安全生产极为不利。
本实用新型的目的，在于克服现有技术的上述不足，而设计一种采用微机技术来判断与识别信号传递是否正确，用扬声器取代电铃做为声音的信号，以不同频率的声响显示信号的来源及性质，在发生信号误传或误操作时具有可靠的保险功能的智能防误矿井信号装置。该装置可安装到原信号系统中或全新的信号系统中，以确保安全生产。
本实用新型给出的智能防误矿井信号装置，由主机箱(1)，辅助机箱(16)和控制回路组成。
其中主机箱(1)由前面板(3)、后面板(27)构成，前面板(3)上装有井下打点数指示器(4)，井下罐笼运行种类指示器(5)，井口总信号工打点数指示器(6)和井口总信号工发给提升机室的罐笼运行种类指示器(7)，后面板(27)上装有电源开关(8)、熔断器(9)、交流电源(10)，从机箱引出各种控制线的接插件(11)、总信号输入端子(12)、微音器输入插口(13)、微型打印机接口(14)和井下信号输入端子(15)；辅助机箱(16)由前面板(18)，后面板(24)构成，前面板(18)上装有打点数显示器(19)，罐笼运行种类显示器(20)，后面板(24)上装有电源开关(21)，熔断器(22)，电源(23)，接插件(25)，提升机卷扬的正反转及通电控制端子(26)；控制回路中以单片机为核心，包括逻辑运算器、存贮器、信号输入／输出通道、译码电路等通用元件，还有由音频振荡器、音频放大器、音频选择电路、变压器组成的音响电路，由发光二极管和数码管编成字母形状的信号显示部分，由译码驱动电路、隔离器、可控硅元件组成的信号控制部分。
为更好地实现本实用新型的目的，单片机的输入／输出接口采用了光电隔离器，具有抗干扰能力强的特点。音响电路中的音频振荡器具有不同的振荡频律，当信号工触动按钮时，可通过扬声器分别发出三种不同频率的音响，以区分信号的来源与性质。启动音频振荡器的信号，通过由场效应管组成的具有高保真度音调控制的功放电路，以有效地降低噪音，有恒流源的差分输入级使得直流工作点稳定，未级采用了推挽OCL功放电路，性能可靠。为解决井下敷线变压器受潮问题，将变压器做防潮密封处理，为提高扬声器机械强度和抗霉烂能力，特增大了线圈线径，音响电路上并联着至少两组以上的扬声器。信号显示部分中采用的发光二极管和数码管分别安装在井口总调度室的主机箱和提升机室的辅助机箱上，编成字形，以显示井下各中段的数字，提升物料的类别，井下看罐工的信号点数与种类、井口总信号工自身信号点数与种类等，如“S”“D”“K”“O”等，用以表示运行指令。如“送罐”“倒罐”“点罐”“止罐”，或载运种类，如“矿石”“材料”“乘人”“空运行”。提升机室还设有音响种类显示信号，可将九种长短组合的音响译出相应的信号种类。提升机司机根据音响与显示信号进行操作。单片机内储存有按使用单位的要求而预先编制的软件程序，井下看罐工和井口总信号工发出的信号分别输入微机内部进行识别比较。当井下看罐工发出信号不规则，不能为井口总信号工识别，或者井口总信号工与井下看罐工发出的信号不一致，即发生信号误传时，立即报警，提醒提升机司机不能操作并要求重发被纠正的信号，只有当单片机的识别比较系统确认输入的信号无误后才停止报警，允许提升机司机操作。由单片机输出的操作指令经译码后，通过信号控制部分中的可控硅元件，控制提升机的运行和运行方向。为减少提升机控制系统因引入信号控制部分而增加的故障和维修量，信号控制部分中采用了无触点元件。
下面将简述本实用新型的工作原理。
信号传送时，均以井下中段信号为主，井口总信号工只是转发与井下相同的信号。当井下看罐工按动钮键时，信号发讯的交流回路闭合，经整流后用此信号启动井下信号的音频电路，做为音频放大器的输入，放大后的信号在扬声器中发出长短不同的音响，同时该断续的直流信号还经过单片机的扩展接口输入进单片机内，转换为相应的数据存储起来，用预先编制的软件程序对信号加以识别比较，如不符合已定的规则，会自动报警，符合规则时，将此信号的种类和点数由单片机的扩展接口输出，经译码后在信号指示器上显示。井口总信号工根据扬声器的音响和信号指示器中的显示综合判断需要传送的信号类别与点数，然后再向提升机室传送信号。井口总信号工发出的信号启动另一频率的音频电路，使提升机室与井下各中段都能听到井口总信号工发出的音响信号，同时，该信号也输入进单片机，除译码显示类别与点数外，还要与井下信号进行符合检查，一旦判断有不一致的地方，会立即报警，经1秒钟报警之后，自动使所有显示复原，准备等待新的操作。
当提升机到达井口时，提升机深度指示器上的行程开关接点闭合，使单片机的扩展接口的相应电位变低，此时总信号工可以独立发出指挥提升机运转的信号，而不致报警。
图1和图2为本实用新型的主机箱示意图。图3和图4为本实用新型的辅助机箱的示意图。图5为本实用新型的信号控制部分示意图。图6为本实用新型的音响电路示意图。
图中标号为(1)、主机箱，(2)、电压指示灯，(3)、前面板，(4)、井下打点数指示器，(5)、井下罐笼运行种类指示器，(6)、井口总信号工打点数指示器，(7)、井口总信号工发给提升机室的罐笼运行种类指示器，(8)、电源开关，(9)、熔断器，(10)、交流电源，(11)、接插件，(12)、总信号输入端子，(13)、微音器输入插口，(14)、微型打印机接口，(15)、井下信号输入端子，( 、辅助机箱，(17)、工作电源指示灯，(18)、前面板，(19)、打点数显示器，(20)、罐笼运行种类显示器，(21)、电源开关，(22)、熔断器，(23)、电源，(24)、后面板，(25)、接插件，(26)、提升机卷扬的正反转及通电控制输出端子，(27)、后面板，(28)、输入变压器，(29)、按钮，(30)、音频放大器，(31)、电压提升变压器，(32)、井上扬声器，(33)、井下扬声器，(34)、双向可控硅，(35)、音频振荡器，(36)、光电藕合器，(37)、音频振荡器，(38)、音频振荡器，(39)、或门电路，(40)、或门电路，(41)、或门电路，(42)、晶体管，(43)、或门电路。
本实用新型的实施例，选用的技术参数如下一、用于改造老式信号系统音响电路的输出功率为50W，输出电压为90V，选用三种频率分别为800HZ，1000HZ，1200HZ。井下中段扬声器功率为5W，信号控制电路的可控硅为800V／6A单向可控硅。其余部分与原来信号系统相同。
二、用于新系统音响电路输出功率为50W，输出电压为90V，选用三种频率分别为800HZ，1000HZ，1200HZ。光系统采用AC20V发光二极管，操作电压为AC20V。
本实用新型采用单片机与CMOS集成电路组合而成，为保证工作的可靠性，采取了抗干扰与自启动措施，并尽量保持了原有信号的使用方法和习惯，适应于原有操作，只是在操作失误时报警，与现有技术相比，具有逻辑功能强，操作简单方便，安全可靠的特点，其主要功能有一、提升机部位，状态的显示，记忆与报警；二、提升“物料类别”及“乘人”的显示；三、长、短音响识别的显示；四、信号点数指示与信号种类的显示；五、提升机运行方向与闭锁控制及报警信号；六、提升机信号故障状态的记忆。
最后，对图六做一简要说明。
当井下中段信号工发信号指令时，信号电压经输入变压器(28)降为7～9伏，再经光电藕合器(36)将高位信号送入音频振荡器(35)，使之产生800HZ的信号，经或门电路(39)送入音频放大器(30)，被放大的音频信号经电压提升变压器(31)将信号电压提高后，送至井下中段扬声器(33)。井下信号工在井下发信号指令时即可听到发令的音响，(此时，提升机室听不到此音响)在发令的同时也将此信号经单片机的接口电路8155的PA口，输入到单片机进行逻辑判断后进行相应的显示和控制。
当井口总信号工根据井下发令的内容，触动按钮(29)进行信号传递，将高位信号送入音频振荡器(38)中产生1000HZ的音频信号，送入或门电路(40)和(39)，经音频放大器放大后送入井下的同时，或门电路(41)接受高位信号使晶体管(42)导通，双向可控硅(34)被触发导通，使提升机室只能听到扬声器(32)的音响。在总信号工发令的同时也将此信号送入单片机接口电路8155的PA口，将此信号的性质和打点数与井下中段的信号进行判断与比较之后，进行相应的显示与控制。
如果信号传递失误或者不符合信号的要求和规则，则由单片机经8155接口电路的PB口输出高位信号，经或门电路(43)启动音频振荡器(37)，使之产生1200HZ的报警信号提醒提升机司机注意，同时，经辅助机箱的译码电路闭锁提升机卷扬控制电路中的可控硅元件，控制卷扬不能运转。如果只是井下发令不规则，不能被单片机识别，此时，报警信号由PB6输出，或门电路(41)无高位输出，只是井下发令者和总信号工能听到此音响，提升机司机听不到此时的报警音响以减轻负担。
权利要求1.一种智能防误矿井信号装置，由主机箱(1)、辅助机箱(16)和控制回路组成，其中主机箱由前面板(3)、后面板(27)构成，辅助机箱由前面板(18)、后面板(24)构成，控制回路中以单片机为核心，包括有逻辑运算器、存贮器、信号输入/输出通道、译码电路等，其特征在于主机箱前面板(3)上装有井下打点数指示器(4)，井下罐笼运行种类指示器(5)，井口总信号工打点数指示器(6)和井口总信号工发给提升机室的罐笼运行种类指示器(7)，主机箱后面板(27)上装有电源开关(8)、熔断器(9)、电源(10)、接插件(11)、总信号输入端子(12)、微音器输入插口(13)、微型打印机接口(14)和井下信号输入端子(15)；辅助机箱前面板(18)上装有打点数显示器(19)，罐笼运行种类显示器(20)，辅助机箱后面板(24)上装有电源开关(21)、熔断器(22)、电源(23)、接插件(25)，提升机卷扬的正反转及通电控制输出端子(26)；控制回路中还包括有由音频振荡器、音频放大器、音频选择电路、变压器组成的音响电路，由发光二极管和数码管编成字形的信号显示部分，由译码驱动电路、隔离器，可控硅元件组成的信号控制部分。
2.根据权利要求1所述的信号装置，其特征在于音响电路中的音频振荡器可分别发出三种不同频率的音响，以区分信号的来源与性质。
3.根据权利要求1所述的信号装置，其特征在于音响电路上至少并联有两组以上扬声器。
4.根据权利要求1所述的信号装置、其特征在于信号控制部分采用的是无触点元件。
专利摘要一种智能防误矿井信号装置，由主机箱、辅助机箱和控制回路构成，由于采用微机技术判断识别信号传递是否正确，以扬声器取代电铃作为声音信号，以不同频率音响显示信号的来源及性质，用发光二极管构成信号显示，在发生误传信号和卷扬司机误操作时有可靠的控制电路和报警系统，因此与传统信号装置相比，具有功能多、安全可靠、操作方便和维修量小的特点。
文档编号B66B19/00GK2068957SQ90210398
公开日1991年1月9日 申请日期1990年4月18日 优先权日1990年4月18日
发明者黄德彬, 甘继华, 韩吉善 申请人:八家子铅锌矿