专利名称：单片机甲烷警报矿灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿井下照明和瓦斯监测的安全装置，尤其是单片机控制的甲烷警报矿灯。
目前，公知的甲烷警报矿灯是由报警电路、传感器件与灯头、电缆、蓄电池所组成。专利号为96212457.5的通用型整体式甲烷警报矿灯，在同类产品中具有领先水平。其警报电路采用国产专用集成片和继电器等元件，虽然有高度集成和宽电源稳压等优点，也存在集成片引脚及外围元件多，成本高，维修难和可靠性差的缺点，影响了经济效益和市场竟争力。
本实用新型的目的是提供一种甲烷警报矿灯，它采用单片机、场效应管等新器件优化设计，不仅能保持原有功能特点，而且简化了结构和电路，克服了上述不足。
本实用新型的目的是这样实现的灯头、电缆和蓄电池连成一体，灯头内的照明与检测装置为一体双腔。电池电源通过灯泡和场效应管构成光报警回路，通过蜂鸣器和三极管构成声报警回路。电池正极通过稳压电源，负极通过保险电阻接地，为单片机、双运放和检测电桥提供工作电压。单片机一个输出口与场效应管栅极连接；另一个输出口通过一电阻与三极管基极连接，并对地接下拉电阻；输入口接双运放输出端，并对地接下拉电阻和滤波电容；其它I/O口分别经上拉电阻接稳压电源。双运放之一与外围电阻构成差动放大器，其输入端连接检测电桥的输出；输出端连到另一运放与电阻组成的施密特触发器输入端，触发器的给定电位器一端接地，另一端经分压电阻接稳压电源。
由于采取上述方案，就由通用件代替了专用件，并实现了智能处理和无触点控制，使电路灵活可靠成本低，整机外形小、耗电省，安装方便，维护容易。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是第一个实施例—碱性(也可用于酸性)甲烷警报矿灯电路。
图2是第二个实施例—酸性甲烷警报矿灯电路图。
图中，A1是双运放集成片，可用LM358等型号，采用单电源供电。由热催化元件H、B和R1、W1、R2组成惠氏电桥检测甲烷气体浓度的变化，并在H元件上端输出与之成比例的电信号，通过R4加到一运放的同相输入端，B元件起温度补偿作用，电位器W1通过R3接反相输入端，起调零作用。经过放大的信号，一路通过R7形成负反馈，另一路通过R5接到另一运放组成的施密特触发器同相输入端，作为报警信号，接在触发器反相输入端的电位器W2可改变翻转电压的给定值，用来设置报警点。R8为正反馈电阻，C1为抗干扰电容。触发器输出接至A2的输入端口。A2为OTP型八位单片机，可用PIC12C508/509，其内部产生4MC的RC振荡，由程序分频并确定在7脚为高电平即报警状态从5脚输出频率为1Hz占空比为1∶1的脉冲信号，通过场效应管T4控制灯光闪烁16次；同时从6脚输出频率为800Hz，并受到频率为1Hz，占空比1∶2的低频调制脉冲信号，通过R15和T3基极控制蜂鸣器产生断续警报音响。图中R10-12为上拉电阻，R13-14为下拉电阻。当A27脚为低电平即非报警输入时，通过程序控制可使单片机处于低功耗睡眠状态，该功能可由输入口的电平变化唤醒。
在
图1中，由集成块A3、电感L、电容C2、C3及电阻R19组成了通用型稳压电源A3是一种开关型DC-DC转换稳压器，如采用MAX778L可输出3V固定电压。电源由2、7脚引入，3、4脚接地，5脚接电感L，由6脚输出稳定电压，C3为输入滤波、C2为输出滤波电容，1脚接的R19电阻对输出电流起限制作用，以防止过流和短路，保险电阻R18是短路过流的后备保护。如采用MAX779L，则通过外接分压器，可使6脚输出电压在2.5-6V之间可调，分压器的接法是在6、8脚之间和8脚对地各接一电阻。该电路的特点是输入电压范围宽，达1.8-6V，能够升压输出，特别适合碱性矿灯使用，但目前价格较贵。
在图2中，由基准稳压源D2、二极管D1、三极管T1、T2和电阻R16-19组成一种串联型稳压电源。T1为电压调整管，T2为误差放大管，R18为保险电阻，D1的作用是在正常情况下为R16、R17组成的分压器提供输出电压检测回路，而在故障状态时能防止R16对R17分流。如稳压电源输出侧发生短路时，过电流在R18和T2电流在R17的电压降增加，使T2发射极电位降低，由于T2基极电位稳定不变，所以T2基极电流减少→T2集电极电流减少→T1基极电流减少→T1集电极电流即输出电流减少，从而自动限制了短路电流的增加，当故障消除后，又能自动恢复正常输出。该稳压电源在输入3.2-6V的变化范围内能稳定输出3V左右电压，具有成本低、效率高、精度好，调整管压降小和电路简单、保护可靠的特点，特别适合酸性甲烷警报矿灯采用。
权利要求1.一种甲烷警报矿灯，灯头、电缆与蓄电池连成一体，灯头内的照明与检测装置为一体双腔，其特征是电池电源通过灯泡和场效应管T4构成光报警回路，通过蜂鸣器和三极管T3构成声报警回路，电池正极通过稳压电源，负极通过保险电阻接地，为单片机A2、双运放A1及检测电桥提供工作电压，A2一个输出口与T4栅极连接，另一个输出口通过电阻R15与T3基极连接，并通过R14接地A2的输入口接A1输出端，并通过电阻R13和电容C1接地，A2的其它I/O口分别经上拉电阻接稳压电源，A1中一运放与电阻R3、R4、R6、R7构成差动放大器，其输入端连接到检测电桥的输出，输出端连接到另一运放与R3、R5组成的施密特触发器输入端，触发器的给定电位器一端接地，另一端经分压电阻接稳压源。
2.根据权利要求1所述的警报矿灯，其特征是稳压电路由集成稳压块A3和电阻R19，电感L，电容C2、C3构成，A2的2、7脚接电池正极，3、4脚接地，5脚接L，6脚输出，蜂鸣器由稳压电源供电。
3.根据权利要求1所述的警报矿灯，其特征是稳压电源由基准源D2、二极管D1、三极管T1、T2和电阻R16、R17、R19构成，T1的发射极接电池正和R19，R19另一端接T2基极并通过D2接电池负，T1基极与T2集电极连接，并由集电极输出，T2发射极通过R17接地，并通过R16和D1接T1集电极，蜂鸣器由电池供电。
4.根据权利要求1所述的警报矿灯，其特征是单片机可采用PIC12C508/509，稳压块可采用MAX778/779，用779时，要在6、8脚之间外接一个电阻，并在8脚对地另接一个电阻，形成可调输出的分压器。
专利摘要一种单片机控制的甲烷警报矿灯。它是对专利号为96212457.5的甲烷警报矿灯的改进,保持了声光兼备、可酸碱通用和整体式结构特点,用8位单片机、场效应管、保险电阻等新器件取代专用集成块、继电器及熔丝管,还专为酸性警报矿灯设计了稳压电源。因此使电路简单可靠、成本低廉,整机外形小、耗电省、安装方便、维护容易。
文档编号F21L23/00GK2390204SQ9924628
公开日2000年8月2日 申请日期1999年10月8日 优先权日1999年10月8日
发明者张景辉 申请人:鸡西矿务局安全仪器厂