專利名稱：一種帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈。
背景技術(shù)：
眾所周知，井下煤礦作業(yè)十分危險(xiǎn)，近幾年傷亡事故時(shí)有發(fā)生，事故發(fā)生時(shí)，由于不能及時(shí)掌握井下事故點(diǎn)礦工的準(zhǔn)確位置，因而給營(yíng)救工作帶來(lái)了很大麻煩，易會(huì)因?yàn)橐恍╁e(cuò)誤的判斷而做一些無(wú)功的營(yíng)救從而造成人力、物力的浪費(fèi)，更可惜的是由于營(yíng)救的不及時(shí)造成礦工的加大傷亡，對(duì)人民的生活造成更大的負(fù)面影響。
另現(xiàn)用于煤礦的礦燈電池多采用鉛酸電池，重復(fù)利用性較低，性能不夠穩(wěn)定，也亟待需要改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可在事故現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確提供礦工位置的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，包括礦燈本體，它還包括有與礦燈并置的生命救援發(fā)生器。
所述的礦燈上還配有瓦斯檢測(cè)裝置。所述的礦燈的電池為鋅空氣電池，并加有限流保護(hù)電路；礦燈的照明燈由照明開(kāi)關(guān)控制，設(shè)有強(qiáng)、弱兩檔。
所述礦燈的照明燈與鋅空氣電池用三芯電纜連接。
所述礦燈生命救援發(fā)生器的發(fā)射電路發(fā)射天線采用一對(duì)相互垂直設(shè)置的螺旋鞭天線。
所述的鋅空氣電池采用北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的4XKJ-40鋅空氣電池。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有重要的社會(huì)意義，對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)各礦工的位置可發(fā)出確切的信號(hào)以供中心救援系統(tǒng)作出準(zhǔn)確判斷，從而方便及時(shí)實(shí)施救援工作；采用鋅-空氣電池，性能穩(wěn)定、可重復(fù)利用，且無(wú)污染。


圖1為本發(fā)明帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-A為本發(fā)明礦燈電池外形圖。
圖2-B為本發(fā)明的兩個(gè)發(fā)射天線位置示意圖。
圖2-C為本發(fā)明的照明燈外形圖。
圖3為本發(fā)明帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈控制原理方框圖。
圖4-A為本發(fā)明限流保護(hù)電路原理圖。
圖4-B為本發(fā)明瓦斯檢測(cè)電路原理圖。
圖4-C為本發(fā)明無(wú)線發(fā)射電路原理圖。
圖5為本發(fā)明應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成示意6為本發(fā)明搜索器控制方框圖。
圖6-A為無(wú)線接收電路原理圖。
圖6-B為信號(hào)處理電路、信號(hào)顯示電路方框圖。
圖6-C為信號(hào)處理電路、信號(hào)顯示電路原理圖。
圖6-D為數(shù)碼顯示電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈由照明燈101、瓦斯檢測(cè)器102及生命救援發(fā)生器103于一體構(gòu)成。生命救援發(fā)生器最佳位置應(yīng)放礦燈罩內(nèi)，在本實(shí)施例中，生命救援發(fā)生器裝在礦燈的電池盒104內(nèi)，瓦斯檢測(cè)器插接在照明燈架內(nèi)的插座上，通過(guò)電纜3(三芯電纜為佳)與電池相連接。
所述礦燈的電池采用鋅空氣電池，為系統(tǒng)提供能源，該鋅空氣電池以采用北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的4XKJ-40鋅空氣電池為佳，該電池比能量高、性能穩(wěn)定且價(jià)格便宜，工作電壓范圍是+5.5V～3V，容量為40AH。
圖2-A給出的是礦燈電池104的外形圖，其由內(nèi)置鋅空氣電池的下盒體1042及可打開(kāi)的上蓋1041組成，在上蓋扣合體內(nèi)安置無(wú)線發(fā)射電路103及發(fā)射開(kāi)關(guān)1031，同時(shí)還安置限流保護(hù)電路105及啟動(dòng)開(kāi)關(guān)1051，以防止電流過(guò)大。
圖2-B顯示的是無(wú)線發(fā)射電路103的兩個(gè)發(fā)射天線位置示意圖，本發(fā)明每個(gè)礦燈的發(fā)射電路發(fā)射天線均可采用一對(duì)相互垂直設(shè)置的螺旋鞭天線LA、LB，由于與螺旋軸向垂直方向?yàn)楣β瘦椛渥畲蠓较颍芈菪S向方向功率輻射最小，所以本發(fā)明是將兩個(gè)發(fā)射天線LA、LB相互垂直，以保證在任何方向上都有足夠的輻射功率。
圖2-C所示的是本發(fā)明照明燈101外形圖，照明燈由照明開(kāi)關(guān)1011控制，可設(shè)有強(qiáng)、弱ON1、ON2兩檔，瓦斯檢測(cè)電路102及開(kāi)設(shè)的瓦斯檢測(cè)孔1021與照明燈聯(lián)為一體插接在照明燈架106的插座上。由于每個(gè)礦燈均有瓦斯檢測(cè)電路，可隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)該處的空氣中的瓦斯?jié)舛取?br> 圖3是本發(fā)明帶有生命救援發(fā)生器的礦燈控制原理方框圖，包括照明燈電路及電池電路。鋅空氣電池104的負(fù)極接限流保護(hù)電路VX-GND端，限流保護(hù)電路的地端GND為公共地端，電池正極接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)K3-1、K3-2接限流保護(hù)電路輸入端+VX-IN，限流保護(hù)電路輸出端+VX-OUT與照明開(kāi)關(guān)K1-1相連，當(dāng)過(guò)流時(shí)，限流保護(hù)電路端+VX-OUT輸出0電壓。K1-2，K1-4分別接照明燈LAP-1、LAP-3端，還分別通過(guò)D1、D2接瓦斯檢測(cè)電路輸入WSIN；而照明燈公共端LAP-2接瓦斯檢測(cè)電路控制端COL。當(dāng)瓦斯檢測(cè)電路中的瓦斯傳感器沒(méi)有檢測(cè)到空氣中的瓦斯或檢測(cè)到的瓦斯?jié)舛龋?％時(shí)，控制端COL為0電位，照明燈接地常亮。當(dāng)檢測(cè)到空氣中的瓦斯?jié)舛龋?％時(shí)，控制端COL輸出0.2秒高電位，0.8秒0電位，控制照明燈閃亮。
所述的限流保護(hù)電路參見(jiàn)圖4-A，它是檢測(cè)串接在主電路上取樣電阻RXL上的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的當(dāng)主電路電流過(guò)大時(shí)，在RXL上的電壓升高，比較器UX輸出高電位，BGX導(dǎo)通，繼電器J吸合，j1靜合接點(diǎn)斷開(kāi)供電電路，+VX-OUT端輸出0電壓，j1動(dòng)合接點(diǎn)通過(guò)RX5繼續(xù)給BGX供電，使繼電器自保，限流燈LEDX亮。當(dāng)檢查處理后，電路恢復(fù)正常，再按一下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)K3(不自鎖)，LEDX滅，恢復(fù)正常工作。
所述的瓦斯檢測(cè)電路參見(jiàn)圖4-B，它是用瓦斯傳感器的輸出電阻變化來(lái)控制照明燈閃亮，達(dá)到報(bào)警目的。該電路包括升壓穩(wěn)壓電路和檢測(cè)電路瓦斯檢測(cè)電路的升壓穩(wěn)壓電路能輸出穩(wěn)定的+6V電壓，給檢測(cè)電路、無(wú)線發(fā)射電路供電。如圖中所示，當(dāng)照明開(kāi)關(guān)K1置2、4位時(shí)，+E經(jīng)D1(或D2)給振蕩器U1(NE555-1)的4.8腳供電。由U1產(chǎn)生的f＝31.2KHZ振蕩方波，經(jīng)BG1(2N3262)放大，再由肖特基二極管D3(1N5819)整流，用穩(wěn)壓器7806穩(wěn)壓輸出+6V電壓，最大工作電流為100mA。
瓦斯檢測(cè)電路由瓦斯傳感器QM-N5、電子開(kāi)關(guān)管BG2(2N5977)比較器U2和由振蕩器U3(NE555-2)組成的1HZ方波振蕩器構(gòu)成。當(dāng)空氣中的瓦斯?jié)舛鹊陀?％時(shí)，瓦斯傳感器QM-N5的AB間呈現(xiàn)電阻RAB較大，使B點(diǎn)電壓較低，當(dāng)UB＜Uc，U2的1腳輸出0電位，控制U3不振蕩，U3的3腳輸出高電位。經(jīng)R6將電子開(kāi)關(guān)BG2打開(kāi)，控制端COL為0電位，使照明燈LAP-2接地，此時(shí)若照明開(kāi)關(guān)置強(qiáng)(或弱)時(shí)，燈則亮。
當(dāng)空氣中瓦斯?jié)舛雀哂?％時(shí)，瓦斯傳感器QM-N5的AB間電阻呈現(xiàn)的電阻RAB較小，使B點(diǎn)電壓升高，當(dāng)UB＞Uc時(shí)，U2的1腳輸出高電位，則控制U3振蕩器開(kāi)始振蕩，U3的3腳輸出持續(xù)0.8秒的高電壓，持續(xù)0.2秒的0電壓，高電壓可使開(kāi)關(guān)管BG2導(dǎo)通，控制端COL為0電位，照明燈則亮，0電壓使開(kāi)關(guān)管BG2關(guān)閉，控制端COL為高電位，照明燈則滅，這樣就使照明燈發(fā)生閃亮。WR1用來(lái)調(diào)整QM-N5工作電流，WR2用來(lái)調(diào)整UC電壓值。
圖4-C是生命救援發(fā)生器無(wú)線發(fā)射電路的原理圖它包含一個(gè)調(diào)制脈沖電路和兩個(gè)無(wú)線發(fā)射電路A、B，調(diào)制脈沖是由U4振蕩器(NE555-3)產(chǎn)生的，脈寬為3ms，占空比為1∶51，由U4(NE555-3)的3腳輸出，經(jīng)R13、R14同步控制BG4、BG6分別對(duì)BG3、BG5以ASK(幅度鍵控)方式進(jìn)行調(diào)制，載頻由晶振Y1、Y2產(chǎn)生433.92MHZ信號(hào)，被調(diào)制的載頻分別經(jīng)C20、C22送到發(fā)射天線LA、LB。
參見(jiàn)圖5，是本發(fā)明應(yīng)用系統(tǒng)示意圖帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈可由礦工(亦包括下井的其它人員)直接隨身攜帶，一組礦燈1可以是一個(gè)、兩個(gè)，以至是幾十個(gè)礦燈一起與中心搜索器配用，中心搜索器200內(nèi)裝有接收機(jī)，接收礦燈發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)并把接收到的信號(hào)變成閃爍信號(hào)及數(shù)碼信號(hào)。圖6是中心搜索器控制方框圖，無(wú)線接收電路接收到調(diào)制的433.92MHZ信號(hào)后，經(jīng)超外差一次變頻、放大、解調(diào)，由ROUT輸出一串脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，送信號(hào)顯示電路進(jìn)行顯示，還送數(shù)碼顯示電路進(jìn)行數(shù)碼顯示。信號(hào)顯示是用8只發(fā)光二極管LED(發(fā)藍(lán)光)來(lái)完成的，當(dāng)接收到信號(hào)后，LED就閃爍，兩位數(shù)碼管顯示的是在規(guī)定的153ms內(nèi)接收到的脈沖個(gè)數(shù)，在調(diào)制脈沖沒(méi)有發(fā)生重迭(或接連)時(shí)，顯示的最大數(shù)字，就是估計(jì)的求救人員的總?cè)藬?shù)(即帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈的數(shù)量)。
參見(jiàn)圖6-A，所述的中心搜索器的無(wú)線接收電路無(wú)線信號(hào)經(jīng)L9、C24選頻后，送到接收模塊U5(RX3310A)的14腳進(jìn)行放大，晶體振蕩器Y3產(chǎn)生的本振信號(hào)由BG7放大后經(jīng)電容C30送入U(xiǎn)5的1腳進(jìn)行一次變頻。從U5的10腳輸出解調(diào)信號(hào)，自動(dòng)增量控制模塊U6(334GAC)的6腳送出U5所需要的使能控制信號(hào)。
參見(jiàn)圖6-B、圖6-C，所述的中心搜索器的信號(hào)處理電路和信號(hào)顯示電路2mV電壓變換電路是把2mV輸入脈沖信號(hào)變換成脈寬相同的高電位脈沖信號(hào)，以便用負(fù)沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路U12(DW1)，驅(qū)動(dòng)LED1，其余依次類(lèi)推……。如圖6-C從ROUT送來(lái)的解調(diào)信號(hào)經(jīng)C40耦合到運(yùn)放U7的3腳進(jìn)行放大，在工作電壓為5.5V～4.5V時(shí)，U7的2腳分壓為4.3mV～3.5mV，可消除4.3mV～3.5mV的噪聲，放大后的信號(hào)再經(jīng)R27、C43組成的積分電路進(jìn)一步削去噪聲，由電位器WR3調(diào)節(jié)輸出到比較器U8、U9、U10、U11的同相輸入端，而8個(gè)反相輸入端由RA、RB分壓得UD分別為2mV、5mV、8mV、11mV、14mV、17mV、20mV、23mV，當(dāng)同相輸入端脈沖電壓V入滿足2mV＜V入＜5mV時(shí)，U8的7腳輸出高電位脈沖，此脈沖通過(guò)微分電路C47、R30觸發(fā)由振蕩器U12(NE555-4)組成的單穩(wěn)態(tài)電路，U12的7腳輸出一個(gè)100ms負(fù)脈沖，此負(fù)脈沖使LED1通過(guò)R32接地，LED1在153ms期間閃亮一次。同理，當(dāng)U入增大且滿足5mV＜V入＜8mV時(shí)，同理LED1、LED2在153ms期間閃亮一次，依此類(lèi)推，當(dāng)V入＞23mv時(shí)，LED1、LED2……LED8均在153ms期間閃亮一次，這樣就根據(jù)閃亮的發(fā)光二極管數(shù)目多少來(lái)判別信號(hào)大小，信號(hào)越大，閃亮的發(fā)光二極管就越多，那么求救人員距搜索人員就越近。
圖6-D是中心搜索器的數(shù)碼顯示電路由信號(hào)處理電路輸出端XHOUT-1送來(lái)的脈沖，輸入到計(jì)數(shù)器U22(4026-1)的1腳進(jìn)行個(gè)位計(jì)數(shù)。由U22的4腳輸出脈沖送至U23(4026-2)的1腳進(jìn)行十位計(jì)數(shù)，U22、U23輸出分別驅(qū)動(dòng)U24、U25進(jìn)行數(shù)碼顯示，計(jì)數(shù)時(shí)間為150ms，數(shù)碼顯示時(shí)間為2.5秒，清顯示時(shí)間為150ms。
由U20(NE555-12)組成的振蕩器產(chǎn)生脈寬為150ms的方波，由3腳輸出再接到U22和U23的CR端，做為U22和U23清顯示信號(hào)(顯示0)。由U21組成的負(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路受U20的3腳負(fù)沖觸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)150ms的正脈沖，經(jīng)BG8反相后接U22、U23的1NH端為U22、U23提供一個(gè)計(jì)數(shù)150ms的負(fù)脈沖，負(fù)脈沖結(jié)束后立即停止計(jì)數(shù)，便是數(shù)碼顯示時(shí)間。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的工作原理及過(guò)程加以說(shuō)明定義每部礦燈的發(fā)射機(jī)發(fā)射的載頻均為433.92MHZ，調(diào)制脈沖均是脈寬為3ms，占空比為1∶51的脈沖，以ASK(幅度鍵控)方式對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)制，也就是說(shuō)，每個(gè)發(fā)射機(jī)每隔153ms發(fā)射一個(gè)3ms寬的調(diào)制脈沖，那么在153ms內(nèi)最多按順序可排列51個(gè)脈寬為3ms的脈沖，由于元件標(biāo)稱值的差異，再加上各個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)送起始時(shí)間也不同，其中必然有一些調(diào)制脈沖在時(shí)間上或許重迭出現(xiàn)，或許連接出現(xiàn)，接收機(jī)接收到的信號(hào)將是一串脈沖，在這一串脈沖里，有脈寬為3ms的脈沖，還會(huì)有脈寬＞3ms的重迭或連接的脈沖，這樣接收到的一串脈沖通過(guò)信號(hào)處理電路處理后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管閃亮和數(shù)碼管顯示。
如遇有危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈的生命救援發(fā)生器向外界發(fā)射無(wú)線信號(hào)，則中心搜索器接收機(jī)邊搜索邊接收，無(wú)線接收天線仍采用螺旋鞭天線，阻抗50歐；無(wú)線接收電路應(yīng)用RX3310A芯片，解調(diào)出的信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，送信號(hào)顯示電路和數(shù)碼顯示電路；信號(hào)顯示電路控制8只發(fā)光二極管閃亮，由電位器控制，根據(jù)閃亮的發(fā)光二極管多少來(lái)判別接收到的信號(hào)大小，以此預(yù)測(cè)搜索人員與求救人員的距離遠(yuǎn)近；數(shù)碼顯示電路每2.5秒鐘顯示一次數(shù)字，其中顯示的最大數(shù)字就是估計(jì)的求救人員的總?cè)藬?shù)。由于其能正確提示出遇難者的準(zhǔn)確位置，可方便救援人員及時(shí)救助。
權(quán)利要求
1.一種帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，包括礦燈本體，其特征在于它還包括有與礦燈并置的生命救援發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，其特征在于所述的礦燈上還配有瓦斯檢測(cè)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，其特征在于所述的礦燈的電池為鋅-空氣電池，并加有限流保護(hù)電路；礦燈的照明燈由照明開(kāi)關(guān)控制，設(shè)有強(qiáng)、弱兩檔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，其特征在于所述礦燈的照明燈與鋅-空氣電池用三芯電纜連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，其特征在于所述礦燈生命救援發(fā)生器的發(fā)射電路發(fā)射天線采用一對(duì)相互垂直設(shè)置的螺旋鞭天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，其特征在于所述的鋅-空氣電池采用北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的4XKJ-40鋅-空氣電池。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有生命救援發(fā)生器的鋅空氣電池礦燈，包括礦燈本體，它還包括有與礦燈并置的生命救援發(fā)生器。礦燈上還配有瓦斯檢測(cè)裝置；礦燈的電池為鋅空氣電池，并加有限流保護(hù)電路；礦燈的照明燈由照明開(kāi)關(guān)控制，設(shè)有強(qiáng)、弱兩檔；所述礦燈的生命救援發(fā)生器的發(fā)射電路發(fā)射天線采用一對(duì)相互垂直設(shè)置的螺旋鞭天線；所述的鋅空氣電池采用北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司生產(chǎn)的4XKJ－40鋅空氣電池。
文檔編號(hào)F21V33/00GK1959181SQ20051011734
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者周利民, 周躍民, 谷秀山, 王艷境, 劉偉春 申請(qǐng)人:北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司