專利名稱：斜井跑車控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于無線電測速技術領域。
目前采礦業(yè)在斜井提升運輸中，防跑車監(jiān)視控制系統(tǒng)普遍采用手動方法和機械方法，手動方法是值班人員一旦發(fā)現(xiàn)跑車時，立即控制攔車器動作，進行攔截，這種方法只能控制變坡前20米范圍，中途跑車因用眼無法看到而不能控制，控制距離短，結構笨重；機械方法是在提升運輸巷道中設置機械控制桿，該控制桿在礦車正常運行時，受礦車的撞擊力小，因而擺幅小，控制繩不拖鉤，攔車器不動作，當發(fā)生跑車時，跑車的速度很快，控制桿受礦車的撞擊力很大，因而擺幅也很大，至使控制繩拖鉤，攔車器動作，這種方法不但動作遲緩、反映慢，而且不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)攔車失誤。
本實用新型的目的是設計一種控制距離遠、精度高、動作靈敏的斜井跑車控制裝置。
本實用新型包括電源、車速信號放大器、微波源、環(huán)形器、微波天線、檢波器、抗干擾電路、數(shù)據(jù)處理電路、顯示電路和控制電路；電源包括本安電源和通用電源兩種，本安電源包括變壓器，連接在變壓器次級線圈兩端上的整流濾波穩(wěn)壓電路、并聯(lián)在整流濾波穩(wěn)壓電路最末一級穩(wěn)壓器輸入端和輸出端上的過壓保護電路，該過壓保護電路由穩(wěn)壓管、可控硅和電阻串聯(lián)構成，通用電源包括變壓器、連接在變壓器次級線圈兩端上的整流濾波穩(wěn)壓電路；微波源包括體效應微波二級管和與體效應微波二級管并聯(lián)的穩(wěn)壓管、電容；環(huán)形器是一波導器件，它有三個信號端，其中一個信號端與微波源的輸出端連接，另一個信號端與微波天線連接，第三個信號端與檢波器連接；微波天線是能發(fā)射和接收微波信號的啦叭天線；檢波器是一二級管檢波器，它接在車速信號放大器的輸入端上；車速信號放大器包括三級交流放大器和一級輸出方波脈沖的整形器；抗干擾電路包括連接在整形器輸出端的三個串聯(lián)的二輸入或非門電路和連接在二輸入或非門電路輸出端的光電耦合器；數(shù)據(jù)處理電路包括晶體振蕩器，與晶體振蕩器連接的分頻器，與分頻器的64HZ輸出端連接的譯碼器，與譯碼器的輸出端連接的分配器，分別與光電耦合器的輸出端，與顯示電路的超速信號輸出端、與分頻器的1224HZ輸出端和2HZ輸出端、與分配器的兩個輸出端連接的二輸入四與門電路；顯示電路包括由三個四位數(shù)值比較器組合成的十二位數(shù)值比較器，與分配器的一個輸出端、與二輸入四與門電路的車速信號輸出端、與十二位數(shù)值比較器的A組輸入端連接的三個數(shù)碼顯示管，與十二位數(shù)值比較器的中間四位數(shù)值比較器的B組輸入端連接的限定車速信號電路，限定車速信號電路包括在該B組輸入端與通用電源輸出端之間連接的速度予置開關和在該B組輸入端與地之間連接的電阻；控制電路包括串聯(lián)在通用電源的輸出端與地之間的繼電器、可控硅，可控硅的觸發(fā)電極與二輸入四與門電路的超速信號輸出端連接。
本實用新型是根據(jù)多卜勒頻率的原理進行測速的，當發(fā)射頻率為f0的電磁波通過天線發(fā)射出去后，遇到物體將發(fā)生反射，如果遇到的是正在運動的物體，那么反射回來的頻率f反將不是原先的發(fā)射頻率f0，而是根據(jù)物體的朝向或背向運動而發(fā)生增減，即f反＝f0±△f，其中△f就是多卜勒頻率，△f＝2vf0／c，其中V為物體運動速度，C為光速，由上述兩式整理后得當物體背向運動時， V＝C／2(1－f反／f0)，當物體朝向運動時，V＝C／2(f反／f0－1)，由于C和f0是常數(shù)，因此，物體的運動速度V同反射頻率f反呈線性關系，只要測得f反的變化，也就測得了運動物體的速度變化。本實用新型將微波源產(chǎn)生的頻率為f0的微波經(jīng)環(huán)形器傳送給微波天線向在斜井巷道內承擔運輸任務的車皮發(fā)射出去，經(jīng)車皮反射回的頻率為f反的微波由同一微波天線接收，經(jīng)環(huán)形器傳送到檢波器，檢出代表車皮運動速度的電信號，經(jīng)放大、整形、數(shù)據(jù)處理，由顯示電路連續(xù)顯示車速，當車速超過予先設定的速度時，發(fā)出超速信號，由控制電路控制執(zhí)行器攔截跑車。因此，本實用新型具有以下的特點
1控制距離遠，控制距離不小于100米；2精度高，測速誤差≤0.2米／秒；3動作靈敏，從車皮出現(xiàn)超速到攔截住跑車的時間小于0.5秒；4抗干擾能力強，動作可靠。
以下結合附圖和實施例詳細說明本實用新型的具體結構和工作過程。
附圖示出了本實用新型的實施例，其中


圖1是實施例的電路方框圖；圖2是本安電源電原理圖；圖3是微波源、環(huán)形器、檢波器、放大器的電原理圖；圖4是通用電源和抗干擾電路電原理圖；圖5是數(shù)據(jù)處理電路、控制電路、報警器電原理圖；圖6是顯示電路電原理圖。
在本實施例中，斜井跑車控制儀包括電源(1)、車速信號放大器(2)、微波源(3)、環(huán)形器(4)、微波天線(5)、檢波器(6)、抗干擾電路(7)、數(shù)據(jù)處理電路(8)、顯示電路(9)和控制電路(10)。電源(1)包括本安電源(11)和通用電源(12)兩種，本安電源(11)包括變壓器T1，T1的初級線圈串聯(lián)開關S1、保險絲Fu后接～127V的輸入電源，T1的次級有兩組線圈，一組是接指示燈HL的～6.3V，另一組是～20V，在～20V的一組線圈兩端接有由橋式整流器U1、電容C1、集成穩(wěn)壓器N1、N2構成的整流濾波穩(wěn)壓電路(13)，在集成穩(wěn)壓器N2的輸出端和輸入端并聯(lián)有由過壓保護電路(14)，該過壓保護電路(14)由并聯(lián)的兩只穩(wěn)壓管V3、V4和并聯(lián)的兩只可控控V1、V2及電阻R4串聯(lián)構成，R6、R7分別為V1、V2的負載電阻，按照本安電源的要求，集成穩(wěn)壓器N2的輸出端、輸出＋11V電壓，當由于某種原因該輸出電壓上升到＋11.1V時，V3、V4導通，由R9給V1、V2提供控制極電流，V1、V2導通，供N2的輸入電壓降低到N2截止，此時，輸出電壓為OV，確保礦用的安全；通用電源(12)包括變壓器T2，T2的初級線圈并聯(lián)在T1的初級線圈兩端，統(tǒng)一由開關S1控制其通斷，在T2的次級線圈兩端接有由橋式整流器U2、電容C15、三端穩(wěn)壓器N4、N5構成的整流濾波穩(wěn)壓電路(15)，N4輸出＋9V電壓，N5輸出＋5V電壓。微波源(3)包括體效應微波二極管V7和與V7并聯(lián)的穩(wěn)壓管V5、電容C6，V7產(chǎn)生9.6GHZ的振蕩頻率，V5和C6起保護V7和改善振蕩波形的作用。環(huán)形器(4)是一波導器件，它有三個信號端，其中一個信號端與微波源(3)的輸出端連接，另一個信號端與微波天線(5)連接，第三個信號端與檢波器(6)連接。微波天線(5)是啦叭天線，它將微波源(3)產(chǎn)生的9.6GHZ的微波信號經(jīng)環(huán)形器(4)匹配后連續(xù)向巷道內定向發(fā)射，遇到運動的車皮后，連續(xù)反射回來的微波信號再由它接收，再經(jīng)環(huán)形器(4)傳送到由二極管V6構成的檢波器(6)，檢出代表車皮運動速度的電信號，送入車速信號放大器(2)。車速信號放大器(2)由集成電路N3構成，它包括三極交流放大器N3－1、N3－4、N3－3和一級整形器N3－2，從整形器輸出的方波脈沖的周期代表了車皮運動的速度，車速高，方波脈沖周期短，車速低，方波脈沖周期長。代表車速的方波脈沖從整形器輸出進入抗干擾電路(7)，抗干擾電路(7)包括由集成電路N6構成的三個串聯(lián)的二輸入或非門電路(16)和連接在二輸入或非門電路(16)輸出端由集成電路N7構成的光電耦合器(17)，本電路可消去干擾信號，這是因為干擾信號的脈沖寬度都小于車速的方波脈沖寬度，通過調整時間常數(shù)R29C22來選定一個基本脈沖寬度，使得輸入的車速方波脈沖寬度寬于這個基本脈沖寬度、干擾信號的脈沖寬度窄于這個基本脈沖寬度，所以當干擾信號由N6－1輸出，經(jīng)過由時間常數(shù)R29C22組成的積分電路后被截止，車速的方波脈沖經(jīng)過該積分電路延遲后，由N6－3、N6－2重新形成方波脈沖，該重新形成的方波脈沖的周期與輸入的方波脈沖周期相同，即代表車速，該重新形成的方波脈沖的寬度由時間常數(shù)R30C23組成的積分電路的延遲時間確定，該方波脈沖經(jīng)起線性隔離作用的光電耦合器N7進入數(shù)據(jù)處理電路(8)。數(shù)據(jù)處理電路(8)包括由晶體JU、集成電路N8構成的振蕩頻率為32.768KHZ的晶體振蕩器(18)和分頻器(19)，32.768KHZ的振蕩信號經(jīng)分頻器(19)分頻，分頻后從輸出端Q9輸出64HZ的脈沖信號、Q5輸出1224HZ脈沖信號、Q14輸出2HZ脈沖信號，64HZ的脈沖信號輸入到集成電路N9構成的譯碼器(20)的時鐘端CP，在譯碼器(20)內完成二－－－十進制轉換，從輸出端Q3輸出6.4HZ的時鐘信號到由集成電路N10構成的分配器(21)的時鐘端CP，在分配器(21)內對十進制的6.4HZ脈沖信號進行分配，在它的輸出端從Y1端輸出的Y1脈沖信號去數(shù)碼顯示管P1P2P3清零，從Y2輸出的Y2脈沖信號作為二輸入四與門電路(22)中的車速信號與門的一個輸入信號，從Y3端輸出的Y3脈沖信號作為二輸入四與門電路(22)中的超速信號與門的一個輸入信號，從Y4端輸出的Y4脈沖信號作為分配器N10的清零信號，二輸入四與門電路(22)由集成電路N11構成，它包括車速信號與門、超速信號與門和報警信號與門，車速信號與門由N11－4構成，超速信號與門由N11－3構成，報警信號與門由N11－1、N11－2構成，在車速信號與門中，Y1脈沖信號由腳12輸入，從光電耦合器(17)來的車速信號由腳13輸入，在Y1脈沖寬度內，車速信號從腳11輸出去顯示電路(9)中的三個數(shù)碼顯示管P1、P2、P3顯示車速，當車速超速時，從顯示電路(9)中的十二位數(shù)值比較器(23)輸出超速信號，該超速信號進入超速信號與門N11－3的腳9輸入端，Y3脈沖信號由腳8輸入，在Y3脈沖寬度內，由腳10輸出三路超速信號，一路去控制電路(10)作為觸發(fā)信號，另一路去譯碼器(20)清零，第三路去報警信號與門N11－2的腳5輸入端，N11－2的腳6輸入端輸入分頻器(19)Q14端輸出的2HZ脈沖信號，在2HZ的脈沖寬度內，N11－2的腳4輸出的超速信號去N11－1腳1輸入端，腳2輸入端輸入分頻器(19)Q5端輸出的1224HZ脈沖信號，在超速信號的脈沖寬度內，N11－1的腳3輸出1224HZ報警信號。顯示電路(9)包括十二位數(shù)值比較器(23)、三個數(shù)碼顯示管(24)、限定車速信號電路(25)，三個數(shù)碼顯示管由P1、P2、P3構成，用來顯示車速，十二位數(shù)值比較器(23)由三個四位數(shù)值比較器N12、N13、N14構成，在它的A組輸入端分別輸入由P1、P2、P3來的車速信號電位，在它的中間四位數(shù)值比較器N13的B組輸入端，接有限定車速信號電路(25)，限定車速信號電路(25)包括速度予置開關KL4和電阻R39－R42，KL4一端通過電感線圈L2與通用電源(12)輸出＋5V一組電源連接，另一端與N13的B組輸入端連接，該B組輸入端與地之間分別接電阻R39、R40、R41、R42，KL4的接線與數(shù)碼顯示管P2所顯示的限定數(shù)字對應關系是限定顯示數(shù)字1 2 3 4 5 6 7 8 9 KL4接線A1A2A1A2A4A1A4A2A4A1A2A4A8A1A8限定車速信號電路(25)就是通過KL4給N13的B0－B3適當?shù)母唠娢?，該高電位由允許的最高車速確定，該高電位與N12的A0－A3上的車速電位進行比較，當A0－A3的電位高于B0－B3的電位時，N14的腳13輸出超速信號去N11的腳9，接在N14的B0－B3與地之間的電阻R43－R46起保護N14的作用。控制電路(10)由可控硅V11和繼電器K及KA構成，繼電器K的控制線圈和可控硅V11串聯(lián)在通用電源(12)輸出＋9V的一組與地之間，從N11－3腳10輸出的超速信號經(jīng)電阻R36加在V11的觸發(fā)電極上，中間繼電器KA的控制線圈與繼電器K的控制觸點串聯(lián)后接在～127V的電源上，中間繼電器KA的控制觸點，一端接在～127V電源上，另一端接在攔截超速跑車的執(zhí)行器上，當車皮超速時，超速信號觸發(fā)V11導通，K的控制線圈中有電流流過，K的控制觸點閉合，KA的控制線圈中有電流流過，KA的控制觸點閉合，接通執(zhí)行器的電源，攔截跑車。
為增加本實用新型的功能，還設有報警器(26)，該報警器(26)是由啦叭作負載的與二輸入四與門電路(22)的報警信號與門的輸出端連接的三極管放大器構成，在本實施例中，由N11－1的腳3輸出的報警信號經(jīng)電阻R35加到放大管V12的基極上，放大后的報警信號由啦叭R37發(fā)出聲響報警。
本實用新型按照礦用隔爆和本安型防爆的要求制作，主要元器件的選擇如下N1N2CW200C N3LM324N4CW31T N57805N6CD4001 N7GH303CN8CH4060 N9C180N10C187 N11CD4081N12、N13、N14C663B P1、P2、P3CH284V1、V23CTO3 V3、V4、V52CW61BV62CW3B V72EY8C
V8、V92AK5 V102CP11V113CTO3 V123DG12B
權利要求1.一種斜井跑車控制儀，包括電源(1)、車速信號放大器(2)、微波源(3)、環(huán)形器(4)、微波天線(5)、檢波器(6)、抗干擾電路(7)、數(shù)據(jù)處理電路(8)、顯示電路(9)和控制電路(10)；電源(1)包括本安電源(11)和通用電源(12)兩種；本安電源(11)包括變壓器、連接在變壓器次級線圈兩端上的整流濾波穩(wěn)壓電路(13)、并聯(lián)在整流濾波穩(wěn)壓電路最末一級穩(wěn)壓器輸入端和輸出端上的過壓保護電路(14)，該過壓保護電路(14)由穩(wěn)壓管、可控硅和電阻串聯(lián)構成，通用電源(12)包括變壓器、連接在變壓器次級線圈兩端上的整流濾波穩(wěn)壓電路(15)；微波源(3)包括體效應微波二極管和與體效應微波二極管并聯(lián)的穩(wěn)壓管、電容；環(huán)形器(4)是一波導器件，它有三個信號端，其中一個信號端與微波源(3)的輸出端連接，另一個信號端與微波天線(5)連接，第三個信號端與檢波器(6)連接；微波天線(5)是能發(fā)射和接收微波信號的啦叭天線；檢波器(6)是一二極管檢波器，它接在車速信號放大器(2)的輸入端上；車速信號放大器(2)包括三級交流放大器和一級輸出方波脈沖的整形器；抗干擾電路(7)包括連接在整形器輸出端的三個串聯(lián)的二輸入或非門電路(16)和連接在二輸入或非門電路輸出端的光電耦合器(17)；數(shù)據(jù)處理電路(8)包括晶體振蕩器(18)，與晶體振蕩器(18)連接的分頻器(19)，與分頻器(19)的64HZ輸出端連接的譯碼器(20)，與譯碼器(20)的輸出端連接的分配器(21)，分別與光電耦合器(17)的輸出端、與顯示電路(9)的超速信號輸出端、與分頻器(19)的1224HZ輸出端和2HZ輸出端、與分配器(21)的兩個輸出端連接的二輸入四與門電路(22)，顯示電路(9)包括由三個四位數(shù)值比較器組成的十二位數(shù)值比較器(23)，與分配器(21)的一個輸出端、與兩輸入四與門電路(22)的車速信號輸出端、與十二位數(shù)值比較器(23)、的A組輸入端連接的三個數(shù)碼顯示管(24)，與十二位數(shù)值比較器(23)的中間四位數(shù)值比較器的B組輸入端連接的限定車速信號電路(25)，限定車速信號電路(25)包括在該B組輸入端與通用電源(12)輸出端之間連接的速度予置開關和在該B組輸入端與地之間連接的電阻；控制電路(10)包括串聯(lián)在通用電源(12)的輸出端與地之間的繼電器、可控硅，可控硅的觸發(fā)電極與二輸入四與門電路(22)的超速信號輸出端連接。
2.按照權利要求1所說的斜井跑車控制儀，其特征是設有報警器(26)，該報警器(26)是由啦叭作負載的與二輸入四與門電路(22)的報警信號與門的輸出端連接的三極管放大器構成。
專利摘要本實用新型屬于無線電測速技術領域，它包括電源、微波源、環(huán)形器、微波天線、檢波器、車速信號放大器、抗干擾電路、數(shù)據(jù)處理電路、顯示電路和控制電路。本實用新型控制距離不小于100米，測速誤差≤0.2米/秒，從車皮出現(xiàn)超速到攔截住跑車的時間小于0.5秒，抗干擾能力強，動作可靠。
文檔編號B61K7/00GK2107414SQ9122156
公開日1992年6月17日 申請日期1991年8月22日 優(yōu)先權日1991年8月22日
發(fā)明者魏光友, 尹一忱, 王新德, 王占宇 申請人:濰坊計算機公司儀器廠