專利名稱：蓄電池式電機車綜合保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于以蓄電池為動力源的電機車保護裝置。
在我國煤炭工業(yè)中，大量的井下運輸作業(yè)采用蓄電池式電機車，由于井下存在多種可燃氣體，故電機車在有爆炸危險的環(huán)境下運行的安全性就顯得十分重要。按照《煤礦安全規(guī)程》要求，蓄電池電機車應(yīng)配有瓦斯檢測裝置，隔爆型電機車應(yīng)配備電池箱內(nèi)氫氣濃度檢測裝置，還應(yīng)當(dāng)有電池箱內(nèi)絕緣檢測裝置，以便及時檢測蓄電池組漏電或短路電流。因為該電流能引起電源箱內(nèi)絕緣狀態(tài)惡化，輕者降低蓄電池使用壽命，重者發(fā)熱、起火引燃煤炸性氣體。目前還沒有用于蓄電池組漏電檢測功能的設(shè)備，僅有單獨用于瓦斯或單獨用于氫氣檢測的設(shè)備，但體積重量大，結(jié)構(gòu)不合理，不能用于蓄電池式電機車蓄電池組的漏電檢測。
本實用新型的目的是針對上述存在的缺點，提供一種可對電機車動力源蓄電池組進行漏電、含氫量等綜合檢測的保護裝置。
本實用新型的技術(shù)要點是它由漏電檢測部分、瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分、蓄電池容量監(jiān)視部分和接口及控制部分等構(gòu)成。漏電檢測部分包括信號發(fā)生電路、功率放大電路、取樣電路、處理電路；瓦斯及氫氣檢測部分包括高精度低漂移放大電路、處理電路；容量監(jiān)視部分包括放大電路、處理電路、顯示電路；接口及控制部分包括信號放大電路、蜂鳴器和顯示電路、斷電控制電路。其特征是漏電檢測部分中信號發(fā)生電路的運算放大配件U1輸出端，經(jīng)電阻R9連功率放大電路的放大組件U2反相輸入端和處理電路的放大組件U3反相輸入端，放大組件U2輸出端經(jīng)電阻R12及電容C5接電機車外殼端，取樣信號經(jīng)電阻R13至處理電路的放大組件U3的反相輸入端；處理電路的放大組件U4輸出端經(jīng)電阻R19、發(fā)光二極管LD1及二極管D3送控制電路的晶體管T基極及時基組件U15輸入端。瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分的高精度低漂移放大電路組件U5和U6同相輸入端分別接瓦斯或氫氣傳感器QM的正端和負端，放大組件U5和U6的輸出端分別連放大組件U7的同相端和反相端；放大組件U7的輸出端經(jīng)電阻R33和R35接處理部分的放大組件U8同相輸入端和入大組件U9同相輸入端，放大組件U8輸出端經(jīng)二極管D6至接口控制電路的時基組件U15輸入端，放大組件U9輸出端經(jīng)電阻R40、發(fā)光二極管LD4送晶體三級管T的基極。容量監(jiān)視部分的放大電路組件U10同相端與蓄電池組本安電壓信號QY相接，組件U10輸出端經(jīng)二極管D8連處理電路的放大組件U11、U12、U13、U14反相端，其輸出端分別接顯示電路的發(fā)光二極管LD5、LD6、LD7、LD8。接口及控制部分時基組件U15的輸入端與漏電檢測部分和瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分的輸出端相連接，其輸出端經(jīng)二極管D7與蜂鳴器FM1、FM2相連，三極管T的基極與漏電檢測部分和瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分輸出端相連，其集電極經(jīng)連接觸器J2的繼電器J1至電機車的電源端。
本實用新型適用于煤礦井下隔爆及隔爆特殊型蓄電池式電機車，用于連續(xù)監(jiān)視蓄電池式電機車在運行中電源箱內(nèi)蓄電池組對地漏電，電源箱內(nèi)蓄電池組的相對剩余容量，電機車運行處的瓦斯含量以及蓄電池組放電過程中的氫氣含量。當(dāng)電機車電源箱內(nèi)氫氣含量達到預(yù)示值時，保護裝置主機和聲光極警器發(fā)出聲光報警，斷電箱自動切斷動力電源。當(dāng)電源箱內(nèi)蓄電池組對地漏電達到漏電動作整定值時，保護裝置主機和聲光報警器發(fā)出聲光報警，斷電箱自動切斷機車動力電源。分檔顯示電源箱內(nèi)蓄電池組的相對剩余容量。它對蓄電池式電機車可進行多種不安全因素的自動檢測，并實現(xiàn)自動保護。其結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，是較好的綜合保護裝置。


圖1為本實用新型的方框圖。
圖2為本實用新型的漏電檢測部分方框圖。
圖3為本實用新型的瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分方框圖。
圖4為本實用新型的容量監(jiān)視部分方框圖。
圖5為本實用新型的接口及控制部分方框圖。
圖6為本實用新型的電路原理圖。
本實用新型采用的工作電壓為9V，由發(fā)光二極管顯示蓄電池組的相對剩余容量，而漏電檢測功能和瓦斯、氫氣檢測功能電路則輸出一個控制信號控制電機車的動力電源。
漏電檢測部分的工作原理是以集成運算放大組件U1為主要部件配置阻容元件組成雙T高頻(1KHz)正弦波信號發(fā)生器，其信號輸出分為兩路，一路通過電阻R9并經(jīng)功率放大器U2放大后，通過電阻R12送往監(jiān)視取樣電路。以監(jiān)視電源對地的絕緣電阻值。電阻R13為采樣電阻，由它將監(jiān)視電路中信號的變化量送往處理電路放大器U3，并將信號放大，然后經(jīng)二極管D2進行半波整流，再經(jīng)電容C4和電阻R16進行濾波，變成直流電平信號，此直流信號通過電阻R17送入比較器U4，與U4的固定門限值進行比較。如果絕緣電阻值下降到某一門限整定值以下，U4輸出為高電平，此時發(fā)光二極管LD1顯示，另一路經(jīng)D3送入斷電控制回路中，控制斷開電機車的電源。其中放大器U3輸出信號的另一路經(jīng)電位器W1送往U3輸入端中，它與正常絕緣狀態(tài)良好時的采樣信號大小相等，方向相反，故能相互抵消，使U3輸出信號幅值很小，從而保證了信號放大器有足夠的靈敏度。
瓦斯?jié)舛群蜌錃鉂舛葯z測部分工作原理是氣體傳感器QM的探頭是由一對載體催化元件組成，它將甲烷濃度(或氫氣濃度)轉(zhuǎn)換成電信號。送給由U5、U6、U7及部分電阻構(gòu)成的儀用差動小信號放大電路。此電路具有輸入阻抗高，共摸抑制比高，輸出失調(diào)小等特點。由于U5、U6同在一個組件內(nèi)，所以其性能相近，溫度漂移很小，這樣就克服了由于傳感器輸出信號弱而引起的電路工作可靠性低的缺點，提高了保護的抗干擾能力。由電阻R33、R34電位器W5及運算放大器U8構(gòu)成報警信號處理電路。當(dāng)甲烷濃度(或氫氣濃度)達到應(yīng)報警點時，此電路輸出高電平，供給燈光顯示回路，另一路供給接口聲響電路。由R35、R36、W4和集成運放U9組成的斷電信號處理電路。當(dāng)氣體濃度值超過斷電點所標(biāo)定的濃度值時，U9輸出高電平，送給接口及控制電路的T的基極同時經(jīng)LD4發(fā)光顯示。
容量監(jiān)視部分工作原理是由信號放大器將本安取樣信號QY放大。由U11、U12、U13、U14等放大器組成信號處理電路，由電阻R44、R46、R48、R50和發(fā)光管LD5、LD6、LD7、LD8組成顯示電路，它把取樣電路輸出的信號與不同的標(biāo)準(zhǔn)電平進行比較，當(dāng)電池容量變化時，相對應(yīng)的顯示部分就指示。
接口及控制電路工作原理是時基組件LM555(U15)振蕩放大器的4端接收到任意一路高電平信號后，其3端輸出一交流振蕩信號。此振蕩信號控制蜂鳴器FM1、FM2發(fā)出一定節(jié)奏的鳴叫聲。由電阻R51、電容C17及三極管T及繼電器J1構(gòu)成斷電控制電路。當(dāng)有斷電信號時，三極管的基極為高電平，使T由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。J1吸合，常閉點變?yōu)槌ｉ_點。J2也由常閉點變?yōu)槌ｉ_點，導(dǎo)致電機車48V電源斷開。
權(quán)利要求1.一種蓄電池式電機車綜合保護裝置，由漏電檢測部分、瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分、容量監(jiān)視部分和接口及控制部分等構(gòu)成，其特征是a.漏電檢測部分中信號發(fā)生電路的運算放大組件U1輸出端，經(jīng)電阻R9連功率放大電路的放大組件U2反相輸入端和處理電路的放大組件U3反相輸入端，放大組件U2輸出端經(jīng)電組R12及電容C5接電機車外殼端，取樣信號經(jīng)電阻R13至處理電路的放大組件U3的反相輸入端；處理電路的放大組件U4輸出端經(jīng)電阻R19、發(fā)光二極管LD1及二極管D3送控制電路的晶體管T基極及時基組件U15輸入端，b.瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分的高精度低漂移放大電路組件U5和U6的同相輸入端分別接瓦斯或氫氣傳感器QM的正端和負端，放大組件U5和U6的輸出端分別連放大組件U7的同相端和反相端；放大組件U7的輸出端經(jīng)電阻R33和R35，接處理部分的放大組件U8同相輸入端和放大組件U9同相輸入端，放大組件U8輸出端經(jīng)二極管D6至接口控制電路的時基組件U15輸入端，放大組件U9輸出端經(jīng)電阻R40、發(fā)光二極管LD4送晶體三級管T的基極，c.容量監(jiān)視部分的放大電路組件U10同相端與蓄電池組本安電壓信號QY相接，組件U10輸出端經(jīng)二極管D8連處理電路的放大組件U11、U12、U13、U14反相端，其輸出端分別接顯示電路的發(fā)光二極管LD5、LD6、LD7、LD8，d.接口及控制部分時基組件U15的輸入端與漏電檢測部分和瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分的輸出端相連，其輸出端經(jīng)二極管D7與蜂鳴器FM1、FM2相連，三極管T的基極與漏電檢測部分和瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分輸出端相連其集電極經(jīng)連接觸器J2的繼電器J1至電機車的電源端。
專利摘要本實用新型屬于以蓄電池為動力源的電機車保護裝置，適用于煤礦井下隔爆及隔爆特殊型蓄電池式電機車。它由漏電檢測部分、瓦斯?jié)舛燃皻錃鉂舛葯z測部分、容量監(jiān)視部分和接口及控制部分等構(gòu)成。它對蓄電池式電機車可進行多種不安全因素的自動檢測，并實現(xiàn)自動保護。其結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，是較好的綜合保護裝置。
文檔編號H02H7/18GK2153166SQ93227589
公開日1994年1月12日 申請日期1993年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月18日
發(fā)明者安玉偉, 高騫, 張惟英 申請人:沈陽市天行電子有限公司