G01R 31/36 RZECZPOSPOLITA POLSKA. Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej. (22) Data zgłoszenia:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (1 3 ) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl7: G01R 31/36 (54)Układ automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/97 (72) Twórcy wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/00 CARBO-MAR Spółka z o.o., Rybnik, PL Krzysztof Musioł, Racibórz, PL Leszek Pyszny, Rydułtowy, PL Roman Chmielewski, Rybnik, PL Tadeusz Sokołowski, Rydułtowy, PL Mieczysław Rząsa, Wodzisław Śl., PL (74) Pełnomocnik: Piechota Antoni 1 Układ automatycznej kontroli pojemności i sygnaliza- ( 57) cji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych nahełmnych, wyposażony w elektroniczne bloki badania pojemności akumulatorów z układem kontrolno-sygnahzacyjnym napięcia akumulatora i układem zliczającym czasu rozładowania akumulatora oraz elektroniczne bloki kontroli rozładowania akumulatora z układem kontrolnosygnalizacyjnym napięcia akumulatora, znamienny tym, ze układ kontrolno-sygnalizacyjny (7) napięcia akumulatora (1) ma elektroniczny układ operacyjny (7c) z obwodem wejściowym (7b) do przyłączenia badanego akumulatora (1) oraz z układami progowymi, kontrolującymi napięcie rozładowania akumulatora (1) z optycznymi sygnalizatorami progowymi (7d i 7e), połączonymi z drugim obwodem wejściowym (7f) sygnału alarmowego przyłączonym do obwodu wejściowego (4a) sygnalizatora akustycznego (4), jak tez z pierwszym obwodem wyjściowym (7a) sygnału stopu zliczania przyłączonym do trzeciego obwodu wejściowego (8d) zestawu generatorów (8b) układu zliczającego (8) czasu rozładowania akumulatora (1), sterującego układ dzielników dziesiętnych (8e) sprzęzonych elektrycznie z układem wyświetlaczy (80, przy czym pierwszy obwodem wejściowym (8a) zestawu generatorów (8) jest podłączony do obwodu wyjściowego (3a) zegara sterującego (3), synchronizującego impulsami jednominutowymi, zaś jego drugi obwód wejściowy (8c) jest przyłączony do przycisku załączającego (9a) zliczanie czasu. Fig.1

2 Układ automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych Zastrzeżenia patentowe 1. Układ automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych nahełmnych, wyposażony w elektroniczne bloki badania pojemności akumulatorów z układem kontrolno-sygnalizacyjnym napięcia akumulatora i układem zliczającym czasu rozładowania akumulatora oraz elektroniczne bloki kontroli rozładowania akumulatora z układem kontrolno-sygnalizacyjnym napięcia akumulatora, znamienny tym, że układ kontrolno-sygnalizacyjny (7) napięcia akumulatora (1) ma elektroniczny układ operacyjny (7c) z obwodem wejściowym (7b) do przyłączenia badanego akumulatora (1) oraz z układami progowymi, kontrolującymi napięcie rozładowania akumulatora (1) z optycznymi sygnalizatorami progowymi (7d i 7e), połączonymi z drugim obwodem wyjściowym (7f) sygnału alarmowego przyłączonym do obwodu wejściowego (4a) sygnalizatora akustycznego (4), jak też z pierwszym obwodem wyjściowym (7a) sygnału stopu zliczania przyłączonym do trzeciego obwodu wejściowego (8d) zestawu generatorów (8b) układu zliczającego (8) czasu rozładowania akumulatora (1), sterującego układ dzielników dziesiętnych (8e) sprzężonych elektrycznie z układem wyświetlaczy (8f), przy czym pierwszy obwód wejściowy (8a) zestawu generatorów (8) jest podłączony do obwodu wyjściowego (3a) zegara sterującego (3), synchronizującego impulsami jednominutowymi, zaś jego drugi obwód wejściowy (8c) jest przyłączony do przycisku załączającego (9a) zliczanie czasu. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że trzeci obwód wejściowy (8d) zestawu generatorów (8b) układu zliczającego (8) czasu rozładowania akumulatora (1) jest sprzężony elektrycznie z przyciskiem kasującym (9b) zliczanie czasu. * * * Przedmiotem wynalazku jest układ automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych nahełmnych, dla umożliwienia prawidłowego przeprowadzenia zabiegów regeneracyjnych tych lamp. Dotychczas brak jest odpowiednich układów oraz urządzeń, które w sposób samoczynny dokonywałyby kontroli pojemności akumulatorów lamp górniczych nahełmnych oraz sygnalizację stanu ich rozładowania. Lampy górnicze nahełmne są podstawowym źródłem światła górników pracujących w podziemnych wyrobiskach górniczych dla indywidualnego oświetlenia miejsca pracy. Dla zapewnienia bezpieczeństwa pracy górników wymagana jest wysoka jakość i niezawodność pracy tych lamp górniczych nahełmnych o odpowiedniej pojemności ich akumulatorów, którą uzyskuje się jedynie przez właściwą obsługę i konserwację. Znane i stosowane dotychczas układy i urządzenia do ładowania akumulatorów oraz kontroli ładowania i rozładowania akumulatorów nie są przystosowane do samoczynnej kontroli pojemności akumulatorów lamp górniczych nahełmnych oraz samoczynnej sygnalizacji ich rozładowania. Znane jest z polskiego opisu patentowego nr rozwiązanie układu do sterowania sygnalizacją niskiego stanu baterii na wskaźniku ciekłokrystalicznym, zasilającej układy elektroniczne, wykorzystujące przetwornik analogowo-cyfrowy oraz wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Biegun ujemny baterii jest połączony z jednym końcem rezystancyjnego dzielnika napięcia, którego drugi koniec jest połączony z wyjściem przetwornika analogowocyfrowego. Ponadto biegun ujemny baterii jest połączony z emiterem tranzystora, którego baza połączona jest z punktem wspólnym rezystorów. Natomiast kolektor tranzystora połączony jest z wejściem klucza elektronicznego, którego jedno wyjście jest połączone z wyjściem inwertera i z segmentem sygnalizującym wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Drugie

3 wyjście klucza elektronicznego jest połączone z wejściem inwertera, z którym jest również połączone wyjście przetwornika analogowo-cyfrowego oraz podłoże wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr rozwiązanie jednofazowego prostownika do ładowania akumulatorów, zwłaszcza lamp górniczych, zbudowanych na bazie jednofazowego półsterowanego mostka diodowo-tyrystorowego, który jest zasilany z uzwojenia wtórnego transformatora i sterowany za pomocą układu sterowania. Prostownik jest wyposażony w impulsowy układ pomiaru i sygnalizacji doziemienia, zawierający szeregowo połączone triak i rezystor pomiarowy, włączone pomiędzy uzwojenie wtórne transformatora a masę. Triak jest sterowany przez układ impulsowo-czasowy, a do końcówek rezystora pomiarowego podłączone są blok pomiarowy z optycznym sygnalizatorem doziemienia bieguna dodatniego i drugi blok pomiarowy z optycznym sygnalizatorem doziemienia bieguna ujemnego. Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr rozwiązanie przyrządu do pomiaru pojemności lamp górniczych, zawierającego pojemnościowy separator galwaniczny, połączony z jednej strony z generatorem sinusoidalnym, zaś z drugiej strony poprzez przesuwnik fazowy i dyskryminator fazowy oraz przetwornik analogowo-cyfrowy z wyświetlaczem cyfrowym. Ponadto, pojemnościowy separator galwaniczny jest połączony poprzez uchwyt głowicy lampy nahełmnej z jej akumulatorem. Również znane jest z polskiego opisu patentowego nr rozwiązanie układu pomiarowego z bocznikiem do kontroli ładowania, i stanu napięcia baterii akumulatorów, zawierającego bocznik prądowy, składający się z dwu przeciwnie spolaryzowanych diod zbocznikowanych dobieranym rezystorem, który jest dołączony do wejścia wzmacniacza. Wyjście wzmacniacza jest połączone z porównującym wejściem komparatora, a do wejścia odniesienia komparatora jest doprowadzone napięcie z zasilacza. Wyjście komparatora jest połączone poprzez opóźniający blok z wykonawczo-sygnalizacyjnym blokiem włączonym w obwód alarmu. Opóźniający blok jest sterowany z okienkowego komparatora zasilanego z baterii akumulatorów i połączonego z nim szeregowo sygnalizacyjnego bloku. Ponadto znane jest z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P rozwiązanie wskaźnika stanu technicznego akumulatora, w którym nominalne napięcia akumulatora uzyskane za pomocą bloku obciążenia nominalnego jest porównywane w bloku komparatorów z napięciem wzorcowym, z napięciem bloku sygnału wzorcowego. Sygnał z bloku komparatorów jest podawany na wejście dekodera, a następnie wyświetlany na wyświetlaczu. Natomiast znane jest z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P rozwiązanie regeneratora akumulatorów, dla wydłużenia nominalnej żywotności użytkowania akumulatorów kadmowo-niklowych, w których multiwibrator astabilny steruje pracą klucza prądowego, podającego prąd ładowania z prostownika ładownicy na akumulator przez separator i ogranicznik prądu ładowania. Rozładowanie akumulatora jest dokonywane przez ogranicznik prądu rozładowania, a cały cykl regeneracji sygnalizowany jest sygnalizatorem regeneracji. Niedogodnością dotychczas znanych oraz stosowanych rozwiązań układów i urządzeń do ładowania oraz rozładowania akumulatorów i kontroli stanu ich napięcia jest ograniczony zakres stosowania bez możliwości ich przystosowania do samoczynnej kontroli pojemności akumulatorów i sygnalizacji stanu ich rozładowania, zwłaszcza w lampach górniczych nahełmnych. W tej sytuacji wykonywanie czynności obsługi i konserwacji akumulatorów lamp górniczych nahełmnych jest bardzo pracochłonne i wymaga prowadzenia częstych pomiarów elektrycznych akumulatora. Najbardziej żmudne jest wykonywanie kontroli pojemności akumulatora lampy górniczej nahełmnej, która wymaga dużej rzetelności pomiarów oraz zaangażowania. Kontrola ta polega na obserwacji świecenia lamp włóknem głównym przez okres 12 godzin rozładowania akumulatora. Począwszy od 10 godziny wyładowania akumulatora obsługa sprawdza jego napięcie w czasie świecenia lampy, doprowadzając wyładowanie do napięcia 3,3 V na akumulatorze i ustalając następnie jego pojemność. Akumulator uznaje się za niesprawny, jeżeli jego pojemność jest mniejsza od 10 Ah. W przypadku przeprowadzenia wymiany elektrolitu i przeglądu okresowego akumulatora najpierw obciążony lampą akumulator jest wyładowany do napięcia 2,4-3,0 V. Obsługa lampowni przy włączonym świetle

4 lampy górniczej nahełmnej mierzy wtedy w odstępach czasowych wysokość napięcia na akumulatorze. W momencie obniżenia się poziomu napięcia poniżej 3 V obsługa przystępuje do dalszych czynności konserwacyjno-obsługowych, w tym zwłaszcza do demontażu lampy i wymiany elektrolitu. Pomimo dużego wkładu pracy włożonego w te czynności, nie jest zapewnione uzyskanie żądanej wysokiej jakości i niezawodności z odpowiednią pojemnością akumulatorów lamp górniczych nahełmnych w czasie ich ponownej eksploatacji w ciężkich warunkach górniczych. Układ automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych nahełmnych, według wynalazku wyposażony w elektroniczne bloki badania pojemności akumulatorów z układem kontrolno-sygnalizacyjnym napięcia akumulatora i układem zliczającym czasu rozładowania akumulatora oraz elektroniczne bloki kontroli rozładowania akumulatorów z układem kontrolno-sygnalizacyjnym napięcia akumulatora, charakteryzuje się tym, że układ kontrolno-sygnalizacyjny napięcia akumulatora ma elektroniczny układ operacyjny z obwodem wejściowym do przyłączenia badanego akumulatora oraz z układami progowymi, kontrolującymi napięcie rozładowania akumulatora, z optycznymi sygnalizatorami progowymi, połączonymi z drugim obwodem wyjściowym sygnału alarmowego przyłączonym do obwodu wejściowego sygnalizatora akustycznego, jak też z pierwszym obwodem wyjściowym sygnału stopu zliczania przyłączonym do trzeciego obwodu wejściowego zestawu generatorów układu zliczającego czasu rozładowania akumulatora, sterującego układ dzielników dziesiętnych sprzężonych elektrycznie z układem wyświetlaczy. Pierwszy obwód wejściowy zestawu generatorów jest podłączony do obwodu wyjściowego zegara sterującego, synchronizującego impulsami jednominutowymi, zaś jego drugi obwód wejściowy jest przyłączony do przycisku załączającego zliczanie czasu. Korzystnie trzeci obwód wejściowy zestawu generatorów układu zliczającego czasu rozładowania akumulatora jest sprzężony elektrycznie z przyciskiem kasującym zliczanie czasu. Zastosowanie układu według wynalazku umożliwia przeprowadzenie samoczynnej kontroli pojemności badanych akumulatorów lamp górniczych nahełmnych oraz prawidłowego ich rozładowania z optyczną i akustyczną sygnalizacją osiągania ich progowych wartości oraz w oparciu o powyższe przeprowadzenie prawidłowych zabiegów regeneracyjnych. Zapewnia to uzyskanie wysokiej jakości i niezawodności zregenerowanych lamp górniczych nahełmnych o odpowiedniej pojemności ich akumulatorów, dla otrzymania pewnego i bezpiecznego oświetlenia indywidualnego miejsc pracy górników w podziemiach kopalń głębinowych. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu automatycznej kontroli pojemności i sygnalizacji stanu rozładowania akumulatorów lamp górniczych nahełmnych, fig. 2 - schemat ideowy układu kontrolno-sygnalizacyjnego napięcia akumulatora, zaś fig. 3 - schemat ideowy układu zliczającego czasu rozładowania akumulatora. Układ według wynalazku jest zabudowany w obudowie segmentu wielostanowiskowej ładownicy akumulatorów 1 lamp górniczych nahełmnych i zawiera stabilizowany zasilacz 2 prądu stałego, zegar sterujący 3 i sygnalizator akustyczny 4, które sprzężone są elektrycznie z jednakowymi elektronicznymi blokami 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1 oraz z jednakowymi elektronicznymi blokami 6a,... 6k kontroli rozładowania akumulatorów 1. Każdy blok 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1 zawiera układ kontrolnosygnalizacyjny 7 napięcia akumulatora 1 dla badania jego pojemności oraz układ zliczający 8 czasu rozładowania akumulatora 1. Natomiast każdy blok 6a,... 6k kontroli rozładowania akumulatorów 1 zawiera układ kontrolno-sygnalizacyjny 7 napięcia akumulatora 1. Stabilizowany zasilacz 2 prądu stałego ma dwa niezależne obwody wyjściowe 2a i 2b o dwóch różnych napięciach zasilania, z których pierwszy obwód wyjściowy 2a zasila równolegle układy kontrolno-sygnalizacyjne 7 bloków 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1 i drugich bloków 6a,... 6k kontroli rozładowania akumulatorów 1 oraz sygnalizator akustyczny 4. Natomiast drugi obwód wyjściowy 2b tego stabilizowanego zasilacza 2 prądu stałego zasila równolegle zegar sterujący 3 i układy zliczające 8 czasu rozładowania akumulatora 1 w blokach 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1. Zegar sterujący 3 jest podłączony swym

5 obwodem wyjściowym 3 a równolegle do obwodu wejściowego 8a układu zliczającego 8 czasu rozładowania akumulatora 1 w blokach 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1, który synchronizuje czasowo jego zestaw generatorów 8b przesyłanymi impulsami jednominutowymi. W każdym układzie zliczającym 8 czasu rozładowania akumulatora 1 zestaw generatorów 8b ma drugi obwód wejściowy 8c przyłączony do obwodu przycisku załączającego 9a zliczania czasu oraz trzeci obwód wejściowy 8d sprzężony elektrycznie z przyciskiem kasującym 9b zliczanie czasu, który jest przyłączony do pierwszego obwodu wyjściowego 7a sygnału stopu zliczania w układzie kontrolno-sygnalizacyjnym 7 napięcia akumulatora 1. Zestaw generatorów 8b wysterowuje układ dzielników dziesiętnych 8e, sprzężonych elektrycznie z układem wyświetlaczy 8f. Układ zliczający 8 czasu rozładowania akumulatora 1 określa czas upływający od momentu przyłączenia akumulatora 1 lampy górniczej nahełmnej na stanowisku badawczym do obwodu wejściowego 7b układu kontrolno-sygnalizacyjnego 7 napięcia akumulatora 1 i po naciśnięciu przycisku załączającego 9a, do momentu, gdy zostanie nadany sygnał stopu zliczania do jego trzeciego obwodu wejściowego 8d. Układ kontrolnosygnalizacyjny 7 napięcia akumulatora 1 w blokach 5a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1 ma elektroniczny układ operacyjny 7c z układami progowymi kontrolującymi napięcie rozładowania akumulatora 1 z optycznymi sygnalizatorami progowymi 7d i 7e zawierającymi diody elektroluminescencyjne, a połączonymi z dwoma obwodami wyjściowymi 7a i 7f. Drugi obwód wyjściowy 7f podaje sygnał alarmowy do przyłączonego obwodu wejściowego 4a sygnalizatora akustycznego 4 po obniżeniu na akumulatorze 1 napięcia do wartości 3,2 V. Układ kontrolno-sygnalizacyjny 7 napięcia akumulatora 1 w blokach 6a,... 6k kontroli rozładowania akumulatorów 1 jest podobny do układu kontrolno-sygnalizacyjnego 7 napięcia akumulatora 1 w blokach 5 a,... 5k badania pojemności akumulatorów 1, lecz z innymi wartościami progowymi dla optycznych sygnalizatorów progowych 7d i 7e, nastawionymi na wartość progową obniżonego napięcia do wartości 2,9 V.

6 Fig. 2

7 Fig. 3

8 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.