技术领域
[0001] 本
发明涉及煤矿安全领域，更具体涉及煤矿红外感应式风门报警控制器。
背景技术
[0002] 我国许多煤矿井下
通风系统复杂，通风设施很多，管理工作难度大，在通风设施里，风门是必不可少的通风设施之一。《煤矿安全规程》指出，在井下巷道的某些地点必须安装至少两道常闭风门。当车辆和行人通过时，应一扇打开，一扇关闭，禁止同时开启。为防止一扇门开启后，另一扇门外需要通过人员误开启风门，造成风流
短路或人员挤伤，需要在两扇风门外安装风门开启提示、报警装置。
[0003] 目前煤矿井下风门报警装置采用的是永久强
力磁
铁、干簧管、语音报警器等设备组成的报警系统。其工作原理是强力
磁铁与干簧管靠近时，干簧管常闭触点受
磁场影响，触点打开。当强力磁铁与干簧管两者距离大于5mm时，干簧管脱离磁场影响，触点闭合，报警器控制
电路接通，提示对面风门外人员，该道风门开启。采用此种方式的风门报警，为井下安全生产带来了一定保障。但在长期使用过程中，发现干簧管控制报警器的方式存在一定问题。如安装线路多，接线复杂、干簧管触点
氧化、动金属臂疲劳粘连等，极易造成报警器长响或不响。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于
现有技术煤矿井下风门报警装置极易造成报警器长响或不响的问题。
[0005] 本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：煤矿红外感应式风门报警控制器，包括电源模
块、红外感应模块、延时模块以及
开关控
制模块，所述红外感应模块的输出端与所述延时模块的输入端连接，所述延时模块的输出端与所述开关
控制模块的输入端连接，所述电源模块分别为所述红外感应模块、延时模块以及开关控制模块供电；
[0006] 所述红外感应模块包括
振荡器、红外接收电路、红外发射电路、选频电路以及整形电路，所述红外接收电路与红外发射电路通讯连接，所述振荡器的输出端与红外发射电路的输入端连接，所述红外发射电路的输出端以及红外接收电路的输出端均与选频电路的输入端连接，所述选频电路的输出端与整形电路的输入端连接。
[0007] 第一风门和第二风门相对设置，第一风门的
门框上安装有一个煤矿红外感应式风门报警控制器，第二风门的门框上也安装一个煤矿红外感应式风门报警控制器。
[0008] 优选的，所述电源模块包括排针J2、
二极管D5、
电阻R7、电容C2以及电容C4，排针J2的第一引脚和第二引脚间接电源V1，排针J2的第一引脚接地，排针J2的第二引脚接二极管D5的
阳极，二极管D5的
阴极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电容C2的一端以及电容C4的一端，电容C2的另一端以及电容C4的另一端接地。其中电容C2和电容C4是滤波的作用，使得电路更稳定。二极管D5可以防止电源极性接反，保证电路安全。
[0009] 优选的，所述振荡器包括电阻R10、二极管D6、电阻R11、电容C5以及
施密特触发器第三部分U1C，所述电阻R10的一端与二极管D6的阳极连接，施密特触发器第三部分U1C的第八引脚和第九引脚连接在一起并接到二极管D6的阳极，所述电容C5的一端与施密特触发器第三部分U1C的第八引脚和第九引脚连接；所述电阻R10的另一端、电阻R11的另一端以及施密特触发器第三部分U1C的第十引脚连接到一起。所述振荡器从施密特触发器第三部分U1C的第十引脚输出脉冲
信号给下一级电路。
[0010] 优选的，所述红外发射电路包括电阻R12、
三极管Q4、电阻R9以及红外发射管D2，所述电阻R12的一端与施密特触发器第三部分U1C的第十引脚连接，电阻R12的另一端与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极与电源VDD连接，所述三极管Q4的集
电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接红外发射管D2的阳极，所述红外发射管D2的阴极接电容C5的另一端。从施密特触发器第三部分U1C的第十引脚输出的脉冲信号经三极管Q4放大后驱动红外发射管D2向空间发射红外信号，此信号如果没有被障碍物挡住，红外接收管D1无法接收到信号，故后面的电路不工作；当红外发射管D2前面有障碍物时，发射的红外信号被障碍物发射回来，就会被红外接收管D1接收到，后续电路导通。
[0011] 优选的，所述红外接收电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、红外接收管D1以及电阻R3，所述电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，所述电容C1的一端接电阻R1的另一端，所述电容C1的另一端接电阻R2的另一端；所述红外接收管D1的阳极接电容C1的一端，三极管Q1的基极接电容C1的另一端，三极管Q1的集电极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，红外接收管D1的阴极接电阻R3的另一端；三极管Q1的发射极接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电阻R2的一端；所述三极管Q2的集电极接电容C2的一端。红外接收管D1接收到红外发射管D2发射的信号以后，接收的信号经三极管Q1、三极管Q2放大，最后在电阻R3端输出放大的红外信号。
[0012] 优选的，所述选频电路包括施密特触发器第一部分U1A和电阻R4，所述三极管Q2的集电极以及三极管Q1的集电极均与所述施密特触发器第一部分U1A的第一引脚连接，三极管Q4的集电极与施密特触发器第一部分U1A的第二引脚连接，所述电阻R4的一端与所述施密特触发器第一部分U1A的第三引脚连接。电阻R3端输出放大的红外信号由施密特触发器第一部分U1A进行选频。
[0013] 优选的，所述整形电路包括施密特触发器第四部分U1D、电阻R13以及二极管D7，所述二极管D7的阴极与所述电阻R4的另一端连接，所述二极管D7的阳极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电源VDD；所述施密特触发器第四部分U1D的第二引脚和第三引脚均接二极管D7的阳极。由施密特触发器第一部分U1A进行选频的信号经施密特触发器第四部分U1D进行整形电路整形后在施密特触发器第四部分U1D的第十一引脚输出。
[0014] 优选的，所述延时模块包括电阻R5、可调电阻VR1、电容C3以及二极管D8，所述二极管D8的阳极接施密特触发器第四部分U1D的第十一引脚，二极管D8的阴极接电容C3的一端，电容C3的一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接可调电阻VR1的一端，可调电阻VR1的另一端接电容C3的另一端，电容C3的另一端接地；所述可调电阻VR1的可调端接电容C3的另一端。调节可调电阻VR1可以调节每次动作后的延时时间，本发明设计的延时时间在0-40S范围可调，由于各元件参数有一定的误差，所以延时时间会略有差别。延时模块的设置避免由于风门没有关严实或者风门短暂开启导致的电路频繁动作，经过延时模块的设置只有当风门完全打开时电路才动作，避免报警模块长响或者误响。
[0015] 优选的，所述开关控制模块包括施密特触发器第二部分U1B、电阻R6、三极管Q3、电阻R14、电阻R15、三极管Q5、电阻R8、
发光二极管D3、二极管D4以及继电器，所述继电器包括线圈K2和常开触点K1，所述施密特触发器第二部分U1B的第五引脚和第六引脚均连接到电阻R5的一端，所述施密特触发器第二部分U1B的第四引脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接红外发射管D2的阴极；三极管Q3的发射极接电源VDD，三极管Q5的基极接到电阻R14的电阻R15的连线上，三极管Q5的发射极接电阻R15的另一端并接地；三极管Q5的集电极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接发光二极管D3的阳极，发光二极管D3的阴极接线圈K2的一端，线圈K2的另一端接二极管D4的阴极并接到排针J2与二极管D5的阳极的
连接线上。若红外接收管D1接收到信号后，最后会在施密特触发器第二部分U1B的第四引脚输出延时后的低电平信号，使三极管Q3、三极管Q5导通，线圈K2得电，常闭触点K1吸合，发光二极管D3为继电器工作状态指示灯，当继电器所在回路导通，发光二极管D3发光，指示该电路导通。
[0016] 优选的，所述红外感应式风门报警控制器还包括报警模块，所述报警模块包括控制器、第一常闭触点和第二常闭触点，第一常闭触点和第二常闭触点分别与控制器连接，所述第一常闭触点与第一风门的门框上安装的煤矿红外感应式风门报警控制器的常开触点的两端连接且第一常闭触点与所述常开触点为一组联动触点，所述第二常闭触点与第二风门上安装的煤矿红外感应式风门报警控制器的常开触点连接，当第一常闭触点和第二常闭触点均闭合，控制器同时接收到来自第一风门上煤矿红外感应式风门报警控制器的信号以及来自第二风门上的煤矿红外感应式风门报警控制器的信号，报警模块动作，发生语音报警。
[0017] 本发明相比现有技术具有以下优点：本发明采用的是通过安装在门框上的红外发射管D2，发出的红外线信号是否被关闭的风门反射，判断前方风门关闭或开启，当两个风门同时开启时，触发报警模块动作发出语音报警。反馈的信号经放大，驱动继电器动作，利用继电器的常开触点K1控制报警模块的语音报警。采用本发明的红外感应式风门报警控制器后，常开触点K1切换
电压和
电流值大于现有技术的干簧管触点，触点使用寿命高于干簧管触点，不会因为常开触点的故障而出现不响或者长响的状态，只会通过红外感应模块触发整个电路的工作，从而使得报警模块响应；延时模块的设计也避免因为风门误开或者开了缝隙导致的电路误动作，从而避免报警模块误响或者长响；另外，本发明的继电器触点闭合、开启是利用
弹簧的反作用力返回原来的
位置，使动触点与原来的静触点吸合，避免发生干簧管中动金属臂疲劳失去弹性造成触点不吸合的现象。
附图说明
[0018] 图1为本发明
实施例提供的煤矿红外感应式风门报警控制器的结构
框图；
[0019] 图2为本发明实施例提供的煤矿红外感应式风门报警控制器的电路原理图。
具体实施方式
[0020] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0021] 如图1所示为煤矿红外感应式风门报警控制器的结构框图，煤矿红外感应式风门报警控制器，包括电源模块、红外感应模块、延时模块以及开关控制模块，所述红外感应模块的输出端与所述延时模块的输入端连接，所述延时模块的输出端与所述开关控制模块的输入端连接，所述电源模块分别为所述红外感应模块、延时模块以及开关控制模块供电；
[0022] 所述红外感应模块包括振荡器、红外接收电路、红外发射电路、选频电路以及整形电路，所述红外接收电路与红外发射电路通讯连接，所述振荡器的输出端与红外发射电路的输入端连接，所述红外发射电路的输出端以及红外接收电路的输出端均与选频电路的输入端连接，所述选频电路的输出端与整形电路的输入端连接。第一风门和第二风门相对设置，第一风门的门框上安装有一个煤矿红外感应式风门报警控制器，第二风门的门框上也安装一个煤矿红外感应式风门报警控制器。
[0023] 如图2所示为煤矿红外感应式风门报警控制器的电路原理图，以下详细介绍给模块的组成以及模块之间的连接关系。所述电源模块包括排针J2、二极管D5、电阻R7、电容C2以及电容C4，排针J2的第一引脚和第二引脚间接电源V1，排针J2的第一引脚接地，排针J2的第二引脚接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电容C2的一端以及电容C4的一端，电容C2的另一端以及电容C4的另一端接地。其中电容C2和电容C4是滤波的作用，使得电路更稳定。二极管D5可以防止电源极性接反，保证电路安全。
[0024] 所述振荡器包括电阻R10、二极管D6、电阻R11、电容C5以及施密特触发器第三部分U1C，所述电阻R10的一端与二极管D6的阳极连接，施密特触发器第三部分U1C的第八引脚和第九引脚连接在一起并接到二极管D6的阳极，所述电容C5的一端与施密特触发器第三部分U1C的第八引脚和第九引脚连接；所述电阻R10的另一端、电阻R11的另一端以及施密特触发器第三部分U1C的第十引脚连接到一起。所述振荡器从施密特触发器第三部分U1C的第十引脚输出脉冲信号给下一级电路。
[0025] 所述红外发射电路包括电阻R12、三极管Q4、电阻R9以及红外发射管D2，所述电阻R12的一端与施密特触发器第三部分U1C的第十引脚连接，电阻R12的另一端与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极与电源VDD连接，所述三极管Q4的集电极与电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接红外发射管D2的阳极，所述红外发射管D2的阴极接电容C5的另一端。从施密特触发器第三部分U1C的第十引脚输出的脉冲信号经三极管Q4放大后驱动红外发射管D2向空间发射红外信号，此信号如果没有被障碍物挡住，红外接收管D1无法接收到信号，故后面的电路不工作；当红外发射管D2前面有障碍物时，发射的红外信号被障碍物发射回来，就会被红外接收管D1接收到，后续电路导通。
[0026] 所述红外接收电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、红外接收管D1以及电阻R3，所述电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，所述电容C1的一端接电阻R1的另一端，所述电容C1的另一端接电阻R2的另一端；所述红外接收管D1的阳极接电容C1的一端，三极管Q1的基极接电容C1的另一端，三极管Q1的集电极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，红外接收管D1的阴极接电阻R3的另一端；三极管Q1的发射极接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电阻R2的一端；所述三极管Q2的集电极接电容C2的一端。红外接收管D1接收到红外发射管D2发射的信号以后，接收的信号经三极管Q1、三极管Q2放大，最后在电阻R3端输出放大的红外信号。
[0027] 所述选频电路包括施密特触发器第一部分U1A和电阻R4，所述三极管Q2的集电极以及三极管Q1的集电极均与所述施密特触发器第一部分U1A的第一引脚连接，三极管Q4的集电极与施密特触发器第一部分U1A的第二引脚连接，所述电阻R4的一端与所述施密特触发器第一部分U1A的第三引脚连接。电阻R3端输出放大的红外信号由施密特触发器第一部分U1A进行选频。
[0028] 所述整形电路包括施密特触发器第四部分U1D、电阻R13以及二极管D7，所述二极管D7的阴极与所述电阻R4的另一端连接，所述二极管D7的阳极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电源VDD；所述施密特触发器第四部分U1D的第二引脚和第三引脚均接二极管D7的阳极。由施密特触发器第一部分U1A进行选频的信号经施密特触发器第四部分U1D进行整形电路整形后在施密特触发器第四部分U1D的第十一引脚输出。
[0029] 所述延时模块包括电阻R5、可调电阻VR1、电容C3以及二极管D8，所述二极管D8的阳极接施密特触发器第四部分U1D的第十一引脚，二极管D8的阴极接电容C3的一端，电容C3的一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接可调电阻VR1的一端，可调电阻VR1的另一端接电容C3的另一端，电容C3的另一端接地；所述可调电阻VR1的可调端接电容C3的另一端。调节可调电阻VR1可以调节每次动作后的延时时间，本发明设计的延时时间在0-40S范围可调，由于各元件参数有一定的误差，所以延时时间会略有差别。
[0030] 所述开关控制模块包括施密特触发器第二部分U1B、电阻R6、三极管Q3、电阻R14、电阻R15、三极管Q5、电阻R8、发光二极管D3、二极管D4以及继电器，所述继电器包括线圈K2和常开触点K1，所述施密特触发器第二部分U1B的第五引脚和第六引脚均连接到电阻R5的一端，所述施密特触发器第二部分U1B的第四引脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接红外发射管D2的阴极；三极管Q3的发射极接电源VDD，三极管Q5的基极接到电阻R14的电阻R15的连线上，三极管Q5的发射极接电阻R15的另一端并接地；三极管Q5的集电极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接发光二极管D3的阳极，发光二极管D3的阴极接线圈K2的一端，线圈K2的另一端接二极管D4的阴极并接到排针J2与二极管D5的阳极的连接线上。若红外接收管D1接收到信号后，最后会在施密特触发器第二部分U1B的第四引脚输出延时后的低电平信号，使三极管Q3、三极管Q5导通，线圈K2得电，常闭触点K1吸合，发光二极管D3为继电器工作状态指示灯，当继电器所在回路导通，发光二极管D3发光，指示该电路导通。
[0031] 所述红外感应式风门报警控制器还包括报警模块，所述报警模块包括控制器、第一常闭触点和第二常闭触点，第一常闭触点和第二常闭触点分别与控制器连接，所述第一常闭触点与第一风门的门框上安装的煤矿红外感应式风门报警控制器的常开触点的两端连接且第一常闭触点与所述常开触点为一组联动触点，所述第二常闭触点与第二风门上安装的煤矿红外感应式风门报警控制器的常开触点连接，当第一常闭触点和第二常闭触点均闭合，控制器同时接收到来自第一风门上煤矿红外感应式风门报警控制器的信号以及来自第二风门上的煤矿红外感应式风门报警控制器的信号，报警模块动作，发生语音报警，其中语音报警可通过多种方式实现，例如接一个喇叭，通过控制器控制喇叭的动作。
[0032] 需要说明的是，施密特触发器第一部分U1A、施密特触发器第二部分U1B、施密特触发器第三部分U1C以及施密特触发器第四部分U1D共同组成芯片CD4093，为了绘制原理图的方便才将芯片CD4093拆成四个部分进行描述。
[0033] 另外，本发明中报警模块的控制器以及两个常闭触点本领域技术人员可以根据需要选择，并不限定控制器的型号以及控制器与常闭触点具体的引脚连接关系，只要能实现本发明的报警模块的功能即可。
[0034] 本发明的工作过程和工作原理为：本
申请的两个风门均安装红外感应式风门报警控制器，每个红外感应式风门报警控制器电路原理相同，其中以第一风门上的红外感应式风门报警控制器为例详细介绍其原理。第一风门上，电阻R10、二极管D6、电阻R11、电容C5以及施密特触发器第三部分U1C组成振荡器，所述振荡器从施密特触发器第三部分U1C的第十引脚输出脉冲信号经三极管Q4放大后驱动红外发射管D2向空间发射红外信号，此信号如果没有被障碍物挡住，红外接收管D1无法接收到信号，故后面的电路不工作；当红外发射管D2前面有障碍物时，发射的红外信号被障碍物发射回来，就会被红外接收管D1接收到，后续电路导通。红外接收管D1接收到红外发射管D2发射的信号以后，接收的信号经三极管Q1、三极管Q2放大，最后在电阻R3端输出放大的红外信号。电阻R3端输出放大的红外信号由施密特触发器第一部分U1A进行选频，再经施密特触发器第四部分U1D进行整形后在施密特触发器第四部分U1D的第十一引脚输出至延时模块，延时模块中调节可调电阻VR1可以调节每次动作后的延时时间，本发明设计的延时时间在0-40S范围可调，由于各元件参数有一定的误差，所以延时时间会略有差别。最后会在施密特触发器第二部分U1B的第四引脚输出延时后的低电平信号，使三极管Q3、三极管Q5导通，线圈K2得电，常闭触点K1吸合，发光二极管D3为继电器工作状态指示灯，当继电器所在回路导通，发光二极管D3发光，指示该电路导通，常开触点K1闭合以后，报警模块的第一常闭触点与常开触点K1属于一组联动触点，报警模块的第一常闭触点断开，报警模块的控制器检测到第一常闭触点送来的低电平，表示第二风门关闭，常开触点K1断开以后，报警模块的第一常闭触点与常开触点K1属于一组联动触点，报警模块的第一常闭触点闭合，报警模块的控制器检测到第一常闭触点送来的高电平，表示第二风门开启；同样的，第二风门的门框上也安装有红外感应式风门报警控制器，第二风门上安装的红外感应式风门报警控制器的常开触点闭合以后，报警模块的第二常闭触点与第二风门上安装的红外感应式风门报警控制器的常开触点属于一组联动触点，报警模块的第二常闭触点断开，报警模块的控制器检测到第二常闭触点送来的低电平，表示第一风门关闭，第二风门上安装的红外感应式风门报警控制器的常开触点断开以后，报警模块的第二常闭触点闭合，报警模块的控制器检测到第二常闭触点送来的高电平，表示第一风门开启，当控制器同时检测到第一常闭触点送来的高电平和第二常闭触点送来的高电平表示第一风门和第二风门同时开启，发出语音报警，提示现场人员采取措施，关闭一个风门。
[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
