ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Параметры электронного счетчика импульсов фотонной эмиссии (ФЭ определяет максимальная интенсивность излучения массивов пород вокруг выработок нижних горизонтов подземных рудников.

Параметры интенсивности излучения сначала излучались с использованием макетов приборов, а затем образцов приоров с 1983 по 1986 гг. Измерения проводились в наиболее динамических активных участках массивов горных пород: после проведения технологических взрываний взрывчатых веществ; до и после горных ударов, толчков, выбросов и стреляний краевой части массивов пород; в забоях горных выработок перед приближающимся фронтом отрабатываемых штоков с применением массовых взрывов (одноразовая отбойка массы рудного тела составляет от 3 Ч10 ⁸ до 10 ⁹ кг); во время процессов землетрясений.

Было установлено, что для регистрации ФЭ в режиме счета фотонов электронный счетчик должен обладать восьмиразрядным цифровым табло. При этом для переносного прибора вес источника питания становился великоватым. Но, поскольку при ежедневном контроле в удароопасных местах постоянные измерения нецелесообразно проводить, а заполнением сигналом ФЭ пяти разрядов уже определяет первую степень категории удароопасности, было предложено изготавливать приборы с пятиразрядными счетчиками. С учетом, что импульс содержит около 10 фотонов, быстродействие прибора равно 10 ⁶ фот/с при измерении в режиме счета фотонов. В устройстве предусмотрено ослабление входного сигнала, раз - переключатель чувствительности, который может ослаблять входной сигнал до 100 раз. Таким образом, при быстродействии прибора, равном 10 ⁶ фот/с, он может измерять интенсивность до 10 ⁸ фот/с и справляться с излучением массива при его критическом состоянии. Прибор, снабженный пятиразрядным электронным счетчиком, позволяет точно определять состояния массивов горных пород от третьей до первой степени удароопасности. При превышении интенсивности данной величины, участок выработки выделяется предупреждающими знаками об особой опасности.

В ходе ряда промышленных испытаний были модернизированы все другие узлы счетчика и приведены в соответствие с величинами измеряемой информации. Счётчик импульсов, рис. 1, содержит кварцевый генератор на микросхеме ДД1, делитель частоты на 10 на микросхеме ДД2 и дели­тель частоты на 2 на микросхеме ДД3.1 , которые вырабатывают вре­менной интервал, в течение которого производится счёт импульсов, по­ступающих на вход регистратора от датчика. С помощью переключате­ля 8А1 может быть установлено время счета 1с, 2с, 5с/10с, 60с, рис. 1.

На входе счетчика установлен усилитель на микросхеме ДА1, ко­торый усиливает импульсы с амплитудой 5-50 мВ, поступающие с вы­хода аттенюатора (с переключателя sА1 в схеме измерителя амплиту­ды) до уровня, достаточного для нормальной работы микросхемы ДД4.3, вход которой подключен к выходу микросхемы ДА1.

Диоды vД2 и vДЗ предохраняют микросхему ДА1 от выхода из строя при перегрузке сильным выходным сигналом, ограничивая вели­чину сигнала на входе микросхемы ДА1 уровнем +/- 0,7 В.

С выхода микросхемы ДД4.3 импульсы подаются на выход пяти­зарядного десятичного счетчика импульсов на микросхемах ДД6-ДД10 типа К 176 ИЕЧ, внутри которых имеются также дешифраторы, преоб­разующие количество подсчитанных импульсов в специальный код, не­обходимый для нормальной работы цифровых семисегментных элек­тровакуумных индикаторов hl1- yl5, подключенных к выходам мик­росхем ДД6-ДД10.

Схема управления работой счетчика собрана на микросхемах ДД3.2, ДД4 и ДД5.

Для повышения экономичности схемы накалы ламп индикаторов соединены последовательно и питаются переменным напряжением с частотой 1024 Гц, вырабатываемым микросхемой ДД1. Поскольку ток накала индикаторов значительно превышает пре­дельно допустимый ток нагрузки микросхемы ДД1, на выходе микро­схемы установлен усилитель тока на транзисторах vТ1 и vТ2.

Счётчик питается напряжением 10В, стабилизированным с по­мощью параметрического стабилизатора на стабилитроне vД4 и тран­зисторе vТЗ.

Схема счётчика работает следующим образом. При включении питания прибора конденсатор С6 начинает заряжаться через резистор rб. При этом одновибратор, собранный на элементах ДД5.1 и ДД5.2, вырабатывает короткий импульс начальной установки, который посту­пает на входы « r1» и « r2» микросхемы ДД1 и на входы « r» микро­схем ДД6-ДД10 и устанавливает их в начальное состояние. На цифро­вом табло высвечиваются нули во всех пяти разрядах. Импульс началь­ной установки через элементы ДД4.1 и ДД4.2 поступает также на вход «м» триггера ДД3.2 и устанавливает его в нулевое состояние. Низкий уровень напряжения, поступающий с выхода триггера ДД3.2 на вход элемента ДД4.3, запрещает прохождение импульсов с выхода микро­схемы ДА1 на вход микросхемы ДД10. Во время действия импульса начальной установки конденсатор С8 заряжается через диод Д1. Высо­кий уровень напряжения с конденсатора С8 подаётся на входы « r» микросхем ДД2 и ДД3.1 и устанавливает их в начальное состояние. На выходе элемента ДД4.4, соединённом со входом «С» триггера ДД3.2, в это время поддерживается низкий уровень. После окончания импульса начальной установки конденсатор С8 начинает разряжаться на резистор r8, а микросхема ДД1 начинает вырабатывать импульсы, которые по­даются через переключатель sА1.1 на делитель частоты.

Для правильной работы делителя частоты импульс начальной ус­тановки у микросхем ДД2 и ДД3.1 должен заканчиваться позднее, чем у микросхемы ДД1, что обеспечивается с помощью задерживающей цепочки С8 r8. После разряда конденсатора С8 выход элемента ДД4.4 переходит из нулевого состояния в единичное, при этом на выходе триггера ДД3.2 устанавливается высокий уровень напряжения, кото­рый, поступая на вход элемента ДД4.3, разрешает прохождение им­пульсов с выхода микросхемы ДА1 на вход микросхемы ДД10. Начина­ется счёт импульсов, поступающих из датчика. Через установленное переключателем sА1 время на выходе делителя частоты появляется от­рицательный перепад напряжения, который поступает через дифферен­цирующую цепь С4- r4 на вход элемента ДД4.2. При этом на выходе элемента ДД4.2 появляется короткий положительный импульс, кото­рый переводит триггер ДД3.2 в нулевое состояние. Низкий уровень на­пряжения, поступающий при этом с выхода триггера ДД3.2 на вход элемента ДД4.3, запрещает прохождение импульсов с входа микросхе­мы ДА1 на вход микросхемы ДД10. Счёт импульсов прекращается и на пятиразрядном цифровом табло прибора индицируется число импуль­сов, пришедших из датчика за время счёта.

Для нового измерения необходимо нажать кнопку «пуск». При этом все вышеописанные процессы повторяются.

Для проверки работоспособности счётчика переключатель А2 ус­тановить в положение «проверка». В этом режиме на вход счётчика по­даются импульсы с частотой 32768 Гц, вырабатываемые микросхемой ДД1.

Числа, по достижении которых счётчик должен остановиться в режиме проверки, составляют:

32767 -32768 при времени счёта 1с;

65525 -65536 при времени счёта 2с;

63839 -63840 при времени счёта 5с;

27679 -27680 при времени счёта 10с;

66079 -66080 при времени счёта 60с.

Рис. 1. Электронный счетчик. Схема электрическая принципиальная

Продолжение рис. 1.

Приложение к схеме