НИЗКОЧАСТОТНОЕ ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСЛЯЦИИ АВАРИЙНОГО СИГНАЛА СКВОЗЬ ТОЛЩУ ГОРНЫХ ПОРОД

Заявляемая полезная модель относится к устройствам связи посредством излучения, а точнее к устройству передачи сигнала в низкочастотном диапазоне.
Известно низкочастотное передающее устройство (патент CN 203104417, опубликован 31.07.2013), содержащее множество последовательно соединенных инверторов. Инверторы соединены с низкочастотной антенной. Схема включает в себя транзисторы IGBT.
Недостатком известной радиостанции является низкая надежность функционирования.
Наиболее близким из известных, является передающая радиостанция диапазона сверхнизких частот (патент РФ 2272355 опубликован 20.03.2006), включающая первый и второй дистанционно разнесенные идентичные радиопередающие модули, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок управления, возбудитель и усилитель мощности, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с одноименным входом усилителя мощности и первым входом согласующего устройства, а также горизонтальную заземленную на концах антенну, причем антенны упомянутых модулей параллельно ориентированы между собой. В радиостанцию введена фидерная линия и в каждый модуль введены дополнительный блок управления, согласующий трансформатор с переменным коэффициентом трансформации и блок коммутации, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами усилителя мощности, согласующего трансформатора и согласующего устройства, первый и третий выходы блока коммутации подключены к одноименным входам соответственно согласующего трансформатора и согласующего устройства, второй вход/выход блока коммутации соединен с одноименным входом/выходом согласующего устройства, первый, второй и третий выходы дополнительного блока управления подключены соответственно к входу блока управления, одноименному входу согласующего трансформатора и четвертому входу блока коммутации, четвертый выход которого соединен с антенной, шестой выход подключен к первому входу дополнительного блока управления, при этом пятые входы/выходы блоков коммутации первого и второго радиопередающих модулей соединены между собой фидерной линией, а вторые входы/выходы дополнительных блоков управления упомянутых модулей объединены линией передачи сигналов управления.
Тем не менее, недостатком известной радиостанции также является низкая надежность функционирования.
Целью заявляемой полезной модели является устранение выявленного недостатка для достижения такого технического результата, как повышение надежности функционирования, за счет ввода дополнительных резервных блоков.
Поставленная цель достигается следующим образом: низкочастотное передающее устройство для трансляции аварийного сигнала сквозь толщу горных пород, собранное в корпусе, внутри которого располагаются - основной передающий блок, блок усиления, трансформаторный блок, блок конденсаторов, блок антенного коммутатора и блок питания, при этом выход основного передающего блока связан с входом блока усиления сигнала, выход блока усиления связан с входом трансформаторного блока, выход трансформаторного блока связан с входом блока конденсаторов, выход блока конденсаторов связан с входом блока антенного коммутатора, выход блока антенного коммутатора предназначен для подключения антенного устройства, а блок питания снабжает блоки электроэнергией, характеризующееся тем, что дополнительно содержит резервный передающий блок и блок автоматического ввода резерва, при этом выход основного передающего блока связан с входом блока автоматического ввода резерва, выход которого связан с входом резервного передающего блока, выход которого связан с входом основного передающего блока; причем основной передающий блок дополнительно связан цепью управления с блоком антенного коммутатора и цепью контроля связан с блоком конденсаторов, а также содержит дополнительный блок контроля антенны, подключаемый в разрыв между трансформаторным блоком и блоком конденсаторов.
Низкочастотное передающее устройство, в частности, может характеризоваться тем, что в блоке усиления применены биполярные транзисторы с изолированным затвором.
Низкочастотное передающее устройство, в частности, может характеризоваться тем, что выходной трансформатор выполнен с возможностью переключения выходных напряжений.
Низкочастотное передающее устройство, в частности, может характеризоваться тем, что блок автоматического ввода резерва содержит независимый источник питания.
На Фиг. 1 представлена блок-схема передающего устройства, где цифрами обозначено:
1. Основной передающий блок;
2. Блок усиления;
3. Трансформаторный блок;
4. Блок конденсаторов;
5. Блок антенного коммутатора;
6. Разъем для подключения антенного устройства;
7. Резервный передающий блок;
8. Блок автоматического ввода резерва;
9. Блок контроля антенны;
10. Корпус;
11. Ввод внешнего питания;
12. Заземление.
Представленное низкочастотное передающее устройство действует следующим образом.
При генерации и подаче с диспетчерского пульта (на Фиг не показан) сигнала, осуществляется передача кодированного сообщения, поступающего на низкочастотное передающее устройство. Сигнал, принятый с диспетчерского пульта и попавший на основной (1), либо резервный передающий блок (7), подвергается декодированию, а затем в соответствии с выбранной, на действующем передающем блоке кодограммой, модулирует несущий сигнал передающего блока, рабочих частот для трансляции аварийного сигнала сквозь толщу горных пород. Сформированный сигнал поступает на блок усиления (2), усиливающий сигнал. Трансформаторный блок (3) обеспечивает регулировку выходного напряжения для обеспечения максимальной выходной мощности передатчика. Блок конденсаторов (4) предназначен для реактивного сопротивления антенного устройства на рабочих частотах и снижения за счет этого потерь мощности полезного сигнала. Блок антенного коммутатора (5) непосредственно связан с разъем для подключения антенного устройства (6) и предназначен для подачи сигнала непосредственно через определенное антенное устройство. Работа устройства осуществляется от электрических сетей, подающих напряжение через ввод внешнего питания (11) на блок питания (блок питания, цепи питания на Фиг. не показаны и сформированы по известным схемам), преобразующий напряжение под параметры и для стабильного функционирования электронных боков устройства. Все элементы размещаются внутри корпуса (10), оборудованного заземлением (12).
С целью обеспечения надежного и устойчивого уровня сигнала передатчика, выходной трансформатор трансформаторного блока может быть выполнен с возможностью переключения выходных напряжений, что обеспечивает регулировку выходного напряжения для обеспечения максимальной выходной мощности передатчика. В целях увеличения технологичности схемотехники передающего устройства, а также в целях повышения надежности его работы, в блоке усиления применяется мостовая схема на биполярных транзисторах с изолированным затвором. Применение данного типа транзисторов позволяет получить на выходе большую мощность с высоким КПД, что обеспечивает надежность функционирования устройства в плане передачи сигналов сквозь толщу горных пород, а также позволяет передатчику работать длительное время без перегрева.
Кроме того, в случае неисправности, выхода из строя, выхода параметров за допустимые пределы, источника питания, который питает передающее устройство, в основном и резервном блоках передающего устройства предусмотрены независимые источники питания (на Фиг. не показаны), для передачи телеметрической информации о возникшей неисправности основного источника питания, на пульт диспетчера. За счет этого обеспечивается непрерывное и надежное функционирование устройства.
С учетом требований, предъявляемым к надежности работы устройств, осуществляющих непосредственную связь с персоналом, находящимся под землей (различные шахтные работы), необходимо обеспечивать безотказную связь, для возможной передачи экстренных сигналов с поверхности земли (из диспетчерской), сквозь толщу горных пород. Для этих целей в низкочастотное передающее устройство дополнительно вводятся резервный передающий блок (8) и блок автоматического ввода резерва (9). В случае обнаружения, встроенной системой самодиагностики, неисправности в основном передающем блоке, блоком автоматического ввода резерва принимается решение об отключении основного блока и включении в работу резервного передающего блока, о чем также идет телеметрическая информация на диспетчерский пульт. При этом переключение может идти как в автоматическом режиме, так и при помощи команды, отправленной с диспетчерского пульта.
Также, в устройстве трансляции низкочастотного аварийного сигнала, сквозь толщу горных пород, может быть предусмотрено наличие блока контроля антенны, включаемого непосредственно в разрыв, между блоками трансформаторным и конденсаторов. Блок контроля антенны позволяет отслеживать неисправности антенны, такие как изменение сопротивления изоляции, емкости и индуктивности, сигнализировать об обрыве. Контроль обеспечивается отсылкой коротких импульсов, с последующей обработкой данных. При этом отсылка импульсов может производиться как в автоматическом режиме, так и с диспетчерского пульта. При обнаружении неисправности антенны, подается сигнал и происходит смена передающей антенны в блоке антенного коммутатора. За счет этого обеспечивается надежность функционирования передающего устройства.
Таким образом, применение в низкочастотном передающем устройстве дополнительного резервного передающего блока, управляемого блоком автоматического ввода резерва, а также блока контроля антенны, позволяет достигать заявляемого технического результата, а именно - повышение надежности функционирования.
Промышленная применимость.
Заявляемое низкочастотное передающее устройство для трансляции аварийного сигнала сквозь толщу горных пород, может найти широкое применение при осуществлении связи с поверхностью, из горных выработок, для своевременного предупреждения горняков об опасности. Изготавливается на специализированных предприятиях научно-электронной промышленности.