Автономная система громкоговорящей связи асгс-02
Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 предназначена для обеспечения двухсторонней симплексной громкоговорящей связи между абонентами в подземных выработках угольных шахт, опасных по газу (метану) и угольной пыли в макроклиматических районах с умеренным холодным климатом. Искробезопасная автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 позволяет оперативно организовать связь между абонентами в различных местах шахты при полном отсутствии электроэнергии. Задачей предлагаемой автономной системы громкоговорящей связи является обеспечение качественной передачи речи, возможность длительной автономной работы без подключения к сети, а также обеспечение дальности передачи до 2000 м. Поставленные задачи решаются с помощью того, что при включении абонентского поста в режиме «разговор» и «вызов» все последующие посты включаются дистанционно, поскольку их громкоговорители подключены непосредственно к усилителям мощности в этих постах, кроме того, в предлагаемой системе используется раздельная передача речи, предупредительного сигнала и сигнала «вызов» за счет того, что для передачи речи используется усилитель мощности с динамической головкой, а для передачи предупредительного сигнала и сигнала «вызов» применяется дополнительно установленный в отделении связи пьезокерамический излучатель, который запитан от искробезопасного преобразователя напряжения, кроме того, каждый абонентский пост снабжен дополнительно установленными на крышке отделения связи кнопками, разъемами и светодиодами, а на крышке отделения вводов и на дне корпуса - разборными вентиляционными устройствами. Кроме того, поставленные задачи решаются с помощью того, что в качестве источника питания для поста абонентского использована перезаряжаемая аккумуляторная батарея, искробезопасность которой обеспечивается применением токоограничительного устройства, а в качестве токоограничительного устройства используется резистор, при этом аккумуляторная батарея и токоограничительное устройство установлены в корпусе абонентского поста в отдельной оболочке и залиты затвердевающим компаундом, а усилитель мощности включен по мостовой схеме, позволяющей снизить ток потребления и повысить КПД усилителя. Благодаря вышеперечисленному, автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 обеспечивает: быструю организацию связи между абонентами в различных местах шахты при полном отсутствии электроэнергии; громкий выходной сигнал, не менее 95 Дб; длительный срок эксплуатации между зарядкой батареи за счет применения высокоэффективной аккумуляторной батареи и низким потреблением системы; работоспособность системы связи в условиях повышенной влажности в связи с применением громкоговорителя с диффузором из майлара.
Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 предназначена для обеспечения двухсторонней симплексной громкоговорящей связи между абонентами в подземных выработках угольных шахт, опасных по газу (метану) и угольной пыли в макроклиматических районах с умеренным холодным климатом.
Искробезопасная автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 позволяет оперативно организовать связь между абонентами в различных местах шахты при полном отсутствии электроэнергии.
Известна аппаратура громкоговорящей связи АС-3-СМ3 и АС-3-СМ4 предназначенная для двусторонней симплексной громкоговорящей связи между абонентами очистного забоя и штрека, подачи и контроля прохождения предупредительного сигнала перед включением и началом перемещения забойных машин, а также выдачи команд на отключение конвейера и автоматического фидерного выключателя.
Основными составными частями аппаратуры являются станция громкоговорящей связи, пост абонентский и блок концевой.
Станция выполнена во взрывобезопасном исполнении и представляет собой стальной круглый корпус сварной конструкции, к которому приварен аккумуляторный отсек. Корпус разделен на камеру кабельных вводов и аппаратную камеру. С передней и задней стороны корпус закрывается крышками. В корпусе размещены две выемные панели и блок аккумулятора. Верхняя выемная панель представляет собой стальное основание, на котором установлены блок усилителя мощности, блок генератора предупредительного сигнала, блок искрозащиты, выходной трансформатор усилителя мощности, блок ключей, разъем для подключения панели к остальной схеме СГС. Нижняя выемная панель представляет собой стальное основание, на котором установлен блок питания, силовой трансформатор с выпрямительным мостом и конденсаторами фильтра, вставка плавкая и разъем для подключения к остальной схеме СГС. В аккумуляторном отсеке расположена аккумуляторная батарея и реле, предохраняющие ее от глубокого разряда. (ООО "Завод осветительного оборудования») ( http://www.zavosvet.ru/apparatura_gromkogovoryaschey_svyazi) .
Недостатками описанного устройства является некачественная передача речи, недостаточная дальность передачи, а также то, что система работает от сетевого напряжения.
Наиболее близким техническим решением является система громкоговорящей связи, включающая переговорный комбайновый аппарат типа АП-КМ предназначенный для организации прямой громкоговорящей связи по цепям управления совместно с аппаратурой предупредительной сигнализации типа АУПС-М. при этом возможно подключение до трех аппаратов, работающих параллельно, а также для организации прямой громкоговорящей связи по обособленной двухпроводной линии с подключением до пяти аппаратов. (Верещагин Г.П. «Связь в угольной промышленности», Москва, «Недра» 1991 г., стр.270).
Аппарат АП-КМ конструктивно выполнен в разделенном перегородкой на две камеры пластмассовом корпусе. Крышка передней камеры является одновременно выемной частью, на которой установлены микрофон, громкоговоритель, ключ переключения рода работы и плата монтажа. Камера питания разделена на два отсека, в которые устанавливаются элементы батареи. На задней крышке закреплен кабель для подключения аппарата в линию.
Недостатком указанной системы громкоговорящей связи является использование одноразовой батареи, что усложняет эксплуатацию системы в целом, кроме того, система не может обеспечить качественную передачу речи, а также дальность передачи.
Задачей предлагаемой автономной системы громкоговорящей связи является обеспечение качественной передачи речи, возможность длительной автономной работы без подключения к сети, а также обеспечение дальности передачи до 2000 м.
Поставленные задачи решаются с помощью того, что при включении абонентского поста в режиме «разговор» и «вызов» все последующие посты включаются дистанционно, поскольку их громкоговорители подключены непосредственно к усилителям мощности в этих постах, кроме того, в предлагаемой системе используется раздельная передача речи, предупредительного сигнала и сигнала «вызов» за счет того, что для передачи речи используется усилитель мощности с динамической головкой, а для передачи предупредительного сигнала и сигнала «вызов» применяется дополнительно установленный в отделении связи пьезокерамический излучатель, который запитан от искробезопасного преобразователя напряжения, кроме того, каждый абонентский пост снабжен дополнительно установленными на крышке отделения связи кнопками, разъемами и светодиодами, а на крышке отделения вводов и на дне корпуса - разборными вентиляционными устройствами.
Кроме того, поставленные задачи решаются с помощью того, что в качестве источника питания для поста абонентского использована перезаряжаемая аккумуляторная батарея, искробезопасность которой обеспечивается применением токоограничительного устройства, а в качестве токоограничительного устройства используется резистор, при этом аккумуляторная батарея и токоограничительное устройство установлены в корпусе абонентского поста в отдельной оболочке и залиты затвердевающим компаундом, а усилитель мощности включен по мостовой схеме, позволяющей снизить ток потребления и повысить КПД усилителя.
Благодаря вышеперечисленному, автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 обеспечивает:
- быструю организацию связи между абонентами в различных местах шахты при полном отсутствии электроэнергии;
- громкий выходной сигнал, не менее 95 Дб;
- длительный срок эксплуатации между зарядкой батареи за счет применения высокоэффективной аккумуляторной батареи и низким потреблением системы;
- работоспособность системы связи в условиях повышенной влажности в связи с применением громкоговорителя с диффузором из майлара.
Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 состоит из постов абонентских (ПА) в количестве от 2-х до 5 штук.
Конструкция поста абонентского показана на рисунке 1 и представляет собой сварную конструкцию 1 прямоугольной формы, разделенную на два отделения - отделение вводов и отделение связи. В отделении ввода установлена аккумуляторная батарея 2. В отделении связи расположены блок усилителя мощности 3, акустический излучатель 4 и клемма 6 для подключения внутренних соединений. На крышке отделения связи 11 расположены громкоговоритель 7, кнопки 8, микрофон, разъем и светодиоды. На крышке отделения вводов 12 и на дне отделения вводов расположены разборные вентиляционные устройства 10. На перегородке между отделениями имеются проходные зажимы 5 для подключения внешних соединений.
Структурная и электрическая принципиальная схемы поста абонентского показаны на рисунке 2 и 3 и представлены следующими элементами:
Логическое устройство ЛУ собрано на микросхеме DA1; DD1, транзисторах VT2, VT3, VT4, VT5, VT6, VT7 и выполняет следующие функции:
- контроль разряда аккумуляторной батареи.
- выбор и исполнение команд «Вызов» и «Разговор».
- усилитель мощности УМ выполнен на микросхеме DA2. УМ усиливает сигнал по мощности в режиме «Разговор».
- преобразователь напряжения DC выполнен на микросхеме DA3. DC повышает напряжение в режиме «Вызов».
- микрофонный усилитель МУ выполнен на транзисторе VT8. МУ усиливает речевой сигнал в режиме «Разговор».
- усилитель передачи УП выполнен на микросхеме DA4. УП в режиме «Разговор» усиливает речевой сигнал по мощности и передает его в линию.
Схема работает следующим образом:
При нажатии кнопки SB1 «Разговор» на передней панели, включаются микрофонный усилитель МУ и усилитель передачи УП, светодиод HL2 загорается. Усиленный речевой сигнал от микрофона BA 3 подается в линию. Логическое устройство последующих постов опознает сигнал «Разговор» и включает усилитель мощности. Речевой сигнал слышен на всех постах.
При нажатии кнопки SB2 «Вызов» на передней панели, включается преобразователь напряжения DC, который подает напряжение на акустический излучатель BA 2, светодиод HL1 загорается. Логическое устройство последующих постов опознает сигнал «Вызов» и включает преобразователь напряжения DC. Сигнал «Вызов» слышен на всех постах.
При разряде аккумуляторной батареи ниже установленной нормы, пост абонентский автоматически отключается от источника питания. Светодиоды HL1, HL2 при нажатии кнопки «Вызов» и «Разговор» не загораются.
Новизна автономной системы громкоговорящей связи АСГС-02 заключается в следующем:
Вместо одноразовых элементов батарей, используемых до сих пор в системах громкоговорящей связи в качестве источника питания разработана и применяется искробезопасная аккумуляторная батарея АБ1. Искробезопасность аккумуляторной батареи обеспечивается применением токоограничительного устройства. В качестве токоограничительного устройства разработан специальный резистор, соответствующего номинала и мощности. Аккумуляторная батарея и токоограничительное устройство установлены в отдельной оболочке, залиты затвердевающим компаудом и представляют собой неразъемную конструкцию. Оболочка с аккумуляторной батареей с токоограничительным устройством устанавливаются в отдельную камеру. Срок службы одноразовых элементов питания прототипа (аппарата АП-КМ) - 2000 часов при отношении работы «прием-передача» 1:10. Срок службы перезаряжаемой аккумуляторной батареи более пяти лет. Искробезопасную аккумуляторную батарею можно снимать, устанавливать и перемещать в шахтах опасных по газу и пыли, не поднимая пост абонентский на поверхность.
Выход разделителя АП-КМ имеет разделительный конденсатор и трансформатор, которые для обеспечения искробезопасности аппарата залиты эпоксидным компаудом в единый неразборный блок. Принципиальным отличием усилителя мощности АСГС-02, выполненного на микросхеме DA2, является отсутствие трансформатора, который из-за довольно большой индуктивности представляет собой серьезную опасность как источник воспламенения взрывоопасной смеси и поэтому должен быть снабжен дополнительными элементами искрозащиты. Включение усилителя мощности DA2 по мостовой схеме позволило не только снизить ток потребления и повысить КПД усилителя, но и исключить применение разделительного конденсатора в цепи выхода усилителя мощности и динамической головки BA1. Включение усилителя мощности в других режимах работы требует применения разделительного конденсатора емкостью от 200 до 1000 мкФ в цепи выхода усилителя мощности и динамической головки. Конденсатор такой емкости совместно с индуктивностью динамической головки тоже представляет серьезную опасность как источник воспламенения искроопасной смеси. Микросхема DA2 включенная по мостовой схеме позволяет создать простой (минимум навесных элементов) и искробезопасный усилитель мощности.
Недостатком АП-КМ является то, что при включении аппарата в режимах «разговор» и «вызов» включается только усилитель мощности аппарата, с которого производится передача речи или сигнала «вызов». Все остальные аппараты отключены, а
их громкоговорители подсоединяются к усилителю мощности, с которого происходит передача речи или сигнала. Учитывая, что длина линии связи составляет 2000 метров, а среднее значение по заводским измерениям сопротивления шлейфа пары жил кабеля типа ТАШ составляет 49,4 Ом/км, тогда как среднее эксплуатационное значение из-за тяжелых условий эксплуатации кабелей в шахте составляет 79,5 Ом/км, получаем значительное ухудшение качества и разборчивости речи и снижение мощности сигнала «вызов». При включении поста абонентского в режимах «разговор» и «вызов» системы АСГС-02, все последующие посты включаются дистанционно, а их громкоговорители подключены непосредственно к усилителям мощности в этих постах, минуя шлейф линии связи длиной 2000 метров, что значительно улучшает качество речи.
При работе системы АСГС-02, основным параметром является ток потребления от аккумуляторной батареи, который определяет время работы поста абонентского до перезарядки аккумуляторной батареи. Для снижения тока потребления разработана раздельная система передачи речи, предупредительного сигнала и сигнала «вызов». Для передачи речи используется усилитель мощности с динамической головкой. Для передачи предупредительного сигнала и сигнала «вызов» применен пьезокерамический излучатель, который запитывается от искробезопасного преобразователя напряжения, собранного на микросхеме DA3 с дополнительными элементами искрозащиты и залитого затвердевающим компаудом. В режиме «вызов» это позволяет получить громкий сигнал, звуковое давление которого на расстоянии один метр по оси излучения составляет порядка 100 децибел. При этом ток, потребляемый от аккумуляторной батареи имеет низкое значение 40-50 мА при напряжении аккумуляторной батареи 6 В. Тогда как для достижения уровня звукового давления 95 децибел при использовании усилителя мощности с динамической головкой, ток потребления от аккумуляторной батареи, составляет более 500 мА. Это позволяет значительно увеличить время работы поста абонентского до перезарядки аккумуляторной батареи. Для раздельного включения усилителя мощности с динамической головкой и пьезокерамического излучателя разработана система дистанционного включения усилителя мощности с динамической головкой и пьезокерамического излучателя потенциалами напряжения.
Технические данные на автономную систему громкоговорящей связи АСГС-02 приведены в табл.1
Таблица 1
| Наименование параметра | Норма | |
| 1. | Маркировка взрывозащиты - пост абонентский ПА | РО ExialX |
| 2. | Количество постов абонентских | От 2 до 5 |
| 3. | Напряжение питания аккумуляторной батареи, В | 6 |
| 4. | Максимальная длина линии связи, м не более | 2000 |
| 5. | Число жил кабеля линии связи, шт. | 2 |
| 6. | Уровень звукового давления сигнала «ВЫЗОВ» на расстоянии 1 м. по оси излучения, Дб, не менее | 95 |
| 7. | Время непрерывной работы в режиме громкоговорящей связи, ч., не менее | 60 |
| 8. | Время непрерывной работы в режиме сигнала «ВЫЗОВ», ч., не менее | 120 |
| 9. | Максимальный диаметр кабельных вводов, мм | 12 |
| 10 | Степень защиты от внешних воздействий ПА | IP 54 |
| 11 | Наработка на отказ, ч | 10000 |
| 12 | Срок службы | 5 лет |
| 13 | Габаритные размеры пост абонентский (ПА), мм, не более | 320×200×170 |
| 14 | Масса пост абонентский (ПА), кг, не более | 9 |
1. Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02, применяемая для работы в подземных выработках и предназначенная для организации двухсторонней симплексной громкоговорящей связи по обособленной двухпроводной линии с подключением до пяти постов, каждый из которых состоит из корпуса, разделенного перегородкой на отделение связи и отделение вводов, установленного в отделении связи микрофона, громкоговорителя, электронного блока, клемм для подключения, зажимов для подключения внешних соединений, а также установленных в отделении ввода источника питания и клемм для подключения внешнего кабеля, отличающаяся тем, что при включении абонентского поста в режиме «разговор» и «вызов» все последующие посты включаются дистанционно, поскольку их громкоговорители подключены непосредственно к усилителям мощности в этих постах, кроме того, в предлагаемой системе используется раздельная передача речи, предупредительного сигнала и сигнала «вызов» за счет того, что для передачи речи используется усилитель мощности с динамической головкой, а для передачи предупредительного сигнала и сигнала «вызов» применяется дополнительно установленный в отделении связи пьезокерамический излучатель, который запитан от искробезопасного преобразователя напряжения, кроме того, каждый абонентский пост снабжен дополнительно установленными на крышке отделения связи кнопками, разъемами и светодиодами, а на крышке отделения вводов и на дне корпуса - разборными вентиляционными устройствами.
2. Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источника питания для поста абонентского использована перезаряжаемая аккумуляторная батарея, искробезопасность которой обеспечивается применением токоограничительного устройства.
3. Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 по п.1, отличающаяся тем, что в качестве токоограничительного устройства используется резистор.
4. Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 по п.1, отличающаяся тем, что аккумуляторная батарея и токоограничительное устройство установлены в корпусе абонентского поста в отдельной оболочке и залиты затвердевающим компаундом.
5. Автономная система громкоговорящей связи АСГС-02 по п.1, отличающаяся тем, что усилитель мощности включен по мостовой схеме, позволяющей снизить ток потребления и повысить КПД усилителя.
