煤矿液压支架专用压力传感器
煤矿支架压力监测分机主机-本安电路参数计算说明
煤矿支架压力监测设备本安电路参数计算说明一、主要设备及其关联性煤矿支架压力监测设备，由井下KBW－F型压力监测分机、KBW－M型中继、KBW－Z型主机、地面微机和便携式KBW－C型采集器构成，下井设备均按本安设计。
压力分机内安装有两只KBGY－60型振弦式压力传感器，量程60MPa，准确度1%FS，用于监测综采支架两柱液体压力。
本设备可采用以下多种方式组合，用于煤矿采煤工作面液压支架压力监测：（1）若干个分机（电池供电）安装在工作面支架上，每班用无线数据采集器采集各分机存贮的前一班支架压力数据，带到地面通过USB接口输入微机存贮、显示和打印。
必要时可调看、打印各支架压力－空间分布曲线或每个支架的压力－时间曲线。
（2）若干个分机安装在工作面支架上，在工作面中部安装中继（电池供电）进行无线接力，将各支架压力数据传送给下顺槽工作面端部的主机（本安电源供电）存贮，每班用无线数据采集器采集主机存贮的前一班数据，带到地面通过USB接口输入微机。
（3）对于有局域网延伸到下顺槽的工作面，则在方式（2）的基础上，将主机接到局域网，通过网络将各支架的压力数据实时传送到地面微机。
其中，KBGY－60型压力传感器是原矿压所YGH－50型本安压力传感器的改进（仅改进了机械结构）；分机、中继、采集器均由两节3.6V锂电池供电，采用原矿压所GSJ－1、2型检测仪和DK－1、2矿压遥测仪的本安电路设计（见下图，参数也一样），确保其本安性能。
主机安装在工作面下顺槽端口，有交流供电，采用5V0.5A本安电源供电。
二、本安电路参数计算说明（1）压力传感器，另有本安电路参数计算说明。
（2）分机、中继和采集器本安电路参数计算说明。
电源电路：由图可见：7.4V锂电池通过0.25A保险丝管和两只5.1Ω1W并联限流电阻，给两级稳压电路供电，整机工作电流＜150mA。
稳压块有短路保护和过流保护，可提供一定安全性；万一稳压块损坏或其他原因，导致限流电阻后部发生直接短路或半短路时，则由限流电阻和保险丝管保证其本安性能：+－7.4V保险丝管0.25A2╳5.1Ω1W10μF10μF47μF5V稳压块 3.3V稳压块5V 3.3V图电源电路本安设计短路时，由于0.25A保险丝管最小电阻为1.5Ω，最大短路电流Im=7.4V/（2.5Ω＋2Ω）=1.85A，安全系数取1.5，电流增加到1.5×1.85=2.775A，查GB 3836.4电阻电路，7.4V最小点燃电流＞5A，所以该电路为本质安全型电路。
倾角传感器-矿用倾角传感器使用说明书
GUD90矿用本安型倾角传感器产品使用说明书2013年1月5日目录1. 概述 (3)1.1 主要用途及使用范围 (3)1.2 型号组成及代表意义 (3)1.3 使用环境条件 (3)2 结构特征与工作原理 (3)2.1 结构 (3)2.2 工作原理 (4)3 技术特性 (4)3.1 产品执行标准 (4)3.2 主要性能 (4)3.3 主要参数 (4)3.4尺寸重量 (4)3.4.1 尺寸 (4)3.4.2 重量 (4)4 安装、调试 (4)4.1 安装条件、技术要求 (4)5 使用、操作 (5)6 故障分析与排除 (5)7 注意事项 (5)8 运输、贮存 (6)9 开箱及检查 (6)10 订货 (6)使用本产品前，请详细阅读本说明书。
GUD90矿用本安型倾角传感器1.概述1.1主要用途及使用范围矿用本安型倾角传感器主要用于对煤矿井下工作面的液压支架的倾斜角度进行采集，并将采集到的角度以电流信号的方式传给液压支架控制分站。
1.2型号组成及代表意义1.3使用环境条件——环境温度－5℃～40℃；——海拔高度不超过2000m；——空气相对湿度不大于95％（25℃时）；——在有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；——在无破坏绝缘的腐蚀性气体或蒸汽的场所；——在无显著振动和冲击的场所；——污染等级为3级；——安装类别为Ⅲ类。
2结构特征与工作原理2.1结构图1 结构图2.2工作原理指示环固定在液压支架上，当液压支架位移发生变化时带动指示环前后动作，指示环上封装有磁铁，在传感器杆体每0.05m处分别装有干黄管，当磁铁接近干簧管时，导致干簧管接通。
3技术特性3.1产品执行标准本产品执行标准GB3836-2010、Q/0104ZMD052—2013。
3.2主要性能--输入电压：DC12V；--工作电流：20mA；3.3主要参数3.3.1 X轴测量范围：-90°～+90°3.3.2 Y轴测量范围：-90°～+90°3.3.3 本安参数：a）Ui: 12V, Ii: 20mA；b）Ci: 0 nF, Li: 0 mH。
液压支架测力仪和综采支架压力表
煤矿用液压支架测力仪产品介绍：用途：矿用本安型数字压力计（YHY60）用于检测综采支架（单体支柱）的工作阻力，实时检测并显示当前压力，连续检测和存储综采支架（单体支柱）的工作阻力，是替代机械式液压表的理想产品。
技术特点：1、采用先进的单片机技术和电阻应变式压力传感器连续检测和存储综采支架（单体支柱）的工作阻力，实时显示当前压力，精度高、量程宽，（通过按键或灯光唤醒显示）；2、一体化设计和高强度钢板冲压式全密封外壳结构，耐冲击、防水、防潮；3、整机采用微功耗设计，电源供电时间长；4、用于综采支架或单体支柱进行压力检测时，不影响注液卸载；5、三位LED数码管显示，显示直观，精确到0.1MPa；6、真正意义的红外采集，采集距离可达可视范围1.0米，通信速度快、时间短，红外抄表系统放置于数据显示窗口，更加安全美观。
技术指标：1、量程：0~60MPa（测综采支架或单体液压支柱压力）2、通道数：1~33、准确度等级：1.6级4、引压接头公称直径：KJ105、电源：4.5V（1号干电池组）6、通讯方式：红外无限通讯可视距离1.0米 115200bps综采支架压力表产品介绍：用途：检测综采支架的多个支撑点的工作阻力。
技术特点：1、外壳采用1.5mm的冷轧钢板冲压成形；2、显示压力表外壳体密封，防止煤尘进入箱体，从而起到保护作用；3、外壳表面进行喷塑处理，外形美观简洁；4、压力表采用硅油填充表体，防震耐磨，延长使用寿命，接口方式根据用户的实际需求定做。
技术指标：1、量程：0~60MPa2、精度：2.5级3、测量通道：1~3点4、显示方式：指针式显示5、尺寸：1点180×100×60mm2点180×160×60mm3点180×260×60mm。
综采支架双针耐震测压表用于监测煤矿综采支架的瞬时压力
综采支架双针耐震测压表用于监测煤矿综采支架的瞬时压力和峰值，该仪表具有体积小、精度高、耐震抗冲击、记忆最大值、操作简单等优点。
一、主要技术参数
◆量程：0～60MPa、0～80MPa（任意定做）；
◆精度：2.5级；
◆适用井下环境：温度-12℃～+46℃；
二、安装使用说明
在使用前，先将测压表红针归零。
液压支架卸载降架后，从液压支架柱体的卸载阀（安全阀）引出高压胶管连接测压表，液压支架前柱、后柱分别安装一台测压表。
黑针显示当前压力值，红针显示监测过程中的最大压力值。
每次监测记录压力数据后，需将红针归零。
注意事项:压力表出现故障之后请勿打开，以免损坏。
矿山压力监测系统全面详细介绍
煤炭是我国的主要能源，开采实践证明，工作面的安全事故，顶板事故点有很大的比重；因此顶板支护、解决矿山压力问题煤矿安全生产的有力保障。
为预防顶板事故，指导井下巷道支护，保障煤矿安全生产。
山东诚德电子有限公司研发出矿山压力监测系统，用于井下顶板离层运动监测，巷道支护质量监测，综采面液压支架监测，巷道单体液压支柱监测；为用户提供最详尽的矿山压力报表与分析。
矿山压力监测系统由顶板离层监测子系统、综采面液压支架监测子系统、巷道单体液压支柱监测子系统、巷道支护质量监测子系统组成。
一、地面设备地面设备由监测主机、KJ70N-J、KJ70N-J（B）型数据传输接口、UPS电源、打印机、交换机、避雷器组成。
二、井下设备井下设备主要由KJ70N-F（B）矿用本安监控分站、KJ70N-F（C）矿用本安监控分站、GUD800矿用本安型离层位移传感器、GPD60压力传感器、矿用锚杆/索应力传感器、矿用顶底板移近量传感器、KDW28-18矿用隔爆兼本安不间断电源、KDW17矿用隔爆兼本安电源、KDWO。
7/18-J矿用隔爆兼本安电源继电器箱组成。
山东诚德电子科技有限公司生产的矿用本安监控分站是一种矿用数据采集和控制装置。
它以微机处理机为核心，配置8个/16个模拟量及开关量入口，与矿用传感器配接，采集各种测量数据。
监控分站的开关量输出口与执行器配接即可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与执行器配接既可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与执行器即可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与计算机数据通讯。
矿用本安型离层传感器矿用本安型离层位移传感器属矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于井下巷道或顶板工作面顶板离层位移检测。
压力传感器属矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于综采面液压支架压力、巷道单体液压支柱压力检测。
矿用锚杆/索应力传感器属于矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于煤矿巷道锚杆支护质量监测。
矿用传感器简介
矿用传感器发展
• 集成化 两个含义：第一是将传感器与放大器、检测电路等集 成在同一芯片上 既减小体积，又增加抗干扰能力。第二 是将同一类传感器集成在同一芯片上构成多功能传感器， 它可以同时测量煤壁、顶底板等表面状况。
矿用传感器发展
• 数字化 数字化对数字式传感器的研究是很重要的，它可以 使传感器直接与计算机联机。
矿用传感器发展
机器人开发பைடு நூலகம்
煤炭工业是多种技术综合应用的行业，工种多且作业复杂，可 供选择机器人作为开发的目标产品，其选择范围宽，自由度大，如 掘进、采煤、凿岩、支护喷浆、水采、消防、救灾等机器人。 机器人开发特点不表现在机械本身，而主要是完善的传感器及 完整的软硬件，实现井下无人采煤要研制在规律和不稳定煤层中制 导机器的传感器。 机器人内部传感器是用于检测对象和作业环境，需要使用各门 类各品种传感器、如加速度、速度、线位移、角位移等内部传感器， 视觉、听觉等非接触外部传感器，接触、压觉、滑觉、硬觉等接触 外部传感器。
矿用传感器现状
• 矿并运输自动化方面 我国井下主煤运输还是以轨道运输为主，矿用电机车行车安全检 测装置中使用了速度、里程累计、电池容量、电池电压、超速报警、 架线电压监测等传感器。 80年代以后，随着工作面产量日益增加，在一些大中型矿井中主 煤运输逐步被胶带输送机所代替，备有打滑、跑偏、断带、纵撕、 物料探测、堆煤、烟雾、温度(轴承、环境)、速度、防尘洒水、灭 火洒水等门类齐全的保护装置，真空开关过流过压保护、沿线紧急 闭锁保护、电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤 或核子胶带秤等设备，并有多种故障保护功能。每种传感器都有相 应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加完善。
检测瓦斯含量的方法——红外光 谱系数法
液压支架压力监测系统软件设计
液压 支架 压 力在 线 监测 系统 由压 力传感 据包 一 共 八个 字 节 校 验位 采 用标 准 的Ｃ Ｃ Ｒ 器 ，无线 射频 模块 ，接 收分 站 ，以太 网关等 校验 。 硬 件 设备 组成 ，如 图 ｌ 所示 。硬件 设备 主要 ２２ Ｖ解 析协 议 ． Ｂ 是 电池供 电，要求 功耗 低 ，无线数 据传 输要 下位 机 发 送 的数 据 包 是８ 字 节 的 十六 个 求精 密 的防碰 撞算 法 ，算法 的优 劣直接 关系 进制 数据 包 ，上位机 需要 对数 据包 进行 数据 到整 个系 统 的性能 ｕ 。 转换 ，方 便数 据分 析处理 ，十 六进 制转 字符 有 源 ２ ４ Ｈ 射 频 模 块 的 有 效 传输 距 离 型数 据 的程序 如 下： ．Ｇ ｚ 可 达２ ０ ，在 煤矿 工 作 面 复杂 情 况下 ，采 ０米 Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ Ｓ ｒ ｏ ｖ ｓ ｒ ，ｖ Ｆ — ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ０＝ ｔ Ｃ ｎ （ ｔ ｌ ｂ ｒ 用 电池 供 电 ，Ｃ Ｕ 用Ｔ 公 司 的Ｍ Ｐ ３ 超低 ｏ Ｕ ｉ ｏ ｅ ’ 字 符 串 转 换 为 字 节 数 组 ， Ｐ采 Ｉ Ｓ４０ ｍｎｃｄ） 功耗 单片 机 ，三节 干 电池供 电 ，半年更 换一 Ｓ ｒ ｏｖ 数将 字 符 串转换 为Ｖ 专用 的标准 ｔＣｎ函 Ｂ 次 。多个 无线 压力传 感 器使用 共享 的射 频信 字符 串，有别 于ｃ 言 。 语 道 ， 同时 处 于接收 分站 识别 范围 的情况 下 ， Ｆ ｒ ｉ Ｏ Ｔ Ｂ ｕ ｄＢ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｏ ＝ ｏ Ｕ ｏ ｎ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ） 数据 包传 输会 发生 冲突 。 因为本 系统在 工作 Ｉ Ｌ ｎ（ｅ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ（） ） １ ｆ ｅ Ｈ ｘ（ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ｉ ） ＝ 面 等 地 点 安 装 ，供 电不 方便 ，采 用 电池 供 Ｔ ｎ ｈｅ 电，要求 功耗 低 ，且处 理器 内部 的寄存 器及 ｓ ｒ ｓ ｒ＆ Ｏ ＆ Ｈ ｘ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｉ ） ｔ ＝ ｔ ｅ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ （） Ｅ ｓｅ １ 内存 大小 限制 了复 杂算 法的 使用 ，本系 统采 用标 准 的二叉 树搜 索算 法 ，避 免 了同信 道数 ｓ ｒ ｓ ｒ＆ Ｈ ｘ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｉ ） ｔ＝ ｔ ｅ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ （）
矿用本安型压力传感器使用说明书
GPD40矿用本质安全型压力传感器使用说明书2012年1月5日目录1 用途 (3)2 环境条件 (3)3 主要技术参数 (3)3.1 技术参数 (3)3.2 关联设备 (3)4 产品分类 (3)4.1 型式 (3)4.2 产品型号 (4)5 产品结构及原理 (4)5.1 产品结构及外形尺寸 (4)5.2 原理 (4)5.3 功能 (4)6 安装、调试、操作及使用注意事项 (5)6.1 安装接线 (5)6.2 注意事项 (5)7 运输和储存 (5)8 订货和服务 (6)使用压力传感器前，请详细阅读本说明书。
1用途矿用本质安全型压力传感器用于液体、气体的压力检测。
实时输出电流信号，方便与各种自动控制系统连接。
传感器执行企业标准GB3836-2010、MT393-1995、Q/ZMD031－2012。
2环境条件——周围环境温度－5℃～40℃；——海拔高度不超过1000m，矿井大气压（0.08～0.11）Mpa；——周围空气相对湿度不大于95％（25℃时）；——适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境中；——污染等级为3级；——安装类别为Ⅲ类；——使用在无显著振动和冲击的场所。
3主要技术参数3.1技术参数--输入电压：本安18V；--输出电流：4～20mA；--压力量程：0～10Mpa。
3.2关联设备——名称与型号：矿用隔爆兼本安型直流稳压电源；——生产厂家：山东中煤电器有限公司；——电源输入：AC660V；——防爆证号：申办中；安标证号：申办中。
4产品分类4.1型式矿用本安型“Exib I”。
4.2产品型号G P D 105 产品结构及原理5.1产品结构及外形尺寸由外壳、变送器、放大电路三部分组成，其外部结构如图1所示。
图1外部结构及尺寸图5.2原理被测介质的压力直接作用于传感器的金属膜片，使膜片产生与介质压力成正比的变形。
电桥变形后输出对应于这一压力的电信号。
电桥输出的信号经过放大电路放大并转换成标准的电流（4-20mA ）输出。
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图1 液压支架专用压力传感器
煤矿液压支架专用压力传感器
上海风意机电设备有限公司是国内专业的压力传感器生产
企业，具有自主研发和设计能力，配备有先进的生产线。
根据市场需求，公司研制了一款煤矿液压支架专用压
力传感器（见图1 和 图2）。
经过两年多的试验和改进，产品已被国内知名的液压
支架生产厂家定型配套，采购数量已超过千只。
经过一
年多井下使用证明，我公司生产的传感器在可靠性、安全
性以及长期稳定性方面均有出色的表现。
出色表现来源于先进的设计理念和生产工艺。
首先在
结构方面，传感器压力腔体是采用整块17-4PH 沉淀硬化
不锈钢棒料，CNC 加工出引压孔，并在引压孔底部保留直径5毫米、厚度2～3毫米的感压膜片（见图3），这样的膜片厚度，是同等量程下金属应变式、溅射薄膜式和扩散硅充油式压力传感器无法达到的。
这种一体化结构使压力腔体内部不存在焊缝和“Ｏ”型圈，消除了泄露隐患，从而使压力传感器具备了测量100Mpa 以上压力的潜质，并且能够承受1.5倍的过载，为传感器的高安全性、高可靠性和良好的密封性奠定了基础。
其次，我们在压力膜片的背面采用高温烧结工艺烧结上半导体硅应变片。
这种烧结工艺避免了金属应变式压力传感器用胶粘贴应变片带来的蠕变问题，而且硅应变片的灵敏度是普通金属应变式和溅射薄膜式的5～10倍，这样在同样压力量程下，我们就有条件把膜片直径做小而厚度加大，从而提高压力传感器的可靠性和抗过载能力。
图3压力腔体半剖图
针对煤矿行业特殊的安全性要求，我们的产品采用了传感器专用的信号调节电路, 实现了精密的温度补偿及放大,同时将传感器的整机功耗控制在5mA以内，并且能够通过交流５００Ｖ绝缘耐压测试, 传感器后端的电磁兼容模块为产品提供了过电压保护功能及很强的抗电磁干扰能力。
附1：煤矿液压支架专用压力传感器主要技术参数:
● 压力量程: 0～60MPa 或 0～100MPa
● 过载能力: 1.5倍额定压力
● 破坏压力: 4倍额定压力
● 精度: 1.0级
● 供电电压: 11～14V.DC
● 输出电压: 0.5～4.5V.DC
● 本安端与外壳间能承受500VAC, 50Hz, 1min正弦工频耐压试验, 泄漏电流<5mA
附2：几种原理60Mpa量程压力传感器性能比较。