led节能灯设计论文电子电路设计论文.doc

本文由jianzhiwork贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.31 No.09 Sep. 2010 新型节能锂电池 LED 矿灯设计 * 楼晓春， 孟 伟， 何丽莉 （杭州职业技术学院， 杭州 310018 ） 摘 要： 针对铅酸电池矿灯存在的体积大、重量大、存在漏液的安全隐患、充电使用时间短、使 用可靠性差的缺点，介绍了一种新型锂电池 LED 矿灯。 新型锂电池 LED 矿灯采用整体式、全密 封、不能拆卸的结构，采用主灯 / 副灯设计，具有体积小、重量轻、节能、安全可靠性能高等特点。 关键词： 锂电池； LED ； 矿灯； 主灯 / 副灯 中图分类号： TM912 文献标志码： B 文章编号： 1003 0794 （2010 ）09 0135 03 New Energy-saving Design of Lithium Battery LED Miner Lamp LOU Xiao-chun, MENG Wei, HE Li-li (Hangzhou Vocational and Technical College ， Hangzhou 310018 ， China) Abstract ： Lead -acid battery miner s lamp for the existence of large in size and weight ，there is leakage of the security risks ，charging the use of a short time ，the use of the shortcomings of poor reliability ，introduced a new type of lithium battery LED miner s lamp. New type of lithium battery LED miner s lamp using integrated ，fully sealed and can not demolish the structure ，using the main light/associate light design ，small size ，light weight ，energy saving ，safety and high reliability. Key words ： lithium battery ； LED； Miner s lamp ； main light/Associate light 0 前言 矿灯是矿工在井下工作的照明工具 , 矿灯的性 能直接影响着井下矿工的工作效率和安全。 目前我 国市场上所用的矿灯基本上都是铅酸电池，铅酸电 池具有制造工艺成熟 , 性能稳定的优点 , 但铅酸电池 体积大、重量大，还存在漏液的安全隐患。 矿灯部分 存在结构复杂 , 每次充电使用时间短、使用可靠性差 等缺陷。 近年来 , 随着煤炭行业作业环境的改善 , 也 提出了改造老式矿灯的要求。 锂电池具有污染小， 应用周期长 ，无 记 忆 、高 比 容 量 ，体 积 小 ，重 量 轻 等 优点。 传统矿灯灯泡工作寿命小于 200 h ，而大功率 * 杭州市重点学科建设项目资助（2008014 ）；浙江省科技厅高技能人 才培养资助项目（2009R30005 ） LED 的工作寿命高达 10 000 h 。 因此，新型锂电池 LED 矿 灯 已 成 为 目 前 矿 灯 市 场 上 一 种 普 遍 的 推 介 产品。 1 锂电池 LED 矿灯原理分析 新型矿灯采用了现阶段最新的锂电池电源和 大功率 LED 照明技术。 采用锂 电池电源使 产品重 量、体积大幅度减小；采用大功率 LED 照明技术，解 决了煤炭行业安全操作章程规定的在井下不允许 更换灯泡的问题，大大提高了工作可靠性。 新 型 矿 灯 采 用 整 体 式 、全 密 封 、不 能 拆 卸 的 结 构。 能在恶劣、易燃易爆、高温低温的环境里使用， 甚至也能在水中正常工作。 小型煤矿炮掘工作面可以大力推广使用。 参考文献： 1 徐永圻 . 煤矿开采学M . 徐州：中国矿业大学出版社，1993. 2 谢 泽 平 . 薄 煤 层 复 杂 地 质 条 件 下 掘 进 支 护 技 术 研 究 J . 中 国 西 部科技，2009 （27 ）：13. 3 吴淑芹，刘建胜 . 薄煤层炮掘半煤岩巷道优质快速低 耗 掘 进 技 术 J . 中国煤炭，2008 （7 ）：5557. 4 弋伍余. 炮掘工作面排矸工艺升级探讨J. 煤矿现代化，2008 （2）. 5 煤 矿 矿 井 采 矿 设 计 手 册 （上 、下 册 ）K . 北 京 ：煤 炭 工 业 出 版 社 ， ! 了大量的钢丝绳、轨道、轨枕的材料消耗，每米降低 工人劳动强度。 采用掘进连续装运一体化运输系统 后， 大大降低了提升运输事故率和设备故障率，安 全生产程度得以提高。进尺由原来的 120 m/30 d ，最 高达到 276 m/30 d ，工作效率是未改造前的 2.3 倍， 极大地缓解了采煤三区接续紧张的局面，同时也提 高了我矿的采掘机械化装备水平和安全管理水平。 生产成本 78 元。 同时减少了工作岗点设置，降低了 5 结语 薄煤层炮掘工作面掘进连续装运一体化运输 1984. 作 者 简 介 ：黄 玉 祥 （1962 ），江 苏 常 熟 人 ，大 学 文 化 ，采 矿 工 程 师 ，黑 龙 江 矿 业 学 院 工 学 学 士 ，现 任 山 东 泉 兴 矿 业 有 限 责 任 公 司 矿 长，电话：0632 5919920 ，电子信箱：. 系 统具有 安 全 性 好 、适 应 性 强 、配 套 性 能 广 泛 等 优 点， 可以大幅度地缩减辅助人员和提高掘进进尺， 具有良好的经济效益和社会效益。 因此，在全国中 责任编辑：侯淑华 收稿日期：20100517 135 Vol.31No.09 新型节能锂电池 LED 矿灯设计 楼晓春，等 度，以节约电能，延长工作时间； 第 31 卷第 09 期 整体式、全密封、不能拆卸的结构具备防爆隔爆 的特性，使矿工在井下无法拆卸矿灯；将电源、灯头、 （4 ）充电口防反向放电电路能保证矿灯不对外 供电，由 Q4 和 MOS 管 Q5 完成，Q5 选用 MOS 管的 原因是 MOS 管电压电阻小，电压降基本为 0 。 以 上 电 路 设 计 ，保 证 矿 灯 在 灯 不 亮 时 ，静 态 电 流约 10 A 内，尽可能延长电池待机工作时间。 功 能上，主灯 / 副灯设计，使矿灯有 2 个不同亮度。 平时 工作用主灯，意外情况用副灯，副灯最长可用 90 h ， 能有效应对突发情况长时间照明需要； 主灯恒流 （恒 亮度）设计 ，可 保 证 主 灯 不 随 电 池 电 压 波 动 ，始 终保持同一亮度； 低电量主灯自动转副灯控制电 路，是当电池剩余 20% 电量，自动转副灯工作，提醒 电池 电 量 不 足 ，并 保 证 最 长 照 明 时 间 ；充 电 口 防 反 向放电电路能保证矿灯不对外供电， 防止意外发 生。 LED 灯泡合成在一起，没有电缆，不存在蓄电池、矿灯 头碰撞破损，电缆破皮扯断以及灯泡烧坏而引起的电 火花现象，掐断了矿灯引发事故的根源。 1.1 组成 锂电池 LED 矿灯 由锂电池组 、LED 发光部件、 控制电路和外壳 4 部分构成。 锂电池组由锂电池电芯和电池保护模块 2 部 分组成 , 完成低电压保护，过 充电保护，过 流保护和 短路保护功能； LED 发光部件采用主灯 /副灯设计，使矿灯有 2 个不同亮度。 平时工作用主灯，意外情况用副灯，副 灯最长可用 90 h ，能有效应对突发情况长时间照明 需要； 控制电路由 主灯 / 副灯顺 序开关控制 、 主灯恒 流、低电量主灯自动转副灯控制电路和充电口防反 向放电电路组成。 1.3 主要技术指标 新型矿灯主要技术指标如下 电源：锂离子电池 充电时间 /h 亮灯时间 /h 工作电流 /mA 1.2 工作原理分析 锂电池 LED 矿灯的控制电路如图 1 所示。 控制 3.7 V、4.5 Ah 5 主灯：20 副灯：90 主灯：210 副灯：45 主灯 1 200Lx 电路由 4 个部分组成，分别是主灯 / 副灯顺序开关控 制、主 灯 恒 流 电 路 （恒 亮 度 ）、低 电 量 主 灯 自 动 转 副 灯控制电路和充电口防反向放电电路。 C1 104 16 15 14 SW-PB 13 12 11 10 9 C2 103 R2 100 k C3 105 D1 Q3 9012 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 R1 10 k CD4017 C5 R8 104 1k R3 R4 R7 9013 R15 R9 20 10 k U1 20 10 k 12k1% U2 01-1 (0805) R11 U1 358 10 k D2 4148 Q2 Q1-2 9013 C6 R12 C4 R10 R5100 104 0.24 9926 104 1k 1% R18 47 k R17 220 k R19 10 k 358 1/2 C8 104 Q5 P sot-23+50-8 C7 D2 R13 R14 104 10 k 100 k Q4 J1 照度 电池寿命 光源寿命 /h 工作环境 /C 相对湿度 /% 充电器 整体重量 /g 16 15 14 13 12 11 10 9 充放电次数 300 次后大于 80%C 10 000 -2060 4590 输入：AC110 250 V 输出：DC 4.2 V 、1 200 mA R6 10 k R20 10 k C9 104 0.638 v 图1 锂电池 LED 矿灯控制电路 185 （1 ）主 灯 / 副 灯 顺 序 开 关 控 制 由 U1 CD4017 和 按扭、电 阻、电容等外 围元件组成 ，上电后，CD4017 2 锂电池 LED 矿灯与铅酸蓄电池矿灯的比较 锂电池 LED 矿灯 与铅酸蓄电 池矿灯的性 能比 15 脚 通过电 容 C1 复 位 ，4 脚 和 2 脚 输 出 电 压 均 为 0，灯均不亮。 按下按扭后，CD4017 4 脚和 2 脚依次 输出高电平，控制主灯 / 副灯依次发光； （2 ）主灯恒流（恒 亮度 ）由 D2 组 成 的 基 准 源 部 分 、U2 组 成 的 比 较 器 和 R12 的 取 样 反 馈 这 3 个 主 要部分组成。 Q1-1 为调整驱动管，恒流电流控制在 较如表 1 ，新型锂电池 LED 矿灯具有以下优点： （1 ）重量轻、体积小 现有 铅 酸 蓄 电 池 矿 灯 的 重 量 为 2 500 g 左 右 ， 新型锂电池矿灯的重量为 185 g ， 只相当铅酸蓄电 池矿灯灯头的重量，其体积比现有铅酸蓄电池矿灯 灯头还要 小 ，重 量 减 轻 94% ；改 善 了 矿 工 的 工 作 条 件。 表1 锂电池 LED 矿灯与铅酸蓄电池矿灯的性能比较 产品 体积/cm3 重量/g 灯泡工作时间/h 单次工作时间/h 安全性 铅酸蓄电池矿灯 20105 2 500 硫酸泄漏 200 12 锂电池 LED 矿灯 678 高 185 10 000 20 225 mA ； （3 ）低电量主灯自动转副灯控制电路由 LM358 的另一运算器完成， 当电池电压低 于 3.6 V 后，C8 产生一个高电平脉冲，加到 CD4017 的 14 脚触发输 入端，电路自动将主灯熄灭，副灯开始工作，降低亮 136 第 31 卷第 09 期 2010 年 09 月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery Vol.31 No.09 Sep. 2010 井下巷道矸石充填输送机的开发与研制 冉隆河 1， 邵 强 2， 王翠清 2 （1. 开滦铁拓重机公司， 河北 唐山 063103 ； 2. 唐山学院， 河北 唐山 063020 ） 摘 要： 由于节能环保的要求，河北省规定煤矿井下掘进产生的矸石不允许上井，在井下的矸 石就地消耗掉。 这样即减少了成本，又达到了环保的要求，也不会因矸石堆放占用大量的土地。 井 下巷道矸石充填输送机在全国各地煤矿几乎未被使用，因此，开发这种设备将会有很大的市场空 间。 关键词： 井下巷道矸石充填输送机； 结构形式； 工作原理 中图分类号： TD528 文献标志码： B 文章编号： 1003 0794 （2010 ）09 0137 03 Development and Invention of Waste Rock Conveyor in Tunnels of Coal Mine RAN Long-he1， SHAO Qiang2， WANG Cui-qing2 （1. Kailuan Electromechanical Equipment Factory, Tangshan 063103 ， China ； 2. Tangshan College, Tangshan 063020 ， China ） Abstract: Because of energy saving and environmental protection requirements, Hebei regulates that waste rocks in coal mine are not allowed to go to surface and should be handled underground. By this means, cost will be decreased, environmental protection requirement will be achieved and abundant land will be saved without piles of waste rocks on the ground. While the waste rock conveyor has not been used in the coal mines all over the country, so there will be a very promising market after the development of this equipment. Key words: waste rock conveyor in the tunnels of coal mine ； structure and form ； working principle 1 抛射机构参数和结构形式的设计 抛 矸 机 （即 井 下 巷 道 矸 石 充 填 输 送 机 ）将 在 开 滦（集团）公司林南仓矿试点使用，要求填充的巷道 断面高度为 2 4 m 、 宽度为 4.3 m 的梯形截面。 在 设计中考虑用带式输送机运输、改造掘进机行走部 和机械抛扬等多种方式来达到设计目的。 由于带式 输送机运输是井下较常用的一种经济可靠简便的 运输方式，也考虑到其他运输方式在扬尘和安全等 方面的因素，最后经过研究决定抛射部分采用带式 输送机运输形式。 1.1 抛矸输送机长度的设计 根据设计基本参数要求 ，抛矸机构前端必须达 ! 发矿难事故的根源。 因此传统矿灯有天生技术结构 （2）节能效果明显 现有铅酸蓄电池矿灯的工作电流为 700 mA ，功 上的缺陷存在，引发矿难事故。 新型锂电池 LED 矿 率 2.8 W 。 新型锂电池矿灯的工作电流为 210 mA ， 灯将 电源、灯 头 、LED 灯 泡 合 成 在 一 起 ，没 有 电 缆 ， 功率 0.8 W ， 节能 71% ； 现有铅酸蓄电池矿灯打开 不存 在 蓄 电 池 、矿 灯 头 碰 撞 破 损 ，电