謝 德 陸藺輝 董 明

（中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川綿陽621900）

0 引言

某項(xiàng)試驗(yàn)過程中，需對(duì)沖擊片雷管進(jìn)行高壓放電，以達(dá)到瞬間起爆試驗(yàn)件的目的，以此來判斷沖擊片雷管性能的好壞。由于測(cè)試工作量增多且沒有有效的約束，操作人員容易忽略放電，在殘留高壓放電不完全的情況下進(jìn)入操作間對(duì)儀器維護(hù)時(shí)，容易發(fā)生觸電事故。由于存在以上不安全因素，需研制一種門控聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)對(duì)高壓放電及殘留高壓的控制，避免試驗(yàn)中存在的危險(xiǎn)因素，消除安全隱患。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)高壓沖擊試驗(yàn)的工作流程，我們確定了門控聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，即開始試驗(yàn)前防爆門必須完全關(guān)閉，高壓電源才能啟動(dòng)，試驗(yàn)方能進(jìn)行，反之，則語音提示報(bào)警存在安全隱患；試驗(yàn)完畢后，如果放電棒對(duì)高壓電源未進(jìn)行徹底放電，這時(shí)紅外探測(cè)器探測(cè)到有工作人員靠近高壓電源進(jìn)行操作，即發(fā)出語音報(bào)警提示。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 防爆門與高壓電源聯(lián)鎖報(bào)警工作原理

試驗(yàn)前，操作人員進(jìn)入高壓放電間，準(zhǔn)備好沖擊片雷管與試驗(yàn)件的接線，試驗(yàn)裝置安裝完畢后，所有操作人員退出防爆間。這時(shí)，關(guān)閉防爆門，門控傳感器將防爆門關(guān)閉信號(hào)發(fā)送給報(bào)警系統(tǒng)裝置。報(bào)警系統(tǒng)得到信號(hào)后，給出啟動(dòng)信號(hào)，開啟高壓開關(guān)，高壓起爆電源給雷管試驗(yàn)裝置提供所需電壓。同時(shí)，揚(yáng)聲器1發(fā)出報(bào)警提示“試驗(yàn)開始進(jìn)行”。反之，防爆門未關(guān)閉，門控傳感器不工作，這樣報(bào)警系統(tǒng)裝置不工作，高壓起爆電源無輸出，試驗(yàn)中斷。同時(shí)，揚(yáng)聲器2語音報(bào)警提示“門未關(guān)閉，試驗(yàn)停止”。

2.2 高壓電源放電與人員安全報(bào)警檢測(cè)工作原理

由于試驗(yàn)完畢后，高壓電源必須用放電裝置進(jìn)行完全放電，將殘留的高壓電放完后，工作人員才能進(jìn)行安全的接線操作。高壓電源放電與人員安全報(bào)警檢測(cè)設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。

圖1 高壓電源放電與人員安全報(bào)警檢測(cè)設(shè)計(jì)原理框圖

試驗(yàn)完畢后，高壓起爆電源經(jīng)放電棒放電，如果高壓起爆電源還有殘留的高壓而紅外探測(cè)裝置又探測(cè)到有工作人員接近高壓起爆電源，即同時(shí)具備這兩個(gè)條件則報(bào)警系統(tǒng)裝置啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。

2.3 門機(jī)聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)電路原理設(shè)計(jì)

2.3.1 門控聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)原理

在設(shè)備通電工作情況下，電源指示燈DS1常亮，手動(dòng)開關(guān)S3閉合，蜂鳴器處于待工作狀態(tài)，指示燈常亮。當(dāng)高壓間門打開時(shí)，門控傳感器S2吸合，高壓繼電器J1、J2、J3得電吸合，開關(guān)K1、K2、K3閉合，高壓通過開關(guān)K1輸入到測(cè)試間，語音報(bào)警器電路1觸發(fā)啟動(dòng)報(bào)警提示，蜂鳴器MK1得電發(fā)出蜂鳴聲。OPAMP電壓比較電路中R2為高壓取樣，與電位器R7基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)超過設(shè)定的危險(xiǎn)高壓閾值時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器觸點(diǎn)K4閉合，這時(shí)，只要有人經(jīng)過紅外探測(cè)器進(jìn)入危險(xiǎn)高壓區(qū)域，繼電器K5得電導(dǎo)通，語言報(bào)警電路2啟動(dòng)高壓危險(xiǎn)報(bào)警提示。當(dāng)高壓低于設(shè)定閾值時(shí)，繼電器觸點(diǎn)K4斷開，語音報(bào)警電路2停止報(bào)警提示。電路圖如圖2所示。

圖2 高壓門控聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)電路圖

2.3.2 紅外遮光探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

該紅外線遮光式報(bào)警器電路由光電檢測(cè)電路、電壓信號(hào)放大電路、譯碼控制電路組成，電路圖如圖3所示。

圖3 紅外探測(cè)遮光式電路圖

光電檢測(cè)電路由電阻器R1～R4、紅外發(fā)光二極管VL、晶體管V1和紅外光敏晶體管V2組成。電壓信號(hào)放大電路由運(yùn)算放大器集成電路IC1、電阻器R5/R6和電容器C1組成。譯碼控制電路由音頻譯碼器集成電路IC2、電阻器R7、電容器C2～C5和固態(tài)繼電器觸點(diǎn)組成。VL在V1的驅(qū)動(dòng)及IC2的控制下，向前方發(fā)射出調(diào)制紅外光。該紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)（由兩塊凸透鏡組成）變成近似平行光的紅外脈沖光束后，照射到前方的反射鏡上，再反射到V2。V2將接收到的紅外光信號(hào)變成相應(yīng)的電信號(hào)，再經(jīng)IC1放大、IC2譯碼處理后，從IC2的8腳輸出控制電平。此時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)不接通。當(dāng)紅外光束被遮擋時(shí)，V2無電信號(hào)輸出，IC2的8腳輸出高電平，使繼電器的觸點(diǎn)導(dǎo)通調(diào)整R3的阻值，可改變VL的工作電流（一般為15～20 mA），從而改變光控距離及電路靈敏度。IC1選用μA741運(yùn)放集成電路，IC2選用LM567型音頻譯碼器集成電路。

2.3.3 語音電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

語音電路報(bào)警系統(tǒng)由語音錄放模塊和功率放大電路組成。ISD1100抗斷電錄放模塊廣泛用于各種留言裝置、語音報(bào)警及提示裝置，可以長(zhǎng)期保存信息，又能隨意進(jìn)行錄入，使用方便。

ISD1100語音錄放模塊工作電壓為5～15 V，錄音時(shí)按住錄音鍵（即REC保持低電平），電路開始錄音，LED燈亮。松開REC后，錄音結(jié)束，電路自動(dòng)在內(nèi)部設(shè)置段結(jié)束標(biāo)志，然后進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。放音可采用電平觸發(fā)，也就是紅外探測(cè)和高壓檢測(cè)的電平觸發(fā)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)PL接通，電路開始放音，放完當(dāng)前段或PL變高后，電路自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。如果要將語音放大，則信號(hào)由SP+或SP-通過電容耦合輸入，經(jīng)過放大器IC1放大，由揚(yáng)聲器放大輸出，音量由可調(diào)電阻控制。

根據(jù)以上電路設(shè)計(jì)，完成了高壓門控報(bào)警儀的設(shè)計(jì)及制造，本儀器已經(jīng)應(yīng)用于試驗(yàn)中。

3 結(jié)語

高壓放電門控聯(lián)鎖報(bào)警電路的設(shè)計(jì)主要用于防爆門與高壓電源聯(lián)鎖報(bào)警及高壓電源放電與人員安全報(bào)警，由此電路設(shè)計(jì)制作完成的高壓門控監(jiān)測(cè)報(bào)警儀，有效避免了操作人員在高壓電源放電不徹底的情況下接觸設(shè)備、發(fā)生觸電的情況。高壓門控監(jiān)測(cè)報(bào)警儀的成功研制，不僅提高了試驗(yàn)人員的安全防范意識(shí)，也提高了試驗(yàn)過程的安全性，從而較大地提高了高壓放電試驗(yàn)的可靠性。