基于壓電效應(yīng)與電阻應(yīng)變片的溜井自發(fā)電與礦量預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)電與監(jiān)測預(yù)警裝置，尤其涉及一種基于壓電效應(yīng)與電阻應(yīng)變片的溜井自發(fā)電與礦量預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國作為一個礦業(yè)需求大國，每年巨大的礦石消耗量意味著需要不斷開采更多的礦石，在我國現(xiàn)有礦山中，溜井是一種應(yīng)用十分廣泛的礦石運輸工具，隨著礦石需求的不斷增加，溜井的使用也將更加頻繁。在溜井的使用中，礦石從上百米高處卸下，下放過程期間，對井壁不斷撞擊，其產(chǎn)生的機械能大量浪費，這些流失掉的機械能若使用一定的技術(shù)手段進行收集轉(zhuǎn)換和利用，將為礦山的經(jīng)濟發(fā)展提供幫助。目前，壓電陶瓷以其獨特的換能特性受到各大企業(yè)的青睞，被廣泛應(yīng)用于電子、航空等高端領(lǐng)域，在注重能源問題的社會環(huán)境下，壓電陶瓷將起著十分重要的作用。
[0003]除此之外，溜井使用中的堵塞問題也一直困擾著各大礦山企業(yè)，溜井堵塞不僅僅造成了經(jīng)濟財產(chǎn)的損失，且嚴重威脅井下工人的生產(chǎn)作業(yè)安全。溜井內(nèi)貯存過多的礦石是導(dǎo)致溜井堵塞事故發(fā)生的主要原因之一，對溜井內(nèi)貯存的礦量進行監(jiān)測預(yù)警將可有效的減少溜井堵塞事故的發(fā)生。
[0004]目前礦山自發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)化率不高，能源利用率較低，且沒有切實可行的礦量監(jiān)測預(yù)警裝置。例如，中國專利公告號為CN201479039U實用新型專利公開了一個壓電發(fā)電裝置，包括一下層結(jié)構(gòu);一第一緩沖組件，其設(shè)置于下層結(jié)構(gòu)上;一壓電組件，其設(shè)置于第一緩沖組件上；一第二緩沖組件，其設(shè)置于壓電組件上；以及一上層結(jié)構(gòu)，其具有一本體及一柱體，柱體設(shè)置于本體的底面，本體位于第二緩沖組件的上方，柱體接觸第二緩沖組件，柱體的位置對應(yīng)于壓電組件的中央處。這種發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡單，無法很好適應(yīng)礦山溜井的生產(chǎn)環(huán)境。其次，中國專利公告號為CN104391302A的發(fā)明專利公開了一種礦量測量裝置，包括溜井測量車、激光物位計、電控搖臂、數(shù)顯儀、PLC、視頻瞄準系統(tǒng)，所述溜井測量車上固定連接有電控搖臂，視頻瞄準系統(tǒng)包括攝像頭、液晶監(jiān)視器，攝像頭位于電控搖臂的前端，液晶監(jiān)視器位于電控搖臂的后端，攝像頭與液晶監(jiān)視器通過傳輸電纜連接，激光物位計與PLC的輸入端相連，PLC的輸出端與數(shù)顯儀的輸入端連接。這種礦量測量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且無法對井內(nèi)礦量進行實時的監(jiān)測預(yù)警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對目前礦山溜井中存在著大量的能量浪費，沒有很好的自發(fā)電能量收集裝置，且溜井易因井內(nèi)礦量過多發(fā)生溜井堵塞事故，礦山現(xiàn)有的礦量測量裝置大多具有工藝復(fù)雜，準確性低，作業(yè)危險的性質(zhì)，現(xiàn)提供一種能量轉(zhuǎn)換率高，發(fā)電效果好，同時可以對溜井內(nèi)的礦量進行實時監(jiān)測預(yù)警的一種基于壓電效應(yīng)與電阻應(yīng)變片的溜井自發(fā)電與礦量預(yù)警裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:由裝在溜井井壁上的發(fā)電裝置和裝在貯礦倉內(nèi)的傳感器模塊，以及依次相連的電阻式應(yīng)變傳感器、電壓放大裝置、預(yù)警裝置組成;發(fā)電裝置的輸出端與能量收集裝置相連，傳感器模塊的輸出端通過電纜與電壓放大裝置相連。
[0007]所述發(fā)電裝置由簡支支撐機構(gòu)、壓電裝置、保護材料和能量收集裝置組成，其中:簡支支撐機構(gòu)與壓電裝置相互焊接固定在溜井井壁上，橡膠襯板制成的保護材料覆蓋在壓電裝置的上方。
[0008]所述能量收集裝置包括整流二極管、濾波電容以及蓄電池，壓電裝置為壓電陶瓷片，其兩極分別與整流二極管相連接，濾波電容和蓄電池分別與整流二極管相并聯(lián)。
[0009]所述整流二極管可以采用2CZ型硅半導(dǎo)體整流二極管。
[0010]所述濾波電容為鉭電解電容。
[0011 ]所述傳感器模塊通過金屬銅制成的密封箱放置在溜井貯礦倉上端。
[0012]所述電阻式應(yīng)變傳感器包括康銅箔制成的電阻應(yīng)變片和彈性鋼制成的彈性材料，電阻應(yīng)變片通過膠水與彈性材料相連。
[0013]所述電壓放大裝置采用毫伏差分放大器。
[0014]所述預(yù)警裝置采用紅色發(fā)光二極管。
[0015]所述簡支支撐機構(gòu)采用金屬材料鋁制成，該機構(gòu)由鋼件構(gòu)成的三腳架進行支撐。
[0016]本實用新型的有益效果是:利用壓電材料的壓電效應(yīng)，將礦山溜井中放礦時所產(chǎn)生的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)整流濾波變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，存儲在蓄電池中，可被礦山中的小型用電設(shè)施使用，提高能源利用率，同時可對溜井內(nèi)貯礦倉中的礦量進行檢測預(yù)警，防止因井內(nèi)礦量過多導(dǎo)致溜井堵塞事故的發(fā)生，保護生命財產(chǎn)安全。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1中A標號處的發(fā)電裝置發(fā)大圖。
[0019]圖3是圖1中B標號處的傳感器模塊放大圖。
[0020]圖4是本實用新型能量收集裝置電路原理圖。
[0021]圖5是本實用新型的發(fā)電的工作原理圖。
[0022]圖6是本實用新型的預(yù)警的工作原理圖。
[0023]圖中:1.簡支支撐機構(gòu)；2.壓電裝置;3.保護材料;4.溜井井壁;5.整流二極管;6.濾波電容;7.蓄電池;8.密封箱;9.電阻應(yīng)變片；10.彈性材料;11.貯礦倉。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步地詳細說明。
[0025]本實用新型提供的基于壓電效應(yīng)與電阻應(yīng)變片的溜井自發(fā)電與礦量預(yù)警裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示，包括發(fā)電裝置、能量收集裝置、傳感器模塊、電壓放大裝置、預(yù)警裝置，其中:所述發(fā)電裝置由簡支支撐機構(gòu)1、壓電裝置2、保護材料3組成，簡支支撐機構(gòu)I與壓電裝置2相互焊接固定在溜井井壁4上，保護材料3覆蓋在壓電裝置2上方，壓電裝置2與能量收集裝置相連接。能量收集裝置包括整流二極管5、濾波電容6以及蓄電池7，壓電裝置2的兩極分別與整流二極管5相連接，濾波電容6和蓄電池7分別與整流二極管5相并聯(lián)。當?shù)V石下放撞擊壓電裝置2，壓電裝置2產(chǎn)生電荷，經(jīng)過能量收集裝置存儲在蓄電池7中。所述傳感器模塊由電阻式應(yīng)變傳感器、密封箱8組成，電阻式應(yīng)變傳感器包括電阻應(yīng)變片9和彈性材料10，電阻應(yīng)變片9按全橋電路連接，電阻式應(yīng)變傳感器依次與電壓放大裝置、預(yù)警裝置相連接，電阻式應(yīng)變傳感器安置于密封箱8內(nèi)部放置在溜井貯礦倉11上端，當貯礦倉11內(nèi)礦量達到電阻式應(yīng)變傳感器所安裝的位置時，電阻應(yīng)變片9受力變形，電阻發(fā)生變化產(chǎn)生電壓，傳感器外接電壓放大裝置，將電壓進行放大，電壓放大裝置的輸出端接預(yù)警裝置。
[0026]所述簡支支撐機構(gòu)I采用金屬材料鋁制成。