專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及地質(zhì)錄井過(guò)程中一種直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)及狀態(tài)指示的裝置。
背景技術(shù)：
以往在地質(zhì)錄井過(guò)程中使用的是交流三相電動(dòng)脫氣裝置，其本體與保護(hù)控制箱不僅體積大而且使用三相交流電，不僅給生產(chǎn)與安裝帶來(lái)諸多不便而且容易產(chǎn)生安全事故與生產(chǎn)事故。隨著直流無(wú)刷電機(jī)的快速發(fā)展，直流電動(dòng)脫氣機(jī)異軍突起，其不僅體積小重量輕還有使用直流安全電壓的特點(diǎn)。但其在使用過(guò)程中容易燒毀，而且沒(méi)有相應(yīng)的脫氣狀態(tài)指示。原因在于泥漿的液位是在變化的，而大多數(shù)脫氣裝置無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣一來(lái)可能會(huì)漏掉重要的氣測(cè)數(shù)據(jù)。所以讓用戶(hù)方便、及時(shí)的了解脫氣裝置的狀態(tài)是很有必要的，但現(xiàn)有裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的這些問(wèn)題提出一種地質(zhì)錄井過(guò)程中直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，該裝置能夠及時(shí)有效的為直流電動(dòng)脫氣機(jī)提供保護(hù)并能指示運(yùn)行狀態(tài)。尤其是該裝置采用了直流固態(tài)繼電器、無(wú)感檢流電阻及程控選擇檢流信號(hào)，更具備狀態(tài)及電流電壓上傳功能，使得直流電動(dòng)脫氣機(jī)運(yùn)行更可靠，設(shè)備安裝便捷，維護(hù)方便，使用更直觀。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其包含設(shè)置在一個(gè)電路主控板上的單片機(jī)、無(wú)感檢流電阻、濾波電路、信號(hào)放大電路、直流固態(tài)繼電器；其中，所述無(wú)感檢流電阻，其串聯(lián)于直流電動(dòng)脫氣機(jī)的電路回路中，用以對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并且將測(cè)得的電流乘以其電阻值后能夠得到相應(yīng)的檢測(cè)電壓信號(hào);所述濾波電路，對(duì)檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理；所述信號(hào)放大電路，對(duì)濾波后的檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理；所述單片機(jī)，其進(jìn)一步設(shè)置有:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，來(lái)對(duì)放大后的檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以得到相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)字量；存儲(chǔ)模塊，來(lái)存儲(chǔ)與所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的斷路、空載、滿(mǎn)載及正常狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)閾值；以及，比較模塊，將所述實(shí)時(shí)數(shù)字量與存儲(chǔ)模塊中各個(gè)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果由單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的狀態(tài)指示命令或控制命令；所述直流固態(tài)繼電器，其串聯(lián)于所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置向直流電動(dòng)脫氣機(jī)供電的回路中；當(dāng)所述實(shí)時(shí)數(shù)字量大于滿(mǎn)載的閾值時(shí)，所述直流固態(tài)繼電器接收單片機(jī)發(fā)出的控制命令，切斷對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的供電。[0012]所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置中，還包含與外部的交流電源連接的交流電源插座，其通過(guò)一個(gè)電源控制開(kāi)關(guān)連接至一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，通過(guò)電源控制開(kāi)關(guān)的閉合將所述開(kāi)關(guān)電源與交流電源接通；所述開(kāi)關(guān)電源將交流電源轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電源，一方面連通至所述電路主控板為其供電，另一方面經(jīng)由所述電路主控板上的直流固態(tài)繼電器連接至一個(gè)直流插座，為插入到所述直流插座的直流電動(dòng)脫氣機(jī)進(jìn)行供電。所述信號(hào)放大電路進(jìn)一步設(shè)置有級(jí)聯(lián)的第一級(jí)信號(hào)放大模塊和第二級(jí)信號(hào)放大模塊，分別向單片機(jī)輸出具有不同放大倍數(shù)的兩個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)；所述單片機(jī)分別對(duì)兩個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到兩個(gè)數(shù)值大小不同的結(jié)果，并在測(cè)得的電流大于一個(gè)設(shè)定的限值時(shí)，將兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果中數(shù)值較小的作為所述實(shí)時(shí)數(shù)字量來(lái)與閾值進(jìn)行比較；而在測(cè)得的電流小于該限值時(shí)，將兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果中數(shù)值較大的作為所述實(shí)時(shí)數(shù)字量來(lái)與閾值進(jìn)行比較。所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置中，還包含與單片機(jī)連接并設(shè)置所述電路主控板上的通訊轉(zhuǎn)換模塊；根據(jù)單片機(jī)的控制命令及信號(hào)輸出，所述通訊轉(zhuǎn)換模塊能夠通過(guò)設(shè)置的USB接口，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；發(fā)送至上位機(jī)的數(shù)據(jù)包含:測(cè)得的電流值，檢測(cè)電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)數(shù)字量，各個(gè)閾值，以及所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的狀態(tài)。所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置還通過(guò)與該單片機(jī)相連接的蜂鳴器和若干指示燈，對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行提示；所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置還通過(guò)與該單片機(jī)相連接的若干設(shè)定按鈕，對(duì)直流電動(dòng)脫氣機(jī)進(jìn)行空載或滿(mǎn)載的標(biāo)定。所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置設(shè)有一個(gè)安裝箱體；所述電路主控板、開(kāi)關(guān)電源、交流電源插座、電源控制開(kāi)關(guān)、直流插座置于該安裝箱體的內(nèi)部；若干所述設(shè)定按鈕、指示燈布置在所述安裝箱體的面板表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型用于地質(zhì)錄井過(guò)程中的所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于:能夠?qū)χ绷麟姍C(jī)的工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將電機(jī)的空載工作電流、滿(mǎn)載工作電流記錄在存儲(chǔ)單元中，將采集到的電流值與存儲(chǔ)單元中設(shè)定的閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，在直流電動(dòng)脫氣機(jī)運(yùn)行短路或過(guò)載時(shí)，通過(guò)直流固態(tài)繼電器控制電機(jī)的啟停實(shí)現(xiàn)保護(hù)，從而避免了機(jī)械式繼電器在通斷大直流電流情況下的缺點(diǎn)。還能顯示直流電動(dòng)脫氣機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)(空載、滿(mǎn)載、斷路、正常狀態(tài))，同時(shí)具備狀態(tài)快捷設(shè)定，程控選擇檢流信號(hào)的功能。本實(shí)用新型還具備USB接口和通訊轉(zhuǎn)換模塊，能夠?qū)⒅绷麟妱?dòng)脫氣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及電壓、電流實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)脫氣裝置的可視化管理。

圖1是本實(shí)用新型的直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)及狀態(tài)指示裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)及狀態(tài)指示裝置內(nèi)部的電器連接示意圖；圖3是本實(shí)用新型的直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)及狀態(tài)指示裝置中電路主控板的原理框圖。[0024]圖Γ圖11提供了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中:圖4是本實(shí)用新型中開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中單片機(jī)的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6是本實(shí)用新型中無(wú)感檢流電阻、濾波電路及第一級(jí)信號(hào)放大電路的連接示意圖；圖7是本實(shí)用新型中第二級(jí)信號(hào)放大電路的示意圖；圖8是本實(shí)用新型中蜂鳴器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型中指示燈的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型中直流固態(tài)繼電器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實(shí)用新型中通訊轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該保護(hù)與狀態(tài)指示裝置設(shè)有一個(gè)安裝箱體1，在其面板上設(shè)有若干設(shè)定按鈕2，將直流電動(dòng)脫氣機(jī)放入鉆井液中即可有針對(duì)性的進(jìn)行標(biāo)定(例如空載或滿(mǎn)載的快速標(biāo)定)。面板上還設(shè)有若干指示燈3，有運(yùn)行指示燈和電機(jī)狀態(tài)指示燈，其中電機(jī)狀態(tài)指示燈可以有三種顏色:紅色代表過(guò)載，綠色代表正常工作，黃色代表空載，不亮則表示回路處于斷路狀態(tài)。如圖2所示，該保護(hù)與狀態(tài)指示裝置的安裝箱體I內(nèi)部設(shè)置有電路主控板5、開(kāi)關(guān)電源6、AC220V交流電源插座7、電源控制開(kāi)關(guān)8、DC48V直流插座9等。所述電路主控板5上進(jìn)一步設(shè)置有單片機(jī)10、無(wú)感檢流電阻11、濾波電路12、信號(hào)放大電路13、直流固態(tài)繼電器14、通訊轉(zhuǎn)換模塊15等，并且與所述設(shè)定按鈕2、指示燈3、USB接口 4及蜂鳴器等相連接。圖Γ圖11分別提供了本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中上述各個(gè)部件6、1(Γ15的電路連接結(jié)構(gòu)，其中所含器件的參數(shù)、型號(hào)及相互的連線關(guān)系作為參考，可以用具有類(lèi)似功能的器件或電路模塊來(lái)相應(yīng)替代。如圖2所示，220V市電經(jīng)AC220V交流電源插座7連接至所述電源控制開(kāi)關(guān)8，再通過(guò)所述電源控制開(kāi)關(guān)8連接至所述開(kāi)關(guān)電源6。該開(kāi)關(guān)電源6的輸出電壓為直流DC48V，一方面輸出至電路主控板5作為其工作電源；另一方面還經(jīng)由電路主控板5連接至DC48V直流插座9，對(duì)插入該DC48V直流插座9的直流電動(dòng)脫氣機(jī)進(jìn)行供電。如圖3所示，在電路主控板5上的所述無(wú)感檢流電阻11，是串聯(lián)于直流電動(dòng)脫氣機(jī)的電路回路中，用于檢測(cè)電機(jī)的電流。將檢測(cè)到的電壓(測(cè)得的電流乘以檢測(cè)電阻值)信號(hào)經(jīng)濾波電路12后再輸入到信號(hào)放大電路13進(jìn)行處理。所述信號(hào)放大電路13使用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的運(yùn)放獲得兩種不同的放大倍數(shù)，電壓信號(hào)由單片機(jī)10進(jìn)行AD變換，變換后得到電流的實(shí)時(shí)數(shù)字量。由單片機(jī)10根據(jù)采樣到的兩個(gè)AD值的大小判斷使用的是哪種放大倍數(shù)，當(dāng)電流較小時(shí)使用大的放大倍數(shù)，當(dāng)電流大時(shí)使用小的放大倍數(shù)。 將變換后的實(shí)時(shí)數(shù)字量與單片機(jī)10中存儲(chǔ)的斷路、空載、滿(mǎn)載值進(jìn)行比較，并進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)指示。例如，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)字量大于滿(mǎn)載值則認(rèn)為電機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)，那么單片機(jī)10將控制直流固態(tài)繼電器14切斷開(kāi)關(guān)電源6對(duì)電機(jī)的供電，從而保護(hù)電機(jī)。同時(shí)單片機(jī)10控制指示燈3使電機(jī)狀態(tài)指示燈顯示為紅色，并控制蜂鳴器報(bào)警。同時(shí)單片機(jī)10還將狀態(tài)信息及電壓、電流數(shù)字量傳送給通訊轉(zhuǎn)換模塊15，只需在USB接口 4與上位機(jī)之間連上USB線，打開(kāi)相應(yīng)的監(jiān)控軟件就能顯示出直流電動(dòng)脫氣機(jī)狀態(tài)。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于，包含設(shè)置在一個(gè)電路主控板(5)上的單片機(jī)(10)、無(wú)感檢流電阻(11)、濾波電路(12)、信號(hào)放大電路(13)、直流固態(tài)繼電器(14);其中， 所述無(wú)感檢流電阻(11)，其串聯(lián)于直流電動(dòng)脫氣機(jī)的電路回路中，用以對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并且將測(cè)得的電流乘以其電阻值后能夠得到相應(yīng)的檢測(cè)電壓信號(hào); 所述濾波電路(12)，對(duì)檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 所述信號(hào)放大電路(13 )，對(duì)濾波后的檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理； 所述單片機(jī)(10)，其進(jìn)一步設(shè)置有:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，來(lái)對(duì)放大后的檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以得到相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)字量；存儲(chǔ)模塊，來(lái)存儲(chǔ)與所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的斷路、空載、滿(mǎn)載及正常狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)閾值；以及，比較模塊，將所述實(shí)時(shí)數(shù)字量與存儲(chǔ)模塊中各個(gè)閾值進(jìn)行比較，根 據(jù)比較的結(jié)果由單片機(jī)(10)發(fā)出相應(yīng)的狀態(tài)指示命令或控制命令；所述直流固態(tài)繼電器(14)，其串聯(lián)于所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置向直流電動(dòng)脫氣機(jī)供電的回路中；當(dāng)所述實(shí)時(shí)數(shù)字量大于滿(mǎn)載的閾值時(shí)，所述直流固態(tài)繼電器(14)接收單片機(jī)(10)發(fā)出的控制命令，切斷對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的供電。
2.如權(quán)利要求1所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于: 所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置中，還包含與外部的交流電源連接的交流電源插座(7)，其通過(guò)一個(gè)電源控制開(kāi)關(guān)(8)連接至一個(gè)開(kāi)關(guān)電源(6)，通過(guò)電源控制開(kāi)關(guān)(8)的閉合將所述開(kāi)關(guān)電源(6)與交流電源接通； 所述開(kāi)關(guān)電源(6)將交流電源轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電源，一方面連通至所述電路主控板(5)為其供電，另一方面經(jīng)由所述電路主控板(5)上的直流固態(tài)繼電器(14)連接至一個(gè)直流插座(9)，為插入到所述直流插座(9)的直流電動(dòng)脫氣機(jī)進(jìn)行供電。
3.如權(quán)利要求1或2所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于: 所述信號(hào)放大電路(13)進(jìn)一步設(shè)置有級(jí)聯(lián)的第一級(jí)信號(hào)放大模塊和第二級(jí)信號(hào)放大模塊，分別向單片機(jī)(10)輸出具有不同放大倍數(shù)的兩個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)； 所述單片機(jī)(10)分別對(duì)兩個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到兩個(gè)數(shù)值大小不同的結(jié)果，并在測(cè)得的電流大于一個(gè)設(shè)定的限值時(shí)，將兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果中數(shù)值較小的作為所述實(shí)時(shí)數(shù)字量來(lái)與閾值進(jìn)行比較；而在測(cè)得的電流小于該限值時(shí)，將兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果中數(shù)值較大的作為所述實(shí)時(shí)數(shù)字量來(lái)與閾值進(jìn)行比較。
4.如權(quán)利要求1或2所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于: 所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置中，還包含與單片機(jī)(10)連接并設(shè)置所述電路主控板(5)上的通訊轉(zhuǎn)換模塊(15);根據(jù)單片機(jī)(10)的控制命令及信號(hào)輸出，所述通訊轉(zhuǎn)換模塊(15)能夠通過(guò)設(shè)置的USB接口 4，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)； 發(fā)送至上位機(jī)的數(shù)據(jù)包含:測(cè)得的電流值，檢測(cè)電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)數(shù)字量，各個(gè)閾值，以及所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1或2所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于: 所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置還通過(guò)與該單片機(jī)(10)相連接的蜂鳴器和若干指示燈(3)，對(duì)所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行提示； 所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置還通過(guò)與該單片機(jī)(10)相連接的若干設(shè)定按鈕(2)，對(duì)直流電動(dòng)脫氣機(jī)進(jìn)行空載或滿(mǎn)載的標(biāo)定。
6.如權(quán)利要求5所述直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，其特征在于: 所述保護(hù)與狀態(tài)指示裝置設(shè)有一個(gè)安裝箱體(I);所述電路主控板(5 )、開(kāi)關(guān)電源(6 )、交流電源插座(7)、電源控制開(kāi)關(guān)(8)、直流插座(9)置于該安裝箱體(I)的內(nèi)部；若干所述設(shè)定按 鈕(2 )、指示燈(3 )布置在所述安裝箱體(I)的面板表面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的直流電動(dòng)脫氣機(jī)的保護(hù)與狀態(tài)指示裝置，主要包含電源、單片機(jī)、無(wú)感檢流電阻、濾波電路、信號(hào)放大電路、直流固態(tài)繼電器、通訊轉(zhuǎn)換模塊等。在單片機(jī)控制下，能夠?qū)χ绷麟姍C(jī)的工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將脫氣機(jī)的空載工作電流、滿(mǎn)載工作電流等記錄在存儲(chǔ)單元中，將采集到的電流值與存儲(chǔ)單元中設(shè)定的閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，并且能實(shí)時(shí)指示脫氣機(jī)的空載、滿(mǎn)載、過(guò)載、正常等運(yùn)行狀態(tài)；在運(yùn)行短路或過(guò)載時(shí)，通過(guò)直流固態(tài)繼電器切斷裝置向脫氣機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。本實(shí)用新型安裝便捷，使用方便，更具備狀態(tài)及電流電壓上傳功能，使得直流電動(dòng)脫氣機(jī)運(yùn)行更可靠。
文檔編號(hào)H02H7/085GK202940572SQ201220689940
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者趙要強(qiáng), 潘沖 申請(qǐng)人:上海神開(kāi)石油化工裝備股份有限公司, 上海神開(kāi)石油設(shè)備有限公司, 上海神開(kāi)石油科技有限公司