专利名称：存储式深度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油井深度的测量仪器。
目前，在现场录取试井资料大都是把机械压力计下到井下预定深度，然后关井测压力恢复曲线。通过对压力恢复曲线进行定量分析计算，从而获得地层压力数据。由此可以看出，记录地层压力等地层动态参数对提高试井资料的解释精度有着重要意义。为此，在现场施工必须做到两点1、操作人员必须准确地将机械压力计下到预定深度。2、机械压力计时钟走时要准确。然而，测试中由于人为因素的影响，使得填写的井深度与实际下入深度不相符合，给地层压力的计算带来很大误差，同时，绞车转数表故障、机械压力计时钟走时不准确等诸多因素，都将对地层压力的计算产生很大影响。
本实用新型的目的是研制一种存储式深度测量仪，该测量仪应能自动、准确地存储、显示试井深度及关井时间，同时该测量仪还应能保证操作人员将压力计下入到预定深度，并可随时回放深度——时间关系曲线。
本实用新型由脉冲整形及辨向电路1、单片机控制电路2、液晶显示器的驱动电路3、键盘接口电路4、串行通讯接口电路5、数据存储卡6、报警电路7、壳体8、薄膜触模键盘9、深度传感器10、液晶显示器12组成。深度传感器10是一种光电编码器，它的输出端接在脉冲整形及辨向电路1的输入端上，脉冲整形及辨向电路的一个输出端接单片机控制电路2中CPU的2脚和3脚，另一输出端接CPU的1脚，单片机控制电路2由CPU、地址锁存器、程序存贮器、自备电池的实时时钟数据存贮器、自动上电复位芯片组成，单片机控制电路2的输出端接键盘接口电路4。液晶显示器的驱动电路3由四与非门驱动器、插件J1组成，四与非门的三个输入端分别接LCD片选信号，写选通信号、读选通信号，插件J1输出端接LCD液晶显示器12。键盘接口电路4由键盘接口集成芯片、双译码器芯片、插件J2组成。插件J2的输出端接薄膜触摸键盘9，键盘接口集成芯片的输入端接单片机控制电路2的数据总线。串行通讯接口电路5由RS-232接口芯片担任，它的输出端接单片机控制电路2的CPU，它的输入端接PC机。数据存贮卡6由一存储芯片和一卡口组成，卡口的输出端与CPU相连接，存储卡的核心器件为一串行E2PROM芯片。报警电路由一放大器和一蜂鸣器组成。放大器的输入端与CPU相连接。脉冲整形及辨向电路1、单片机控制电路2、液晶显示器的驱动电路3、键盘接口电路4、串行通讯接口电路5、报警电路7都装固在壳体8内。液晶显示器12固定在壳体8的前面板14上，数据存储卡插接在壳体8的下底15的插座16上。
本实用新型能实时记录、存储试井深度随时间的变化规律，以便对试井工序进行实时监测，为提高试井资料的解释精度提供了必要的基础数据。还可实时预置并存储试井井号、测试日期、试井班组、报警深度等重要信息，同时还可通过预置滑轮周长，以便消除因钢丝对滑轮的磨损而造成的深度误差。串行接口与PC机联机，本仪器便可随时回放深度——时间关系曲线。回放界面采用中文菜单提示，从而可方便现场操作。可在预置报警深度的50m以内报警，以提示操作人员在某些重要层段应减速操作。液晶显示窗口采用宽温、背光式设计，因而便于在低温环境及夜间进行测量。该仪器又有外挂存储卡，可实现内外同时存储数据，当一口井测试完毕后，更换外存储卡便可实现对另一口井的测试任务，从而提高了工作效率。该仪器自带实时时钟，在断电情况下可连续运行十年左右，并随时提供年、月、日、时、分、秒等数据，因而可准确记录本次关井至下次开井之间的压力恢复时间。该仪器使用环境温度为-20℃～+70℃，测量范围为0～5000m，分辨率为±0.1m，深度修正为±1‰～±9‰，存储容量为4000组数据，时钟器误差小于1秒，采样间隔时间1-99秒。
图1是本实用新型整体原理框图，图2是本实用新型壳体外形图，图3是本实用新型电路结构示意图。
实施例本实施例由脉冲整形及辨向电路1、单片机控制电路2、液晶显示器的驱动电路3、键盘接口电路4、串行通讯接口电路5、数据存储卡6、报警电路7、壳体8、薄膜触摸键盘9、深度传感器10、液晶显示器12组成。深度传感器10是一种光电编码器，它的输出端接在脉冲整形及辨向电路1的输入端上，脉冲整形及辨向电路1由与门A、B组成的脉冲辨向电路U11，还有由D触发器组成的脉冲整形电路U13组成。与门A的输入端接光电编码器10的A相输出端，与门A的输出端接D触发器的CLK端，即3脚，与门B的输入端接光电编码器10的B相输出端，与门B的输出端接D触发器的D输入端，即5脚，同时又接单片机控制电路2的U1的P1.0端，即1脚。与门A、B选用CD405D型号，D触发器的Q端，即2脚接U1的P1.1和P1.2端，即2脚和3脚。D触发器选用4013型号。单片机控制电路2由U1担任CPU，U2担任地址锁存器、U3担任程序存贮器EPROM、U4担任数据存贮器、U10担任自动上电复位器而组成。U10选用TL7705CP型号，U10的2、7、8脚接电源Vcc，4脚接地，1脚与地之间串接电容C8，3脚与地之间串接电容C1，6脚接U1的RST端，即9脚，U10的6脚与地之间串联有电阻R4。U1选用8032型号，U1的X1、X2端之间(即18脚和19脚之间)串接有晶振J，晶振J的两端到地之间分别串接有电容C2、C3，U1的8条P00～P07端(即32～39脚)接数据总线，U1的8条P20～P27端(即21～28脚)接地址总线，U1的ALE/P端(即30脚)接U2的LE端(即11脚)，U1的PSEM端(即29脚)接U3的OE端(即22脚)。U2选用74HC373型号，U2的8条D0～D7端(即3、4、7、8、13、14、17、18脚)接数据总线，U2的8条Q0～Q7端(即2、5、6、9、12、15、16、19脚)接地址总线，U2的OE端即1脚接地。U3选27C128/256型号，U3的14条A0～A13端(即2～10脚、21脚、23～26脚)接地址总线，U3的8条D0～D7端(即11～18脚)接数据总线。U3的CE端即20脚接地，U3的PQR、VPP端，即27脚、1脚接电源Vcc。U4选用6264/D1216型号，U4的13条A0～A12端(即2～10脚、21脚、23～25脚)接地址总线，U4的8条D0～D7端(即11～18脚)接数据总线。U4的CS1、CS2端，(即20、26脚)接键盘接口电路4的U62的CS6264端，即它的11脚。液晶显示器的驱动电路3由四与非门C、D、E、F、插件J1、插口J11组成，四与非门C、D、E、F选用74H00型号，与非门E的两个输入端都接键盘接口电路4的U62的CSLCD端(即10脚)，与非门F的一个输入端接U1、U4的WR端(写选通)即U1的16脚、U4的27脚，与非门F的另一个输入端接U1、U4的RD端(读选通)即U1的17脚、U4的22脚。与非门E的输出端接与非门D的一个输入端，D的另一个输入端接F的输出端，D的输出端接C的两个输入端，C的输出端接插件J1的E端，即6脚。J1的8条D0～D7端(7～14脚)接数据总线，J1的A1、A0端(即5、4脚)接地址总线，1脚接地，电位器W1的一个固定端接2脚和电源Vcc，另一固定端接地，其调整端接3脚。插口J11的8条D0～7端(即7～14脚)接数据总线，J11的1～6脚都接液晶显示器12。键盘接口电路4由键盘接口电路芯片U12、双译码芯片U61、U62、插件J2组成，U12选用8279型号，U61、U62选用74HC139型号，U12用于控制键盘9的行、列扫描信号，U61用于提供键盘9的扫描信号，U62用于提供外围接口电路的片选信号。J2与薄膜触模键盘9相连。U12的8条DB0～DB7端(即12～19脚)接数据总线，10脚接U1、U4的RD端，即U1的17脚、U4的22脚，U12的11脚接U1、U4的WR端，即U1的16脚、U4的27脚，U12的21脚接地址总线，U12的3脚接U1的ALE/P，即U1的30脚，U12的9脚接U1的RST端，即U1的9脚。U12的RL0～RL3四个端子分别接插件J2的1～4脚，U12的SL0端接U61的2脚，U12的SL1端接U61的3脚，U12的36脚接插件J2的10脚，U61的Y0～Y3四个端子分别接插件J2的5～8脚，J2的9脚接地。U62的A13、A14、A15端接地址总线，U62的10脚接液晶显示驱动电路3的与非门E的输入端CSLCD，即E的4、5脚，U62的12脚接U12的CS8279，即U12的22脚。串行通讯接口电路5由芯片U5、插件J4组成，U5选用ICL232型号，U5的16脚接Vcc，2脚与16脚之间接电容C7，6脚与地之间串接电容C6，13脚接插件J4的1脚，14脚接J4的2脚，J4的3脚接地。U5的12脚接U1的10脚，U5的11脚接U1的11脚。U5的1、3脚间接电容C4，U5的4、5脚间接电容C5。数据存储卡6由E2PROM芯片U14、插件J8、插口J8-1组成，U14选用24LC65型号，R1的一端与发光二极管D2的正极相连，R1的另一端接U14的8脚，D2的负极接U14的1、2、3、4脚，同时又接插件J8的4脚，U14的6脚接J8的2脚，U14的5脚接J8的3脚，J8-1的1脚接Vcc，Vcc与2脚间接有电阻R3，Vcc与3脚间接有R5，4脚接地。J8-1的2脚接U1的P1.4端，J8-1的3脚接U1的P1.5端。报警电路7由三极管Q1、插件J3、J3-1、蜂鸣器BELL组成，Q1的发射极接Vcc，其基极接R2的一端，R2的另一端接U1的P1.7端，Q1集电极接J3的1脚，J3的3脚接地，J3-1的1脚接BELL的“+”端，J3-1的3脚接BELL的“-”端。脉冲整形电路1、单片机控制电路2、液晶显示器的驱动电路3、键盘接口电路4、串行通讯接口电路5、报警电路7都装固在壳体8内，液晶显示器12固定在壳体8的前面板14上，数据存储卡6插接在壳体8的下底板15的插座16上。
本测量仪的工作原理如下当下井器在井内上下移动时，与深度滑轮同轴连接的光电编码器将输出A、B两相脉冲，这两相脉冲经U11驱动后送入U13进行整形，以便产生辩向计数控制信号。当深入下井仪器时，深度值增加，此时A相脉冲超前B相脉冲，因而经U13处理后，由U13的2脚输出高电平“1”，该高电平信号被送入U1的3脚，以控制U1内部计数器进行加计数运算，从而使记录的深度数值加大。当仪器上提时，深度值减少，此时B相脉冲超前A相脉冲，经U13处理后，其2脚输出为低电平“0”，该低电平信号则控制U1内部计数器进行减运算，从而使记录的深度数值减少。深度计数脉冲信号则由U11的4脚直接送到U1的1脚。此信号为80C32中T2计数器的启动信号。深度与总脉冲计数之间的换算关系是
本仪器对深度信号的采样是按等时采样方式进行的，采样的间隔由键盘进行设定。当对深度信号进行采样时，单片机在程序的控制下，将T2计数器中的计数值按上式转换成深度值，并送至数据总线，当WR为低电平时，将总线上的数据写入U4中。当需要读取U4中的数据时，则在程序的控制下由8032产生“读允许”信号(即RD＝0)从而将U4中的数据送往数据总线，并等得送至存储卡或液晶显示器中。当液晶显示器的片选信号CSLCD为低电平“0”时，即U1发出的地址信号为1FFF时，液晶显示器被选中，此时若WR或RD信号线中任意一个出现低电平，都会使与非门C的8脚出现高电平“1”，该高电平信号即为液晶显示器的驱动信号，此时系统数据总线将与液晶显示器的数据线D0～D7接通，即液晶显示器将显示数据总线上的数据或将液晶显示器上的数据送往数据总线，电位器W1可调节液晶显示器的辉度。当片选信号CS8279被选中时，即CS8279为低电平时，U1开始扫描键盘，当确认某一键闭合时，则该键的行、列地址和附加的移位、控制状态一起形成键盘数据送入CS8279内部的先进先出存储器，然后再由U1发来读(RD)或写(WR)控制信号进行读取。本仪器外挂存储卡核心元件为串行E2PROM(U14)，其6脚和5脚分别为串行时钟控制信号(SCL)和串行数据输入输出信号(SDA)，并分别接至U1的P1.4～P1.5脚，只要将该卡插入存储卡插座，则该卡就和机内存储器的作用完全相同，即在单片机内部读/写程序的控制下实现数据的读出与写入工作。
权利要求1.存储式深度测量仪，它由脉冲整形及辨向电路(1)、单片机控制电路(2)、液晶显示器的驱动电路(3)、键盘接口电路(4)、串行通讯接口电路(5)、数据存储卡(6)、报警电路(7)、壳体(8)、薄膜触模键盘(9)、深度传感器(10)、液晶显示器(12)组成；其特征在于a、脉冲整形及辨向电路(1)由与门A、B组成的脉冲辨向电路U11、还有由D触发器组成的脉冲整形电路U13组成，与门A的输入端接光电编码器(10)的A相输出端，与门A的输出端接D触发器的CLK端即3脚，与门B的输入端接光电编码器(10)的B相输出端，与门B的输出端接D触发器的D输入端，即5脚，同时又接单片机控制电路(2)的U1的P1.0端，即1脚，D触发器的Q端即2脚接U1的P1.1和P1.2端，即2脚和3脚；b、单片机控制电路(2)由U1担任CPU、U2担任地址锁存器、U3担任程序存贮器EP ROM、U4担任数据存贮器、U10担任自动上电复位器而组成，U10的2、7、8脚接电源Vcc，4脚接地，1脚与地之间串接电容C8，3脚与地之间串接电容C1，6脚接U1的RST端，即9脚，U10的6脚与地之间串联有电阻R4，U1的X1、X2端之间，即18脚和19脚之间串接有晶振J，晶振J的两端到地之间分别串接有电容C2、C3，U1的8条P00～P07端，即32～39脚接数据总线，U1的8条P20～P27端，即21～28脚接地址总线，U1的ALE/P端，即30脚接U2的LE端，即11脚，U1的PSEM端，即29脚接U3的OE端，即22脚，U2的8条D0～D7端，即3、4、7、8、13、14、17、18脚接数据总线，U2的8条Q0～Q7端，即2、5、6、9、12、15、16、19脚接地址总线，U2的OE端即1脚接地，U3的14条A0～A13端，即2～10脚、21脚、23～26脚接地址总线，U3的8条D0～D7端，即11～18脚接数据总线，U3的CE端即20脚接地，U3的PQR、VPP端，即27脚、1脚接电源Vcc，U4的13条A0～A12端，即2～10脚、21脚、23～25脚接地址总线，U4的8条D0～D7端，即11～18脚接数据总线；U4的CS1、CS2端，即20、26脚接键盘接口电路(4)的U62的CS6264端，即它的11脚；c、液晶显示器的驱动电路(3)由四与非门C、D、E、F、插件J1、插口J11组成，与非门E的两个输入端都接键盘接口电路(4)的U62的CSLCD端，即10脚，与非门F的一个输入端接U1、U4的WR端，即U1的16脚、U4的27脚，与非门F的另一个输入端接U1、U4的RD端，即U1的17脚、U4的22脚；与非门E的输出端接与非门D的一个输入端，D的另一个输入端接F的输出端，D的输出端接C的两个输入端，C的输出端接插件J1的E端，即6脚，J1的8条D0～D7端，即7～14脚接数据总线，J1的A1、A0端，即5、4脚接地址总线，1脚接地，电位器W1的一个固定端接2脚和电源Vcc，另一固定端接地，其调整端接3脚；插口J11的8条D0～D7端，即7～14脚接数据总线，J11的1～6脚都接液晶显示器(12)；d、键盘接口电路(4)由键盘接口电路芯片U12、双译码芯片U61、U62、插件J2组成，J2与薄膜触模键盘(9)相连；U12的8条DB0～DB7端，即12～19脚接数据总线，10脚接U1、U4的RD端，即U1的17脚、U4的22脚，U12的11脚接U1、U4的WR端，即U1的16脚、U4的27脚，U12的21脚接地址总线，U12的3脚接U1的ALE/P，即U1的30脚，U12的9脚接U1的RST，即U1的9脚，U12的RL0～RL3四个端分别接插件J2的1～4脚，U12的SL0端接U61的2脚，U12的SL1端接U61的3脚，U12的36脚接插件J2的10脚，U61的Y0～Y3四个端子分别接插件J2的5～8脚，J2的9脚接地，U62的A13、A14、A15端接地址总线，U62的10脚接液晶显示驱动电路3的与非门E的输入端CSLCD，即E的4、5脚，U62的12脚接U12的CS8279，即U12的22脚；E、串行通讯接口电路(5)由芯片U5、插件J4组成，U5的16脚接Vcc，2脚与16脚之间接电容C7，6脚与地之间串接电容C6，13脚接插件J4的1脚，14脚接J4的2脚，J4的3脚接地；U5的12脚接U1的10脚，U5的11脚接U1的11脚；U5的1、3脚间接电容C4，U5的4、5脚间接电容C5；f、数据存储卡(6)由E2PROM芯片U14、插件J8、插口J8-1组成，R1的一端与发光二极管D2的正极相连，R1的另一端接U14的8脚，D2的负极接U14的1、2、3、4脚，同时又接插件J8的4脚，U14的6脚接J8的2脚，U14的5脚接J8的3脚，J8-1的1脚接Vcc，Vcc与2脚间接有电阻R3，Vcc与3脚间接有R5，4脚接地；J8-1的2脚接U1的P1.4端，J8-1的3脚接U1的P1.5端；j、报警电路(7)由三极管Q1、插件J3、J3-1、蜂鸣器BELL组成，Q1的发射极接Vcc，其基极接R2的一端，R2的另一端接U1的P1.7端，Q1集电极接J3的1脚，J3的3脚接地，J3-1的1脚接BELL的“+”端，J3-1的3脚接BELL的“-”端。
2.根据权利要求1所述的存储式深度测量仪，其特征在于脉冲整形电路(1)、单片机控制电路(2)、液晶显示器的驱动电路(3)、键盘接口电路(4)、串行通讯接口电路(5)、报警电路(7)都装固在壳体(8)内，液晶显示器(12)固定在壳体(8)的前面板(14)上，数据存储卡(6)插接在壳体(8)的下底板(15)的插座(16)上。
专利摘要存储式深度测量仪,脉冲整形及辨向电路1的输出端接CPU的1、2、3脚。单片机控制电路2的输出端接键盘接口电路4,液晶显示器的驱动电路3的输入端分别接LCD、WR、RD,其输出端接液晶显示器12。键盘接口电路4的输入端接U
文档编号E21B47/04GK2361834SQ9920130
公开日2000年2月2日 申请日期1999年2月8日 优先权日1999年2月8日
发明者杨景海, 刘得军 申请人:大庆石油管理局第二采油厂, 刘得军